BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4sir.stikom.edu/1136/6/BAB_IV.pdf4. Hubungkan avometer dengan keluaran...
Transcript of BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4sir.stikom.edu/1136/6/BAB_IV.pdf4. Hubungkan avometer dengan keluaran...
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian Sistem Minimum
Pengujian sistem minimum dilakukan dengan memprogram sistem
minimum untuk mengeluarkan nilai positif pada PORTD.6. Kemudian PORTD.6
akan diukur dengan avometer.
4.1.1 Tujuan
Pengujian sistem minimum ini untuk memastikan bahwa sistem minimum
yang digunakan pada penelitian ini tidak rusak. Sehingga program yang
ditanamkan pada microcontroller mampu untuk mengontrol kualitas air seperti
yang diharapkan.
4.1.2 Alat yang digunakan
1. Sistem minimum
2. Catu daya
3. Avometer
4. PC
5. CVAVR
6. Kabel ISP
7. Stopwatch
4.1.3 Prosedur Pengujian
1. Hubungkan catu daya ke sistem minimum.
59
2. Buka CVAVR.
3. Lakukan konfigurasi terlebih dahulu.
Pilih File->New maka akan keluar Windowseperti Gambar 4.1
Gambar 4.1 WindowsCreate New File
Pilih option Project->OK->Yes kemudian akan muncul window
seperti Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Window AVR Chip Type
Pilih option AT90, ATtiny, ATmega, FPSLIC, pemilian ini
berdasarkan pada jenis microcontroller yang digunakan. Pada penelitian ini
menggunakan jenis ATmega. Kemudian klik OK maka akan muncul gambar
konfigurasi seperti Gambar 4.3.
60
Gambar 4.3 Konfigurasi microcontroller pada CVAVR
Pilih konfigurasi seperti pada Gambar 4.3 dengan external clock
11.0592Mhz. Pilih menu Port set PORTD 6 menjadi output dapat dilihat pada
Gambar 4.4.
Gambar 4.4 Menu PORT
Setelah PORTD 6 di set sebagai output selanjutnya klik generate
program. Maka akan muncul program yang telah dikonfigurasi.
4. Download program untuk membuat PORTD 6 menjadi positif dan negatif.
PORTD.6=1; delay_ms(1000); PORTD.6=0; delay_ms(1000);
61
Agar dapat men-download program ke microcontroller terlebih
dahulu kita harus memilih Project->Configure->After Build pilih option
Program The Chip dapat dilihat pada Gambar 4.5.
Gambar 4.5 Configure Project
Pemilihan No protection digunakan agar microcontroller dapat
deprogram kembali. Fuse bit digunakan untuk memilih clock yang akan
digunakan.
5. Hubungkan avometer ke PORTD.6
6. Tekan reset sistem minimum dan tombol mulai stopwatch, kemudian secara
bersamaan lepas.
7. Amati nilai dari avometer dan stopwatch, catat perubahan setiap 1 detik.
4.1.4 Hasil Pengujian Sistem Minimum
Hasil pengujian sistem minimum dapat dilihat pada Tabel 4.1.
62
Tabel 4.1 Hasil pengujian sistem minimum
Waktu (detik) Keluaran Avometer (PORTD.6) 1 1 2 0 3 1 4 0 5 1 6 0 7 1 8 0
4.2 Pengujian LCD
Pengujian LCD menggunakan sistem minimum sebagai alat untuk
memerintahkan LCD menampilkan beberapa karakter. Pada pengujian LCD ini
sistem minimum diberi program untuk menampilkan 16 karakter pada tiap baris.
4.2.1 Tujuan
Pengujian LCD bertujuan untuk memastikan LCD nya dapat berjalan
dengan baik. Sehingga pada proses pemantuan air tambak akan didapatkan data
yang baik.
4.2.2 Alat yang digunakan
1. Sistem minimum
2. Catu daya
3. LCD
4. CVAVR
5. PC
6. Kabel ISP
4.2.3 Prosedur Pengujian
1. Hubungkan catu daya, sistem minimum, dan LCD.
63
2. Konfigurasi Pin LCD dapat dilihat pada Gambar 4.8.
Gambar 4.6 Konfigurasi Pin LCD
3. Download program yang menampilkan karakter sebanyak 16x2.
lcd_puts(“ABCDEFGHIJKLMNOP”);
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_puts(“123456789abcdefg”);
4. Amati tampilan pada LCD, pastikan semua karakter benar.
4.2.4 Hasil Pengujian LCD
LCD dapat menampilkan 16x2 karakter. Untuk baris pertama program
memerintahkan LCD untuk menampilkan alphabet dari A-P, sedangkan pada
baris kedua menampilkan angka 1-9 kemudian diikuti a-e. Gambar 4.9
menunjukan hasil pengujian LCD.
64
Gambar 4.7 Hasil Pengujian LCD
4.3 Pengujian Sensor Temperatur
Pengujian sensor temperatur dilakukan dengan menguji kinerja dari
sensorLM35 yang dibandingkan dengan termometer digital.
4.3.1 Tujuan
Pengujian sensor temperatur ini bertujuan untuk melihat tingkat akurasi
sensor LM35.
4.3.2 Peralatan yang Digunakan
Peralatan yang digunakan dalam pengujian sensor temperatur LM35 adalah
sebagai berikut.
1. Sistem Minimum
2. LCD
3. Kabel ISP
4. CVAVR
5. Avometer
6. Air.
7. Catu daya
8. Termometer digital
9. Pemanas
4.3.3 Prosedur Pengujian
1. Hubungkan LM35, sistem minimum, LCD, dan catu daya.
2. Nyalakan catu daya.
3. Download program perhitungan temperatur.
65
temp=(read_adc(1)*350)/1023; tampil(temp);
4. Hubungkan avometer dengan keluaran sensor LM35
5. Letakan sensor LM35 dan termometer digital dalam gelas yang berisi
dengan air.
6. Hubungkan avometer ke keluaran sensor LM35.
7. Masukan pemanas dan nyalakan.
8. Apabila terjadi perubahan pada termometer digital lihat nilai yang ada di
avo dan catat.
9. Hitung tingkat kesalahan sensor LM35 terhadap termometer digital. Proses
perhitungan dapat menggunakan rumus kesalahan absolut yang dijelaskan
Persamaan 4.5.
....................................................................................(4.1)
........................................................................................(4.2)
dengan:
yn = nilai eksak.
xn = nilai perkiraan.
En = kesalahan terhadap nilai eksak.
Perbandingan tingkat kesalahan dengan nilai eksak dapat dihitung
menggunakan rumus kesalahan relatif.
………………………………………………………..(4.3)
dengan:
= kesalahan relatif terhadap nilai eksak.
Dari persamaan (4.2) dan (4.3) maka didapatkan rumus:
66
……………………………………..……………..(4.4)
Untuk sampel yang lebih dari satu, maka rumus yang digunakan adalah
sebagai berikut:
……………………………………………(4.5)
4.3.4 Hasil PengujianSensor Temperatur
Pada datasheet sensor LM35 disebutkan bahwa LM35 memliki jarak
pengukuran sebesar -55°C - 150°C, dengan nilai +10mV/°C. Pada penerapan alat
ini sensor LM35 tidak menggunakan full-range centigrade temperatur sensor,
sehingga keluaran sensor tidak perlu pull-down dengan –Vs. Berikut adalah tabel
hasil pengukuran keluaran sensor LM35.
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Keluaran Sensor Temperatur
Waktu (menit)
Termometer Digital (°C)
Keluaran LM35 (mV)
Pembacaan Sistem
Minimum (°C)
Kesalahan ()
0 18.4 185 18.45 0.309952 1 25.5 245 24.26 4.833027 2 28.6 284 28.36 0.807201 3 35.3 340 33.83 4.141953 4 41.4 413 41.01 0.928442 5 44.5 442 44.09 0.91731 6 50.1 504 50.24 0.287706 7 55.1 550 54.68 0.748639
67
Gambar 4.8 Hasil Pembacaan Sensor LM35 oleh Sistem Minimum
Berdasarkan persamaan rumus 4.5 maka tingkat kesalahan pada Tabel 4.2
adalah sebesar 1,62%. Dengan tingkat kesalahan yang terbilang kecil, sensor
LM35 memiliki tingkat akurasi yang baik.
4.4 Pengujian Sensor pH
Pengujian sensor pH dilakukan dengan membandingkan sensor pH yang
digunakan pada sistem yakni pH-BTA milik vernier dengan sensor pH-108 milik
puhe instrument.
4.4.1 Tujuan
Pengujian sensor pH-BTA ini bertujuan untuk mengetahui tingkat ke
akuratan sensor pH-BTA.
4.4.2 Alat yang Digunakan
Peralatan yang digunakan dalam proses pengujian sensor pH adalah sebagai
berikut.
1. Sistem minimum
2. Catu daya
3. Larutan AQUA, Sabun, soda, susu, dan asam cuka
68
4. pH-108 Puhe instrument
5. LCD
6. CVAVR
7. PC
8. Avometer
9. Kabel ISP
4.4.3 Prosedur Pengujian
1. Hubungkan catu daya dengan sumber tegangan 220/240V PLN.
2. Hubungkan catu daya, sistem minimum, dan sensor pH-BT.
3. Tekan tombol power pada catu daya untuk mengaktifkan sistem minimum
dan sensor pH.
4. Download program perhitungan pH kedalam sistem minimum.
ph=14-((read_adc(2)*14)/1023); tampil(ph); 5. Berikan tegangan 3.5V pada Vref sistem minimum dengan cara memutar Vr.
6. Masukan sensor pH-105 untuk mengetahui pH dari masing-masing larutan.
7. Masukan sensor pH-BTA untuk melihat perbedaan nilai yang diperoleh pH-
105, lakukan pada masing-masing larutan.
4.4.4 Hasil PengujianSensor pH
Sebagai jembatan antara sistem dengan media tambak, sensor berperan
penting dalam pengambilan keputusan oleh sistem. Oleh karena itu, dibutuhkan
sensor yang memiliki tingkat akurasi yang baik. Hal ini dilakukan agar sistem
dapat berjalan dengan baik dan dapat mencapai tujuan dari pembuatan sistem itu
sendiri. Pada proses pengujian sensor pH-BTA ini, dilakukan dengan cara
69
membandingkan nilai perhitungan sensor pH-BTA dengan sensor buatan Puhe
Intstrumen tipe pH-105 terhadap tiga larutan. Larutan yang digunakan pada
pengujian sensor ini adalah larutan AQUA, Sabun, Soda, Susu, dan asam cuka
yang akan ditunjukan pada Tabel 4.4.
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Sensor pH-BTA
Larutan pH-105
(pH) pH-BTA
(V) Tampilan LCD (pH)
Kesalahan (%)
Asam Cuka
3 2.75 2.95 1.666667
Cola 3.7 2.58 3.71 0.27027 Susu 7.2 1.7 7.17 0.416667
AQUA 7.4 1.64 7.43 0.405405 Sabun 9.7 1.06 9.75 0.515464
Berdasarkan Persamaan 4.5 tingkat kesalahan sensor pH-BTA sebesar
0.65%, dengan demikian tingkat akurasi sensor pH-BTA sebesar 99.35%. Hal ini
ditunjukan oleh perbandingan sensor pH-105 buatan Puhe instrument dengan pH-
BTA, bahkan sensor pH-BTA mampu mengukur hingga 2 angka dibelakang
koma. Selain itu keakuratan sensor pH-BTA ini ditunjukan dengan output sensor
yang mendekati nilai dari datasheet sensor.
4.5 Pengujian Secara Keseluruhan
Pengujian secara keseluruhan dilakukan untuk menguji sistem secara
keseluruhan. Pengujian ini dilakukan dengan cara mengaktifkan pemanas dan
memberi larutan asam cuka pada air. Pemberian larutan asam cuka nantinya akan
menurunkan pH air, sehingga sistem akan berusaha untuk menstabilkan pH air
sesuai dengan kebutuhan udang windu. Sedangkn untuk pemanas, dengan
70
diaktifkannya pemanas maka sistem akan berusaha untuk menurunkan temperatur
air.
4.5.1 Tujuan
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan sistem dalam
mengontrol kualitas air. Dalam hal ini dengan mengontrol 2 parameter air, yakni
pH dan temperatur.
4.5.2 Alat yang digunakan
1. Asam cuka
2. Air Kapur
3. Pemanas
4. Digital termometer
5. PC
6. CVAVR
7. Kabel ISP
8. Miniatur Tambak
9. Pompa Air
10. Keran Kapur
11. Kincir Air
12. Sensor LM35
13. Sensor pH-BTA
14. LCD
15. Driver Motor
16. Rangkaian Relay.
71
4.5.3 Prosedur Pengujian
1. Download Program ke sistem minimum (Program sistem keseluruhan
dapat dilihat pada Lampiran)
2. Tekan tombol catu daya sistem.
3. Beri 20 liter air yang telah dipanaskan mencapai 69°C.
4. Beri 1 botol larutan asam cuka.
5. Rekam data perubahan temperatur dan pH menggunakan program record
yang terbuat dari VB6.0 melalui komunikasi serial.
6. Analisis data yang telah diperoleh.
4.5.4 Hasil Pengujian Secara Keseluruhan
Pengujian sistem secara keseluruhan ini dilakukan dengan cara memberikan
gangguan terhadap parameter yang dikontrol. Untuk temperatur gangguan yang
diberikan berupa air yang telah dipanaskan mencapai temperatur 69°C dengan
volume 20 liter ditambahkan ke dalam minimatur tambak dengan volume 126 liter
dengan temperatur 30°C. Pada Tebel 4.5 OCR1A merupakan nilai dari kontrol pin
yang menghasilkan PWM pada micrcontroller, nilai ini diisi dengan nilai fuzzy
hasil perhitungan program. Sedangkan fuzzy perhitungan merupakan perhitungan
fuzzy secara manual dengan menggunakan microsoft excel. Perhitungan ini
didapatkan dari fuzzyfikasi, operasi fuzzylogic, dan defuzzyfikasi yang terdapat
pada .persamaan 3.3 sampai 3.7.
Tabel 4.4 Hasil pengujian pemberian air panas pada miniatur tambak
Temperatur (°C)
∆Temperatur (°C) OCR1A Fuzzy Perhitungan
30.1235 0 0 0 30.311 0.187501 0 0
72
Temperatur (°C)
∆Temperatur (°C) OCR1A Fuzzy Perhitungan
30.31287 0.001875 0 0 32.67129 2.358418 508 507.7994 38.05425 5.382957 1023 1023 39.06945 1.015198 1023 1023 38.97956 0 1023 1023 38.81245 0 1023 1023 38.66595 0 1023 1023 38.52094 0 1023 1023 38.55257 0.031635 1023 1023 38.43093 0 1023 1023 38.45735 0.026416 1023 1023 38.1292 0 1023 1023 38.20453 0.075333 1023 1023 38.14035 0 1023 1023 37.97564 0 1023 1023 38.15192 0.176277 1023 1023 38.04412 0 1023 1023 37.96101 0 1023 1023 37.86321 0 1023 1023 37.60373 0 1023 1023 37.57692 0 1023 1023 37.48451 0 1023 1023 37.25815 0 1023 1023 37.0127 0 1023 1023 37.16114 0.148445 1023 1023 37.12503 0 1023 1023 36.96061 0 1023 1023 36.99998 0.039372 1023 1023 37.07215 0.07217 1023 1023 37.01476 0 1023 1023 36.99026 0 1023 1023 37.11648 0.12622 1023 1023 37.0323 0 1023 1023 37.07931 0.047012 1023 1023 37.04902 0 1023 1023 36.95301 0 1023 1023 36.70937 0 1023 1023 36.65567 0 1023 1023 36.40903 0 1023 1023 36.30061 0 1023 1023 36.24826 0 1023 1023
73
Temperatur (°C)
∆Temperatur (°C) OCR1A Fuzzy Perhitungan
36.32538 0.077122 1023 1023 36.1904 0 1023 1023 36.36678 0.176381 1023 1023 36.22386 0 1023 1023 36.16888 0 1023 1023 36.14782 0 1023 1023 36.03823 0 1023 1023 35.92093 0 1023 1023 35.85139 0 1023 1023 35.90197 0.050575 1023 1023 35.9264 0.02443 1023 1023 35.85487 0 1023 1023 35.78238 0 1023 1023 35.74239 0 1023 1023 35.71289 0 1023 1023 35.49385 0 1023 1023 35.41934 0 1023 1023 35.34735 0 1023 1023 35.46627 0.118912 1023 1023 35.3239 0 1023 1023 34.99557 0 1023 1023 35.12095 0.125381 1023 1023 34.82826 0 1023 1023 35.02016 0.191898 1023 1023 34.95713 0 1023 1023 34.84376 0 1023 1023 34.68535 0 1023 1023 34.74529 0.05994 1023 1023 34.66386 0 1023 1023 34.66646 0.002605 1023 1023 34.67674 0.010281 1023 1023 34.65292 0 1023 1023 34.5956 0 1023 1023 34.75806 0.162464 1023 1023 34.47599 0 1023 1023 34.45267 0 1023 1023 34.36346 0 1023 1023 34.56092 0.19746 1023 1023 34.15957 0 1023 1023 34.23417 0.074597 1023 1023 34.47418 0.240009 1023 1023
74
Temperatur (°C)
∆Temperatur (°C) OCR1A Fuzzy Perhitungan
34.37746 0 1023 1023 34.30813 0 1023 1023 34.02032 0 1023 1023 34.20202 0.181694 1023 1023 34.16282 0 1023 1023 34.03938 0 1023 1023 34.14752 0.108142 1023 1023 34.06999 0 1023 1023 34.05212 0 1023 1023 34.06903 0.01691 1023 1023 33.89831 0 792 792.4684 33.78322 0 610 610.4708 33.56235 0 386 386.3534 33.72366 0.161302 537 537.4766 33.45632 0 312 312.4576 32.89425 0 84 83.72444 32.54873 0 8 8.516315 32.12658 0 0 0 32.00925 0 0 0 31.86452 0 0 0 31.75028 0 0 0 32.00207 0.251787 0 0
Berdasarkan Tabel 4.5 ketika air panas ditambahkan pada miniatur tambak
temperatur air akan naik hingga 39°C. Dengan menggunakan kincir air yang di
kontrol menggunakan fuzzy logic, sistem dapat menurunkan temperatur dari 39°C
menjadi 32°C dalam waktu 16 menit dengan kondisi temperatur ruang sebesar
27°C.
Proses pengambilan data pada pengujian sistem dengan pemberian asam
cuka tidak menggunakan program VB6.0 sebagai media untuk mengambil data,
melainkan menggunakan hasil rekaman video pada saat percobaan pertama. Hal
ini dikarenakan sensor pH-BTA yang digunakan pada pengujian awal rusak
setelah masuk kedalam larutan HCL. Ketika larutan pH-BTA masuk kedalam
75
larutan HCL 0.1M sampai HCL 1M maka elektroda pH-BTA akan mengalami
shock, sehingga elektroda pH-BTA tidak dapat melepas ion +H dan tidak dapat
menerima ion −OH dengan baik. Sehingga pembacaan sensor akan selalu bernilai
2.68 pada larutan asam maupun basa.
Penulis tidak dapat mengganti sensor pH-BTA dengan yang baru
mengingat harga sensor yang relatif mahal. Oleh karena itu penulis menampilkan
data dari hasil saringan video pada percobaan pertama. Tabel 4.5 Waktu(video)
merupakan waktu panjang video, pH merupakan nilai pH yang ditampilkan oleh
LCD pada video rekaman, dan kincir(%) merupakan kondisi dari sudut putar
kincir dalam %.
Tabel 4.5 Hasil percobaan pertama pH terhadap pemberian larutan asam
Waktu (video) pH Keran (%) 0:04 8.22 5 0:25 7.96 5 0:29 7.44 5 0:31 7.21 5 1:21 6.56 33.57 2:13 6.66 26.7 2:34 6.73 25.35 3:06 6.82 21.75 3:23 6.86 16.42 3:28 6.95 15 3:33 6.99 15 3:36 7.04 14.64 3:58 7.15 12.85 4:12 7.17 12.85 6:00 7.21 12.85
12:13 7.26 11.78 14:00 7.26 11.78 14:37 7.26 11.78 14:57 7.26 11.78
76
Berdasarkan Tabel 4.5 sistem ini dapat meningkatkan pH 6.56 menjadi 7.26
dalam waktu 14:57 menit. Hal ini dikarenakan ketika keran kapur terbuka maka
larutan kapur yang ada di dalam botol akan keluar dan bercampur dengan air pada
miniatur tambak. Pemberian larutan kapur dapat menaikan nilai pH. Gambar 4.14
merupakan hasil capture screen dari video pengujian pH pada percobaan pertama.
Gambar 4.9 LCD Capture dari video percobaan pH pertama
77