SlideShare ist ein Scribd-Unternehmen logo
1 von 7
Downloaden Sie, um offline zu lesen
SISTEM PENGONTROLAN TEKANAN UDARA
                            PADA RUANG TERTUTUP
                         Ayuta Anindyaningrum#1, Sumardi,ST,MT#2, Budi Setiyono,ST,MT#3
                              #
                                  Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Diponegoro
                                        jl. Prof Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia
                                                     #1
                                                      @abdi.mslm@gmail.com
                                                #2
                                                   setiaone.iwan@gmail.com
                                                      #3
                                                        Budisty@gmail.com
          Abstrak — Perkembangan teknologi dan industry telah keperluan. Air adalah media yang berguna dan murah untuk
mendorong berdirinya perusahaan dalam skala besar, seperti mengalirkan panas ke suatu proses. Jika air dididihkan
perusahaan tambang, kimia, dan otomotif. Salah satu faktor penting sampai menjadi steam, volumnya akan meningkat sekitar
yang ada pada industry yaitu pengendalian tekanan yang berada di 1.600 kali, menghasilkan tenaga yang menyerupai bubuk
dalam sebuah ruang tertutup yang dipanaskan. Pengukuran tekanan
ini dapat bermanfaat untuk mengetahui ketinggian level fluida,
                                                                   mesiu yang mudah meledak, sehingga boiler merupakan
refrensi untuk mengatur suhu ruangan pemanas, maupun untuk peralatan yang harus dikelola dan dijaga dengan sangat baik.
mengatur pasokan fluida sebagai proses pencampuran kimia.          Pengendalian tekanan dalam ruang tertutup sangat
          Pengendalian tekanan ini sangat perlu diperhatikan berhubungan langsung dengan safety. Maka dari itu sistem
dengan baik karena proses yang terjadi didalamnya sangat rawan pengontrolan tekanan dibuat selain dapat mendukung proses
terjadinya ledakan sehingga perlu keamanan lebih. Terlebih lagi produksi juga untuk keamanan apabila terjadi error kelebihan
apabila terjadi pasokan bahan bakar yang berlebihan sehingga suplay bahan bakar yang mengakibatkan pemanasan yang
terjadi pemanasan hingga menghasilkan tekanan udara yang berlebihan sehingga diperlukan pembuangan tekanan melalui
berlebihan.                                                        katup valve.
          Pada tugas akhir ini, dibuat suatu system pengontrolan
untuk mengatur besar tekanan yang nilainya agar sesuai dengan
                                                                            Untuk mendapatkan hasil yang memuaskan dalam
yang diinginkan, untuk mendapatkan pengontrolan yang akurat sistem pengontrolan tersebut diperlukan adanya metode
maka digunakan metode Proporsional. Perancangan alat ini pengontrolan. Pada tugas akhir ini metode kontrol yang
didapatkan nilai perameter Kp=40. Saat pengujian set point naik digunakan yaitu Proporsional (P). Untuk pengolahan data
diperlukan waktu 331 detik untuk mencapi kestabilan setelah masukan dari sensor dan proses perhitungan dengan metode
perubahan set point dari 10 kPa ke 15 kPa dan saat pengujian set kontrol Proporsional maka diperlukan mikrokontroler
point turun diperlukan waktu 389 untuk mencapai kestabilan setelah Atmega8535, sebagai tampilannya dengan menggunakan LCD,
perubahan set point dari 18 kPa ke 14 kPa. Perancangan alat ini dan sebagai aktuatornya menggunakan motor servo untuk
menggunakan mikroprosesor ATmega8535, sensor tekanan
                                                                   mengatur bukaan valve.
MPX5050GP dan motor servo untuk mengendalikan buka tutupnya
valve pembuang tekanan.
                                                                                         II. DASAR TEORI
Kata kunci — system control tekanan, sensor tekanan MPX5050GP,
            ATmega8535, metode Proporsional, valve pembuang          A. Pengenalan Ketel Uap
            tekanan.
                                                                            Ketel uap atau boiler merupakan suatu peralatan yang
                                                                     digunakan untuk menghasilkan steam (uap) dalam berbagai
                     I. PENDAHULUAN                                  keperluan. Air di dalam boiler dipanaskan oleh panas dari
        Pada jaman sekarang ini perkembangan teknologi telah         hasil pembakaran bahan bakar (sumber panas lainnya)
berkembang sedemkian pesatnya keberbagai bidang.                     sehingga terjadi perpindahan panas dari sumber panas tersebut
Terutama dalam bidang industri yang menuntut adanya                  ke air yang mengakibatkan air tersebut menjadi panas atau
ketelitian, keamanan, dan keefektifan dalam proses produksi.         berubah wujud menjadi uap. Air yang lebih panas memiliki
Untuk mendukung itu semua, maka diperlukan adanya                    berat jenis yang lebih rendah dibanding dengan air yang lebih
otomatisasi yang dapat mengurangi tingkat kesalahan yang             dingin, sehingga terjadi perubahan berat jenis air di dalam
disebabkan oleh kesalahan manusia.                                   boiler. Air yang memiliki berat jenis yang lebih kecil akan
        Pengukuran tekanan udara memegang peranan yang               naik, dan sebaliknya air yang memiliki berat jenis yang lebih
sangat penting dalam bidang industri. Pada saat ini banyak           tinggi akan turun ke dasar[2].
industri yang memanfaatkan konsep tekanan dalam proses                      Uap panas atau steam pada tekanan tertentu kemudian
industri. Oleh karena itu, pengukuran diperlukan dalam               digunakan untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Jika air
pemantauan dan pengendalian suatu proses.                            dididihkan sampai menjadi steam, volumenya akan
        Salah satu contoh pengaplikasian pengontrolan tekanan        meningkat[13].
udara dalam bidang industri diterapkan pada boiler. Boiler
merupakan tempat dimana sebuah bejana tertutup yang
digunakan untuk menghasilkan steam (uap) dalam berbagai


                                                                 1
Gambar 3 Respon Tangga percobaan BumpTest untuk model FOPDT

                                                                                Gambar 3 diatas merupakan grafik respon tangga
                    Gambar 1. Boiler untuk penyulingan                     percobaan BumpTest yang mana parameter-parameter proses
                                                                           FOPDT (First Order Plus Ded Time) dapat dicari sebagai
B. Model Kendali Proses Tekanan Udara pada Prototip
                                                                           berikut:
   Boiler
                                                                           a. Keterlambatan transportasi proses (L) = waktu yang
         Dalam mendapatkan model kendali dari suatu proses
                                                                               terjadi pada proses yang dihitung sejak terjadi perubahan
   dapat     dilakukan  dengan     menerapkan      hukum
                                                                               tangga pada CO sampai variabel proses (PV) yang
   kesetimbangan energi yaitu: “Laju akumulasi energi di
                                                                               dikontrol mulai menanggapi perubahan input CO.
   dalam tangki = Laju energi yang masuk - Laju energi
                                                                           b. Konstanta waktu (T) = Waktu yang di perlukan sehingga
   yang keluar” [6].
                                                                               nilai PV mencapai kurang lebih 63 % dari keadaan steady
          dP(t )
      C            w q1 (t )   v q 2 (t )                    (1)           akhir setelah waktu tunda.
           dt                                                              c. Gain Statis Proses (K) = Perbandingan perubahan PV
     Dimana:                                                                   terhadap perubahan CO dalam keadaan steadynya. Gain
     C :              kapasitansi tangki                                       statis bisa bernilai positif maupun negatif tergantung jenis
     dP :             perubahan pressure steam (kg/m2)                         kontrol valve yang di gunakan.
     dt :             perubahan waktu (detik)                                                PV   PV1  PV0
                                                                                       K                                                      (3)
     q1 :             flow air masuk (m3/s)                                                  CO CO1  CO0
     q2 :             flow uap air keluar (m3/s)
                                                                           D. Kontrol Proporsional, Integral, dan Derivatif (PID)
     w :       masa jenis air (kg/m3)
                                                                              Kontrol PID merupakan gabungan dari tiga macam metode
     v :       masa jenis uap air (kg/m3)
                                                                           kontroler, yaitu pengontrol proporsional (Proportional
Persamaan model matematis untuk pressure sebagai berikut:                  Controller), pengontrol integral (Integral Controller), dan
                    w                          KP                         pengontrol turunan (Derivative Controller).
      P( s )                 Q1 ( s )                 Q2 (s)   (2)
                 Cs  k Q 2                Cs  k Q 2
                                                                                                                                            +
C. Model self regulating process                                                      +                                                 +        co
                                                                                SP                 e                              1
                                                                                                                Kp
                                                                                                                                 Ti.S
   Pada dasarnya dapat didekati oleh sebuah model matematis                                                                                 +
FOPDT (First Order Plus Ded Time) yang hanya dicirikan                                         -
                                                                                                                                 Td.S
oleh tiga buah parameter yaitu Process transport delay – L,
Process time constant – T, Process static gain- K                                                          PV

   Ketiga parameter yang menggambarkan dinamika proses,
                                                                                      Gambar 4. Struktur kontrol PID ideal bentuk dependent.
secara praktis dapat diperoleh atau diidentifikasi melalui
eksperimen sederhana BumpTest atau sinyal tangga secara                        Gambar 4 menunjukkan struktur kontrol PID ideal.
open loop pada mode kontrol manual (lihat Gambar 2).                       Struktur kontrol PID ideal merupakan struktur kontrol PID
                                                                           yang umum dijumpai .. Persamaan (5) memperlihatkan bentuk
                                                                           umum dari kontrol PID ideal tersebut dalam bentuk kontinyu.
                                                                                                         t                        
                                                                                                      1                    det  
                                                                                COt   K p  et        et .dt  Td .                     (4)
                                                                                                      Ti                   dt   
                                                                                                         0                        

                                                                                  Secara praktis, struktur kontrol PID pada persamaan (4)
                                                                           dikenal juga dengan istilah PID ideal bentuk dependent. Istilah
            Gambar 2 Percobaan BumpTest pada kontrol manual
                                                                           tersebut mengacu pada dependensi (ketergantungan) setiap
                                                                           suku persamaan terhadap nilai gain proporsional (Kp) Dalam
                                                                           kawasan Laplace, persamaan (4) tersebut dapat ditulis:




                                                                       2
     1                                                     G. Motor Servo
         COs   K p 1        Td s e(s)                            (5)            Motor servo adalah sebuah motor dengan system closed
                          Ti s                                                   feedback di mana posisi dari motor akan diinformasikan
      Dari persamaan (6) tersebut dapat diperoleh fungsi alih                      kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo.
kontroler PID (dalam domain s) sebagai berikut:                                    Motor ini terdiri dari sebuah motor, serangkaian gear,
                                                                                   potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi
                           1                                                     untuk menentukan batas sudut dari putaran servo.
         Gc s   K p 1     Td s                                   (6)
                        Ti s       

      Aksi kontrol PID ideal bentuk dependent dalam
kawasan sistem diskret dapat dituliskan pada bentuk
persamaan (4) sebagai berikut:
                                   k
CO k   K p .ek   K i .Tc. ei   K d
                                                 ek   ek  1
                               i 0                     Tc               (7)
                                                                                                          Gambar 7. standard motor servo[15].
       Realisasi kontrol PID digital akan ditemukan dalam
sistem berbasis mikroprosesor. Sistem kontrol PID digital
                                                                                                      III. PERANCANGAN
bekerja dalam basis-basis waktu diskret, sehingga persamaan
matematis diskret diperlukan untuk aplikasi kontrol PID ke                           Perancangan alat pada tugas akhir ini meliputi perancangan
dalam sistem mikroprosesor.                                                        perangkat keras dan perancangan perangkat lunak.

E. Sensor tekanan MPX5050GP                                                        A. Perancangan Perangkat Keras
    Sensor tekanan tipe MPX5050GP ini mampu mendeteksi                                Perancangan perangkat keras sistem pengontrolan tekanan
tekanan sebesar 0 sampai dengan 50 kPa. MPX5050GP hanya                            udara ini terdiri dari mikrokontroler AVR ATmega8535,
membutuhkan supply tegangan +5 Volt. Seperti sensor                                sensor tekanan MPX5050GP, sensor suhu LM35, rangkaian
takanan pada umumnya, sensor akan mengubah tekanan                                 relay sebagai pengaman plant, motor servo sebagai aktuator,
menjadi tegangan. Semakin besar tekanan yang diberikan,                            Keypad sebagai unit masukan dan LCD sebagai penampil
semakin besar pula tegangan yang dihasilkan. Sensor ini                            menu, parameter, dan nilai tekanan udara. Secara umum
dilengkapi chip signal conditioned seperti dijelaskan diatas,                      perancangan perangkat keras sistem ditunjukan pada Gambar
maka keluaran dari sensor ini tidak perlu dikuatkan lagi.                          8.




                   Gambar 5. Sensor tekanan MPX5050GP

F. Sensor LM 35
  Sensor suhu LM35 digunakan untuk mengetahui besarnya
suhu. IC ini akan mengubah nilai suhu menjadi besaran
tegangan dengan range suhu yang mampu dirasakan oleh
LM35 adalah dari 0oC sampai dengan 150oC. Tegangan                                    Gambar 8. Rancangan hardware plant pengontrolan tekanan udara .
keluaran sensor ini akan mengalami perubahan 10 mV untuk
setiap perubahan suhu 1 C atau memenuhi Persamaan (8).                            B. Perancangan Perangkat Lunak
                                                                                          Perancangan sistem pengontrolan tekanan udara ini
           = 10       	 	                                         (8)              menggunakan metode kontrol Proporsional. Blok diagram
                                                                                   aplikasi pengontrolan secara umum dapat dilihat pada Gambar
 dengan T adalah suhu yang dideteksi dalam derajat celcius.                        9.
                                                                                          Set Point      Error    Kontroler        Co                         Tekanan
                                                                                                                                        Motor Servo   Valve
                                                                                                                     P
                                                                                                      Mikrokontroler ATMega 8535


                                                                                                                                   Sensor Tekanan
                            +Vcc                                                                                                    (MPX5050GP)

                            Vout
                                       GND                                               Gambar 9. Diagram blok sistem pengendalian tekanan udara.

                        Gambar 6. Sensor suhu LM35.




                                                                               3
Masukan dari kontrol Proporsional adalah error                                                         8                  14         1.44   1.43     1.44            1.437
tekanan udara. Error akan diolah oleh algoritma kontrol
                                                                                                             9                  16         1.61   1.61     1.61            1.61
Proporsional sehingga menghasilkan sinyal kontrol yang
diumpankan ke valve melalui motor servo.                                                                    10                  18         1.78   1.79     1.78            1.783
Flowchart program utama diperlihatkan pada Gambar 10.                                                       11                  20         1.98   1.98     1.97            1.977


                                                                                                                                     Rata-rata Tegangan Terukur (Volt)
                                                                                                                          2.5
                                                                                                                            2




                                                                                                             Output (V)
                                                                                                                          1.5
                                                                                                                            1
                                                                                                                          0.5
                                                                                                                            0
                                                                                                                                 0     2     4    6      8 10 12 14 16 18 20
                                                                                                                                                      Tekanan (kPa)

                                                                                                           Gambar 11. Grafik perbandingan pembacaan sensor MPX5050GP dengan
                                                                                                                             tegangan keluaran secara terukur.
                                             Ya
                                                  Tekanan >20 kPa
                                                   Tekanan >20 kPa
                                                  atau suhu >35oC?
                                                  atau suhu >35oC?


                                                                 Tidak

                                         Ya
                                                     Keypad D
                                                     Ditekan ?

                                                             Tidak
                                        Ya
                                                     Keypad C
                                                     Ditekan ?

                                                            Tidak

                                                     Keypad *            Tidak
                                                     Ditekan ?

                       Heater mati
                       Heater mati                          Ya



                         Selesai
                         Selesai


        Gambar 10. Flowcart program pengendalian tekanan udara.


                 IV. PENGUJIAN DAN ANALISA

A. Pengujian Sensor MPX5050GP                                                                              Gambar 12. Grafik perbandingan pembacaan sensor MPX5050GP dengan
    Pengujian terhadap sensor MPX5050GP dilakukan dengan                                                                               tegangan keluaran pada datasheet.
mengukur tegangan keluaran sensor tekanan. Pembacaan
sensor tersebut kemudian dibandingkan dengan grafik                                                       B. Pengujian Sistem
pengujian pada datasheet. Data hasil pengukuran yang
dilakukan dapat dilihat pada Tabel 4.1.                                                                   1) Pengujian Kalang Terbuka (Bumptest)
                                                                                                                 Karakteristik plant sistem pengendalian tekanan udara
Tabel 1. Hasil keluaran tegangan pembacaan sensor MPX5050GP.
                                                                                                                 dapat diketahui dengan melakukan pengujian kalang
                                                                                                                 terbuka. Hubungan antara CO (sinyal kontrol) dan PV
             Tekanan               Tegangan Terukur                              Rata-rata Tegangan              (deviasi output proses) pada hasil eksperimen bump test
   No                                                                                                            pengujian kalang terbuka ditunjukkan pada Gambar 13.
              (kPa)                     (Volt)                                     Terukur (Volt)
    1            0             0.21     0.21                      0.21                  0.21
    2            2             0.38     0.38                      0.38                  0.38
    3            4             0.56     0.55                      0.56                 0.557
    4            6             0.73     0.74                      0.73                  0.73
    5            8             0.90     0.91                      0.91                 0.907
    6           10             1.08     1.07                      1.08                 1.077
    7           12             1.26     1.25                      1.26                 1.257




                                                                                                      4
Gambar 15. Respon sistem kontrol Proporsional pada setting point 10 kPa.
 Gambar 13. Pengujian Bump Test bertekanan dengan tekanan awal 10 kPa
                             dan ΔCO = 8%.
         Nilai keterlambatan transportasi (L) respon sistem
tersebut sangatlah kecil maka dapat diabaikan dan Gain statis
proses (K) yang dimiliki model FOPDT didapatkan dari
perhitungan berikut:
               PV   PV 1  PV 0
          K       
               CO CO1  CO 0
                                                               (9)
             0.12  10
          K            1.235 ( kPa %)
               80
        Sedangkan nilai T ditentukan dari 63% ΔPV yang
didapatkan dari perhitungan berikut:                                              Gambar 16. Respon sistem kontrol Proporsional pada setting point 15 kPa.
63% ΔPV = 0.12 + (63% (10  0.12))
            = 0.12 + 6.2244                                                    Tabel 2. Karakteristik respon sistem pengendalian tekanan udara pada setting
            = 6.3444 kPa                                                       point tetap.
Sehingga pada saat 63% ΔPV , nilai T = 115 detik
        Berdasarkan pengujian dapat diketahui bahwa proses                          Suhu         Tekanan          Setting
                                                                                                                                    Tr             Ts
pada sistem adalah reverse. Sehingga dapat diperoleh                                Awal          Awal             Point
persamaan matematis fungsi alih sistem.                                                                                           (detik)        (detik)
                                                                                    (kPa)         (kPa)            (kPa)
                    pv( s)   K
          H (s)                e  sL                                              100            0                5               73            85
                    co(s) Ts  1
                                                               (10)                  100              0              10             160            185
                   1.235
          H (s)                                                                     100              0              15             302            357
                  115s  1
2) Pengujian dengan Referensi tetap
  Pengujian ini dilakukan dengan memberikan setpoint tetap                       Pada Tabel 2 ditunjukkan bahwa respon sistem dengan
dengan suhu awal air sebesar 100°C. Berikut ini adalah hasil                   setting point semakin besar akan mengakibatkan waktu
pengujiannya.                                                                  naiknya (Tr) semakin besar. Gambar 14, Gambar 15, dan
                                                                               Gambar 16. menunjukkan respon sistem relatif stabil untuk
                                                                               mencapai variasi nilai setting point 5, 10 dan 15 kPa tanpa
                                                                               adanya overshoot dan osilasi.

                                                                               3) Pengujian Kontrol Proporsional pada Setting Point
                                                                                   Naik
                                                                               Pengujian dengan setting point naik ini bertujuan untuk
                                                                               mengetahui kecepatan respon kendali sistem terhadap
                                                                               perubahan kenaikan setting point. Pengujian ini dilakukan
                                                                               dengan menggunakan nilai parameter Kp = 40. Berikut adalah
                                                                               gambar grafik untuk pengujian set point naik.


 Gambar 14. Respon sistem kontrol Proporsoinal pada setting point 5 kPa.




                                                                           5
untuk mencapai setting point tersebut adalah 272 detik dan
                                                                         waktu penetapan (Ts) 286 detik.
                                                                                  Ketika sistem melakukan perubahan setting point
                                                                         dari 18 kPa menjadi 14 kPa waktu naik (Tr) yang diperlukan
                                                                         untuk mencapai setting point baru adalah 372 detik dan waktu
                                                                         penetapan (Ts) 389 detik dengan overshoot.
                                                                         5) Pengujian Kontrol Proporsional terhadap Gangguan
                                                                             Daya tahan sistem terhadap gangguan dan kecepatan
                                                                         respon sistem untuk kembali ke referensi setelah gangguan,
                                                                         dapat diketahui dengan melakukan pengujian dengan
      Gambar 17. Respon Sistem pada perubahan setting point naik.        memberikan gangguan berupa pembukaan valve 2 pada sistem
                                                                         yang telah mencapai kestabilan pada suatu nilai referensi.
Gambar 17 menunjukkan pengujian respon sistem                            Pemberian gangguan sesaat dilakukan selama 20 detik dengan
pengendalian tekanan udara pada perubahan setting point naik             membuka katup valve 2 setelah itu valve 2 dinormalkan
atau semakin besar dengan lama pengujian 380 detik. Pada                 kembali.
awalnya sistem diberi setting point tinggi sebesar 10 kPa
dengan tekanan awal 0 kPa. Waktu naik (Tr) yang diperlukan
untuk mencapai setting point tersebut adalah 159 detik. Sistem
telah mencapai keadaan steady dengan waktu penetapan (Ts)
165 detik.
         Ketika sistem melakukan perubahan setting point
dari 10 kPa menjadi 15 kPa waktu naik (Tr) yang diperlukan
adalah 311 detik dan waktu penetapan (Ts) 331 detik, tanpa
overshoot. Waktu yang diperlukan untuk mencapai setting
point baru ketika setting point naik relatif lebih cepat karena
terbentuknya steam dipengaruhi juga oleh suhu air. Semakin
tinggi suhu air maka kecepatan kecepatan untuk menghasilkan
steam akan makin cepat pula.                                                 Gambar 19. Respon sistem kontrol Proporsional terhadap gangguan.

4) Pengujian Kontrol Proporsional pada Setting Point
   Turun                                                                 Pada Gambar 19. menunjukkan respon sistem terhadap
                                                                         gangguan sesaat berupa bukaan valve 2 selama 20 detik pada
    Pengujian dengan setting point turun ini bertujuan untuk             setting point 13 kPa. Pada gangguan sesaat, terjadi
mengetahui kecepatan respon kendali sistem terhadap                      penurunana tekanan sebesar 3,5 kPa dari keadaan steady-nya,
perubahan penurunan setting point.                                       untuk meningkatkan tekanan yang ada di dalam tabung akan
                                                                         memberikan respon dengan menutup valve.


                                                                                                 V. PENUTUP
                                                                         A. Kesimpulan
                                                                                   Berdasarkan hasil pengujian dan analisis yang
                                                                         dilakukan didapatkan hal-hal penting sebagai berikut:
                                                                         1. Hasil pengujian kalang terbuka dengan eksperimen
                                                                              bumptest untuk ΔCO = 8% dari CO awal 0%, plant
                                                                              sistem pengendalian tekanan udara termasuk model
                                                                              FOPDT dengan nilai L = 0 detik, T = 115 detik, dan K =
                                                                              1,235 kPa/ %.
      Gambar 18. Respon Sistem pada perubahan setting point turun.
                                                                         2. Pengujian untuk setting point tetap dengan tekanan awal
                                                                              sama yaitu 0 kPa, sistem mampu menghasilkan respon
                                                                              yang relative stabil untuk semua setting point tanpa
         Gambar 18 menunjukkan pengujian respon sistem                        adanya overshoot. Pada setting point 5 kPa Tr = 73 detik,
pengendalian tekanan udara pada perubahan setting point                       setting point 10 kPa Tr = 160 detik, dan pada setting point
turun atau semakin kecil dengan lama pengujian 448 detik.                     15 kPa Tr = 302 detik.
Pada awalnya sistem diberi setting point tekanan sebesar 18              3. Salah satu pengujian untuk mengetahui kestabilan system
kPa dari tekanan awal 0 kPa. Waktu naik (Tr) yang diperlukan                  yaitu dengan pengujian setting point naik, respon sistem
                                                                              mampu mengikuti kenaikan setting point dengan rise time



                                                                     6
relatif cepat karena terbentuknya steam dipengaruhi juga             Mikrokontroller Di Workshop Instrumentasi. Surabaya:
     oleh suhu air. Semakin tinggi suhu air maka kecepatan                ITS.
                                                                     [7] Seiko Instrument Inc. Liquid Crystal Display Module
     untuk menghasilkan steam akan makin cepat pula. Saat                 M1632 : User Manual. Japan. 1987.
     mencapai setting point pertama 10 kPa dari tekanan awal         [8] Setiawan,Iwan.2008.Kontrol PID untuk Proses Industri.
     0 kPa, Tr sebesar 159 detik dan Ts sebesar 165 detik.                Jakarta: Elex Media Komputindo.
     Ketika sistem melakukan perubahan setting point menjadi         [9] Smith, A. Carlos. 1997. Principles and Practice of
     15 kPa, Tr dan Ts yang diperlukan adalah 311 detik dan               Automatic Process Control. John Wiley Son.Inc.
     331 detik tanpa overshoot.                                      [10] Welander, Peter. Understanding Derivative in PID
4.   Pada setting point turun respon sistem mampu mengikuti               Control. Control Engineering, 2, 24-27-2012.
     penurunan setting point dengan rise time relatif cepat.         [11] ----------, ATmega8535 Data Sheet,
     Saat mencapai setting point yang pertama 18 kPa dari            [12] http://www.atmel.com
     tekanan awal 0 kPa, memiliki Tr sebesar 272 detik dan Ts        [13] http://www.datasheetdir.com/MPX5050GP
     sebesar 286 detik. Ketika sistem melakukan perubahan            [14] http://www.energyefficiencyasia.org
     setting point menjadi 14 kPa, Tr dan Ts yang diperlukan         [15] http://www.IlmuKomputer.com
     adalah 372 detik dan 389 detik dengan overshoot.                [16] http://www.national.com/ds/LM/LM35.pdf
5.   Pengujian respon sistem terhadap gangguan sesaat pada           [17] http://www.servodatabase.com
     setting point 5 kPa selama 20 detik, sistem mampu
     merespon dengan waktu pemulihan relatif cepat dan
     berupaya untuk menyesuaikan respon pada keadaan                              BIODATA MAHASISWA
     steadynya walaupun terjadi osilasi di bawah setting point
     nya sebesar 3,5 kPa .                                                         Ayuta Anindyaningrum (L2F 607 012)
                                                                                   Saat ini sedang melanjutkan studi pendidikan
B. Saran                                                                           strata I di Jurusan Teknik Elektro, Fakultas
        Ada beberapa hal yang dapat dilakukan dalam                                Teknik Universitas Diponegoro Konsentrasi
pengembangan sistem pengontrolan tekanan ini, antara lain                          Kontrol.
yaitu :
      Menggunakan tabung yang lebih kuat sehingga dapat
        memaksimalkan tekanan pada sensor.
      Harus memperhatikan peristiwa fisika sehingga dapat                        Mengetahui dan mengesahkan,
        meminimalkan terjadinya kerusakan alat.                           Dosen Pembimbing I       Dosen Pembimbing II
      Menggunakan sensor dengan kapasitas tekanan
        maksimal yang lebih besar dan tahan oleh suhu tinggi.
      Menambah system contohnya pengontrolan tekanan
        untuk mengatur level cairan, sebagai alat ukur
        besaran tekanan , dan lain-lain.
      Mengunakan metode pengontrolan lain seperti fuzzy,                   Sumardi,ST,MT          Budi Setiyono, ST, MT
        fuzzy sebagai tuning PID, Jaringan Syaraf Tiruan,              NIP.196811111994121001     NIP.197005212000121001
        Algoritma Genetik.                                             Tanggal:____________       Tanggal: ___________

                   DAFTAR PUSTAKA
[1] Barmawi, M. 1996. Prinsip-prinsip Elektronika. Jakarta :
    Erlangga.
[2] Djokosetyardjo,M.J.1990.Ketel Uap.Jakarta: Pradnya
    Paramita.
[3] Mu’amar, Awal. 2007. Perancangan Sistem Control
    Level Dan Pressure Pada Boiler Di Workshop
    Intrumentasi Berbasis Dcs Centum Cs3000 Yokogawa.
    Surabaya: ITS.
[4] Ogata, Katsuhiko.1994. Teknik Kontrol Automatik Jilid 1,
    terj. Edi Leksono. Jakarta: Erlangga
[5] Ogata, Katsuhiko. 1994. Teknik Kontrol Automatik Jilid 2,
    terj. Edi Leksono, Jakarta: Erlangga.
[6] Rachmawati, Ika Nurina. 2010. Perancangan Sistem
    Pengaman Pada Tangki Kerosin Bertekanan Dengan
    Menggunakan        Pengendalian       On/Off    Berbasis




                                                                 7

Weitere ähnliche Inhalte

Was ist angesagt?

Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning
Kajian Refrigerant dan Kinerja Air ConditioningKajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning
Kajian Refrigerant dan Kinerja Air ConditioningPutri Hidayati
 
Sistem pembangkit tenag anew
Sistem pembangkit tenag anewSistem pembangkit tenag anew
Sistem pembangkit tenag anewIrul Anazz
 
Teknik refrigerasi
Teknik refrigerasiTeknik refrigerasi
Teknik refrigerasifaoeziku
 
Tugas termodinamika
Tugas termodinamikaTugas termodinamika
Tugas termodinamikacucucuit
 
Teknik Pendingin dan Pengkondisian Udara, Teknik Mesin FTI-ITS
Teknik Pendingin dan Pengkondisian Udara, Teknik Mesin FTI-ITSTeknik Pendingin dan Pengkondisian Udara, Teknik Mesin FTI-ITS
Teknik Pendingin dan Pengkondisian Udara, Teknik Mesin FTI-ITSmuheadway
 
Hukum Thermodinamika I - Siklus Tertutup
Hukum Thermodinamika  I - Siklus TertutupHukum Thermodinamika  I - Siklus Tertutup
Hukum Thermodinamika I - Siklus TertutupIskandar Tambunan
 
Plat heat exchanger
Plat heat exchangerPlat heat exchanger
Plat heat exchangerIffa M.Nisa
 
Pengawasan K3 pesawat uap dan bejana tekan
Pengawasan K3 pesawat uap dan bejana tekanPengawasan K3 pesawat uap dan bejana tekan
Pengawasan K3 pesawat uap dan bejana tekanAl Marson
 
PERANCANGAN ALAT UJI PEMBAKARAN CRUDE PALM OIL DAN MINYAK GORENG
PERANCANGAN ALAT UJI PEMBAKARAN CRUDE PALM OIL DAN MINYAK GORENGPERANCANGAN ALAT UJI PEMBAKARAN CRUDE PALM OIL DAN MINYAK GORENG
PERANCANGAN ALAT UJI PEMBAKARAN CRUDE PALM OIL DAN MINYAK GORENGM. Rio Rizky Saputra
 
Siklus daya gas
Siklus daya gasSiklus daya gas
Siklus daya gasRock Sandy
 
7 muhammad hasan-basri-so-edit-peb-2009 (1)
7 muhammad hasan-basri-so-edit-peb-2009 (1)7 muhammad hasan-basri-so-edit-peb-2009 (1)
7 muhammad hasan-basri-so-edit-peb-2009 (1)Doni Rachman
 
Dokumen.tips turbin uap-kuliahppt
Dokumen.tips turbin uap-kuliahpptDokumen.tips turbin uap-kuliahppt
Dokumen.tips turbin uap-kuliahpptambarpratomo
 

Was ist angesagt? (20)

Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning
Kajian Refrigerant dan Kinerja Air ConditioningKajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning
Kajian Refrigerant dan Kinerja Air Conditioning
 
Sistem pembangkit tenag anew
Sistem pembangkit tenag anewSistem pembangkit tenag anew
Sistem pembangkit tenag anew
 
Teknik refrigerasi
Teknik refrigerasiTeknik refrigerasi
Teknik refrigerasi
 
Tugas termodinamika
Tugas termodinamikaTugas termodinamika
Tugas termodinamika
 
Teknik Pendingin dan Pengkondisian Udara, Teknik Mesin FTI-ITS
Teknik Pendingin dan Pengkondisian Udara, Teknik Mesin FTI-ITSTeknik Pendingin dan Pengkondisian Udara, Teknik Mesin FTI-ITS
Teknik Pendingin dan Pengkondisian Udara, Teknik Mesin FTI-ITS
 
Hukum Thermodinamika I - Siklus Tertutup
Hukum Thermodinamika  I - Siklus TertutupHukum Thermodinamika  I - Siklus Tertutup
Hukum Thermodinamika I - Siklus Tertutup
 
Modul mesin pendingin
Modul mesin pendinginModul mesin pendingin
Modul mesin pendingin
 
Turbin Uap
Turbin UapTurbin Uap
Turbin Uap
 
Boiler/Ketel
Boiler/KetelBoiler/Ketel
Boiler/Ketel
 
Plat heat exchanger
Plat heat exchangerPlat heat exchanger
Plat heat exchanger
 
Pengawasan K3 pesawat uap dan bejana tekan
Pengawasan K3 pesawat uap dan bejana tekanPengawasan K3 pesawat uap dan bejana tekan
Pengawasan K3 pesawat uap dan bejana tekan
 
PERANCANGAN ALAT UJI PEMBAKARAN CRUDE PALM OIL DAN MINYAK GORENG
PERANCANGAN ALAT UJI PEMBAKARAN CRUDE PALM OIL DAN MINYAK GORENGPERANCANGAN ALAT UJI PEMBAKARAN CRUDE PALM OIL DAN MINYAK GORENG
PERANCANGAN ALAT UJI PEMBAKARAN CRUDE PALM OIL DAN MINYAK GORENG
 
Jtm 20090103
Jtm 20090103Jtm 20090103
Jtm 20090103
 
Siklus daya gas
Siklus daya gasSiklus daya gas
Siklus daya gas
 
Pembangkit Daya pada Turbin Uap
Pembangkit Daya pada Turbin UapPembangkit Daya pada Turbin Uap
Pembangkit Daya pada Turbin Uap
 
Siklus Mesin dan Refrigarator Carnot
Siklus Mesin dan Refrigarator CarnotSiklus Mesin dan Refrigarator Carnot
Siklus Mesin dan Refrigarator Carnot
 
7 muhammad hasan-basri-so-edit-peb-2009 (1)
7 muhammad hasan-basri-so-edit-peb-2009 (1)7 muhammad hasan-basri-so-edit-peb-2009 (1)
7 muhammad hasan-basri-so-edit-peb-2009 (1)
 
Dokumen.tips turbin uap-kuliahppt
Dokumen.tips turbin uap-kuliahpptDokumen.tips turbin uap-kuliahppt
Dokumen.tips turbin uap-kuliahppt
 
Pembakaran coal
Pembakaran coalPembakaran coal
Pembakaran coal
 
Siklus Rankine dan Studi Kasus
Siklus Rankine dan Studi KasusSiklus Rankine dan Studi Kasus
Siklus Rankine dan Studi Kasus
 

Ähnlich wie L2 f607012 mta

1622-Article Text-10057-1-10-20210917.pdf
1622-Article Text-10057-1-10-20210917.pdf1622-Article Text-10057-1-10-20210917.pdf
1622-Article Text-10057-1-10-20210917.pdfAfiqPraditio
 
Dasar Tata Udara, Pemanasan Sensibel
Dasar Tata Udara, Pemanasan SensibelDasar Tata Udara, Pemanasan Sensibel
Dasar Tata Udara, Pemanasan SensibelGiffari Muslih
 
MESIN KONVERSI ENERGI I SIKLUS OTTO mesin
MESIN KONVERSI ENERGI I SIKLUS OTTO mesinMESIN KONVERSI ENERGI I SIKLUS OTTO mesin
MESIN KONVERSI ENERGI I SIKLUS OTTO mesinIKomangDiegoAntara
 
STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH VARIASI TEKANAN KETEL DAN BUKAAN KATUP BAHAN BAK...
STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH VARIASI TEKANAN KETEL DAN BUKAAN KATUP BAHAN BAK...STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH VARIASI TEKANAN KETEL DAN BUKAAN KATUP BAHAN BAK...
STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH VARIASI TEKANAN KETEL DAN BUKAAN KATUP BAHAN BAK...sumadhijono
 
32294 modul praktikum otk i cooling tower
32294 modul praktikum otk i   cooling tower32294 modul praktikum otk i   cooling tower
32294 modul praktikum otk i cooling towerAngginadyaa
 
PERT 11 HK 2 TERMODINAMIKA.ppt
PERT 11 HK 2 TERMODINAMIKA.pptPERT 11 HK 2 TERMODINAMIKA.ppt
PERT 11 HK 2 TERMODINAMIKA.pptYusmanilaHanah
 
siklus carnot efisiensi hukum termodinamika
siklus carnot efisiensi hukum termodinamikasiklus carnot efisiensi hukum termodinamika
siklus carnot efisiensi hukum termodinamikamimy14
 
Presentasi sistem tenaga gas (termodinamika)
Presentasi sistem tenaga gas (termodinamika)Presentasi sistem tenaga gas (termodinamika)
Presentasi sistem tenaga gas (termodinamika)Ryan Rori
 
Hukum II dan III termodinamika
Hukum II dan III termodinamikaHukum II dan III termodinamika
Hukum II dan III termodinamikaBughis Berkata
 
Termodinamika 1 lanjutan
Termodinamika 1 lanjutanTermodinamika 1 lanjutan
Termodinamika 1 lanjutanAPRIL
 
Download contoh-presentasi-yang-baik-lpik-itb
Download contoh-presentasi-yang-baik-lpik-itbDownload contoh-presentasi-yang-baik-lpik-itb
Download contoh-presentasi-yang-baik-lpik-itbillend
 
Print metlit ibnu
Print metlit ibnu Print metlit ibnu
Print metlit ibnu Ibnu Hamdun
 

Ähnlich wie L2 f607012 mta (20)

1622-Article Text-10057-1-10-20210917.pdf
1622-Article Text-10057-1-10-20210917.pdf1622-Article Text-10057-1-10-20210917.pdf
1622-Article Text-10057-1-10-20210917.pdf
 
Dasar Tata Udara, Pemanasan Sensibel
Dasar Tata Udara, Pemanasan SensibelDasar Tata Udara, Pemanasan Sensibel
Dasar Tata Udara, Pemanasan Sensibel
 
Sde tm6
Sde tm6Sde tm6
Sde tm6
 
MESIN KONVERSI ENERGI I SIKLUS OTTO mesin
MESIN KONVERSI ENERGI I SIKLUS OTTO mesinMESIN KONVERSI ENERGI I SIKLUS OTTO mesin
MESIN KONVERSI ENERGI I SIKLUS OTTO mesin
 
Motor Bakar
Motor BakarMotor Bakar
Motor Bakar
 
STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH VARIASI TEKANAN KETEL DAN BUKAAN KATUP BAHAN BAK...
STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH VARIASI TEKANAN KETEL DAN BUKAAN KATUP BAHAN BAK...STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH VARIASI TEKANAN KETEL DAN BUKAAN KATUP BAHAN BAK...
STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH VARIASI TEKANAN KETEL DAN BUKAAN KATUP BAHAN BAK...
 
RESUME OPERASI HUMIDIFIKASI
RESUME OPERASI HUMIDIFIKASIRESUME OPERASI HUMIDIFIKASI
RESUME OPERASI HUMIDIFIKASI
 
32294 modul praktikum otk i cooling tower
32294 modul praktikum otk i   cooling tower32294 modul praktikum otk i   cooling tower
32294 modul praktikum otk i cooling tower
 
PERT 11 HK 2 TERMODINAMIKA.ppt
PERT 11 HK 2 TERMODINAMIKA.pptPERT 11 HK 2 TERMODINAMIKA.ppt
PERT 11 HK 2 TERMODINAMIKA.ppt
 
siklus carnot efisiensi hukum termodinamika
siklus carnot efisiensi hukum termodinamikasiklus carnot efisiensi hukum termodinamika
siklus carnot efisiensi hukum termodinamika
 
tugas Perpan 4.pptx
tugas Perpan 4.pptxtugas Perpan 4.pptx
tugas Perpan 4.pptx
 
Thermo mklh 1
Thermo mklh 1Thermo mklh 1
Thermo mklh 1
 
Presentasi sistem tenaga gas (termodinamika)
Presentasi sistem tenaga gas (termodinamika)Presentasi sistem tenaga gas (termodinamika)
Presentasi sistem tenaga gas (termodinamika)
 
Hukum II dan III termodinamika
Hukum II dan III termodinamikaHukum II dan III termodinamika
Hukum II dan III termodinamika
 
3 steam jet
3 steam jet3 steam jet
3 steam jet
 
Termodinamika
TermodinamikaTermodinamika
Termodinamika
 
Paper aliran dua fasa
Paper aliran dua fasaPaper aliran dua fasa
Paper aliran dua fasa
 
Termodinamika 1 lanjutan
Termodinamika 1 lanjutanTermodinamika 1 lanjutan
Termodinamika 1 lanjutan
 
Download contoh-presentasi-yang-baik-lpik-itb
Download contoh-presentasi-yang-baik-lpik-itbDownload contoh-presentasi-yang-baik-lpik-itb
Download contoh-presentasi-yang-baik-lpik-itb
 
Print metlit ibnu
Print metlit ibnu Print metlit ibnu
Print metlit ibnu
 

L2 f607012 mta

  • 1. SISTEM PENGONTROLAN TEKANAN UDARA PADA RUANG TERTUTUP Ayuta Anindyaningrum#1, Sumardi,ST,MT#2, Budi Setiyono,ST,MT#3 # Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Diponegoro jl. Prof Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia #1 @abdi.mslm@gmail.com #2 setiaone.iwan@gmail.com #3 Budisty@gmail.com Abstrak — Perkembangan teknologi dan industry telah keperluan. Air adalah media yang berguna dan murah untuk mendorong berdirinya perusahaan dalam skala besar, seperti mengalirkan panas ke suatu proses. Jika air dididihkan perusahaan tambang, kimia, dan otomotif. Salah satu faktor penting sampai menjadi steam, volumnya akan meningkat sekitar yang ada pada industry yaitu pengendalian tekanan yang berada di 1.600 kali, menghasilkan tenaga yang menyerupai bubuk dalam sebuah ruang tertutup yang dipanaskan. Pengukuran tekanan ini dapat bermanfaat untuk mengetahui ketinggian level fluida, mesiu yang mudah meledak, sehingga boiler merupakan refrensi untuk mengatur suhu ruangan pemanas, maupun untuk peralatan yang harus dikelola dan dijaga dengan sangat baik. mengatur pasokan fluida sebagai proses pencampuran kimia. Pengendalian tekanan dalam ruang tertutup sangat Pengendalian tekanan ini sangat perlu diperhatikan berhubungan langsung dengan safety. Maka dari itu sistem dengan baik karena proses yang terjadi didalamnya sangat rawan pengontrolan tekanan dibuat selain dapat mendukung proses terjadinya ledakan sehingga perlu keamanan lebih. Terlebih lagi produksi juga untuk keamanan apabila terjadi error kelebihan apabila terjadi pasokan bahan bakar yang berlebihan sehingga suplay bahan bakar yang mengakibatkan pemanasan yang terjadi pemanasan hingga menghasilkan tekanan udara yang berlebihan sehingga diperlukan pembuangan tekanan melalui berlebihan. katup valve. Pada tugas akhir ini, dibuat suatu system pengontrolan untuk mengatur besar tekanan yang nilainya agar sesuai dengan Untuk mendapatkan hasil yang memuaskan dalam yang diinginkan, untuk mendapatkan pengontrolan yang akurat sistem pengontrolan tersebut diperlukan adanya metode maka digunakan metode Proporsional. Perancangan alat ini pengontrolan. Pada tugas akhir ini metode kontrol yang didapatkan nilai perameter Kp=40. Saat pengujian set point naik digunakan yaitu Proporsional (P). Untuk pengolahan data diperlukan waktu 331 detik untuk mencapi kestabilan setelah masukan dari sensor dan proses perhitungan dengan metode perubahan set point dari 10 kPa ke 15 kPa dan saat pengujian set kontrol Proporsional maka diperlukan mikrokontroler point turun diperlukan waktu 389 untuk mencapai kestabilan setelah Atmega8535, sebagai tampilannya dengan menggunakan LCD, perubahan set point dari 18 kPa ke 14 kPa. Perancangan alat ini dan sebagai aktuatornya menggunakan motor servo untuk menggunakan mikroprosesor ATmega8535, sensor tekanan mengatur bukaan valve. MPX5050GP dan motor servo untuk mengendalikan buka tutupnya valve pembuang tekanan. II. DASAR TEORI Kata kunci — system control tekanan, sensor tekanan MPX5050GP, ATmega8535, metode Proporsional, valve pembuang A. Pengenalan Ketel Uap tekanan. Ketel uap atau boiler merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk menghasilkan steam (uap) dalam berbagai I. PENDAHULUAN keperluan. Air di dalam boiler dipanaskan oleh panas dari Pada jaman sekarang ini perkembangan teknologi telah hasil pembakaran bahan bakar (sumber panas lainnya) berkembang sedemkian pesatnya keberbagai bidang. sehingga terjadi perpindahan panas dari sumber panas tersebut Terutama dalam bidang industri yang menuntut adanya ke air yang mengakibatkan air tersebut menjadi panas atau ketelitian, keamanan, dan keefektifan dalam proses produksi. berubah wujud menjadi uap. Air yang lebih panas memiliki Untuk mendukung itu semua, maka diperlukan adanya berat jenis yang lebih rendah dibanding dengan air yang lebih otomatisasi yang dapat mengurangi tingkat kesalahan yang dingin, sehingga terjadi perubahan berat jenis air di dalam disebabkan oleh kesalahan manusia. boiler. Air yang memiliki berat jenis yang lebih kecil akan Pengukuran tekanan udara memegang peranan yang naik, dan sebaliknya air yang memiliki berat jenis yang lebih sangat penting dalam bidang industri. Pada saat ini banyak tinggi akan turun ke dasar[2]. industri yang memanfaatkan konsep tekanan dalam proses Uap panas atau steam pada tekanan tertentu kemudian industri. Oleh karena itu, pengukuran diperlukan dalam digunakan untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Jika air pemantauan dan pengendalian suatu proses. dididihkan sampai menjadi steam, volumenya akan Salah satu contoh pengaplikasian pengontrolan tekanan meningkat[13]. udara dalam bidang industri diterapkan pada boiler. Boiler merupakan tempat dimana sebuah bejana tertutup yang digunakan untuk menghasilkan steam (uap) dalam berbagai 1
  • 2. Gambar 3 Respon Tangga percobaan BumpTest untuk model FOPDT Gambar 3 diatas merupakan grafik respon tangga Gambar 1. Boiler untuk penyulingan percobaan BumpTest yang mana parameter-parameter proses FOPDT (First Order Plus Ded Time) dapat dicari sebagai B. Model Kendali Proses Tekanan Udara pada Prototip berikut: Boiler a. Keterlambatan transportasi proses (L) = waktu yang Dalam mendapatkan model kendali dari suatu proses terjadi pada proses yang dihitung sejak terjadi perubahan dapat dilakukan dengan menerapkan hukum tangga pada CO sampai variabel proses (PV) yang kesetimbangan energi yaitu: “Laju akumulasi energi di dikontrol mulai menanggapi perubahan input CO. dalam tangki = Laju energi yang masuk - Laju energi b. Konstanta waktu (T) = Waktu yang di perlukan sehingga yang keluar” [6]. nilai PV mencapai kurang lebih 63 % dari keadaan steady dP(t ) C   w q1 (t )   v q 2 (t ) (1) akhir setelah waktu tunda. dt c. Gain Statis Proses (K) = Perbandingan perubahan PV Dimana: terhadap perubahan CO dalam keadaan steadynya. Gain C : kapasitansi tangki statis bisa bernilai positif maupun negatif tergantung jenis dP : perubahan pressure steam (kg/m2) kontrol valve yang di gunakan. dt : perubahan waktu (detik) PV PV1  PV0 K  (3) q1 : flow air masuk (m3/s) CO CO1  CO0 q2 : flow uap air keluar (m3/s) D. Kontrol Proporsional, Integral, dan Derivatif (PID) w : masa jenis air (kg/m3) Kontrol PID merupakan gabungan dari tiga macam metode v : masa jenis uap air (kg/m3) kontroler, yaitu pengontrol proporsional (Proportional Persamaan model matematis untuk pressure sebagai berikut: Controller), pengontrol integral (Integral Controller), dan w KP pengontrol turunan (Derivative Controller). P( s )  Q1 ( s )  Q2 (s) (2) Cs  k Q 2 Cs  k Q 2 + C. Model self regulating process + + co SP e 1 Kp Ti.S Pada dasarnya dapat didekati oleh sebuah model matematis + FOPDT (First Order Plus Ded Time) yang hanya dicirikan - Td.S oleh tiga buah parameter yaitu Process transport delay – L, Process time constant – T, Process static gain- K PV Ketiga parameter yang menggambarkan dinamika proses, Gambar 4. Struktur kontrol PID ideal bentuk dependent. secara praktis dapat diperoleh atau diidentifikasi melalui eksperimen sederhana BumpTest atau sinyal tangga secara Gambar 4 menunjukkan struktur kontrol PID ideal. open loop pada mode kontrol manual (lihat Gambar 2). Struktur kontrol PID ideal merupakan struktur kontrol PID yang umum dijumpai .. Persamaan (5) memperlihatkan bentuk umum dari kontrol PID ideal tersebut dalam bentuk kontinyu.  t   1 det   COt   K p  et   et .dt  Td . (4)  Ti  dt    0  Secara praktis, struktur kontrol PID pada persamaan (4) dikenal juga dengan istilah PID ideal bentuk dependent. Istilah Gambar 2 Percobaan BumpTest pada kontrol manual tersebut mengacu pada dependensi (ketergantungan) setiap suku persamaan terhadap nilai gain proporsional (Kp) Dalam kawasan Laplace, persamaan (4) tersebut dapat ditulis: 2
  • 3. 1  G. Motor Servo COs   K p 1   Td s e(s) (5) Motor servo adalah sebuah motor dengan system closed  Ti s  feedback di mana posisi dari motor akan diinformasikan Dari persamaan (6) tersebut dapat diperoleh fungsi alih kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. kontroler PID (dalam domain s) sebagai berikut: Motor ini terdiri dari sebuah motor, serangkaian gear, potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi  1  untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Gc s   K p 1   Td s (6)  Ti s  Aksi kontrol PID ideal bentuk dependent dalam kawasan sistem diskret dapat dituliskan pada bentuk persamaan (4) sebagai berikut: k CO k   K p .ek   K i .Tc. ei   K d ek   ek  1 i 0 Tc (7) Gambar 7. standard motor servo[15]. Realisasi kontrol PID digital akan ditemukan dalam sistem berbasis mikroprosesor. Sistem kontrol PID digital III. PERANCANGAN bekerja dalam basis-basis waktu diskret, sehingga persamaan matematis diskret diperlukan untuk aplikasi kontrol PID ke Perancangan alat pada tugas akhir ini meliputi perancangan dalam sistem mikroprosesor. perangkat keras dan perancangan perangkat lunak. E. Sensor tekanan MPX5050GP A. Perancangan Perangkat Keras Sensor tekanan tipe MPX5050GP ini mampu mendeteksi Perancangan perangkat keras sistem pengontrolan tekanan tekanan sebesar 0 sampai dengan 50 kPa. MPX5050GP hanya udara ini terdiri dari mikrokontroler AVR ATmega8535, membutuhkan supply tegangan +5 Volt. Seperti sensor sensor tekanan MPX5050GP, sensor suhu LM35, rangkaian takanan pada umumnya, sensor akan mengubah tekanan relay sebagai pengaman plant, motor servo sebagai aktuator, menjadi tegangan. Semakin besar tekanan yang diberikan, Keypad sebagai unit masukan dan LCD sebagai penampil semakin besar pula tegangan yang dihasilkan. Sensor ini menu, parameter, dan nilai tekanan udara. Secara umum dilengkapi chip signal conditioned seperti dijelaskan diatas, perancangan perangkat keras sistem ditunjukan pada Gambar maka keluaran dari sensor ini tidak perlu dikuatkan lagi. 8. Gambar 5. Sensor tekanan MPX5050GP F. Sensor LM 35 Sensor suhu LM35 digunakan untuk mengetahui besarnya suhu. IC ini akan mengubah nilai suhu menjadi besaran tegangan dengan range suhu yang mampu dirasakan oleh LM35 adalah dari 0oC sampai dengan 150oC. Tegangan Gambar 8. Rancangan hardware plant pengontrolan tekanan udara . keluaran sensor ini akan mengalami perubahan 10 mV untuk setiap perubahan suhu 1 C atau memenuhi Persamaan (8). B. Perancangan Perangkat Lunak Perancangan sistem pengontrolan tekanan udara ini = 10 (8) menggunakan metode kontrol Proporsional. Blok diagram aplikasi pengontrolan secara umum dapat dilihat pada Gambar dengan T adalah suhu yang dideteksi dalam derajat celcius. 9. Set Point Error Kontroler Co Tekanan Motor Servo Valve P Mikrokontroler ATMega 8535 Sensor Tekanan +Vcc (MPX5050GP) Vout GND Gambar 9. Diagram blok sistem pengendalian tekanan udara. Gambar 6. Sensor suhu LM35. 3
  • 4. Masukan dari kontrol Proporsional adalah error 8 14 1.44 1.43 1.44 1.437 tekanan udara. Error akan diolah oleh algoritma kontrol 9 16 1.61 1.61 1.61 1.61 Proporsional sehingga menghasilkan sinyal kontrol yang diumpankan ke valve melalui motor servo. 10 18 1.78 1.79 1.78 1.783 Flowchart program utama diperlihatkan pada Gambar 10. 11 20 1.98 1.98 1.97 1.977 Rata-rata Tegangan Terukur (Volt) 2.5 2 Output (V) 1.5 1 0.5 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Tekanan (kPa) Gambar 11. Grafik perbandingan pembacaan sensor MPX5050GP dengan tegangan keluaran secara terukur. Ya Tekanan >20 kPa Tekanan >20 kPa atau suhu >35oC? atau suhu >35oC? Tidak Ya Keypad D Ditekan ? Tidak Ya Keypad C Ditekan ? Tidak Keypad * Tidak Ditekan ? Heater mati Heater mati Ya Selesai Selesai Gambar 10. Flowcart program pengendalian tekanan udara. IV. PENGUJIAN DAN ANALISA A. Pengujian Sensor MPX5050GP Gambar 12. Grafik perbandingan pembacaan sensor MPX5050GP dengan Pengujian terhadap sensor MPX5050GP dilakukan dengan tegangan keluaran pada datasheet. mengukur tegangan keluaran sensor tekanan. Pembacaan sensor tersebut kemudian dibandingkan dengan grafik B. Pengujian Sistem pengujian pada datasheet. Data hasil pengukuran yang dilakukan dapat dilihat pada Tabel 4.1. 1) Pengujian Kalang Terbuka (Bumptest) Karakteristik plant sistem pengendalian tekanan udara Tabel 1. Hasil keluaran tegangan pembacaan sensor MPX5050GP. dapat diketahui dengan melakukan pengujian kalang terbuka. Hubungan antara CO (sinyal kontrol) dan PV Tekanan Tegangan Terukur Rata-rata Tegangan (deviasi output proses) pada hasil eksperimen bump test No pengujian kalang terbuka ditunjukkan pada Gambar 13. (kPa) (Volt) Terukur (Volt) 1 0 0.21 0.21 0.21 0.21 2 2 0.38 0.38 0.38 0.38 3 4 0.56 0.55 0.56 0.557 4 6 0.73 0.74 0.73 0.73 5 8 0.90 0.91 0.91 0.907 6 10 1.08 1.07 1.08 1.077 7 12 1.26 1.25 1.26 1.257 4
  • 5. Gambar 15. Respon sistem kontrol Proporsional pada setting point 10 kPa. Gambar 13. Pengujian Bump Test bertekanan dengan tekanan awal 10 kPa dan ΔCO = 8%. Nilai keterlambatan transportasi (L) respon sistem tersebut sangatlah kecil maka dapat diabaikan dan Gain statis proses (K) yang dimiliki model FOPDT didapatkan dari perhitungan berikut: PV PV 1  PV 0 K  CO CO1  CO 0 (9) 0.12  10 K  1.235 ( kPa %) 80 Sedangkan nilai T ditentukan dari 63% ΔPV yang didapatkan dari perhitungan berikut: Gambar 16. Respon sistem kontrol Proporsional pada setting point 15 kPa. 63% ΔPV = 0.12 + (63% (10  0.12)) = 0.12 + 6.2244 Tabel 2. Karakteristik respon sistem pengendalian tekanan udara pada setting = 6.3444 kPa point tetap. Sehingga pada saat 63% ΔPV , nilai T = 115 detik Berdasarkan pengujian dapat diketahui bahwa proses Suhu Tekanan Setting Tr Ts pada sistem adalah reverse. Sehingga dapat diperoleh Awal Awal Point persamaan matematis fungsi alih sistem. (detik) (detik) (kPa) (kPa) (kPa) pv( s) K H (s)   e  sL 100 0 5 73 85 co(s) Ts  1 (10) 100 0 10 160 185 1.235 H (s)  100 0 15 302 357 115s  1 2) Pengujian dengan Referensi tetap Pengujian ini dilakukan dengan memberikan setpoint tetap Pada Tabel 2 ditunjukkan bahwa respon sistem dengan dengan suhu awal air sebesar 100°C. Berikut ini adalah hasil setting point semakin besar akan mengakibatkan waktu pengujiannya. naiknya (Tr) semakin besar. Gambar 14, Gambar 15, dan Gambar 16. menunjukkan respon sistem relatif stabil untuk mencapai variasi nilai setting point 5, 10 dan 15 kPa tanpa adanya overshoot dan osilasi. 3) Pengujian Kontrol Proporsional pada Setting Point Naik Pengujian dengan setting point naik ini bertujuan untuk mengetahui kecepatan respon kendali sistem terhadap perubahan kenaikan setting point. Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan nilai parameter Kp = 40. Berikut adalah gambar grafik untuk pengujian set point naik. Gambar 14. Respon sistem kontrol Proporsoinal pada setting point 5 kPa. 5
  • 6. untuk mencapai setting point tersebut adalah 272 detik dan waktu penetapan (Ts) 286 detik. Ketika sistem melakukan perubahan setting point dari 18 kPa menjadi 14 kPa waktu naik (Tr) yang diperlukan untuk mencapai setting point baru adalah 372 detik dan waktu penetapan (Ts) 389 detik dengan overshoot. 5) Pengujian Kontrol Proporsional terhadap Gangguan Daya tahan sistem terhadap gangguan dan kecepatan respon sistem untuk kembali ke referensi setelah gangguan, dapat diketahui dengan melakukan pengujian dengan Gambar 17. Respon Sistem pada perubahan setting point naik. memberikan gangguan berupa pembukaan valve 2 pada sistem yang telah mencapai kestabilan pada suatu nilai referensi. Gambar 17 menunjukkan pengujian respon sistem Pemberian gangguan sesaat dilakukan selama 20 detik dengan pengendalian tekanan udara pada perubahan setting point naik membuka katup valve 2 setelah itu valve 2 dinormalkan atau semakin besar dengan lama pengujian 380 detik. Pada kembali. awalnya sistem diberi setting point tinggi sebesar 10 kPa dengan tekanan awal 0 kPa. Waktu naik (Tr) yang diperlukan untuk mencapai setting point tersebut adalah 159 detik. Sistem telah mencapai keadaan steady dengan waktu penetapan (Ts) 165 detik. Ketika sistem melakukan perubahan setting point dari 10 kPa menjadi 15 kPa waktu naik (Tr) yang diperlukan adalah 311 detik dan waktu penetapan (Ts) 331 detik, tanpa overshoot. Waktu yang diperlukan untuk mencapai setting point baru ketika setting point naik relatif lebih cepat karena terbentuknya steam dipengaruhi juga oleh suhu air. Semakin tinggi suhu air maka kecepatan kecepatan untuk menghasilkan steam akan makin cepat pula. Gambar 19. Respon sistem kontrol Proporsional terhadap gangguan. 4) Pengujian Kontrol Proporsional pada Setting Point Turun Pada Gambar 19. menunjukkan respon sistem terhadap gangguan sesaat berupa bukaan valve 2 selama 20 detik pada Pengujian dengan setting point turun ini bertujuan untuk setting point 13 kPa. Pada gangguan sesaat, terjadi mengetahui kecepatan respon kendali sistem terhadap penurunana tekanan sebesar 3,5 kPa dari keadaan steady-nya, perubahan penurunan setting point. untuk meningkatkan tekanan yang ada di dalam tabung akan memberikan respon dengan menutup valve. V. PENUTUP A. Kesimpulan Berdasarkan hasil pengujian dan analisis yang dilakukan didapatkan hal-hal penting sebagai berikut: 1. Hasil pengujian kalang terbuka dengan eksperimen bumptest untuk ΔCO = 8% dari CO awal 0%, plant sistem pengendalian tekanan udara termasuk model FOPDT dengan nilai L = 0 detik, T = 115 detik, dan K = 1,235 kPa/ %. Gambar 18. Respon Sistem pada perubahan setting point turun. 2. Pengujian untuk setting point tetap dengan tekanan awal sama yaitu 0 kPa, sistem mampu menghasilkan respon yang relative stabil untuk semua setting point tanpa Gambar 18 menunjukkan pengujian respon sistem adanya overshoot. Pada setting point 5 kPa Tr = 73 detik, pengendalian tekanan udara pada perubahan setting point setting point 10 kPa Tr = 160 detik, dan pada setting point turun atau semakin kecil dengan lama pengujian 448 detik. 15 kPa Tr = 302 detik. Pada awalnya sistem diberi setting point tekanan sebesar 18 3. Salah satu pengujian untuk mengetahui kestabilan system kPa dari tekanan awal 0 kPa. Waktu naik (Tr) yang diperlukan yaitu dengan pengujian setting point naik, respon sistem mampu mengikuti kenaikan setting point dengan rise time 6
  • 7. relatif cepat karena terbentuknya steam dipengaruhi juga Mikrokontroller Di Workshop Instrumentasi. Surabaya: oleh suhu air. Semakin tinggi suhu air maka kecepatan ITS. [7] Seiko Instrument Inc. Liquid Crystal Display Module untuk menghasilkan steam akan makin cepat pula. Saat M1632 : User Manual. Japan. 1987. mencapai setting point pertama 10 kPa dari tekanan awal [8] Setiawan,Iwan.2008.Kontrol PID untuk Proses Industri. 0 kPa, Tr sebesar 159 detik dan Ts sebesar 165 detik. Jakarta: Elex Media Komputindo. Ketika sistem melakukan perubahan setting point menjadi [9] Smith, A. Carlos. 1997. Principles and Practice of 15 kPa, Tr dan Ts yang diperlukan adalah 311 detik dan Automatic Process Control. John Wiley Son.Inc. 331 detik tanpa overshoot. [10] Welander, Peter. Understanding Derivative in PID 4. Pada setting point turun respon sistem mampu mengikuti Control. Control Engineering, 2, 24-27-2012. penurunan setting point dengan rise time relatif cepat. [11] ----------, ATmega8535 Data Sheet, Saat mencapai setting point yang pertama 18 kPa dari [12] http://www.atmel.com tekanan awal 0 kPa, memiliki Tr sebesar 272 detik dan Ts [13] http://www.datasheetdir.com/MPX5050GP sebesar 286 detik. Ketika sistem melakukan perubahan [14] http://www.energyefficiencyasia.org setting point menjadi 14 kPa, Tr dan Ts yang diperlukan [15] http://www.IlmuKomputer.com adalah 372 detik dan 389 detik dengan overshoot. [16] http://www.national.com/ds/LM/LM35.pdf 5. Pengujian respon sistem terhadap gangguan sesaat pada [17] http://www.servodatabase.com setting point 5 kPa selama 20 detik, sistem mampu merespon dengan waktu pemulihan relatif cepat dan berupaya untuk menyesuaikan respon pada keadaan BIODATA MAHASISWA steadynya walaupun terjadi osilasi di bawah setting point nya sebesar 3,5 kPa . Ayuta Anindyaningrum (L2F 607 012) Saat ini sedang melanjutkan studi pendidikan B. Saran strata I di Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Ada beberapa hal yang dapat dilakukan dalam Teknik Universitas Diponegoro Konsentrasi pengembangan sistem pengontrolan tekanan ini, antara lain Kontrol. yaitu :  Menggunakan tabung yang lebih kuat sehingga dapat memaksimalkan tekanan pada sensor.  Harus memperhatikan peristiwa fisika sehingga dapat Mengetahui dan mengesahkan, meminimalkan terjadinya kerusakan alat. Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II  Menggunakan sensor dengan kapasitas tekanan maksimal yang lebih besar dan tahan oleh suhu tinggi.  Menambah system contohnya pengontrolan tekanan untuk mengatur level cairan, sebagai alat ukur besaran tekanan , dan lain-lain.  Mengunakan metode pengontrolan lain seperti fuzzy, Sumardi,ST,MT Budi Setiyono, ST, MT fuzzy sebagai tuning PID, Jaringan Syaraf Tiruan, NIP.196811111994121001 NIP.197005212000121001 Algoritma Genetik. Tanggal:____________ Tanggal: ___________ DAFTAR PUSTAKA [1] Barmawi, M. 1996. Prinsip-prinsip Elektronika. Jakarta : Erlangga. [2] Djokosetyardjo,M.J.1990.Ketel Uap.Jakarta: Pradnya Paramita. [3] Mu’amar, Awal. 2007. Perancangan Sistem Control Level Dan Pressure Pada Boiler Di Workshop Intrumentasi Berbasis Dcs Centum Cs3000 Yokogawa. Surabaya: ITS. [4] Ogata, Katsuhiko.1994. Teknik Kontrol Automatik Jilid 1, terj. Edi Leksono. Jakarta: Erlangga [5] Ogata, Katsuhiko. 1994. Teknik Kontrol Automatik Jilid 2, terj. Edi Leksono, Jakarta: Erlangga. [6] Rachmawati, Ika Nurina. 2010. Perancangan Sistem Pengaman Pada Tangki Kerosin Bertekanan Dengan Menggunakan Pengendalian On/Off Berbasis 7