Tugas Besar Fuzzy



Perancangan Pengendali Suhu Air Pada Bak Mandi Menggunakan Fuzzy Logic Controller

Referensi

Alfith, Antonov Bachtiar, dan Algizan A.A.2019. Perancangan Pengendali Suhu Air Pada Bak Mandi Menggunakan Fuzzy Logic Controller 

ABSTRAK

Suhu ialah salah satu parameter yang sangat penting dalam kehidupan. Salah satunya alat yang menggunakan suhu sebagai parameter kerjanya ialah pemanas air. Pemanas air khususnya pemanas air elektrik semakin banyak kegunaannya dari tahun ke tahun. Baik untuk memanaskan air untuk minum, mandi, berendam, dan untuk membuat makanan. Dari semua kemudahan itu manusia akan semakin dimanjakan oleh kemajuan teknologi. Seperti salah satu contoh yang telah disebutkan sebelumnya, pemanas air elektrik dapat digunakan sebagai pemanas air untuk berendam. Berendam membuat tubuh manusia menjadi rileks dan lebih nyaman, terutama ketika setelah melakukan aktivitas maupun pada saat cuaca sedang dingin. Parameter suhu air yang optimal bagi tubuh manusia ialah ± 40°C. Fuzzy Logic adalah metodologi pemecahan masalah dengan beribu-ribu aplikasi dalam pengendali yang tersimpan dan pemrosesan informasi. Cocok untuk diimplementasikan pada sistem yang sederhana, kecil, tertanam pada mikrokontroller, PC multi-channel atau workstation berbasis akuisisi data dan kontrol sistem. Fuzzy logic menyediakan cara sederhana untuk menggambarkan kesimpulan pasti dari informasi dari informasi yang ambigu, samar-samar, atau tidak tepat. 

Kata kunci : Temperatur, Fuzzy Logic

1.Pendahuluan[Kembali]

Suhu ialah salah satu parameter yang sangat penting dalam kehidupan. Salah satunya alat yang menggunakan suhu sebagai parameter kerjanya ialah pemanas air. Pemanas air elektrik dapat digunakan sebagai pemanas air untuk berendam. Berendam membuat tubuh manusia menjadi rileks dan lebih nyaman, terutama ketika setelah melakukan aktivitas maupun pada saat cuaca sedang dingin. Parameter suhu air yang optimal bagi tubuh manusia ialah ±40°C. 

Mengacu dari hal yang diatas, agar hasil keluaran bisa tercapai sesuai dengan yang diharapkan maka diperlukannya sistem kontrol (Control System). Perancang sebuah sistem pengontrol suhu secara otomatis dan dihubungkan dengan mikrokontroler dengan kontrol logika fuzzy sebagai pengendalinya. Pengontrolan bukaan dari tiga buah keran yang berbeda suhunya, yakni keran yang mengalirkan air panas, keran yang mengalirkan air normal dan keran bukaan plant.Dari pencampuran air dari kedua keran tersebut maka didapat suhu air yang diinginkan. 

Perancangan dari alat “Pengendali Suhu Air Pada Bak Mand Menggunakan Fuzzy Logic Controller” ini membantu memudahkan kita dalam pemakaian pemanas air buatan yang sudah ada dan memudahkan kita dalam mengatur suhu yag diinginkan tanpa membuka tutup kran dan lebih praktis penggunaannya. Perbedaan alat yang dilakukan dengan peneliti lainnya terletak pada sistem pengaturan air, yaitu dengan menggunakan katup solenoid air, sedangkan penelitian yang lain dengan menggunakan motor servo. 

Febrianto Nurdani, (2016), “Rancang Bangun Kontrol Suhu Air Pada Prototipe Pemanas Air Menggunakan Logika Fuzzy”, Untuk mengatasi permasalahan tersebut penulis merancang sistem pemanas air yang menerapkan kontrol fuzzy logic sebagai kendalinya. Setelah kontrol fuzzy di implementasikan pada sistem, rise time suhu untuk mencapai setpoint 40°C ialah 15 detik overshoot suhu ialah 0,88 °C dan settling time 2 menit 12 detik. Sedangkan rise time untuk ketinggian mencapai setpoint 5 cm ialah 22 detik, dan overshoot ketinggian sebesar 7,19 cm.

2.Metoda dan Perancangan Alat[Kembali] 

2.1 Metoda Perancangan

Dalam proses perancangan dalam skala protoype alat ini diperlukan alat dan bahan untuk menunjang pembuatannya. Dalam proses pembatan sampai dengan pengujian dapat dilihat pada diagram alir seperti pada gambar 1.


Gambar 1 Diagram alir perancangan dan pengujian alat
 

2.2 Data Perancangan

 Data Perancangan Data-data dalam perancangan ini adalah alat dan bahan yang diperlukan untuk merancang pengendali suhu air menggunakan fuzzy logic controller.

2.3 Perakitan Kerangka

Adapun desain dari kerangka yang dibuat bisa dilihat pada Gambar 2 berikut,

Gambar 2 Desain Kerangka

2.4 Perakitan Rangkaian Kontrol

Dibawah ini merupakan skema rangkaian Kontrol Pengendali Suhu air. Gambar 3 dan 4 merupakan rangkaian kontrol pengendali suhu air yang berfungsi sebagai input suhu yang diinginkan dan kontrol katup solenoid.
 
Gambar 3 Skema Rangkaian



 

Fuzzy set pertama kali diperkenalkan oleh prof. Lotfi Zadeh pada tahun 1965 dalam papernya yang berjudul “Fuzzy Set”. Dalam paper tersebut dipaparkan ide dasar fuzzy set yang meliputi inclusion, union, intersection, complement, relation dan convexity. Ide tersebut terus dimatangkan oleh Zadeh dengan paper-papernya yang diantaranya berjudul “Probability Measures of Fuzzy Events”, “Decision-Making in a Fuzzy Environment”, “Similarity Relations and Fuzzy Ordering” dan lain-lain. Pelopor aplikasi fuzzy set dalam bidang kontrol yan merupakan aplikasi pertama dan utama dari fuzzy set adalah Prof. Ebrahim Mamdani dan kawan-kawan dari Queen Mary College London. Aplikasinya meliputi proses pada tangki pencampur dan mesin uap yang semuanya dalam skala lab. Penerapan kontrol logika fuzzy secara nyata diindustri banyak dipelopori para ahli dari Jepang misalnya Prof. Sugeno dan kawan-kawan dari Tokyo Institute of Technology, Prof. Yamakawa dari Kyusu Institute of Technology melakukan penelitian dasar dari komputer fuzzy, sedangkan Togai dan Watanabe dari Bell Telephne Labs berhasil menciptakan untuk pertama kalinya chip logika fuzzy.





Dapat dilihat pada tabel terdapat 2 buah input dimana pada masing-masing input memiliki 3 kategori dan terdapat 1 buah 




Setelah dilakukan pengujian hasil perancangan alat pengendali suhu air pada bak mandi menggunakan Fuzzy Logic Controller ini, dapat diambil beberapa kesimpulan : 

a. Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai suhu yang diinginkan tergantung rentang suhu dan input suhu yang di set. Adapun rentang suhu yang tersedia pada input yaitu, 27, 29, 31, 33, 35, 37, 39, 41, 43, dan setiap waktu yang dibutuhkan untuk menaikkan 1ºC suhu membuthkan waktu 45 detik, dan waktu yang dibutuhkan untuk menurunkan suhu 1ºC adalah 40 detik. 

b. Pengontrolan Suhu air ini menggunakan input yang sedikit lebih efisien. 

c. Sensor bekerja sebagai pembaca suhu air dan dari sensor juga penentu katup yang terbuka dan tertutup nantinya, termasuk penentu suhu untuk melihat selisih dari suhu yang diinputkan. 

Realisasi Saran


Dalam pemberian variabel sebaiknya ditambahkan yag sebelumnya 3 variabel menjadi 7 variabel dan juga menambahkan rules yang sebelumnya 9 menjadi lebih banyak lagi.

Fuzzy Matlab akan menghasilkan nilai suhu 32, sedangkan untuk nilai aktual menghasilkan nilai suhu 27. Nilai error yang didapat rata-rata 0.15%. Untuk perhitungan nilai error diperoleh berdasarkan persamaan berikut




Hasil Realisasi


Pada Pengaturan relay Normal dan Panas agar tidak simetris itu dilandaskan pada jurnal
IMPLEMENTASI FUZZY LOGIC CONTROL PADA SISTEM LAMPU RUMAH DENGAN MENGGUNAKAN MICROCONTROLER ATMEGA8535 














Untuk suhu itu pengaturan agar tidak simetris didasarkan pada jurnal

SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGENDALIAN RUMAH JAMUR DENGAN METODE FUZZY SECARA WIRELESS





















5. STEP Simulasi pada MATLAB[Kembali]

 STEP 1 : Masuk kedalam aplikasi MATLAB dan akan muncull command windows dan ketikan pada command fuzzy


maka akan muncul tampilan fuzzy logic toolbox sebagai berikut


STEP 3: Pilih edit>>add variable>>input untuk menambahkan variabel input (dikarenakan pada jurnal inputnya 2 maka lakukan step diatas sebanyak dua kali)




STEP 4: Ubahlah nama input1 menjadi RelayNormal, input2 menjadi RelayPanas,  dan output1 menjadi Suhu dengan cari mengganti pada bagian berikut







STEP 5 : Pilih edit >> membership function untuk membuat fungsi keanggotaan setiap variabel 
sehingga akan muncul tampilan Membership Function Editor seperti pada gambar di bawah ini:



STEP 6 : Pada variabel RelayNormal ubahlah

Range [0 3]

nama mf1 menjadi RN1, type trapmf, Params [0 0 0.75 1.5]
nama mf2 menjadi RN2, type trimf, Params [0.75 1.5 2.25]
nama mf3 menjadi RN3, type trapmf, Params  [1.5 2.25 3.3]


sehingga tampilan variabel RelayNormal akan tampak seperti pada gambar di bawah ini:





STEP 7 : Pada variabel RelayPanas, ubahlah
range menjadi [0 3]

nama mf1 menjadi RP1, type trapmf, Params  [0 0 0.75 1.5]
nama mf2 menjadi RP2, type trimf, Params  [0.75 1.5 2.25]
nama mf3 menjadi RP3, type trapmf, Params   [1.5 2.25 3.3 3.3]

sehingga tampilan variabel RelayPanas akan tampak seperti pada gambar di bawah ini:






STEP 8 : Pada variabel Suhu, ubahlah
range menjadi [27 65]

nama mf1 menjadi Normal, type trapmf, Params  [27 27 36.5 46]
nama mf2 menjadi Hangat, type trimf, Params  [36.5 46 55.5]
nama mf3 menjadi Panas, type trapmf, Params  [45.9 55.4 64.9 64.9]

sehingga tampilan variabel Suhu akan tampak seperti pada gambar di bawah ini




STEP 9: Pilih edit>>rules untuk membuka jendela rule editor


STEP 11: Buatlah aturan pada rule editor sesuai dengan rule yang terdapat pada jurnal yang telah diberikan sebanyak 9 rules.




STEP 12: Pilih view>>rules untuk melihat hasil rules yang dibuat



6. Daftar Pustaka[Kembali]

[1]  Febrianto Nurdani, (2016), Rancang Bangun Kontrol Suhu Air Pada Prototipe Pemanas Air Menggunakan Logika Fuzzy, tugas akhir Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom. 

[2]  Hadrul Reza Muaz (2018), Perancangan Sistem Kendali Suhu Dan Kelembaban Ruangan Berbasis Arduino Uno Dengan Metoda Logika Fuzzy Tsukamoto. 

[3]  Iqbal, Muhammad, Pengaturan Suhu Cairan yangMengalir dengan Fuzzy Logic Controller, Penelitian, Jurusan Teknik Elektro Universitas Diponegoro,Semarang, 2001. Nugroho Aprilia Dwi (2017), Room Heater Control Berbasis Fuzzy Logic Controller (FLC). 

[4]  Lee, Chuen Chien. 1990. “Fuzzy Logic in Control System: Fuzzy logic Controller – Part I.” IEEE Trans. Syst., Man, Cybern. Vol.20, no. 2, hal. 404-418.  


No comments:

Post a Comment

      PRAKTIKUM MIKROKONTROLER & MIKROPROSESOR TAHUN 2022     Muhammad Farhan Mendra   2010952014             JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAK...