REVIEW JURNAL : “PENGONTROLAN TEKANAN AIR DAN PENGATURAN SISTEM BACKWASH PADA PLANT PENGOLAHAN AIR LIMBAH TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS DIPONEGORO” DISUSUN OLEH : Kelompok 4 Rifdah Sekar Salsabila 40040118060004 Zodiakbar Sung Putra 40040118060006 Dyah Laras Angginandani 40040118060019 Harin Istiqomah 40040118060036 PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI SEKOLAH VOKASI UNIVERSITAS DIPONEGORO 2020 KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan review jurnal ini dengan baik. Penyusunan ini untuk memenuhi tugas praktikum Pengendalian Proses. Kami berharap isi dari makalah ini dapat menambah wawasan dan pengetahuan khususnya tentang Alat Kendali Tekan. Serta pembaca dapat mengetahui pengertian dan metode penyelesaian Alat Kendali Tekan. Menyadari banyaknya kekurangan dalam penyusunan review jurnal ini. Karena itu, kami mengharapkan kritikan dan saran dari para pembaca untuk melengkapi segala kekurangan dalam review jurnal ini. Kami juga berterimakasih kepada pihak-pihak yang telah membantu dalam proses penyusunan review jurnal ini. Semarang, 20 Maret 2020 Kelompok 4 ii DAFTAR PUSTAKA KATA PENGANTAR ............................................................................................ ii DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ iii ABSTRAK .............................................................................................................. 1 BAB 1 PENDAHULUAN ...................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang .............................................................................................. 1 1.2 Rumusan masalah.......................................................................................... 2 1.3 Tujuan ........................................................................................................... 2 1.4 Manfaat ......................................................................................................... 2 BAB 2 LANDASAN TEORI .................................................................................. 3 2.1 Sistem Kendali .............................................................................................. 3 2.2 Pengendalian Proses ...................................................................................... 3 2.2.1 Pengertian Pengendalian Proses ............................................................. 3 2.2.2 Prinsip Kerja .......................................................................................... 3 2.2.3 Peranan Pengendalian Proses ................................................................. 4 2.2.4 Pengertian Tekanan ................................................................................ 4 2.3 Pengendalian Tekanan .................................................................................. 4 2.4 Respon ........................................................................................................... 4 2.4.1 Pengertian Respon .................................................................................. 4 2.4.2 Macam – macam Respon Sistem Pengendalian Proses ......................... 4 2.5 Hukum-Hukum yang berkaitan dengan Tekanan ......................................... 6 2.5.1 Hukum Archimedes ............................................................................... 6 2.5.2 Tekanan hidrostatis ................................................................................ 6 2.5.3 Hukum Pascal ........................................................................................ 6 2.5.4 Hukum Boyle ......................................................................................... 6 2.5.5 Hukum Gay-Lussac................................................................................ 7 2.5.6 Hukum Boyle-Gay Lussac ..................................................................... 7 2.5.7 Hukum Dalton ........................................................................................ 7 2.5.8 Hukum Charles ...................................................................................... 7 2.5.9 Hukum Henry ........................................................................................ 8 2.5.10 Hukum Bernouilli ................................................................................ 8 2.6 Fluida ............................................................................................................ 8 2.7 Setting point .................................................................................................. 8 2.8 Error .............................................................................................................. 8 2.9 Aktuator ........................................................................................................ 8 iii 2.10 Pengertian Sensor ........................................................................................ 8 2.11 Pengertian Mikrokontroler .......................................................................... 8 2.12 Push button .................................................................................................. 9 2.13 Catu daya ..................................................................................................... 9 2.14 Relay ........................................................................................................... 9 2.15 Buzzer ......................................................................................................... 9 2.16 komputer ..................................................................................................... 9 2.17 Backwash .................................................................................................... 9 2.18 Motor servo ................................................................................................. 9 BAB 3 METODOLOGI ........................................................................................ 10 3.1 Bahan .......................................................................................................... 10 3.2 Peralatan ...................................................................................................... 10 3.2.1 Perancangan Perangkat Keras .............................................................. 10 3.2.2 Perancangan Filter ................................................................................ 12 3.2.3 Perancangan Sensor Tekanan ............................................................... 12 3.2.4 Perancangan Proses Backwash ............................................................. 13 3.2.5 Perancangan Sistem Mikrokontroler ATmega8535 ............................. 13 3.2.6 Perancangan Kendali ............................................................................ 14 BAB 4 HASIL DAN ANALISA........................................................................... 14 4.1 Pengujian Perangkat Keras ......................................................................... 14 4.1.1 Pengujian Sensor Tekanan MPX5100 DP ........................................... 14 4.1.2 Pengujian Proses Backwash ................................................................. 15 4.2 Pengujian Perangkat Lunak......................................................................... 15 4.2.1 Pengujian Kalang Terbuka ................................................................... 15 4.2.2 Pengujian Kontrol Proporsional pada Setting Point Tetap .................. 16 4.2.3 Pengujian Kontrol Proporsional Pada Perubahan Set Point ................. 17 4.3 Hubungkan Dengan Sistem Kendali, Sensor Dan Respon ......................... 18 4.4 Aplikasi Dan Manfaat Dari Penelitian ........................................................ 18 BAB 5 PENUTUP ................................................................................................ 18 5.1 Kesimpulan ................................................................................................. 18 5.2 Opini Dan Saran Untuk Pengembangan Yang Lebih Lanjut ...................... 19 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 19 iv PENGONTROLAN TEKANAN AIR DAN PENGATURAN SISTEM BACKWASH PADA PLANT PENGOLAHAN AIR LIMBAH TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS DIPONEGORO ABSTRAK Kendali PID (Proporsional Integral Derivatif) Adalah salah satu metode kontrol yang penggunaannya dalam industri sudah cukup lama (klasik). Penerapan PID, Dapat diterapkan diberbagai plant dalam industri, contohnya dalam pengolahan air limbah. di mana dalam pengolahan air limbah banyak digunakan katup-katup. di dalam jurnal ini dilakukan pengontrolan tekanan air dan pengaturan sistem backwash pada pelemparan lahan air limbah, jurnal ini juga melakukan beberapa pengujian yang bertujuan untuk mengetahui respon terhadap sistem yang dibuat. dalam pengujian ini, dilakukan dengan memberikan beberapa variasi nilai Kp dengan nilai set Point yang sama besar dan juga dilakukan uji dengan menaikkan set point dan mengambil nilai Kp yang terbaik. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dalam jurnal ini didapatkan nilai Kp yang yaitu 50, dengan nilai set Point 10 Kpa, dan waktu yang dibutuhkan untuk naik yaitu 4 detik, dan an-nur waktu untuk stabil atau tetapan yaitu 37 detik. untuk pengajian dengan menaikkan set Point, pengujian dilakukan dengan menaikkan set point menjadi 11 Kpa mendapatkan hasil untuk waktu naik sebesar 14 detik, sedangkan untuk waktu tetapan sebesar 44 detik. Kata kunci : sistem kontrol tekanan, sensor tekanan MPX5100DP, ATmega8535, metode proporsional, motor servo. BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Di dalam suatu industri, sistem kendali merupakan salah satu hal yang pokok untuk menjalankan suatu proses. Dalam industri sangat dibutuhkan suatu sistem kendali yang baik, yang digunakan untuk menunjang sekaligus untuk meningkatkan efisiensi dari suatu proses, agar dapat menekan biaya produksi. Contoh penerapan sistem kendali, salah satunya yaitu Untuk pengontrolan tekanan air dan pengaturan untuk sistem backwash pada Plant pengolahan air limbah. Dalam penerapannya tersebut, kontrol tekanan memiliki peranan yang sangat penting dalam menjaga stabilitas suatu sistem. Pada sistem ini, control tekanan berfungsi untuk mengatur Debit air yang masuk ke dalam tangki penampungan, sebelum diolah lebih lanjut. Pada proses pengolahan air limbah ini diperlukan suatu sistem kontrol dan kontrol proporsional untuk mempercepat respon suatu sistem. Metode kontrol proporsional merupakan metode yang cocok dan paling efisien apabila diterapkan dalam sistem pengontrolan ini. Pada pengolahan limbah ini an, proses pengaturan debit air yang mengalir dan masuk ke dalam filter, agar tekanan pada masukan filter tidak terlalu besar. Apabila tekanan pada masukan filter terlalu besar maka akan terjadi peluapan air di dalam tangki. Pengaturan tekanan air ini juga diperlukan untuk menjaga kondisi filter agar tetap berfungsi dengan baik. 1 1.2 Rumusan masalah 1.2.1 Bagaimana respon sistem kendali, apabila mendapat tekanan yang diharuskan untuk melakukan backwash? 1.2.2 Bagaimana prinsip kerja sistem kendali tekanan air dalam limbah dengan sistem backwash? pengolahan 1.2.3 Berapa nilai Kp yang terbaik untuk mencapai set point? 1.3 Tujuan 1.3.1 Tujuan Umum 1.3.1.1 Mengetahui respon sistem terhadap pengontrolan tekanan air pengaturan sistem backwash pada plant pengolahan air limbah dan 1.3.1.2 Mengetahui nilai Kp yang terbaik untuk mencapai set point 1.3.1.3 Mengetahui prinsip kerja sistem kendali tekanan air dalam pengolahan limbah dengan sistem backwash 1.3.2 Tujuan Khusus 1.3.2.1 Mahasiswa dapat mengetahui Pengertian Pengendalian Proses 1.3.2.2 Mahasiswa dapat mengetahui Pengertian Sistem Kendali 1.3.2.3 Mahasiswa dapat mengetahui Macam Macam Sistem Kendali 1.3.2.4 Mahasiswa dapat mengetahui Pengertian Pengendalian Tekanan 1.3.2.5 Mahasiswa dapat mengetahui Pengertian Tekanan 1.3.2.6 Mahasiswa dapat mengetahui Pengertian Sensor 1.3.2.7 Mahasiswa dapat mengetahui Pengertian Set Point 1.3.2.8 Mahasiswa dapat mengetahui Pengertian Error 1.3.2.9 Mahasiswa dapat mengetahui Alat-alat yang digunakan dalam pengendalian proses 1.4 Manfaat 1.4.1.1 Agar mahasiswa mengetahui respon sistem terhadap pengontrolan tekanan air dan pengaturan sistem backwash pada plant pengolahan air limbah 1.4.1.2 Agar mahasiswa mengetahui nilai Kp yang terbaik untuk mencapai set point 1.4.1.3 Agar mahasiswa mengetahui prinsip kerja sistem kendali tekanan air dalam pengolahan limbah dengan sistem backwash 2 BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1 Sistem Kendali 2.1.1 Pengertian Sistem Kendali Sistem kendali adalah suatu alat untuk mengendalikan, memerintah dan mengaturk eadaan dari suatu system berdasarkan nilai tertentu yang sudah diterapkan. (Wulandari, 2014) 2.1.2 Macam Macam Sistem Kendali 2.1.2.1 Sistem Loop Terbuka Merupakan system control yang keluarannya tidak terpengaruhi pada aksi pengontrolan, sehingga keluarannya tidak diukur atau diumpan balikkan untuk dibandingkan dengan masukkan. (Wulandari, 2014) 2.1.2.2 Sistem Loop Tertutup Merupakan system control yang keluarannya mempunyai pengaruh langsung pada aksi pengontrolan. Control loop tertutup termasuk dalam system control umpan balik dimana sinyal kesalahan penggerak merupakan selisih antara sinyal masukkan dan sinyal umpan balik. (Wulandari,2014) 2.1.2.3 Sistem Kendali Manual Sistem pengendalian dimana faktor manusia sangat dominan dalam aksi pengendalian yang dilakukan pada sistem tersebut. Peran manusia sangat dominan dalam menjalankan perintah,sehingga hasil pengendalian akan dipengaruhi pelakunya. (Sembiring, 2014) 2.1.2.4 Sistem Kendali Otomatis Sistem pengendalian dimana faktor manusia tidak dominan dalam aksi pengendalian yang dilakukan pada sistem tersebut. Peran manusia digantikan oleh sistem kontroler yang telah diprogram secara otomatis sesuai fungsinya, sehingga bisa memerankan seperti yang dilakukan manusia. (Sembiring, 2014) 2.2 Pengendalian Proses 2.2.1 Pengertian Pengendalian Proses Sistem pengendalian suatu parameter dari berbagai macam proses. Diantaranya suhu, aliran, tekanan, dan sebagainya. (Mardianto,2017) 2.2.2 Prinsip Kerja a. Membandingkan, operator membandingkan hasil pengukuran dengan yang dikehendaki. b. Mengukur, operator mengamati ketinggian level tangki. 3 c. Menghitung, operator akan menghitung dan memprioritaskan berapa bukaan yang seharusnya. d. Mengorkesi, operator melakukan koreksi dengan mengubah bukaan valve sesuai hasil praktikum. (Mardianto, 2017) 2.2.3 Peranan Pengendalian Proses 2.2.3.1 Keamanan (safety) Dalam kelompok ini, keamanan meliputi: keselamatan manusia, perlindungan peralatan, dan perlindungan lingkungan. Menjaga dan mempertahankan batas aman keselamatan kerja, operasi, dan pencemaran. 2.2.3.2 Kehandalan operasi (operability). Mempertahankan kondisi tetap mantap dalam batas operasional (operational constraint) sehingga produktivitas dan kualitas produk terjaga. 2.2.3.3 Keuntungan (profitability) Proses berjalan optimum dengan keuntungan maksimum. (Mardianto, 2017) 2.2.4 Pengertian Tekanan Tekanan dapat didefinisikan sebagai besarnya gaya (F) tiap satuan luas bidang yang dikenainya (A): Tampak bahwa satuan untuk tekanan adalah satuan gaya dibagi satuan luas. Satuan SI (Satuan Internasional) untuk tekanan adalah Pa (Pascal) turunan dari Newton/m2. 2.3 Pengendalian Tekanan Pengendalian tekanan adalah pengendali yang tidak memiliki deadtime dan prinsip dari pengendalian tekanan ini sendiri adalah untuk mengendalikan tekanan yang digunakan dalam suatu proses. (Zakiyah, 2013) 2.4 Respon 2.4.1 Pengertian Respon Respon adalah perubahan output terhadap perubahan signal input. (Bagas, 2012) 2.4.2 Macam – macam Respon Sistem Pengendalian Proses 2.4.2.1 Respon Stabil 1) Respon Overdamped Respon yang dapat mencapai nilai input dengan cepat dan tidak melewati batas input. 2) Critically damped Output tidak melewati nilai input tapi butuh waktu lama untuk mencapai target akhirnya. 4 3) Respon Underdamped. Output melesat naik untuk mencapai input kemudian turun dari nilai yang kemudian berhenti pada kisaran nilai input. Respon ini memiliki efek osilasi. Grafik Respon Stabil (Bagas, 2012) 2.4.2.2 Respon Tak Stabil 1) Respon Sustain Oscillation Pada respon sustain oscillation, process variable tidak pernah sama dengan set point. Process variable naik turun di sekitar set point seperti roda sepeda yang sedang berputar. Oleh karena sifat inilah, sustain oscillation juga disebut cycling. 2) Respon Undamped. Pada respon undamped, process variable berisolasi dengan amplitudo yang semakin besar. Process variable semakin lama semakin mendekati set point, dan pada keadaan itu control valve akan terbuka tertutup secara bergantian. (Bagas, 2012) 5 2.5 Hukum-Hukum yang berkaitan dengan Tekanan 2.5.1 Hukum Archimedes Hukum Archimedes adalah sebuah hukum tentang prinsip pengapungan di atas zat cair. Ketika sebuah benda tercelup seluruhnya atau sebagian di dalam zat cair, zat cair akan memberikan gaya ke atas (gaya apung) pada benda, dimana besarnya gaya keatas (gaya apung) sama dengan berat zat cair yang dipindahkan. Fa = ρb . g . Vb Dimana: Fa ρb g Vb = Gaya apung (N) = Massa jenis benda (kg/m2) = Percepatan Gravitasi (N/kg) = Volume benda yang tercelup (m3) Jika ρb > ρf, maka w > Fa → benda tenggelam Jika ρb = ρf, maka w = Fa → benda melayang didalam fluida Jika ρb < ρf, maka w < Fa → benda mengapung (Halliday, 1996) 2.5.2 Tekanan hidrostatis Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang diakibatkan oleh zat cair yang bekerja pada suatu kedalaman tertentu (fluida diam). P =ρ . g . h Dimana: ρ = Massa jenis (kg/m3) g = Percepatan gravitasi (m/s2) h = Kedalaman zat cair (m) (Triatmojo, 2006) 2.5.3 Hukum Pascal Berbunyi“Tekanan yang diberikan pada zat cair di dalam ruang tertutup akanditeruskan kesegala arah dan semua bagian ruang tersebut dengansama besar.” P1 = P2 Dimana: = Gaya Pada Pengisap Pipa 1 (N) = Gaya Pada Pengisap Pipa 2 (N) = Luas Penampang Pengisap Pipa 1 (m2) = Luas Penampang Pengisap Pipa 2 (m2) (Sulaiman, 2020) 2.5.4 Hukum Boyle Hukum boyle merupakan hukum yang konstan, yang berarti bahwa pada gas walaupun suhunya konstan, volumenya bisa berubah karena adanya perubahan tekanan. 6 P1V1=P2V2 Dimana: P1 = tekanan gas mula-mula (atm.cm Hg, N/m2, Pa) P2 = tekanan gas akhir (atm, cm Hg, N/m2, Pa) V1 = volum gas mula-mula (m3, cm3) V2 = volum gas akhir (m3, cm3) (Halliday, David, 1990) 2.5.5 Hukum Gay-Lussac Pada volume konstan, tekanan suatu gas berbanding lurus dengan temperatur mutlak. Dimana: P = tekanan gas (Pa) T = suhu mutlak gas awal (K) (Adhi Harmoko, 2004) 2.5.6 Hukum Boyle-Gay Lussac Bagi suatu kuantitas dari suatu gas ideal (yakni kuantitas menurut beratnya) hasilkali dari volume dan tekanannya dibagi dengan temperatur mutlaknya adalah konstan”. Dimana: P V T = tekanan gas (Pa) = volume gas (m3) = suhu mutlak gas awal (K) (Triatmojo, 2006) 2.5.7 Hukum Dalton Hukum Dalton menyatakan“Tekanan dari suatu campuran yang terdiri atas beberapa macam gas (yang tidak bereaksi kimiawi yang satu dengan yang lain) adalah sama dengan jumlah dari tekanan-tekanan dari setiap gas tersebut, jelasnya tekanan dari setiap gas tersebut, jika ia masing-masing ada sendirian dalam ruang campuran tadi” (Triatmojo, 2006) 2.5.8 Hukum Charles Hukum Charles menyatakan “ bila tekanan tetap konstan volume dari sejumlah gas tertentu adalah berbanding lurus dengan suhu absolut.” (Triatmojo, 2006) 7 2.5.9 Hukum Henry Hukum henry , menyebutkan bahwa pada sebuah bejana yang berisi air dan udara, bila tekanan udara ditingkatkan maka akan terjadi pelarutan udara kedalam zat cair tersebut proporsi seiring dengan peningkatan tekanan udara. (Triatmojo, 2006) 2.5.10 Hukum Bernouilli “Bagi zat-zat cair, yang tidak dapat dimampatkan dan yang mengalir secara stasioner, jumlah tenaga gerak, tenaga tempat dan tenaga tekanan adalah konstan”. (Triatmojo, 2006) 2.6 Fluida Fluida adalah suatu zat yang bisa mengalami perubahan-perubahan bentuknya secara continue/terus-menerus bila terkena tekanan/gaya geser walaupun relatif kecil atatu bisa juga dikatakan suatu zat yang mengalir, kata fluida mencakup zat cair, gas, air, dan udara karena zat-zat ini dapat mengalir. ( Irma, 2013 ) 2.7 Setting point Besar variabel proses yang dikehendaki. Suatu kontroler akan selalu berusaha menyamakan variabel terkendali terhadap set point. (Sembiring, 2014) 2.8 Error Merupakan selisih antara set point dikurangivariabel yang dimaksud. Error bisa negatif, bisa juga positif. Sebaliknya, bila set point lebih kecil dari variabel yang dimaksud, error menjadi negatif. (Sembiring, 2014) 2.9 Aktuator Piranti elektromekanik yang berfungsi untuk menghasilkan daya gerakan. Perangkat bisa dibuat dari system motor listrik (motor DC servo, motor DC stepper, ultrasonic motor, linier moto, torque motor , solenoid), sistem pneumatik dan hidrolik. (Sembiring, 2014) 2.10 Pengertian Sensor Sensor adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi gejalagejala atau sinyal-sinyal yang berasal dari perubahan suatu energi seperti energi listrik, energi fisika, energi kimia, energi biologi, energi mekanik dan sebagainya (D Sharon, dkk, 1982) 2.11 Pengertian Mikrokontroler Mikrokontroler adalah salah satu dari bagian dasar dari suatu sistem komputer. Mikrokontroler adalah suatu mikroprosesor yang sudah dilengkapi dengan perangkat masukkan/keluaran (I/O) dan peripheral lainnya yang dirancang 8 untuk keperluan pengendalian sebuah sistem. Yang digunakan dalam penelitian ini adalah Mikrokontroler AVR ATmega8535. (Ratih, 2012) 2.12 Push button Push button adalah saklar tekan yang digunakan untuk menggerakan suatu mesin diperlukan suatu alat (Ratih, 2012) 2.13 Catu daya Catu daya atau power supply merupakan suatu rangkaian elektronik yang dapat mengubah arus listrik bolak-balik (AC) dari PLN menjadi arus listrik searah (DC) yang nantinya digunakan sabagai sumber tenaga. (Yudha, 2018) 2.14 Relay Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. (Ratih, 2012) 2.15 Buzzer Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. buzzer digunakan sebagai indikator bahwa telah terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm). (Ratih, 2012) 2.16 komputer komputer adalah mesin yang dapat mengolah data digital dengan mengikuti serangkaian perintah atau program. (Sujatmiko, 2012) 2.17 Backwash Backwash ini sendiri adalah proses dimana filter yang kotor akan kembali dibersihkan, untuk menjaga agar kondisi filter tetap baik dan tetap dapat menyaring air kotor. (Widagdo, 2013) 2.18 Motor servo Motor servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah (CW dan CCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan hanya dengan memberikan pengaturan duty cycle sinyal PWM pada bagian pin kontrolnya. (Pudin, 2011) 9 BAB 3 METODOLOGI 3.1 Bahan No. Bahan 1. Air Limbah Teknik elektro 2. Air Biasa Jumlah Secukupnya Secukupnya Fungsi Sebagai air yang ingin di filter Sebagai air untuk proses Backwash 3.2 Peralatan 3.2.1 Perancangan Perangkat Keras Gambar 1 Rangkaian perancangan perangkat keras Pada jurnal ini menggunakan perancangan perangkat keras yang meliputi mikrokontroler ATMega8535, filter, sensor tekanan, Motor servo, push button, dan LCD sebagai tampilan. Di mana pada mikrokontroler terdapat beberapa bagian yang disebut port. Berikut bagian-bagiannya dan apa yang terdapat di dalamnya: a) b) c) d) e) f) Pada pin A.0 terdapat sensor tekanan masukan Pada port A.1terdapat sensor tekanan keluaran Pada pin B.7 terdapat push button sebagai pemindah state proses. Pada pin B.3 terdapat Buzzer Pada pin B.0, B.1, B.2, B.4 terdapat rangkaian relay. Pada pin D.7 terdapat motor servo. Terdapat dua masukan dalam filter air di atas, yaitu masukan dari tangki penampungan kedua dan masukan dari tangki backwash. Terdapat juga dua 10 keluaran dari filter tersebut. Pertama keluaran untuk kembali ke tangki penampungan pertama dan kedua keluaran untuk mengalir ke produk. Berikut beberapa alat yang digunakan dalam perangkat keras & fungsinya: 1) Sensor tekanan (MPX5100DP) merupakan sensor yang berfungsi untuk mendeteksi tekanan pada masukan filter dan pada keluaran filter. Direpresentasikan sebagai sensor tekanan air. sensor ini memiliki keluaran berupa tegangan analog. 2) Buzzer berfungsi sebagai alarm, apa bila pada saat tekanan masukan filter sudah tidak dapat ditanggulangi oleh aktuator, dan sebagai penanda bahwa proses backwash harus segera dimulai. 3) LCD (Liquid Crystal Display) dan driver LCD berfungsi sebagai media tampilan selama proses pengendalian berlangsung. 4) Push button berfungsi merubah posisi keadaan,dari keadaan standby menuju keadaan offline otomatis dan juga sebaliknya, serta untuk memindahkan ke keadaan backwash dan di kembalikan ke keadaan standby. 5) Mikrokontroler AVR ATmega8535 yang berfungsi sebagai pusat pengendalian.Sistem pengontrolan ini menggunakan bahasa pemrograman C. 6) Rangkaian relay untuk memutus dan menyambungkan katup solenoida dan motor backwash ke sumber listrik AC. 7) Catu daya 5V berfungsi sebagai suplai mikrokontroler. Keluaran katup berfungsi sebagai aktuator yang terhubung dengan motor servo. 8) Komputer server sebagai unit pengendalian secara online serta menampilkan monitoring data berupa grafik dan tabel respon sistem. Berikut Cara Kerja dari Sistem Perancangan Perangkat Keras : Variabel tekanan yang keluar dari proses plant pengolahan limbah ini akan diproses oleh sensor tekanan (MPX5100DP) menghasilkan sinyal sebagai masukan umpan balik bagi kontroler. Kemudian, Kontroler akan membandingkan sinyal umpan balik yang diproses dari sensor tekanan dengan masukan set point Maka, Umpan balik tersebut akan menghasilkan kesalahan. Kesalahan merupakan selisih antara set point dengan nilai tekanan yang terbaca oleh sensor. Kesalahan akan diolah sesuai algoritma kontrol proporsional pada mikrokontroler ATmega8535, sehingga menghasilkan sinyal kontrol dengan nilai keluaran berupa posisi motor servo. 11 3.2.2 Perancangan Filter Gambar 2 Perancangan Filter Filter yang digunakan pada proses pengolahan air limbah ini berfungsi untuk menyaring air kotor hasil dari tangki penampungan. Untuk perancangan filter tersebut ditunjukkan pada gambar 2. Ketika katup tertutup penuh maka akan didapatkan Perubahan tekanan air dalam filter. Tekanan air didalam filter terus dikontrol, agar tidak menyebabkan penguapan air pada tangki. Pengontrolan itu dilakukan dengan cara membuka atau menutup katup yang terhubung dengan motor servo melalui sinyal yang didapat dari pembacaan sensor tekanan pada masukan filter. Ketika kondisi katup sudah tidak dapat menanggulangi tekanan masukan filter yang terbaca oleh sensor, maka hal tersebut menandakan bahwa filter dalam kondisi sudah kotor dan perlu dilakukannya proses backwash. 3.2.3 Perancangan Sensor Tekanan Gambar 3 Alokasi port sensor tekanan MPX5100DP Sensor yang digunakan pada penelitian ini adalah sensor MPX5100DP. sensor ini mampu mendeteksi tekanan dari Rentan 0 sampai 100 Kpa. catur ini membutuhkan sumber listrik dengan tegangan diatas 5 volt. seperti sensor tekanan pada biasanya sensor tekanan ini mengubah tekanan menjadi tegangan semakin besar tekanan yang dihasilkan, maka semakin besar pula tegangan yang dihasilkan. keluaran tegangan pada sensor ini masih berupa analog, sehingga proses sensornya perlu diubah menjadi tegangan digital. ketika sensor sudah mengeluarkan data berupa tegangan analog maka perlu diproses Untuk 12 selanjutnya di mikrokontroler. Berikut rumus yang digunakan untuk menghitung besar tekanan yang dihasilkan dari sensor: 3.2.4 Perancangan Proses Backwash Gambar 4 Perancangan proses backwash Di dalam pengolahan limbah terdapat suatu proses yang biasa disebut dengan proses backwash. proses merupakan suatu proses yang dilakukan apabila terdapat filter yang sudah kotor, yang kemudian Akan dibersihkan kembali. fungsi dari backwash ini sendiri adalah untuk menjaga agar kondisi filter penyaringan air limbah tetap dalam kondisi yang baik dan memiliki kinerja yang baik dalam menyaring air yang kotor. 3.2.5 Perancangan Sistem Mikrokontroler ATmega8535 Untuk perancangan sistem mikrokontroler Atmega8535 ini, terdapat beberapa port yang digunakan diantaranya untuk mendeteksi tekanan di dalam Plant pengolahan limbah. Sensor tekanan yang digunakan yaitu sensor tekanan MPX5100DP. Untuk sensor tekanan masukan pada filter penyaring ini diletakkan pada pin A.0,Untuk sensor tekanan keluaran kerusakan pada pin A.1.Kemudian untuk penempatan push button diletakkan pada pin B7.Untuk tampilan sistem Letakkan pada Port cdengan LCD yang ditempatkan pada pin C.0 13 – C.7.Untuk motor servo Yang digunakan sebagai pengatur bukaan katup Letakkan pada pin D.7 dan Port dyang digunakan sebagai pengatur bukaan katup. Dan yang terakhir yaitu bazar yang berfungsi sebagai alarm penanda proses backwash harus dilakukan keretakan pada pin B.3. 3.2.6 Perancangan Kendali Pada jurnal ini digunakan suatu metode kontrol yang dinamakan metode kontrol proporsional, dan fungsinya untuk mengendalikan tekanan air pada Plant pengolahan air limbah ini. kontrol proporsional berfungsi untuk mengontrol nilai pada motor servo, sehingga motor servo dapat memberikan respon berupa aksi membuka dan menutup katup. kontrol proporsional ini dipilih karena dapat mempercepat respon sehingga kita dapat mengendalikan sistem sesuai dengan set Point yang kita inginkan hanya dengan kontrol proporsional ini untuk mendapatkan nilai parameter yang tepat, dan dengan cara melakukan trial and error karena dilihat dari respon sistem yang cepat sehingga tidak terdapat keterlambatan waktu. BAB 4 HASIL DAN ANALISA 4.1 Pengujian Perangkat Keras 4.1.1 Pengujian Sensor Tekanan MPX5100 DP Hal yang dilakukan pada penelitian ini yaitu pengujian terhadap sensor tekanan MPX5100DP. Yang kemudian pembacaan Sensor dari sensor tekanan MPX5100DPAkan dibandingkan dengan grafik pengujian pada datasheet. Berikut data hasil pengukuran nya: Gambar 8 Grafik perbandingan pembacaan sensor MPX5100DP dengan tegangan keluaran secara terukur. Pada gambar 4.1 Dapat dilihat bahwa tegangan dari pembacaan sensor tekanan MPX5100DP Dengan tegangan yang terdapat pada datasheet Masih terdapat perbedaan. grafik tegangan pada pengukuran sensor tekanan MPX5100DP lebih kecil dibandingkan dengan grafik yang ada pada datasheet. jadi pada kondisi ini terdapat kesalahan pengukuran dan juga kalibrasi yang masih 14 belum sempurna hal tersebut yang menjadi penyebab perbedaan antara kedua grafik tersebut. 4.1.2 Pengujian Proses Backwash Untuk menjalankan proses backwash, tekanan pada masukan filter diatur terlebih dahulu. Untuk lebih jelasnya, disajikansudah d di tabel 1. Berkaca pada tabel 1 di bawah ini dapat diketahui, bahwa kondisi tekanan masukan diatur untuk proses backwash dilakukan jika tekanan air di atas 17 Kpa. jika kondisi tekanan lebih dari 17 Kpa maka aksi yang dilakukan yaitu keadaan Akan berpindah kepada proses backwash dan akan memulai prosesnya lagi setelah itu tekan tombol push button. sementara jika tak ada masukan masih dibawah 17 Kpa, maka keadaan proses Tidak Akan berpindah dan tetap di dalam keadaan otomatis. Tabel 1. Pengujian proses backwash. No. Kondisi 1 Tekanan filter masukan > 17 Kpa 2 Tekanan filter masukan < 17 Kpa Keterangan Keadaan akan berpindah ke keadaan backwash dan mulai proses setelah push button di tekan Keadaan tetap otomatis 4.2 Pengujian Perangkat Lunak 4.2.1 Pengujian Kalang Terbuka Dalam penentuan karakter plant sistem pengendalian makanan hari ini dapat diketahui dengan melakukan pengujian Kalang terbuka. Pendekatan model dari plant untuk penalaan parameter control dapat diperoleh dari respon eksperimen pengujian kalang terbuka.Berikut hubungan antara CO (sinyal kontrol) dengan PV (deviasi keluaran proses) pada hasil eksperimen bumptest pengujian kalang terbuka yang ditunjukkan pada Gambar 9. Gambar 10 Pengujian Bumptest bertekanan dengan tekanan awal 12Kpa dan ΔCO = 80%. 15 Dapat dilihat dari gambar 10 Bahwa dan sistem pengendalian tekanan air ini memiliki keluaran (PV) berupa tekanan yang membentuk sistem integrator ketika mencapai keadaan tunak pada PV sekitar 0,1 Kpa untuk perubahan tangga sinyal kontrol (ΔCO) sebesar 80% dengan CO awal sebesar 0% dan PV awal sudah mencapai di 12 Kpa. Dari Respon sistem tersebut memperlihatkan IPDT (Integrating Plus Dead Time). 4.2.2 Pengujian Kontrol Proporsional pada Setting Point Tetap Untuk respon Pada sistem kontrol proporsional yang dilakukan pada set point tetap diuji dengan memvariasikan nilai parameter KP. Parameter nilai Kp yang divariasikan tersebut antara lain 50, 60 dan 70. Gambar 11, Gambar 12, dan Gambar 13Menunjukkan respon sistem kontrol proporsional pada set point tetap. untuk karakteristik respon dari sistem kendali tekanan air pada pengujian set point tetap berada pada tabel 2. Tabel 2 Karakteristik respon sistem pengendalian tekanan air pada setpoint tetap. Didalam tabel 3 ditunjukkan bahwa Nilai Kp yang terbaik yaitu sebesar 50 pada respon sistem dengan set point tetap sebesar 10 Kpa. terlihat dari respon sistem dengan nilai waktu naik yaitu sebesar 4 detik, Sedangkan untuk waktu tetapan sebesar 37 detik. dari Gambar 10, Gambar 11, dan Gambar 12 dapat disimpulkan bahwa respon sistem relatif stabil untuk mencapai variasi nilai set Point tanpa adanya osilasi kecil serta overshoot. Gambar 11 Respon sistem kontrol proporsoinal pada Kp=50 16 Gambar 12 Respon sistem kontrol proporsional pada Kp=60. Gambar 13 Respon sistem kontrol proporsional pada Kp=70. 4.2.3 Pengujian Kontrol Proporsional Pada Perubahan Set Point Pengujian yang dilakukan dengan perubahan point lighting bertujuan untuk mengetahui respon kendali sistem terhadap perubahan set Point nilai parameter yang digunakan dalam pengujian ini yaitu sebesar 50. pada gambar 14 dapat disimpulkan bahwa hujan respon sistem pengendali tekanan air pada perubahan set Point semakin besar. pada percobaan yang sebelumnya sistem diberi setpoint sebesar 10 KPA dan tekanan awal yang diberikan yaitu 0 Kpa, terlihat waktu naik (Tr) yang diperlukan untuk mencapai set point yaitu sebesar 14 detik. dan sistem telah mencapai keadaan tunak pada waktu penetapan (Ts) 37 detik. ketika dilakukan perubahan Set Point pada sistem menjadi sebesar 11 Kpa, waktu yang diperlukan untuk naik (Tr) yaitu sebesar 52 detik Dan Waktu penetapan (Ts) sebesar 55 detik. dalam pengujian ini disimpulkan bahwa waktu yang diperlukan ketika set point dinaikkan relatif lebih lama dibandingkan dengan set point 10 KPA dengan KP = 50. Hal tersebut dikarenakan bahwa semakin besar set Point, maka akan semakin sulit katup tersebut dapat menyesuaikan dengan debit air yang mengalir terus-menerus. 17 Gambar 14 Respon sistem pada perubahan setting point 11 Kpa. 4.3 Hubungkan Dengan Sistem Kendali, Sensor Dan Respon Sistem kendali pada plant pengolahan air limbah ini Akan mengendalikan tekanan Air yang masuk ke dalam filter, dan tekanan masukan akan diatur melalui bukaan valve. Tekanan masukkan filter diatur dengan set point sebesar 10 kpa. Dan tekanan untuk dilakukannya proses backwash apabila tekanan masukkan air lebih dari 17 kpa. Sistem kendali, sensor, Dan respon memiliki hubungan satu sama lain. Sistem kendali akan mengatur tekanan air yang masuk pada filter, dan sensor akan membaca Berapa nilai tekanan yang masuk pada filter yang datanya akan keluar dalam bentuk sinyal analog, sinyal analog tersebut akan masuk ke dalam kendali sistem. Apabila tekanan yang masuk dalam filter di atas 17 kpa, maka Respon yang bekerja yaitu proses backwash akan segera dimulai, yang ditandai dengan nyalanya alarm dari buzzer. 4.4 Aplikasi Dan Manfaat Dari Penelitian Penelitian dari jurnal ini sangat bermanfaat apabila diaplikasikan pada industri yang mempunyai limbah berupa limbah cair. Beberapa contoh industri yang dapat mengaplikasikan penelitian ini antara lain industri pangan, industri sabun, industri air mineral, dan industri lainnya yang memiliki limbah cair. Banyak manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini yaitu dapat mempermudah pengendalian tekanan air limbah pada masukkan filter, dapat menjaga kinerja dari filter dalam menyaring air limbah, proses pengolahan air limbah menjadi berkelanjutan, proses backwash dapat dilakukan secara otomatis, dan dapat memperpanjang usia dari filter. BAB 5 PENUTUP 5.1 Kesimpulan Hasil pengujian kalang terbuka dengan eksperimen bumptest untuk ΔCO = 80% dari CO awal 0%, plant sistem pengendalian tekanan air termasuk model IPDT dengan nilai L = 1 detik dan K* = 0,07375(Kpa %) . Pengujian untuk setting point tetap sebesar 10 Kpa dengan tekanan awal sama yaitu 0 Kpa, sistem menghasilkan nilai Kp terbaik sebesar 50 dengan respon sistem terlihat dari nilai waktu naik sebesar 4 detik, waktu tetapan sebesar 37 detik dibandingkan saat Kp = 60 dengan waktu naik sebesar 10 detik dan waktu tetapan 64 detik dan Kp = 70 dengan waktu naik 12 detik dan waktu tetapan 76 detik.Salah satu pengujian 18 untuk mengetahui kestabilan sistem yaitu dengan pengujian perubahan setting point, respon sistem mampu mengikuti perubahan setting point dengan waktu naik lebih cepat dibandingkan dengan saat tekanan 10 Kpa dengan Kp = 50. Hal ini dikarenakan semakin besar setting point, semakin sulit katup tersebut dapat menyesuaikan dengan debit air yang mengalir terus menerus. Ketika tekanan 1 Kpa, rata-rata tegangan terukur adalah 0,205. Nilai ini akan selalu berbanding lurus hingga tekanan 10 Kpa, rata-rata tegangan terukurnya adalah 0,55. Tegangan pembacaan sensor MPX5100DP dengan tegangan yang terdapat pada datasheet masih ada perbedaan. Grafik tegangan pada pengukuran masih lebih kecil dibandingkan grafik pada datasheet. Proses backwash akan aktif ketika tekanan masukan di set lebih dari 17 Kpa, maka aksi yang akan dilakukan adalah kondisi akan berpindah ke keadaan backwash dan akan memulai proses lagi setelah menekan tombol push button. Sementara jika tekanan masukan masih kurang dari 17 Kpa, maka keadaan tidak berpindah dan tetap di keadaan otomatis. Harus memperhatikan proses fisika untuk dapat meminimalkan terjadinya kerusakan alat. Menggunakan material plant yang lebih kuat dan portable agar lebih praktis dan mudah dibawa kemana-mana. Menggunakan metode pengontrolan yang lebih kompleks agar lebih cepat menstabilkan. 5.2 Opini Dan Saran Untuk Pengembangan Yang Lebih Lanjut Setelah kami mereview jurnal ini, kami berpendapat bahwa jurnal ini memberikan manfaat bagi pengolahan air limbah pada industri. Jurnal ini memberikan pemaparan yang jelas mengenai metode nya dalam melakukan penelitian. Contohnya saja dalam perancangan sistem kendali mulai dari perancangan filter, perancangan mikrokontroler, serta perancangan software yang dibutuhkan untuk mengolah data yang berupa sensor tekanan. Kami simpulkan bahwa isi dari jurnal ini sudah cukup lengkap dan jelas. Akan tetapi, Kami menyarankan bahwa untuk penelitian selanjutnya pada saat melakukan kalibrasi harus dilakukan dengan benar. Agar setiap penelitian atau pengujian yang dilakukan memiliki nilai akurasi yang tepat dan sesuai standar. DAFTAR PUSTAKA Adhi Harmoko, 2004. Fisika Panas. https://staff.fisika.ui.ac.id/adhi_hs/lecture/panas/Lec%2004.pdf. diakses tanggal 23 Maret2020 Anindyaningrum Ayuta, Sistem Pengontrolan Tekanan Udara Pada Ruang Tertutup, Skripsi S-1, Teknik Elektro, Universitas Diponegoro, Semarang, 2012. Budiharto Widodo, Panduan Praktikum Mikrokontroler mAVR ATmega16, PT Elex Media Komputindo, Jakarta, 2008. D. Sharon,dkk. 1982. Principles of Analysis Chemistry. New York : Harcourt Brace College Publisher. Halliday, David1996.,Robert Resnick, “Fisika Jilid 2”, Diterjemahkan oleh: Pantur Silaban Ph.D dan Drs.Edwin Sucipto, Jakarta: Erlangga. 19 Heryanto, M. Ary dan Wisnu Adi P, Pemrograman Bahasa C Untuk Mikrokontroler ATMEGA8535, Penerbit Andi, Yogyakarta, 2008. Mukhaitir, A. Shafi, Skema Gain Scheduling Untuk Pengendalian Suhu Cairan Pada Plant Electric Water Heater, Skripsi S-1, Teknik Elektro, Universitas Diponegoro, Semarang, 2011. Ogata, Katsuhiko.1994.Teknik Kontrol Automatik Jilid 1, terj. Edi Leksono. Jakarta: Erlangga. Ogata, Katsuhiko. 1994. Teknik Kontrol Automatik Jilid 2, terj. Edi Leksono, Jakarta: Erlangga. Pudin, Saripudin, 2011. Kendali Motor Servo dengan Pulse Width Modulation (PWM) pada Mikrokontroler AVR, http://pudintekel.blogspot.com/2011/09/kendali-motor-servo-denganpulse-width.html, diakses tanggal 23 Maret2020 Ratih Kusuma Dewi, 2012. Rancang Bangun Aplikasi Pengukuran Tinggi Badan, Berat Badan, Suhu Tubuh, Dan Tekanan Darah Berbasis Miktrokontroler Atmega16. GEMA TEKNOLOGI Vol. 17 No. 1. Program Studi Diploma III Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Seiko Instrument Inc. Liquid Crystal Display Module M1632: User Manual. Japan. 1987. Setiawan, Iwan. 2008. Kontrol PID untuk Proses Industri. Jakarta: Elex Media Komputindo. Setiawan, Iwan, 2009. Perancangan Sistem Embedded Berbasis Statechart: Studi Kasus Pada Line Follower Mobile Robot, http://iwan.blog.undip.ac.id. diakses tanggal 23 Maret2020 Sulaiman, 2020. Makalah Hukum Pascal. https://www.academia.edu/11507242/136647114-Makalah-Hukum-Pascal, diakses tanggal 23 Maret2020 Triatmojo, 2006. Hukum Sains dan teknologi .https://triatmojo.wordpress.com/2006/09/02/page/2/. diakses tanggal 23 Maret2020 Wardhana L. 2006, Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATMega8535 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi, Penerbit Andi, Yogyakarta,. Yudha, 2018.Pengertian Catu .https://www.yudhacan.com/2018/11/pengertian-catu-daya-powersupply.html. diakses tanggal 23 Maret2020 Daya 20
