TELEKONTRAN.
VOL.
NO.
APRIL 2023
DOI
: 10.
34010/telekontran.
TELEKONTRAN,
VOL.
NO.
APRIL 2023
p-ISSN : 2303 Ae 2901 e-ISSN : 2654 Ae 7384 Perbandingan Performa Logika Fuzzy Tipe-1 Dan Logika Fuzzy Tipe-2 Pada Sistem Pasteurisasi Susu Berbasis Mikrokontroler Performance Comparison of Type-1 Fuzzy Logic and Type-2 Fuzzy Logic in Microcontroller-Based Milk Pasteurization System Dhiyaa Rifqi Taufiqurrahman.
Muhammad Aria Rajasa Pohan Program Studi Teknik Elektro.
Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer Universitas Komputer Indonesia Jl.
Dipati Ukur No.
Bandung.
Indonesia 40132 Email : dhiyaa.
13118026@mahasiswa.
Abstrak Ae Susu merupakan bahan makanan yang mudah rusak, untuk memperpanjang ketahanan susu dapat dilakukan teknik pemanasan yang disebut dengan pasteurisasi.
Proses pasteurisasi tersebut bertujuan untuk membunuh bakteri patogen yang dapat membahayakan kesehatan manusia dan meminimalkan perkembangan mikroorganisme pembusuk lainnya.
Penelitian ini bertujuan untuk merancang sistem pasteurisasi susu yang mampu mengatur suhu secara stabil pada proses pasteurisasi susu metode High Temperature Short Time (HTST) menggunakan logika fuzzy tipe-1 dan logika fuzzy tipe-2.
Logika fuzzy tipe2 merupakan pengembangan lebih lanjut dari logika fuzzy tipe-1, dengan adanya tambahan dimensi dari fungsi keanggotaannya, memungkinkan sistem logika fuzzy tipe-2 dapat merepresentasikan himpunan fuzzy yang lebih fleksibel dan dapat merepresentasikan ketidakpastian lebih baik daripada logika fuzzy tipe-1.
Dua pengujian dilakukan untuk membandingkan performansi kedua sistem tersebut yaitu pada kondisi tanpa adanya gangguan .
dan kondisi dengan adanya gangguan.
Hasilnya menunjukkan bahwa pada pengujian tanpa adanya gangguan, logika fuzzy tipe-2 unggul dalam hal maximum overshoot, sedangkan logika fuzzy tipe-1 unggul dalam rise time.
Namun, dalam pengujian dengan adanya gangguan, logika fuzzy tipe-2 lebih baik dalam mencapai rise time dan settling time, serta mampu menjaga suhu tetap maupun mendekati setpoint lebih lama dibandingkan dengan logika fuzzy tipe-1.
Penelitian ini menunjukkan bahwa logika fuzzy tipe-1 dan tipe-2 dapat diterapkan pada sistem pasteurisasi susu berbasis mikrokontroler dan dapat mengatur kestabilan suhu pada proses pasteurisasi susu metode HTST.
Serta menunjukkan bahwa logika fuzzy tipe-2 menghasilkan performansi lebih baik daripada logika fuzzy tipe-1.
Kata kunci : Pasteurisasi Susu.
HTST.
Logika Fuzzy Tipe-1.
Logika Fuzzy Tipe-2 Abstract Ae Milk is a perishable food product, to extend its shelf life, a heating technique called pasteurization can be applied.
The purpose of pasteurization is to kill pathogenic bacteria that can be harmful to human health and minimize the growth of other spoilage microorganisms.
This study aims to design a milk pasteurization system that can regulate temperature stably in the HTST pasteurization method using type-1 fuzzy logic and type-2 fuzzy logic.
Type-2 fuzzy logic is a further development of type-1 fuzzy logic, with an additional dimension of membership function, allowing type-2 fuzzy logic systems to represent more flexible fuzzy sets and better represent uncertainty than type-1 fuzzy logic.
Two tests were conducted to compare the performance of the two systems, one with no disturbance .
and other with disturbance.
The result showed that in the test with no disturbance, type-2 fuzzy logic performed better than type-1 fuzzy logic in terms of maximum overshoot, while type-1 fuzzy logic performed better in terms of rise time.
However, in the test with disturbance, type-2 fuzzy logic outperformed type-1 fuzzy logic at achieving rise time and settling time and was able to maintain or approach the temperature setpoint for a longer period than type-1 fuzzy logic.
This study shows that type-1 and type-2 fuzzy logic can be applied to a microcontroller-based milk pasteurization system and can control temperature stability in the HTST milk pasteurization process.
It also Keywords : Milk Pasteurization.
High Temperature Short Time.
Type-1 Fuzzy Logic.
Type-2 Fuzzy Logic TELEKONTRAN.
VOL.
NO.
APRIL 2023
PENDAHULUAN
Susu merupakan bahan makanan yang mudah rusak .
erishable foo.
Untuk memperpanjang ketahanan susu, dapat dilakukan teknik pemanasan yang disebut dengan pasteurisasi .
Proses pasteurisasi tersebut bertujuan untuk membunuh bakteri patogen yang dapat membahayakan perkembangan mikroorganisme pembusuk lainnya .
Metode pasteurisasi susu Low Temperature Long Time (LTLT) dan High Temperature Short Time (HTST) adalah metode yang paling banyak digunakan oleh masyarakat karena lebih mudah dan tidak membutuhkan peralatan mahal .
Badan Standarisasi Nasional juga mengemukakan dalam Standar Nasional Indonesia (SNI) 3951 tahun 2018 tentang susu pasteurisasi bahwa, susu pasteurisasi merupakan produk susu cair yang telah dipanaskan dengan metode HTST untuk membunuh mikroba patogen .
Untuk terlaksananya proses pasteurisasi susu, suhu pada proses pasteurisasi susu harus stabil.
Proses pasteurisasi tersebut menghadirkan masalah kontrol seperti, perilaku dinamis non-linier, interaksi multi variabel antara variabel yang dimanipulasi dan variabel keadaan .
tate variabl.
Produk susu pasteurisasi di industri rumahan masih menggunakan kompor gas dan masih mengandalkan tenaga manusia dalam mengamati suhu pada susu yang sedang melalui proses pasteurisasi, ketika suhu susu lebih maupun kurang dari suhu yang telah ditentukan pengaturan api masih secara manual dengan memutar knop pada kompor gas.
Hal ini tidak efisien untuk dilakukan, karena jika susu dipanaskan dengan suhu terlalu tinggi susu akan pecah sehingga menyebabkan kualitas susu menjadi rendah dan tidak layak konsumsi .
Bakteri patogen pun baru akan mati pada suhu lebih dari 70AeC .
Oleh karena itu, untuk mengatasi masalah tersebut dibutuhkan suatu sistem kontrol yang mampu menjaga kestabilan suhu secara otomatis dengan hanya menentukan setpoint suhu sesuai dengan metode pasteurisasi HTST .
Dan mengefektifkan proses pasteurisasi tersebut.
Salah satu sistem cerdas yang dapat diaplikasikan pada pasteurisasi susu adalah fuzzy logic untuk menjaga suhu dalam proses pasteurisasi susu tetap konstan dan terjaga dari permasalahan lingkungan nyata yang tidak tetap .
on-linie.
, tidak presisi dan tidak pasti .
Di bidang kontrol suhu, cara meningkatkan akurasi kontrol suhu merupakan salah satu topik yang penting.
Dengan fuzzy logic biasa .
ogika fuzzy tipe-.
hasilnya sering tidak akurat dan kurang beradaptasi dengan perubahan suhu yang terjadi .
Ada dua sistem fuzzy logic yang diketahui berdasarkan jenis fungsi keanggotaan yang digunakan yaitu sistem logika fuzzy tipe-1 dan logika fuzzy tipe-2 .
Sistem logika fuzzy tipe-2 adalah perluasan dari logika fuzzy tipe-1 dengan adanya tambahan dimensi dari fungsi keanggotaannya, memungkinkan sistem logika fuzzy tipe-2 dapat merepresentasikan himpunan fuzzy yang lebih fleksibel dan dapat merepresentasikan ketidakpastian lebih baik dari fungsi keanggotaan logika fuzzy tipe-1 .
Pada penelitian sebelumnya oleh Y.
Triwidyastuti, dkk .
Telah merealisasikan proses pasteurisasi susu metode LTLT yang dibangun menggunakan pengendali PID dan pengendali fuzzy.
Pada penelitian ini masih menggunakan kompor gas dengan output berupa motor servo untuk menentukan besar kecilnya api tungku pemanas.
Hasilnya menunjukkan bahwa sistem PID memberikan respon lebih cepat daripada fuzzy.
Sistem fuzzy menghasilkan nilai mean square error (MSE) lebih kecil yang membuat sistem fuzzy memiliki fluktuasi kesalahan lebih kecil daripada sistem pengendali PID.
Penggunaan metode pasteurisasi susu LTLT dirasa kurang efektif karena memakan waktu untuk proses pasteurisasi cukup lama.
Lalu penelitian selanjutnya oleh M.
Kayalvizhi, dkk .
Telah menerapkan cascade control pada proses pasteurisasi susu metode HTST.
Pemodelan Simulink telah dibuat, dianalisis dan dibandingkan untuk proses plant pasteurisasi susu dengan tahapan pre-cooling dan tanpa tahapan precooling.
Hasil yang diperoleh membuktikan bahwa dengan menghilangkan tahapan pre-cooling tetap dapat mempertahankan kinerja dari plant pasteurisasi susu.
Phan, dkk .
Dalam penelitiannya tentang kendaraan hybrid electric autonomous dalam keadaan yang tidak pasti .
dan ambigu di lingkungan jalan dan perilaku pengemudi.
Menunjukkan bahwa ketika ketidakpastian .
dan kondisi jalan yang tidak pasti .
, kontrol interval logika fuzzy tipe-2 dapat menghemat masa pakai baterai daripada kontrol logika fuzzy tipe-1.
Interval logika fuzzy tipe-2 dapat memungkinkan pengurangan jejak karbon pada kendaraan autonomous, seperti yang diinginkan di industri otomotif.
Penelitian tersebut membuktikan bahwa interval logika fuzzy tipe-2 dapat mengungguli logika fuzzy tipe-1.
Naik, dkk .
merancang dan mengembangkan logika fuzzy tipe-1 dan logika fuzzy tipe-2 untuk sistem energi angin yang dikontrol sudut pitch TELEKONTRAN.
VOL.
NO.
APRIL 2023
Hasilnya menunjukkan bahwa kontrol logika fuzzy tipe-2 memberikan kinerja yang lebih baik daripada ketidakpastian .
dalam fuzzy rules dan membership function dan memiliki overshoot yang lebih rendah.
Berdasarkan hal yang telah dipaparkan di atas, kestabilan suhu pada proses pasteurisasi susu penting dilakukan untuk menjaga kualitas susu dan susu layak dikonsumsi .
Peneliti belum menerapkan sistem logika fuzzy tipe-2 untuk proses pasteurisasi susu.
Oleh karena itu penelitian ini bertujuan untuk merancang suatu sistem kontrol otomatis untuk mengatur suhu pada proses pasteurisasi susu metode HTST dengan setpoint suhu 72oC .
Dan mencari sistem kontrol terbaik membandingkan kinerja logika fuzzy tipe-2 dengan sistem fuzzy logic biasa .
ogika fuzzy tipe-.
yang diterapkan pada proses pasteurisasi susu.
Logika fuzzy digunakan dalam penelitian ini karena kemampuannya dalam menangani variabel linguistik dengan himpunan dan aturan fuzzy dan kemampuannya dalam pengendalian sistem yang melibatkan ketidakpastian dalam pengambilan keputusan atau pemrosesan data.
II.
METODOLOGI
Pada bagian ini akan membahas tentang menggunakan logika fuzzy tipe-1 dan logika fuzzy Dalam tahapan ini dibagi menjadi dua bagian yaitu perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak.
Pada Perancangan perangkat keras ini meliputi sensor suhu sebagai input, modul AC dimmer, modul driver MOSFET dan LCD sebagai output, dan mikrokontroler Arduino Uno yang memproses keseluruhan sistem.
Pertama-tama akan dibahas blok diagram dari sistem yang akan dibuat.
Pada blok diagram terdapat tiga bagian, yaitu bagian input, proses, dan Blok diagram sistem pasteurisasi susu ditunjukkan oleh Gambar 1.
Pada sistem pasteurisasi susu ini terdapat tiga bagian, yaitu bagian input, proses, dan bagian output.
Berikut uraian singkat fungsi dari masing-masing bagian pada blok diagram sistem pasteurisasi susu.
Input Pada bagian input terdapat sensor suhu DS18B20.
Sensor suhu ini digunakan untuk mengukur nilai suhu air susu dalam panci.
Selain itu sensor suhu juga digunakan sebagai umpan balik .
yang membandingkan keadaan sebenarnya .
alam hal ini suhu aktua.
dengan nilai setpoint yang sudah Sehingga nilai input dan output pada fuzzy logic dapat dihasilkan berdasarkan perbandingan tersebut.
Proses Hasil pembacaan suhu tersebut diproses dalam mikrokontroler Arduino Uno untuk mendapatkan nilai suhu aktual, dan juga dua input untuk sistem logika fuzzy tipe-1 dan logika fuzzy tipe-2 yang ada pada Arduino Uno yaitu error dan delta (OI) error.
Nilai Error merupakan nilai selisih antara setpoint dengan suhu aktual yang didapatkan dari hasil pembacaan sensor suhu sedangkan OIerror adalah selisih error saat ini .
dengan error sebelumnya .
Selain mengendalikan Arduino Uno mengendalikan komponen yang terdapat pada bagian output dari sistem.
Output Pada bagian output terdapat Modul AC dimmer.
Modul driver MOSFET IRF520 dan LCD.
Keluaran dari fuzzy logic akan dikirimkan ke modul AC dimmer ini untuk mengontrol tegangan AC kompor listrik sehingga panas dari elemen pemanas listrik yang ada pada kompor listrik dapat diatur dan dapat memanaskan air susu dalam panci sesuai dengan kebutuhannya.
Modul driver MOSFET IRF520 digunakan untuk mengatur kecepatan putar motor DC yang digunakan sebagai pengaduk air susu yang ada dalam panci pada proses pasteurisasi susu.
Dan yang terakhir LCD berfungsi untuk mengetahui dan menampilkan nilai hasil pembacaan sensor pada bagian input, nilai input untuk kontrol fuzzy logic pada mikrokontroler Arduino Uno dan nilai output dari fuzzy logic.
TELEKONTRAN.
VOL.
NO.
APRIL 2023
Gambar 1.
Blok Diagram Sistem Pasteurisasi Susu Komponen-komponen yang ada pada blok diagram tersebut membutuhkan rangkaian yang saling terintegrasi sehingga menjadi sebuah sistem.
Gambar 2 memperlihatkan penggabungan seluruh digambarkan dalam sebuah skematik rangkaian.
Tabel I.
Pengkabelan Rangkaian Arduino
Uno
GND
SCL
SDA
Digital 2
Digital 3
Digital 4
Digital 5
LCD
VCC
GND
SCL
SDA
Dimmer
VCC
GND
Sensor
Suhu
VCC
GND
Driver
Motor
VCC
GND
Z-C
PWM
Data Data Dari komponen-komponen yang digunakan pada sistem pasteurisasi susu, dibutuhkan perangkat keras pembantu untuk memudahkan jalannya proses pasteurisasi susu, komponen perangkat keras tersebut kemudian dikemas ke dalam box plastik berukuran 18.
3 x 11.
5 cm supaya aman dan rapi yang ditunjukkan oleh Gambar 3.
Gambar 2.
Skematik Rangkaian Kemudian Tabel I menunjukkan pengkabelan rangkaian dari komponen yang digunakan.
Nomor 1 menunjukkan mikrokontroler Arduino Uno.
Nomer 2 menunjukkan Liquid Crystal Display (LCD).
Nomer 3 menunjukkan modul AC dimmer.
Nomer 4 adalah sensor suhu DS18B20.
Nomer 5 menunjukkan modul driver MOSFET IRF520 untuk motor DC.
Dan nomer 6 menunjukkan Motor DC.
Gambar 3.
Rangkaian Sistem Dalam Box Pada box terpasang kipas pendingin yang digunakan untuk mengurangi panas TRIAC pada modul AC dimmer karena beban besar dari kompor Kemudian box plastik dan power supply disimpan pada bagian atas kerangka alat TELEKONTRAN.
VOL.
NO.
APRIL 2023
pasteurisasi susu.
Motor pengaduk dan juga sensor suhu diletakkan di dalam panci yang terpasang pada kerangka alat pasteurisasi susu.
Kompor listrik diletakkan pada bagian dasar kerangka alat.
Gambar 4 menunjukkan keseluruhan tampilan fisik dari perangkat keras yang sudah dibuat.
PWM ditampilkan pada LCD, jika suhu tetap pada setpoint, maka tahapan pembacaan akan dilakukan kembali, jika suhu tidak pada setpoint kembali ke proses fuzzy logic terus menerus untuk menjaga suhu tetap pada setpoint.
Mulai Inisiasi sensor dan variabel yang Baca suhu aktual dari Hitung Error dan OIError dari hasil pembacaan suhu Error .
= Setpoint Ae Suhu Aktual OIError = Error .
Ae Error .
Gambar 4.
Tampilan Fisik Keseluruhan Perangkat Keras Perangkat keras memerlukan sistem perangkat lunak supaya dapat bekerja dengan baik.
Pada perangkat lunak ini akan dirancang program untuk proses kerja sistem pasteurisasi susu.
Perancangan perangkat lunak pada penelitian ini dijabarkan dalam bentuk diagram alir pada Gambar 5.
Diagram ini berfungsi untuk menjelaskan atau menggambarkan setiap proses yang terjadi dalam program dan juga untuk memastikan program yang dibuat sesuai dengan alurnya.
Mulai dari inisiasi sensor dan variabel yang dibutuhkan pada sistem seperti nilai suhu aktual hasil pembacaan sensor suhu, nilai setpoint yang diinginkan, nilai error dan delta error.
Dilanjutkan dengan proses baca suhu aktual dari sensor suhu, jika sensor suhu dapat mendeteksi suhu, hasil pembacaan suhu tersebut digunakan untuk menghitung nilai error dan delta error yang nantinya digunakan sebagai input pada proses fuzzy logic.
Ketika suhu aktual belum mencapai nilai setpoint, proses fuzzy logic meliputi .
uzzifikasi, inference rules, defuzzifikas.
akan berlangsung dan output fuzzy logic berupa duty cycle PWM digunakan untuk mengontrol modul AC dimmer yang telah dihubungkan dengan kompor listrik sehingga kompor listrik menyala berdasarkan output fuzzy logic yang dihasilkan.
Ketika suhu aktual telah mencapai setpoint yang diinginkan dan stabil selama 15 detik, maka kompor listrik akan mati.
Hasil dari pembacaan suhu, nilai error beserta delta error dan duty cycle Baca nilai Error dan OIError sebagai input fuzzy Proses Fuzzy Logic Kontrol Panas kompor listrik sesuai output fuzzy logic Suhu mencapai setpoint selama 15 detik? Tidak Kompor listrik mati Tampilkan suhu aktual.
Error.
OIError dan output fuzzy logic pada LCD Gambar 5.
Diagram Alir Sistem Pasteurisasi Susu TELEKONTRAN.
VOL.
NO.
APRIL 2023
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada bagian hasil dan pembahasan akan dijabarkan hasil pengujian dan analisis keseluruhan sistem pasteurisasi susu menggunakan logika fuzzy tipe-1 dan logika fuzzy tipe-2 mencakup perangkat keras dan perangkat lunak yang sudah dibuat yang dibagi menjadi tiga bagian yaitu input, proses, dan Pada pengujian dan analisis keseluruhan sistem pasteurisasi dilakukan dengan cara membandingkan kinerja logika fuzzy tipe-1 dengan logika fuzzy tipe-2 pada sistem pasteurisasi susu.
Dilakukan dua tahapan pengujian terhadap penerapan logika fuzzy tipe-1 dan logika fuzzy tipe2 pada sistem pasteurisasi susu yaitu tanpa adanya gangguan .
dan diberi gangguan .
Kemudian hasil dari pengujian yang dilakukan akan dianalisa untuk mengetahui apakah penelitian yang dilakukan sudah sesuai dengan tujuan yang Pengujian Sensor Suhu DS18B20 Pengujian sensor DS18B20 ini dilakukan untuk mengetahui tingkat akurasi dari sensor dalam melakukan pembacaan suhu, sehingga sensor dapat digunakan pada sistem.
Percobaan dilakukan dengan beberapa temperature atau suhu yang Pada percobaan yang dilakukan, pengambilan data dilakukan secara bersamaan antara sensor dan termometer digital.
Hasil pembacaan sensor DS18B20 ditampilkan pada serial monitor yang terdapat pada Arduino IDE dan dibandingkan dengan alat ukur suhu termometer digital TP101.
Tabel II.
menunjukan data pengukuran hasil pembacaan suhu antara sensor DS18B20 dan termometer digital beserta selisih yang didapat.
Tabel II.
Pengujian Sensor Suhu DS18B20 Termometer Sensor Digital .
C) DS18B20 .
C) Rata-rata Selisih Selisih Data Dari hasil percobaan yang ditunjukkan pada Tabel II dapat diketahui bahwa hasil pembacaan sensor DS18B20 memiliki nilai yang lebih tinggi dari termometer digital dengan nilai rata-rata Hal ini sejalan dengan datasheet dari sensor DS18B20 yang menunjukkan bahwa tingkat akurasi sensor bernilai A1 oC pada rentang pengukuran -30oC sampai 100oC .
Pengujian Modul MOSFET IRF520 Modul MOSFET ini difungsikan untuk mengatur kecepatan dari motor DC yang digunakan sebagai pengaduk susu.
Pengujian ini berfungsi untuk mengetahui motor DC dapat bekerja sesuai dengan kebutuhan sistem.
Kecepatan motor DC dapat dikontrol dengan mengubah tegangan yang melewati MOSFET.
Tegangan input modul berasal dari pin 5 V Arduino, nilai tegangan tersebut dikendalikan oleh sinyal PWM sehingga kecepatan motor DC pun dapat diatur.
Motor DC diberi tegangan input 12 V dari power supply yang besar tegangannya diatur juga pada MOSFET.
Percobaan dilakukan dengan mengatur nilai duty cycle PWM dengan kenaikan Nilai tegangan output Arduino dan motor DC diukur dengan menggunakan multimeter digital.
Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel i.
Tabel i.
Pengujian Modul MOSFET IRF520 Duty Cycle Nilai PWM Tegangan Output Arduino Tegangan Output Motor Hasil pengujian diatas menunjukkan bahwa modul driver MOSFET dapat mengatur kecepatan motor DC yang nantinya digunakan sebagai pengaduk air susu pada proses pasteurisasi susu.
Dengan mengatur besar kecilnya tegangan yang melewati MOSFET, semakin besar tegangan maka semakin cepat motor DC berputar.
Untuk penggunaannya pada sistem pasteurisasi susu, pengaduk susu diperlukan untuk mengaduk susu secara perlahan supaya pemanasan susu merata dan lemak susu tidak menggumpal, sehingga nilai duty cycle yang digunakan untuk mengaduk susu sebesar 30% atau dengan nilai PWM sebesar 76.
TELEKONTRAN.
VOL.
NO.
APRIL 2023
Pengujian Modul AC Dimmer Modul AC light dimmer adalah aktuator yang digunakan sebagai pengatur suhu pada air susu.
Suhu tersebut dikendalikan dengan cara mengatur panas dari elemen pemanas listrik yang ada pada kompor listrik.
Pengujian modul AC light dimmer ini bertujuan untuk mengetahui modul AC dimmer dapat bekerja dengan baik mengatur panas kompor listrik sesuai kebutuhan sistem.
Kompor listrik yang digunakan yaitu kompor listrik Maspion S-301 dengan tegangan AC 220 V yang memiliki frekuensi 50 Hz dan daya 800 Watt.
Tegangan input modul berasal dari pin 5V Arduino, sedangkan kompor listrik diberi tegangan input AC 220 V.
Percobaan dilakukan menggunakan air putih yang dimasukkan ke dalam panci lalu tingkat kepanasan kompor diatur sesuai dengan nilai duty cycle PWM dari modul AC dimmer dengan kenaikan nilai 10%.
Nilai tegangan output kompor listrik diukur dengan menggunakan multimeter digital dan suhu air pada panci diukur dengan menggunakan sensor suhu DS18B20.
Tabel IV menunjukan data pengukuran hasil listrik diperlukan untuk memanaskan susu sehingga dapat mencapai setpoint atau suhu yang sudah ditentukan.
Nilai yang akan digunakan untuk mengontrol panas kompor listrik ditentukan oleh output dari kontrol fuzzy logic.
Pengujian Logika Fuzzy Tipe-1 Sistem kontrol logika fuzzy tipe-1 telah direalisasikan pada penelitian ini dengan menggunakan Arduino IDE tanpa menggunakan library yang sudah ada untuk fuzzy logic.
Pengujian ini dilakukan dengan membandingkan sistem logika fuzzy tipe-1 yang sudah dibuat menggunakan Arduino IDE non-library dengan toolbox fuzzy logic library yang tersedia pada Simulink MATLAB.
Hal ini bertujuan untuk mengukur keberhasilan dari sistem logika fuzzy tipe-1 yang telah diterapkan oleh penulis, sehingga dapat diterapkan pada rancangan sistem secara permanen untuk memenuhi kebutuhan sistem.
Data uji diperoleh dari dua input fuzzy yaitu error dan OIerror dengan fungsi keanggotaan N adalah Negatif.
Z adalah Zero, dan P adalah Positif.
Fungsi keanggotaan dari input fuzzy logic ditunjukkan pada Gambar 6.
Tabel IV.
Pengujian Modul AC Dimmer
Duty Cycle PWM
Tegangan Output
(AC)
Keterangan Kompor mati Kompor menyala panas rendah dengan rentan suhu 22oC 43 oC Kompor menyala panas sedang dengan rentan suhu 43 oC - 74 oC .
Kompor menyala panas dengan rentan suhu 74 oC - 94 oC Pengujian dilakukan menggunakan air putih yang dimasukkan ke dalam panci dengan suhu awal air 22oC, dari hasil pengujian diatas dapat dilihat bahwa modul AC dimmer dapat mengatur besar kecilnya tegangan yang akan digunakan pada kompor listrik dengan cara mengatur besar kecilnya tegangan yang melewati TRIAC pada modul AC dimmer, semakin besar tegangan maka kompor listrik pun akan semakin panas, berdasarkan hasil percobaan suhu maksimal yang dapat dicapai oleh kompor listrik yang digunakan yaitu 94oC.
Pada sistem yang telah dibuat, kompor .
Gambar 6.
Fungsi Keanggotaan Error.
Fungsi Keanggotaan OIError TELEKONTRAN.
VOL.
NO.
APRIL 2023
Output dari fuzzy adalah nilai konstan duty cycle PWM untuk kompor listrik yang ditunjukkan oleh Gambar 7.
Output fuzzy logic mengatur tingkat kepanasan kompor listrik dengan empat fungsi keanggotaan konstan duty cycle PWM 0%, 10%, 50%, dan 100%.
Sistem fuzzy logic akan mengontrol panas pada kompor listrik berdasarkan lima rules yang digunakan.
Tabel V menunjukkan rules yang digunakan sistem fuzzy logic.
Gambar 8.
Pengujian logika fuzzy tipe-1 dengan Arduino.
Pengujian logika fuzzy tipe-1 dengan Simulink MATLAB.
Gambar 7.
Fungsi Keanggotaan Output Tabel VI.
Data Uji Logika fuzzy tipe-1 Tabel V.
Fuzzy Rules Input Jika Error = Zero Jika Error = Positif Jika Error = Negatif Jika Error = Zero dan OIError = Positif Jika Error = Zero dan OIError = Negatif Output Duty Cycle PWM Low High Zero Medium Zero Output Duty Cycle PWM (%) Output Output Fuzzy Fuzzy OIError Logic Logic NonMATLAB Library Library Rata-rata Selisih Input Keterangan Error Atur kompor listrik menyala dengan panas kecil Atur kompor listrik menyala panas Atur kompor listrik Atur kompor listrik menyala dengan panas sedang Atur kompor listrik Gambar 8 menunjukkan proses pengambilan data pengujian logika fuzzy tipe-1 dengan membandingkan output logika fuzzy non-library pada Arduino dengan output logika fuzzy library pada Simulink MATLAB.
Tabel VI menunjukkan data uji keluaran logika fuzzy tipe-1 non-library yang telah diterapkan oleh penulis menggunakan Arduino IDE dan keluaran toolbox fuzzy logic library pada Simulink MATLAB.
Selisih Data Berdasarkan hasil data uji pada Tabel VI yang dilakukan dengan beberapa percobaan dengan nilai input yang berbeda-beda, terdapat selisih data yang sangat kecil yaitu 0.
007, hal ini membuktikan bahwa logika fuzzy tipe-1 yang dibuat oleh penulis menggunakan Arduino IDE tanpa menggunakan library logika fuzzy sudah sesuai dan dapat digunakan pada sistem kontrol pasteurisasi susu.
Perbedaan output yang ada disebabkan karena hasil pembulatan dari output yang dihasilkan.
TELEKONTRAN.
VOL.
NO.
APRIL 2023
Pengujian Logika Fuzzy Tipe-2 Sama halnya dengan logika fuzzy tipe-1.
Sistem kontrol logika fuzzy tipe-2 telah direalisasikan pada penelitian ini dengan menggunakan Arduino IDE.
Pengujian ini dilakukan dengan membandingkan sistem fuzzy logic yang sudah dibuat tanpa menggunakan library logika fuzzy tipe-2 dengan toolbox logika fuzzy tipe-2 yang ada pada Simulink MATLAB.
Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengukur keberhasilan dari sistem logika fuzzy tipe-2 .
on-librar.
yang telah diterapkan oleh penulis, sehingga dapat diterapkan pada rancangan Input, output, dan juga rules yang digunakan pada logika fuzzy tipe-2 sama dengan yang digunakan pada logika fuzzy tipe-1 yang membedakan yaitu pada fungsi keanggotaan terdapat dua parameter yaitu upper membership function (UMF) dan lower membership function (LMF).
Fungsi keanggotaan dari input logika fuzzy tipe-2 ditunjukkan pada Gambar 9.
Lalu Gambar 10 menunjukkan proses pengambilan data membandingkan output logika fuzzy tipe-2 nonlibrary pada Arduino dengan output logika fuzzy tipe-2 library pada Simulink MATLAB.
Tabel VII menunjukkan data uji keluaran logika fuzzy tipe-2 non-library yang telah diterapkan oleh penulis menggunakan Arduino IDE dan keluaran toolbox fuzzy logic library pada Simulink MATLAB.
Gambar 10.
Pengujian logika fuzzy tipe-2 dengan Arduino .
Pengujian logika fuzzy tipe-2 dengan Simulink MATLAB Tabel VII6.
Data Uji Logika fuzzy tipe-2 Error .
Gambar 9.
Fungsi Keanggotaan Type-2 Error.
Fungsi Keanggotaan Type-2 OIError Output Duty Cycle PWM (%) Output Output Fuzzy Fuzzy OIError Logic Logic NonMATLAB Library Library Rata-rata Selisih Input Selisih Data Hasil data uji pada Tabel VII yang dilakukan dengan beberapa percobaan dengan nilai input yang berbeda-beda, terdapat rata-rata selisih data Hal ini membuktikan bahwa logika fuzzy tipe-2 yang dibuat oleh penulis menggunakan Arduino IDE tanpa menggunakan library logika fuzzy sudah sesuai dan dapat digunakan pada sistem kontrol pasteurisasi susu.
Rata-rata selisih data yang dihasilkan berasal dari pembulatan bilangan pada output yang dihasilkan.
TELEKONTRAN.
VOL.
NO.
APRIL 2023
Pengujian Keseluruhan Sistem Tanpa Adanya Gangguan (Nois.
Pada tahapan ini logika fuzzy tipe-1 dan logika fuzzy tipe-2 yang telah diterapkan pada sistem pasteurisasi susu diuji dengan tanpa adanya gangguan .
Gambar 11 memperlihatkan proses pengujian sistem pasteurisasi susu.
81 oC dan waktu penyesuaian .
ettling tim.
123 detik atau 2.
05 menit.
Dari hasil percobaan tersebut logika fuzzy tipe-1 dapat digunakan pada sistem pasteurisasi susu karena dapat menjaga suhu tetap pada setpoint 72oC selama 15 detik sesuai dengan metode pasteurisasi susu High Temperature Short Time (HTST) yang telah ditetapkan oleh Badan Standarisasi Nasional tentang susu pasteurisasi yang harus melewati proses pemanasan dengan metode HTST .
Keseluruhan Sistem Dengan Logika Fuzzy Tipe-2 Tanpa Diberi Gangguan Sama hal nya dengan logika fuzzy tipe-1, pengujian keseluruhan logika fuzzy tipe-2 dilakukan dengan cara mengambil data suhu yang telah terbaca oleh sensor suhu dan waktu yang sedang berlangsung pada proses pasteurisasi susu.
Pengujian dilakukan menggunakan air susu murni dengan volume 1 liter.
Hasil dari sistem pasteurisasi susu menggunakan logika fuzzy tipe-2 tanpa diberi gangguan .
ditunjukkan oleh Gambar 13.
Gambar 11.
Proses Pengujian Sistem Pasteurisasi Susu Keseluruhan Sistem Dengan Logika Fuzzy Tipe-1 Tanpa Diberi Gangguan Pengujian keseluruhan sistem dengan logika fuzzy tipe-1 dilakukan dengan cara mengambil data suhu yang telah terbaca oleh sensor suhu dan waktu yang sedang berlangsung pada proses pasteurisasi susu dengan bantuan ekstensi data streamer pada software Microsoft Excel.
Pengujian dilakukan menggunakan susu murni dengan volume air susu 1 liter.
Gambar 12 menunjukkan hasil dari sistem pasteurisasi susu menggunakan logika fuzzy tipe-1 tanpa diberi gangguan .
Gambar 12.
Grafik Suhu Sistem Pasteurisasi susu dengan Logika fuzzy tipe-1 tanpa diberi noise Pada pengujian yang telah dilakukan dengan suhu awal susu 24.
312oC, didapatkan waktu naik .
ise tim.
729 detik atau 12.
15 menit, nilai puncak .
aximum overshoo.
81 yaitu suhu mencapai Gambar 13.
Grafik Suhu Sistem Pasteurisasi susu dengan Logika fuzzy tipe-2 tanpa diberi noise Suhu awal dari air susu pada pengujian ini 875oC, dari hasil pengujian penerapan logika fuzzy tipe-2 pada sistem pasteurisasi susu tanpa diberi noise didapatkan waktu naik .
ise tim.
6 detik atau 13.
26 menit, nilai puncak .
aximum overshoo.
875 yaitu suhu mencapai 875oC dan waktu penyesuaian .
ettling tim.
123 detik atau 2.
05 menit.
Dari hasil pengujian tersebut logika fuzzy tipe-2 unggul dalam hal nilai puncak .
aximum overshoo.
yang didapatkan yaitu bernilai 0.
875 dibandingkan dengan logika fuzzy tipe-1 yang mendapatkan nilai puncak .
aximum overshoo.
Tetapi logika fuzzy tipe-1 unggul dalam hal waktu naik .
ise tim.
selama 729 detik atau 12.
15 menit dibandingkan dengan fuzzy type-2 yang TELEKONTRAN.
VOL.
NO.
APRIL 2023
mendapatkan waktu naik .
ise tim.
6 detik 26 menit.
Dalam hal penerapannya pada proses pasteurisasi susu yang mengharuskan suhu ditahan pada 72oC .
, pada percobaan pertama ini logika fuzzy tipe-2 lebih baik daripada logika fuzzy tipe-1 karena memiliki maximum overshoot yang lebih kecil daripada logika fuzzy tipe-1.
Pengujian Keseluruhan Sistem Dengan Adanya Gangguan (Nois.
Pada tahapan ini logika fuzzy tipe-1 dan logika fuzzy tipe-2 yang telah diterapkan pada sistem pasteurisasi susu akan diuji dengan ditambahkan gangguan .
Pada pengujian ini pembacaan suhu oleh sensor suhu diberi gangguan dengan menambahkan nilai acak pada hasil pembacaan suhu dengan rentan (-0.
2 sampai 0.
untuk mengaburkan sedikit pembacaan sensor suhu sehingga hasil pembacaan suhu sedikit kabur dan tidak sama dengan keadaan sebenarnya.
Hal ini bertujuan untuk mengetahui performansi dari logika fuzzy tipe-1 dan logika fuzzy tipe-2 ketika dihadapi dengan adanya gangguan, pada pengujian ini diharapkan logika fuzzy tipe-2 dapat mengungguli logika fuzzy tipe-1 karena logika fuzzy tipe-2 dapat merepresentasikan ketidakpastian lebih baik dari fungsi keanggotaan logika fuzzy tipe-1 dan pengambilan keputusan yang lebih fleksibel .
Keseluruhan Sistem Dengan Logika Fuzzy Tipe-1 Dengan Adanya Gangguan Tahapan pengujian pada bagian ini sama dengan pengujian sebelumnya, tetapi hasil pembacaan suhu oleh sensor suhu ditambah dengan nilai acak dengan amplitudo 0.
2 untuk mengaburkan sedikit pembacaan sensor suhu.
Gambar 14 menunjukkan hasil pengujian dari sistem pasteurisasi susu menggunakan logika fuzzy tipe-1 dengan adanya gangguan .
Dari pengujian yang dilakukan dengan suhu awal air susu 25.
912oC, didapatkan waktu naik .
ise tim.
8 detik atau 13.
18 menit, dengan maximum overshoot 0.
73 yaitu suhu mencapai nilai 73 dan waktu penyesuaian .
ettling tim.
detik atau 0.
87 menit, tetapi setelahnya suhu terus mengalami penurunan.
Dari hasil tersebut dapat dilihat bahwa logika fuzzy tipe-1 yang diterapkan pada sistem pasteurisasi susu, ketika mendapat gangguan .
tidak dapat mengontrol proses pasteurisasi susu dengan baik karena tidak dapat menahan suhu tetap pada setpoint yaitu 72oC selama 15 detik.
Gambar 14.
Grafik Suhu Sistem Pasteurisasi susu dengan Logika fuzzy tipe-1 Dengan Adanya Noise Keseluruhan Sistem Dengan Logika Fuzzy Tipe-2 Dengan Adanya Gangguan Setelah pengujian logika fuzzy tipe-1 yang telah diterapkan pada sistem pasteurisasi susu dengan adanya gangguan .
, berikutnya logika fuzzy tipe-2 akan diuji dengan lingkungan yang sama, yaitu dengan adanya gangguan pembacaan suhu oleh sensor suhu dengan ditambahkan nilai acak dengan amplitudo 0.
2 pada hasil pembacaan suhu, sehingga pembacaan suhu oleh sensor sedikit Hasil pengujian dari penerapan logika fuzzy tipe-2 pada sistem pasteurisasi susu dengan adanya gangguan .
diperlihatkan oleh Gambar 15.
Gambar 15.
Grafik Suhu Sistem Pasteurisasi susu dengan Logika fuzzy tipe-2 Dengan Adanya Noise Pengujian dilakukan dengan suhu air susu awal 974oC, dari pengujian yang telah dilakukan didapatkan rise time 693.
6 detik atau 11.
56 menit, dengan maximum overshoot 1.
21 yaitu suhu 213oC dan settling time 34.
8 detik 58 menit.
Dari pengujian yang telah dilakukan pada tahap ini yang dapat dilihat pada Gambar 15, logika fuzzy tipe-2 lebih baik dari logika fuzzy tipe-1 dalam hal mencapai rise time 6 detik dan settling time selama 34.
detik juga mampu menjaga suhu tetap maupun mendekati setpoint lebih lama dibandingkan dengan logika fuzzy tipe-1 ketika dihadapi dengan TELEKONTRAN.
VOL.
NO.
APRIL 2023
adanya gangguan .
pada lingkungan yang sedang diuji.
Hasil pengujian ini diperkuat oleh penelitian yang dilakukan oleh I.
Maalej, dkk .
Yang menyatakan bahwa penggunaan fuzzy type-2 ketidakpastian seperti ketidakpastian pengukuran, gangguan internal, dll.
Dan interval logika fuzzy tipe-2 mengungguli logika fuzzy tipe-1 bahkan dilakukan beberapa perubahan pada laju aliran umpan dilakukan.
Pengujian ini juga diperkuat oleh penelitian yang dilakukan oleh K.
Naik, dkk .
Yang menunjukkan bahwa logika fuzzy tipe-2 mengungguli logika fuzzy tipe-1 dengan mengatasi ketidakpastian dalam aturan dan fungsi Dan logika fuzzy tipe-2 digunakan karena kapasitas penanganan ketidakpastiannya lebih luas.
IV.
KESIMPULAN
Sistem logika fuzzy tipe-1 dan logika fuzzy tipe2 telah berhasil dirancang dan diterapkan ke dalam sistem pasteurisasi susu dan dapat mengatur kestabilan suhu pada proses pasteurisasi susu metode HTST, sehingga suhu tetap pada nilai 72AeC.
Pada pengujian tanpa diberi gangguan .
, logika fuzzy tipe-2 unggul dalam hal maximum overshoot yang dicapai yaitu bernilai 0.
sedangkan logika fuzzy tipe-1 unggul dalam hal rise time dengan waktu selama 729 detik.
Pada pengujian kedua dengan adanya gangguan .
, logika fuzzy tipe-2 lebih baik dalam mencapai rise time dengan waktu 693.
6 detik dan settling time 8 detik, serta mampu menjaga suhu tetap maupun mendekati setpoint lebih lama dibandingkan dengan fuzzy logic type- 1 ketika dihadapi dengan adanya gangguan .
pada lingkungan yang sedang diuji.
DAFTAR PUSTAKA