sistem pemulihan panas mobil menggunakan generator thermal elektrik

Oleh : Muhammad Zainal Abidin (@J18-ZAINAL)

Abstrak





Mesin pembakaran internal (ICE) tidak secara efisien
mengubah energi kimia menjadi energi mekanik. Sebagian besar energi ini
dihamburkan sebagai panas dalam gas buang dan cairan pendingin. Daripada
langsung meningkatkan efisiensi mesin, upaya sedang dilakukan untuk
meningkatkan efisiensi mesin secara tidak langsung dengan menggunakan sistem
pemulihan panas limbah. Dua teknologi menjanjikan yang ternyata bermanfaat
untuk tujuan ini adalah generator termoelektrik (TEG) dan pipa panas. Baik TEG
dan pipa panas solid state, pasif, diam, terukur dan tahan lama. Penggunaan
pipa panas berpotensi mengurangi resistensi termal dan kehilangan tekanan dalam
sistem serta pengaturan suhu TEG dan meningkatkan fleksibilitas desain. TEG
memang memiliki batasan seperti batas suhu rendah dan efisiensi yang relatif
rendah. Pipa panas memang memiliki batasan seperti laju perpindahan panas dan
batas suhu maksimum. Ketika digunakan bersama-sama, teknologi ini memiliki
potensi untuk menciptakan kondisi pemulihan panas limbah yang benar-benar solid
dan pasif.
Kata kunci
Limbah pemulihan panas,Pipa panas generator, generator listrik

PENDAHULUAN





Sebelum mobil baru dirilis ke pasar, pengujian dilakukan
untuk memastikannya memenuhi peraturan emisi terbaru. Peraturan berbeda dari
satu negara ke negara lain, tetapi mereka selalu semakin ketat. Emisi CO2 mobil
sebanding dengan konsumsi bahan bakarnya. Karena itu, untuk memenuhi peraturan
pengetatan ini, perusahaan mobil harus mengurangi konsumsi bahan bakar mobil
mereka. ICE saat ini rata-rata sekitar 25% efisien [1] di bawah kondisi
mengemudi yang khas (yaitu: siklus mengemudi Eropa) tetapi dapat berkisar dari
20% hingga 45% tergantung pada jenis mesin dan kondisi operasi. Sisa 55% –80%
akan terbuang sebagai panas pada pendingin dan gas buang. Sistem pemulihan
panas limbah berpotensi mengubah sebagian panas limbah ini menjadi listrik dan
akibatnya mengurangi konsumsi bahan bakar mobil dengan mengurangi beban pada
alternator mobil. Pipa panas dan TEG dapat digunakan bersama untuk digunakan
dalam sistem pemulihan panas limbah. Ukurannya yang ringkas dan desain solid
membuatnya ideal untuk aplikasi otomotif.



TEG memanfaatkan apa yang dikenal sebagai efek Seebeck yang
dijelaskan pada Gambar. 1. TEG terdiri dari banyak elemen jenis semikonduktor
tipe N dan P yang terhubung secara elektrik secara seri tetapi secara termal
paralel. Ketika satu sisi TEG dipanaskan dan sisi lain didinginkan, tegangan
dihasilkan. Pembangkit tegangan berarti ada aplikasi untuk TEG ini untuk
menghasilkan listrik di mana perbedaan suhu hadir. Efisiensi mereka biasanya 5%
[2] dan mereka dapat menghasilkan daya dari perbedaan suhu apa pun. Efisiensi
mereka dibatasi oleh efisiensi Carnot sehingga semakin tinggi perbedaan suhu,
semakin efisien mereka. TEG beroperasi pada sekitar 20% efisiensi Carnot pada
rentang suhu yang luas [3]. Termoelectric figure of merit (ZT) dapat digunakan
untuk membandingkan efisiensi berbagai TEG yang beroperasi pada suhu yang sama.
Semakin tinggi ZT, semakin baik TEG. ZT termoelektrik telah meningkat dari
waktu ke waktu tetapi saat ini TEG yang tersedia secara komersial terbaik
memiliki ZT sekitar 1






 Dibandingkan dengan teknologi pemulihan panas limbah lainnya, penggunaan TEG dalam sistem
pemulihan panas limbah memiliki banyak atribut yang diinginkan seperti
keheningan, ukuran kecil, skalabilitas dan daya tahan. Atribut utama mereka
adalah bahwa mereka tidak memiliki bagian yang bergerak dan tidak ada reaksi
kimia sehingga hanya ada sedikit perawatan yang diperlukan karena keausan dan
korosi. Efisiensi mereka relatif rendah dibandingkan dengan sistem pemulihan
panas limbah siklus Rankine [4] tetapi karena tidak ada biaya yang terkait
dengan limbah panas, efisiensi bukanlah faktor yang paling penting.



Bentuk bahan termoelektrik yang paling populer adalah Bismuth Telluride. Penggunaan bahan ini dalam generator
terbatas karena suhu operasi sisi panas maksimumnya relatif rendah. Karena
mereka banyak digunakan dan diproduksi secara massal, biayanya rendah
dibandingkan dengan bahan termoelektrik lainnya. Bahan dan teknik lain telah
digunakan untuk meningkatkan pembangkit listrik dan efisiensi TEG. Bahan yang paling
menjanjikan dan praktis untuk digunakan untuk TEG dalam sistem pemulihan panas
knalpot akan menjadi bahan yang dinilai untuk suhu tinggi. Ini berarti
perbedaan suhu yang lebih besar dapat hadir dan berpotensi lebih banyak daya
dan efisiensi yang lebih tinggi dapat dicapai. Penggunaan TEG suhu tinggi juga
memungkinkan penyederhanaan desain karena upaya tidak perlu dilakukan untuk
mencegah TEG dari panas berlebih. Telluride dan kalsium mangan telah digunakan
sebagai bahan dalam TEG karena kemampuannya menangani suhu yang lebih tinggi.
Beberapa TEG telah diproduksi dengan bahan tersegmentasi. Bahan dengan ZT
tinggi pada suhu yang lebih tinggi digunakan pada sisi panas (mis .: lead
telluride) dan bahan dengan ZT tinggi pada suhu lebih rendah digunakan pada
sisi dingin (mis. Bismuth telluride). Lebih banyak daya akan dihasilkan
dibandingkan dengan TEG yang terbuat dari bahan yang hanya diberi suhu tinggi.
Bahan lain seperti skutterudites dan teknik pembuatan lainnya seperti struktur
sumur kuantum telah diselidiki untuk meningkatkan efisiensi pembangkit listrik
TEG [5] tetapi mereka masih sangat mahal dan tidak tersedia secara komersial.



Pipa panas adalah pipa logam yang disegel pada kedua ujungnya dan sebagian diisi dengan fluida pada tekanan
vakum. Pipa panas memiliki konduktivitas panas efektif yang sangat tinggi
sehingga digunakan untuk mentransfer panas jarak yang relatif jauh dengan
hambatan termal minimal. Konduktivitas termal mereka bisa lebih tinggi daripada
tembaga. Pipa panas adalah perangkat transfer panas yang sepenuhnya pasif.
Tidak diperlukan kipas atau komponen bergerak. Air biasanya digunakan sebagai
fluida kerja tetapi cairan lain dapat digunakan untuk temperatur operasi yang
berbeda



Pipa panas terdiri dari bagian evaporator, bagian adiabatik dan bagian kondensor. Karena tekanan di dalam pipa
hampir pada tekanan vakum, cairan berubah fase menjadi uap pada suhu yang
relatif rendah. Hanya cairan jenuh dan uap jenuh di dalam. Ketika panas
diterapkan ke bagian evaporator, cairan berubah menjadi uap dan bergerak ke
bagian kondensor. Bagian kondensor dingin mengembun uap kembali menjadi cair,
akibatnya menghilangkan panas. Cairan kemudian kembali ke evaporator dengan
sumbu menggunakan aksi kapiler. Siklus kemudian berulang sendiri.






PERMASALAHAN


berikut poin poin dalam artike ini :

1. Sistem pemulihan panas limbah otomotif menggunakan TEG

2.Sistem pemulihan panas limbah otomotif menggunakan TEG dan pipa panas



PEMBAHASAN





 1. Sistem pemulihan panas limbah otomotif menggunakan TEG

Perusahaan mobil multinasional besar seperti BMW , Ford , Renault  dan Honda telah menunjukkan
minat mereka dalam pemulihan panas gas buang, mengembangkan sistem yang
menggunakan TEG. Semua desain mereka relatif mirip. Biasanya TEG ditempatkan
pada permukaan pipa knalpot (berbentuk persegi panjang, segi enam, dll.) Dan
mereka didinginkan dengan blok dingin menggunakan pendingin mesin. Contoh
penukar panas berbentuk persegi dan berbentuk heksagonal dapat dilihat pada
Gambar. 3, Gambar. 4 masing-masing . Teknologi ini belum dipasang di mobil
produksi saat ini dan masih dalam tahap konsep. Sistem BMW menggunakan penukar
panas shell and tube. TEG suhu tinggi digunakan dan sistem diberi peringkat
untuk menghasilkan 750 W dari sejumlah 20 TEG terukur. Penukar panas sistem
Ford menggunakan banyak saluran paralel kecil yang dilapisi bahan termoelektrik
agar gas buang dapat lewat. Pendinginan cair digunakan dalam kasus ini. Sistem
ini dinilai menghasilkan maksimum sekitar 400 W dengan bahan thermoelectric 4,6
kg. Sistem Renault akan digunakan pada mesin truk diesel. Ini memiliki dimensi
10 cm × 50 cm × 31 cm. Sistem ini menggunakan pengaturan penukar panas aliran
balik menggunakan pendingin cair. Kombinasi TEG suhu tinggi di ujung suhu
tinggi dan suhu rendah di ujung suhu rendah digunakan. Sistem yang dimodelkan
diprediksi menghasilkan sekitar 1 kW. Sistem Honda menggunakan desain sederhana
dari kotak persegi panjang tipis datar dengan TEG ditempatkan di permukaan atas
dan bawah. Pendinginan cair digunakan dalam desain ini. Sistem ini terdiri dari
32 30 mm × 30 mm TEG dan menghasilkan maksimum sekitar 500 W. Pengurangan
konsumsi bahan bakar yang diklaim adalah 3%. Gambar prototipe dari Honda dapat
dilihat pada Gambar. 5. Alternatif desain penukar panas telah dieksplorasi
seperti desain oleh Dai et al. [13] yang menggunakan penukar panas gas buang
cair dengan pompa elektromagnetik solid state. Logam cair mentransfer panas
dari gas buang ke sisi panas TEG. Logam cair yang digunakan adalah paduan
GaInSn dengan titik leleh 10,3 ° C. Sebanyak 40 50 mm × 50 mm BiTe TEG
digunakan dan sistem berhasil menyalakan 120 W LED lighting array. Penukar
panas alternatif di sisi dingin TEG telah dieksplorasi desain seperti itu oleh
Hsu et al. [14] yang menggunakan pendingin aluminium bersirip udara dingin.
Sistem ini menggunakan 24 BiTe TEG dan menghasilkan maksimum 12,41 W dengan
perbedaan suhu rata-rata 30 ° C.

2.Sistem pemulihan panas limbah otomotif menggunakan TEG dan pipa panas

Sistem pemulihan panas limbah telah dikembangkan oleh Kim et
al. dan Baatar et al. untuk mengganti radiator mobil tradisional [1], [15].
Sistem ini ditunjukkan pada Gambar. 6. Tujuannya adalah untuk mengganti
radiator tanpa memperkenalkan komponen bergerak tambahan. Hanya komponen
bergerak yang ada seperti pompa air dan kipas angin yang digunakan. Penggunaan
pipa panas dan TEG memungkinkan untuk perpindahan panas dan produksi daya tanpa
memperkenalkan bagian bergerak tambahan. Sistem ini terdiri dari 72 TEG
berukuran 40 mm dengan ukuran 40 mm. 128 pipa panas berdiameter kecil
digunakan. Selama kondisi diam, sisi panas sekitar 90 ° C dan sisi dingin
sekitar 70 ° C. Selama kondisi ini 28 W diproduksi. Saat dijalankan dalam mode
mengemudi 80 km / jam, sisi panas sekitar 90 ° C dan sisi dingin sekitar 45 °
C. Selama kondisi ini 75 W diproduksi.

Kim et al telah merancang pemulihan panas gas buang
menggunakan TEG dan pipa panas seperti yang ditunjukkan pada Gambar. . Dalam
sistem ini, gas buang mengalir melalui pipa knalpot dengan pipa panas yang
menonjol. Pipa panas menyerap sebagian panas dan menyebarkannya melalui blok aluminium
yang dimasukkan. Sisi panas dari TEG ditempatkan pada permukaan blok aluminium.
Panas yang ditolak dari TEG dihapus oleh pendingin air yang didinginkan yang
ditempatkan di sisi lain TEG. Sistem ini menghasilkan maksimum 350 W
menggunakan TEG 112 40 mm × 40 mm.

kesimpulan

Investigasi telah menemukan bahwa cara yang tepat untuk
meningkatkan efisiensi keseluruhan penggunaan bahan bakar di mobil adalah untuk
memulihkan sebagian panas yang terbuang. Dua teknologi yang diidentifikasi
dapat digunakan untuk pemulihan panas limbah adalah TEG dan pipa panas. Telah
ditemukan bahwa:



•Baik TEG dan pipa panas solid state, pasif, diam, terukur dan tahan lama.

•Pipa panas dapat mengurangi resistansi termal antara TEG dan gas

•Pipa panas dapat mengurangi kehilangan tekanan dalam aliran gas karena berkurangnya luas permukaan sirip.

•Penggunaan pipa panas memungkinkan fleksibilitas desain yang lebih karena penempatan TEG tidak terbatas pada permukaan pipa knalpot.

•Pipa panas dapat digunakan untuk pengaturan suhu TEG.

•TEG memiliki keterbatasan seperti efisiensi yang relatif rendah dan suhu permukaan maksimum.

•Pipa panas memiliki keterbatasan seperti tingkat maksimum perpindahan panas dan rentang suhu kerja.

•Sistem pemulihan panas gas buang yang benar-benar pasif dan solid dapat dikembangkan menggunakan TEG dan pipa panas.


DAFTAR PUSTAKA









B. Orr, A. Akbarzadeh, P. Lappas
Predicting the performance of a car exhaust heat recovery system that utilises thermoelectric generators and heat pipes


in: SOLAR2014, Melbourne, Australia



(2014)



















B.G. Orr, A. Akbarzadeh, P. Lappas 



Reducing Automobile CO2 emissions with an exhaust heat recovery system utilising thermoelectric generators and heat pipes



presented at; the APAC18, Melbourne, Australia



(2015)









             J.C. Jang, R.G. Chi, S.H. Rhi, K.B. Lee, H.C. Hwang, J.S. Lee, et al.







Heat pipe-assisted thermoelectric power generation technology for waste heat recovery


J. Electron. Mater, 44 (2015), pp. 2039-2047

aplikasi fuzzy logic pada arduino

Muhammad Zainal Abidin

NIM :2252500166

Tujuan dari percobaan ini mengatur kecepatan putaran motor. Sistem pengontrolan kecepatan tersebut dilakukan dengan cara membaca nilai sensor yang kemudian diubah menjadi nilai tegangan yang mewakili keadaan sistem. Bagian-bagian dari hardware:

• Mikrokontroler berfungsi sebagai otak dari sistem. Sebagai otak dari sistem, mikrokontroller ini akan berfungsi membaca nilai sensor LM35 dan ultrasonic yang kemudian akan diproses menjadi sebuah nilai RPM yang nilainya akan diberikan kepada driver motor.
• Data dari sensor LM35 dan ultrasonic kemudian akan di proses oleh mikrokontroler. Data tersebut berupa tegangan yang menjadi nilai input yang kemudian diolah menggunakan fuzzy logic controller.
• Motor driver DC berfungsi sebagai pengatur kecepatan motor dengan input yang diberikan oleh mikrokontroler menuju motor.
• Baterai merupakan sumber tegangan untuk masing-masing hardware yang membutuhkan.

Berikut ini adalah tabel koneksi pin Arduino dan IC L293d yang digunakan :

Tabel 1. Koneksi Pin Arduino

Masing-masing penggunaan pin yang terdapat pada Tabel 1. akan diinsialisasikan pada program Arduino sebagai langkah awal pembacaan data. SedangkanTabel 2. menunjukkan koneksi yang terdapat pada rangkaian tersebut berfungsi untuk mengatur PWM motor yang dalam hal ini bernilai 0 – 255. Nilai tersebut akan diatur melalui sebuah formula di kode program Arduino.

Tabel 2. Koneksi Pin L293D

Perancangan Fuzzy Logic Controller

Tahapan perancangan software terdiri dari perancangan fuzzy logic controller yang menggunakan software Arduino. Digunakan Serial Monitor software Arduino untuk menampilkan hasil pembacaan sistem. Dari data tersebut akan diamati respon dari kontrol yang digunakan. Sistem dikendalikan menggunakan metode Fuzzy Logic Controller. Pada percobaan ini, input yang digunakan berjumlah 2 buah yaitu sensor suhu LM35 dan sensor ultrasonik PIR. Nilai tersebut akan berpengaruh pada kecepatan motor DC yang pada percobaan ini diatur melalui penetapan nilai PWM. Terdapat 3 buah nilai PWM yaitu 100 untuk kecepatan motor lambat, 200 untuk kecepatan motor sedang dan 250 untuk kecepatan motor cepat.

Proses Fuzzy Logic Controller ini akan diterapkan melalui coding Arduino Uno. Langkah awal dalam proses algoritma software ini adalah inisialisasi variable yang digunakan sebagai berikut:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

//Sensor Ultrasonic #include <NewPing.h> #define TRIGGER_PIN  4  // Arduino pin tied to trigger pin on the ultrasonic sensor. #define ECHO_PIN     6  // Arduino pin tied to echo pin on the ultrasonic sensor. #define MAX_DISTANCE 50 // Maximum distance we want to ping for (in centimeters). Maximum sensor distance is rated at 400-500cm. NewPing sonar(TRIGGER_PIN, ECHO_PIN, MAX_DISTANCE); // NewPing setup of pins and maximum distance. float sensorUS; int enablePin = 11; int in1Pin = 10; int in2Pin = 9; int switchPin = 7; float defuz, pwm; //Sensor Suhu float PinSuhu = A2; int vin; int PinUS = A1; float sensorSuhu; float temp; //Rule Base float suhu [3]; float jarak [3]; float rule [3][3]; float rule00, rule01, rule02; float rule10, rule11, rule12; float rule20, rule21, rule22;

Adapun source code pembacaan sensor dan driver motor sebagai berikut :

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

//suhu   vin = analogRead(PinSuhu);   sensorSuhu = (500*vin)/1024;   // ultrasonic unsigned int uS = sonar.ping();  // Send ping, get ping time in microseconds (uS).   sensorUS = (sonar.convert_cm(uS)); // Convert ping time to distance and print result (0 = outside set distance range, no ping echo) void setMotor(int speed, boolean reverse) {   analogWrite(enablePin, speed);   digitalWrite(in1Pin, ! reverse);   digitalWrite(in2Pin, reverse); }

Setelah inisialisasi variable dan pembacaan sensor, langkah selanjutnya merancang Fuzzy Logic Controller. Fuzzy Logic Controller tersebut dibagi menjadi 3 tahap yaitu :

1. Kode Program Fuzzifikasi

Pada percobaan ini, masing-masing sensor memiliki fungsi keanggotaan yang terdiri dari 3 keanggotaan. Fungsi keanggotaan sensor suhu (LM35) terdiri dari Dingin, Hangat dan Panas. Hal ini ditunjukkan pada Gambar 3 di bawah ini.

Gambar 3. Fungsi Keanggotaan Suhu

Berikut ini merupakan source code dari fuzzifikasi sensor suhu.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

void FuzzySuhu(){   // untuk suhu dingin   if (sensorSuhu <= 22.5)   { suhu [0] = 1;}   else if (sensorSuhu > 22.5 && sensorSuhu <= 25)   {  suhu [0] = (25 - sensorSuhu)/(25 - 22.5); }   else   { suhu [0] = 0;}   // untuk suhu hangat   if (sensorSuhu <= 22.5)   { suhu [1] = 0;}   else if (sensorSuhu > 22.5 && sensorSuhu <= 25)   { suhu [1] = (sensorSuhu-22.5)/(25-22.5);}   else if (sensorSuhu > 25 && sensorSuhu <= 27.5)   { suhu [1] = (27.5-sensorSuhu)/(27.5 - 25);}   else { suhu [1] = 0;}   // untuk suhu panas   if (sensorSuhu <= 25)   { suhu [2] = 0;}   else if (sensorSuhu > 25 && sensorSuhu <= 27.5)   { suhu [2] = (sensorSuhu-25)/(27.5-25);}   else   { suhu [2] = 1;} }

Untuk sensor ultrasonic juga memiliki 3 fungsi keanggotaan yaitu Dekat, Sedang, dan Jauh seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Adapun fungsi dari sensor ini untuk mengukur jarak dari suatu objek yang terdeteksi.

Gambar 4. Fungsi Keanggotaan Jarak

Berikut ini merupakan source code dari fuzzifikasi sensor ultrasonic

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

void FuzzyJarak(){ // untuk  kondisi dekat   if (sensorUS <= 10)   { jarak [0] = 1;}   else if (sensorUS > 10 && sensorUS <= 20)   {  jarak [0] = (20 - sensorUS)/(20 - 10); }   else   { jarak [0] = 0;}   // untuk kondisi sedang   if (sensorUS <= 10)   { jarak [1] = 0;}   else if (sensorUS > 10 && sensorUS <= 20)   { jarak [1] = (sensorUS -10)/(20-10);}   else if (sensorUS > 20 && sensorUS <= 40)   { jarak [1] = (40-sensorUS)/(40 - 20);}   else   { jarak [1] = 0;}   // untuk kondisi jauh   if (sensorSuhu <= 20)   { jarak [2] = 0;}   else if (sensorUS > 20 && sensorUS <= 30)   { jarak [2] = (sensorUS-20)/(30-20);}   else if (sensorUS > 30)   { jarak [2] = 1;} }

Untuk nilai PWM motor akan diatur sebagai berikut

Gambar 5. Fungsi Keanggotaan Kecepatan Motor

2. Kode program Rule Evaluation

Adapun rule base yang dirangcang sebagai berikut :

1. Jika Suhu Dingin dan Jarak Dekat, maka Kipas Angin Lambat
2. Jika Suhu Dingin dan Jarak Sedang, maka Kipas Angin Lambat
3. Jika Suhu Dingin dan Jarak Jauh, maka Kipas Angin Lambat
4. Jika Suhu Hangat dan Jarak Dekat, maka Kipas Angin Lambat
5. Jika Suhu Hangat dan Jarak Sedang, maka Kipas Angin Sedang
6. Jika Suhu Hangat dan Jarak Jauh, maka Kipas Angin Cepat
7. Jika Suhu Panas dan Jarak Dekat, maka Kipas Angin Cepat
8. Jika Suhu Panas dan Jarak Sedang, maka Kipas Angin Cepat
9. Jika Suhu Panas dan Jarak Jauh, maka Kipas Angin Cepat

Table 3 merupakan rule base yang akan di program pada Arduino. Dari parameter tersebut, terdapat 3 himpunan fungsi keanggotaan output motor yaitu lambat,sedang dan cepat.Adapun source code rule base di atas yaitu :

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

void RuleEva (){ int i, j; for ( i=0; i<=2; i=i+1) {    for ( j=0; j<=2; j=j+1)    {      temp = min(suhu[i], jarak[j]);      rule [i][j] = temp;    } } rule00 = rule [0][0]; // (dingin,dekat = Lambat) rule01 = rule [0][1]; // (dingin,sedang = Lambat) rule02 = rule [0][2]; // (dingin,jauh = Lambat) rule10 = rule [1][0]; // (hangat,dekat = lambat) rule11 = rule [1][1]; // (hangat,sedang = Sedang) rule12 = rule [1][2]; // (hangat,jauh = Cepat) rule20 = rule [2][0]; // (panas,dekat = Cepat) rule21 = rule [2][1]; // (panas,sedang = Cepat) rule22 = rule [2][2]; // (panas,jauh= Cepat) }}

Program yang dirancang akan menggunakan operasi logika AND, dimana nilai rule yang dihasilkan akan diambil dari nilai terkecil dari kedua derajat keanggotaan dengan menggunakan fungsi matematika (MIN).

3. Kode Program Defuzzifikasi

Pada defuzzifikasi yaitu tahap terakhir pada Fuzzy Logic Controller (FLC). Penyelesaian defuzzifikasi ini menggunakan metode Sugeno tipe WA (Weighted Average):

Adapun source code nya sebagai berikut :

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

void Defuzzy () {   // metode sugeno (weighted average)   float lambat = 100;   float sedang = 200;   float cepat = 250;   RuleEva();   pwm = (rule00 * lambat) + (rule01 * lambat)+ (rule02 *lambat)+ (rule10 * lambat)+ (rule11 * sedang)+ (rule12 * cepat) + (rule20 * cepat)+ (rule21 * cepat)+ (rule22 * cepat);   defuz = 0;   int i, j;   for ( i=0; i<=2; i=i+1)   {     for ( j=0; j<=2; j=j+1)     {       defuz = defuz + rule [i][j];     }   }   pwm = pwm / defuz; }

Hasil dan Analisa

Pada tahapan ini akan diuji hasil perancangan dari metode Fuzzy Logic Controller  yang sudah dirancang untuk mengontrol kecepatan pada motor DC pada prototype kipas angin. Metode Fuzzy Logic Controller ini dirancang pada Arduino untuk mengatur PWM pada driver motor yang selanjutnya digunakan untuk mengatur kecepatan motor. Kecepatan motor ini diatur berdasarkan nilai yang diberikan dari sensor LM35 yang mendeteksi suhu dan sensor ultrasonic yang mendeteksi jarak pada objek tertentu.

Percobaan ke-1

Pada percobaan 1 akan diuji coba kecepatan motor dengan set point PWM sebesar = 100, dimana terdapat nilai suhu sebesar 24 – 25 yang dapat dikategorikan sebagai suhu dingin dan sedang, sementara nilai jarak berubah-ubah setiap satuan waktu. Jarak akan digunakan sebagai variable yang menentukan kecepatan baling-baling kipas tersebut.

Gambar 6. Grafik Respon Fuzzy untuk set point kecepatan lambat (100)

Dari grafik di atas terlihat bahwa sistem mengalami rise time yang cepat, yaitu hanya memerlukan 1 detik untuk menyesuaikan kondisi. Dengan suhu 25 derajat Celcius dan jarak 8 cm, putaran motor dapat menyesuaikan dengan rule base yaitu 100. Hal ini berlangsung hingga detik ke 9 dengan jarak 11 cm. Namun ketika jarak dinaikkan dalam rentang nilai 18, 13, dan 10 pada grafik terlihat bahwa sistem mengalami overshoot. Namun berhasil menyesuaikan kembali ketika detik ke 12. Pada detik ke 12 hingga 14 sistem berhasil menurunkan suhu walau pun hanya 1 derajat Celcius. Adapun rata-rata error yang dihasilkan oleh sistem sebesar 15,4545 %. Hal ini dapat disebabkan oleh pembacaan kedua sensor yang kurang sensitif, selain itu pula rancangan membership function dan rule base untuk nilai input output belum optimal dan jumlah pengujian data yang sedikit.

Percobaan ke-2

Percobaan 2 tidak jauh berbeda dengan percobaan 1. Hanya saja nilai kecepatan motor yang akan diuji coba memiliki set point PWM sebesar 250, dan nilai suhu sebesar 28– 29 yang dapat dikategorikan sebagai suhu panas, sementara nilai jarak berubah-ubah setiap satuan waktu. Jarak akan digunakan sebagai variable yang menentukan kecepatan baling-baling kipas tersebut. Adapun hasil data yang diuji sebanyak 49 kali ditunjukkan oleh gambar berikut.

Gambar 7. Grafik Respon Fuzzy untuk set point kecepatan cepat (250)

Dari grafik di atas, sistem menunjukkan rise time yang sama dengan dengan percobaan 1. Sistem hanya memerlukan waktu 1 detik untuk menyesuaikan kondisi. Selain itu pula, hasil respon yang ditunjukkan sangat stabil. Tidak ditemukan ada nya overshoot pada sistem yang diuji coba. Walaupun demikian, penurunan nilai suhu tidak dapat dipertahankan secara lama. Seperti data yang ditunjukkan pada tabel, ketika detik ke 3 hingga 4 suhu berhasil turun 1 derajat Celcius menjadi 28 derajat Celcius. Namun, pada detik ke 5 hingga 8 suhu kembali naik menjadi 29 derajat Celcius. Meskipun demikian, rata-rata error yang terjadi pada sistem berhasil diturunkan hingga mencapai 3,06122 %.