IMPLEMENTASI KONTROLER PID PADA MESIN SANGRAI KOPI TIPE ROTARI DENGAN PENALAAN ZIEGLER-NICHOLS - Aulia Muhammad; n/a Rahmadwati; Goegoes Dwi Nusantoro (Jurnal Mahasiswa TEUB, 2020)
Produk-produk olahan biji kopi merupakan salah satu produk yang paling banyak diminati masyarakat. Namun, dalam pengolahan biji kopi mentah (green bean) menjadi produk makanan atau minuman yang siap untuk dikonsumsi memerlukan beberapa tahapan yang sangat vital dalam penentuan kualitas akhir biji kopi nantinya. Salah satu tahap yang menjadi perhatian adalah proses sangrai, proses ini memerlukan keahlian khusus dalam melakukannya karena dalam penyangraian terdapat beberapa faktor yang wajib diperhatikan salah satunya adalah putaran drum mesin sangrai. Putaran drum mencegah terjadinya beberapa kecacatan dan meningkatkan keseragaman hasil sangrai. Pada penelitian ini, putaran drum dikendalikan oleh kendali PID dengan penalaan Ziegler-Nichols kedua. Algoritma PID sebelumnya diprogram pada Ardunio Mega 2560 dengan masukkan berupa pulsa-pulsa dari sebuah rotary encoder yang sudah dikopel dengan drum mesin sangrai dan akan dijumlahkan pada selang waktu 100ms dan dilakukan kalkulasi untuk menentukan nilai putaran per menit (RPM). Sebuah motor DC dikopel pada drum lalu diberi masukkan dari Arduino Mega 2560 berupa sinyal PWM ke Half Bridge BTS9760 terlebih dahulu dikarenakan motor DC memerlukan tegangan minimal 12V yang tidak disanggupi oleh Arduino Mega 2560. Setelah dilakukan penalaan berdasarkan aturan Ziegler-Nichols didapatkan nilai kp adalah 4,8 lalu nilai ki adalah 16,27 dan kd adalah 0,35. Pengujian sistem keseluruhan dilakukan dengan mengatur setpoint dengan tiga pilihan yaitu 30 RPM, 60 RPM dan 90 RPM. Pada pengujian tanpa penyangraian didapatkan sistem dengan setttling time 2,15 detik untuk keseluruhan setpoint. Error steady state sistem adalah 1,2% untuk setpoint 30 RPM, 0,2% untuk setpoint 60 RPM dan 0,29% untuk setpoint 90 RPM. Maksimum overshoot sistem adalah 133,8% untuk setpoint 30 RPM, 56,45% untuk setpoint 60 RPM dan 32,1% untuk setpoint 90 RPM. Pada pengujian sistem selama proses sangrai dilakukan, didapatkan sistem yang mengalami gangguan dan dapat kembali pada setpoint dengan recovery time yaitu 4 detik untuk semua nilai setpoint. Hasil terbaik dalam keseragaman warna biji kopi setelah disangrai adalah biji kopi yang disangrai dengan 90 RPM dan yang terburuk adalah pada biji kopi hasil sangrai dengan putaran 30 RPM. Kata kunci: mesin sangrai kopi, metode ziegler-nichols, kendali PID, motor DC, rotary encoder. ABSTRACT Coffee bean products are one of the most popular products. However, in the process from green beans into dish or beverage products that are ready for consumption require several vital steps in determining the quality of the coffee beans. One of the vital step is roasting process, this process requires skills to be have because in roasting process there are many factors that must be considered and one of them is the drum rotation. The drum rotation prevents some coffee bean defects and it will improve the uniformity. In this study, the speed of the drum rotation is controlled by a PID controller with Ziegler-Nichols tuning method. PID algoritm is programmed in Arduino Mega 2560, the input is pulses signal from a rotary encoder that has been coupled with the drum and the pulses will be added up at an interval of 100ms and a calculation performed to determine the value of revolutions per minute (RPM). A DC motor coupled to the drum and an input PWM signal from Arduino Mega 2560 will drives the DC motor through BTS9760 Half Bridge because DC motor requires voltage at least 12V to be driven which is cannot be done by Arduino Mega 2560. After tuning based Ziegler-Nichols tuning method the paramaters obtained, kp value is 4,8 then ki value is 16,27 and kd value is 0,35. System testing is done by setting 3 option setpoints these are 30 RPM, 60 RPM and 90 RPM. In the test without roasting, the system showed its settling time is 2,15 for all setpoints. Error steady state is 1,2% for 30 RPM setpoint, 0,2% for 60 RPM setpoint and 0,29% for 90 RPM setpoint. Maximum overshoot is 133,8% for 30 RPM setpoint, 56,45% for 60 RPM setpoint and 32,1% for 90 RPM setpoint. In the test with whole roasting process , the system showed that the system is having several disturbances and it can return to its setpoint with the recovery time is 4 seconds for all setpoint values. The best result in uniformity of color is the coffee beans that are roasted at 90 RPM . and the worst is coffee beans that are roasted at 30 RPM. Keywords: Coffee Roaster Machine, Ziegler-Nichols Method, PID Controller, DC Motor, Rotary Encoder