Selasa, 07 Januari 2014

TUGAS MIKROPROSESOR


LINK WAJIB :
Teman Sekelas :
3. http://www.facebook.com/l.php?u=http%3A%2F%2Fsaviqbaehaqi.blogspot.com%2F&h=3AQEQI-Cj
4. http://www.facebook.com/l.php?u=http%3A%2F%2Fstarcress.blogspot.com%2F2014%2F01%2Faplikasi-mikroprosesor_8343.html%3Fm%3D1&h=3AQEQI-Cj
5. http://www.facebook.com/l.php?u=http%3A%2F%2Fernni-conveito.blogspot.com%2F&h=3AQEQI-Cj

Abstract
Hyperthermia is a healing method by increasing the temperature of the object above the normal physiology
temperature, for the human temperature is 42C until 45C. Cancercous patient can be cured by hyperthermia's therapy.
Temperature on hyperthermia’s range enough to kill tumour cells without destroying the healthy body tissues. A control
system such as PID control is required to keep temperature stability on the hyperthermia’s range.
This final project purpose to make PID control application in a model of hyperthermia system based on a
noncontact temperature sensor, thermopile MLX90247. System will heat the cowhide tissues as sample tissues for 20
minutes therapeutic time. Temperature of the sample tissue can be measured by a noncontact temperature sensor,
thermopile MLX90247 as a feedback on PID control systems to control the therapeutic temperature. The control output
of PID control will give AC voltage control circuit firing that activate a light bulb as a heat actuator. The PID control
system embedded on ATmega32 microcontroller that can operated by a keypad module and monitored by LCD or
Personal Computer (PC).
From the experiment result, we can get a conclusion that the PID control systems can applied properly in a
model of hyperthermia’s system based on a non contact temperature sensor, thermopile MLX90247 by used Zieger
Nichols tuning method. The results on tuning of PID control parameters are Kp = 66, Ki = 2, and Kd = 25. System
reached the references on therapeutic temperature ranges at 42°C until 45°C and stable for 20 minutes therapeutic
times.
Key words : hyperthermia, PID control, ATmega32 microcontroller, noncontact temperature sensor thermopile
MLX90247.

I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sampai saat ini kontrol PID merupakan satusatunya strategi yang paling banyak diadopsi pada pengontrolan proses industri. Popularitas PID sebagai komponen kontrol proses dilatarbelakangi terutama oleh kesederhanaan struktur serta kemudahan dalam melakukan tuning parameter kontrolnya [19]. Pemanfaatan suhu banyak digunakan dalam dunia medis untuk melakukan tindakan thermotherapy. Suhu yang diatur pada kondisi tertentu dapat menyembuhkan suatu penyakit pada pasien. Pada thermotherapy panas dengan suhu tertentu diberikan kepada bagian tubuh dari pasien yang sakit. Panas tersebut diberikan melalui pancaran (radiasi) maupun hantaran (konduksi) sehingga sampai pada bagian tubuh pasien yang sakit [7]. Hipertermia merupakan salah satu contoh tindakan thermotherapy. Pengobatan untuk pasien penyakit kanker dapat dilakukan dengan hipertermia. Kanker dapat dihilangkan dari pasien dengan pancaran panas pada suhu 42οC sampai dengan 45οC dalam waktu tertentu secara rutin. Pemanasan tidak boleh dilakukan pada suhu di atas 45οC karena akan merusak permukaan kulit [9].
Tugas akhir ini merancang aplikasi kontrol pada model hipertermia dengan mikrokontroler AVR ATmega32. Desain aplikasi kontrol ini dapat diterapkan pada pengaturan suhu panas yang dikehendaki pada suhu 42οC sampai dengan 45Οc selama waktu tertentu. Pengaturan suhu tersebut dilakukan dengan mengguakan aksi kontrol PID (Proportional Integral Derivative) dan diharapkan memberikan pemanasan secara tepat dan aman untuk terapi hipertermia lokal.

1.2 Tujuan
Tujuan dari penelitian tugas akhir ini adalah membuat dan menganalisis perangkat keras dan perangkat lunak untuk mengaplikasikan kontrol PID pada pengontrolan suhu model sistem hipertermia menggunakan sensor thermopile MLX90247.
1.3 Pembatasan Masalah
Dalam pembuatan tugas akhir ini penulis membatasi permasalahan sebagai berikut :
1.) Pengujian dilakukan dengan memodelkan pengontrolan suhu pada hipertermia lokal menggunakan kontrol PID dengan jaringan uji berupa jaringan kulit sapi.
2.) Bahasa pemograman yang digunakan pada mikrokontroler adalah dengan menggunakan CodeVisionAVR V2.03.9 dan Visual C# digunakan dalam proses monitoring.
II. KAJIAN PUSTAKA
2.1 Hipertermia
Hipertemia adalah suatu proses penaikan temperatur beberapa derajat celcius di atas temperatur fisiologi normal [9]. Hipertermia bisa juga diartikan sebagai suatu teknik untuk membangkitkan panas yang cukup untuk membunuh sel tumor tanpa merusak sel sehat. Teknik hipertermia menggunakan prinsip transfer energi untuk membentuk panas pada jaringan tubuh, teknik ini menaikkan temperatur jaringan tubuh di atas normal yaitu sekitar 42°C sampai 45°C [9]. Hal ini menghasilkan dampak dari panas yang dihasilkan pada terapi hipertermia dapat mengakibatkan panas yang melebihi suhu normal jaringan (36°C sampai 37°C) pada jaringan sehat, sehingga terjadi kerusakan pada jaringan yang terkena kanker. Salah satu teknik pemanasan pada sistem hipertermia adalah hipertermia lokal. Hipertermia lokal dilakukan dengan pemanasan pada area yang terbatas, hanya pada jaringan kanker [10]. Untuk kanker yang terletak di permukaan tubuh atau dekat dengan kulit, alat penghasil panas diletakkan di dekat tumor, kemudian pancaran gelombang diarahkan ke area yang hendak dipanaskan.
2.2 Kontrol Proporsional, Integral, dan
Derivatif (PID) Kontrol PID merupakan gabungan dari tiga macam metode kontroler, yaitu pengontrol proporsional (Proportional Controller), pengontrol integral (Integral Controller), dan pengontrol turunan (Derivative Controller) [5], [11], [12], [20]. KpKd.S + - SP PV e + + Ki co S+ ideal. Struktur kontrol PID ideal merupakan struktur kontrol PID yang umum dijumpai[20]. Persamaan (1) memperlihatkan bentuk umum dari kontrol PID ideal tersebut dalam bentuk kontinyu.
            t p i d dt de t CO t K e t K e t dt K 0.
(1) Secara praktis, struktur kontrol PID pada persamaan
(1) dikenal juga dengan istilah PID ideal bentuk independent. Dalam kawasan Laplace, persamaan
(1) tersebut dapat ditulis:
  K s e(s) s K CO s K di p     
(2)
Dari persamaan (2) tersebut dapat diperoleh fungsi alih kontroler PID (dalam domain s) sebagai berikut:   K s s K G s K d i c p    (3) Aksi kontrol PID ideal bentuk independent dalam kawasan sistem diskret dapat dituliskan pada bentuk persamaan (4) sebagai berikut:             Tc e k e k CO k K e k K Tc e i Kdki p i1. . .0     (4) Realisasi kontrol PID digital akan ditemukan dalam sistem berbasis mikroprosesor. Sistem kontrol PID digital bekerja dalam basis-basis waktu diskret, sehingga persamaan matematis diskret diperlukan untuk aplikasi kontrol PID ke dalam sistem mikroprosesor [11], [12], [20].

2.3 Sensor Suhu Thermopile MLX90247 Sensor suhu thermopile merupakan salah satu jenis detektor suhu passive infrared. Sensor suhu thermopile mengukur suhu berdasarkan prinsip pengukuran suhu radiasi inframerah. Radiasi inframerah merupakan radiasi gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang 0,7 μm hingga 300 μm yang dapat memancarkan panas pada suhu tertentu [21]. Sensor thermopile didesain untuk pengukuran suhu nonkontak [17]. Gambar 2(a) menunjukkan bentuk sensor thermopile MLX90247 dengan kemasan TO39 [16]. (a) Bentuk , (b) Tampak atas, (c) Bagian dalam, Gambar 2 Skematik sensor thermopile MLX90247 [16]. Gambar 2(b) menunjukkan penampang tampak atas dari pin sensor thermopile MLX90247 yang memiliki empat kaki. Kaki 1 dan 3 merupakan output thermopile (Vir), sedangkan kaki 2 dan 4 terhubung ke termistor dan ground. Gambar 2(c) menunjukkan rangkaian penyusun sensor suhu thermopile MLX90247. Sensor suhu MLX90247 memiliki bagian thermopile dan termistor yang terpisah. Bagian thermopile memiliki resistansi sebesar 60 kΩ yang terbagi dalam dua buah resistor. Keduanya terhubung dengan absorber yang menghasilkan potensial listrik (Vir) sebagai output dari thermopile pada kaki 1 dan kaki 2. Potensial listrik tersebut besarnya sesuai dengan persamaan (5). [    ] 4 4 ir o a V  Alpha  T  T (5) Kaki 2 dan 4 pada Gambar 2 merupakan output untuk resistansi termistor sebagai kompensasi pengukuran suhu dengan thermopile yang merupakan suhu ambient sensor thermopile tersebut (𝑇𝑎 ). Resistansi termistor dapat dihitung dengan persamaan (6). R(T) = R(25 C).[1+TC (T- 25 C) +TC (T - 25 C) ] 2 1 2    (6)
Jangkauan (range) kerja optimal sensor MLX90247 adalah pada saat suhu ambient -40 oC sampai dengan 85 oC[16]. Tegangan keluaran sensor ini akan bernilai 46 μV pada suhu objek 27°C dan suhu ambient sensor 26°C dengan field of view (sudut pandangan) 100 % atau sekitar 88° [17].
III. PERANCANGAN
3.1 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) Perancangan perangkat keras sistemhipertermia pada tugas akhir ini dapat dilihat pada Pengontrol Tegangan AC Catu Daya AC USB ADC 0 ADC 2 INT 0/ PD.2 PORT C PORT B PD.3 Rangkaian Sensor Sistem Mikrokontroler ATmega32 Zero Crossing, Detector Modul Input, Keypad, LCD, Sensor Suhu, MLX90247, Heater, Jaringan, Uji, Model, Hipertermia, 25cm, 20 cm, 20 cm, 10 cm, 15cm, 10 cm

3.2 Perancangan Perangkat Lunak Kontrol PID diaplikasikan untuk mengontrol suhu jaringan uji pada model sistem hipertermia. Blok diagram aplikasi Set Point,  Kontroler, PID, Pengontrol,Tegangan AC, Plant Model, Hipertermia, Sensor Suhu Termopile, MLX90247), Error Co Suhu, Mikrokontroler ATmega32nhipertermia.
Masukan dari kontrol PID adalah error suhu permukaan jaringan uji. Error akan diolah oleh algoritma kontrol PID sehingga menghasilkan sinyal kontrol yang diumpankan ke pemanas melalui pengontrol tegangan AC. 

IV. PENGUJIAN DAN ANALISIS
4.1 Pengujian Perangkat Keras
4.1.1 Pengujian Sensor Suhu Thermopile MLX90247 Pengujian sensor thermopile dilakukan dengan cara mengukur suhu jaringan uji yang dipapar panas pada plant model hipertermia yang sebenarnya menggunakan termometer inframerah. Suhu yang terukur oleh termometer inframerah kemudian dibandingkan dengan suhu yang terdeteksi oleh sensor thermopile MLX90247, yang tertampil di LCD. Pengujian dilakukan pada jangkauan suhu antara 27°C sampai 47 °C. MLX90247.

4.1.2 Pengujian Rangkain Kontrol Tegangan AC Pengamatan dilakukan dengan osiloskop terhadap gelombang picu dari mikrokontroler dan 25, 30, 35,40, 45, 50, Suhu Termometer IR (°C), Suhu Thermopile (°C), Grafik Pengujian Sensor Thermopile MLX90247 keluaran Pengontrol tegangan AC beban yang diuji, dapat diketahui bahwa semakin besar sinyal kontrol yang diberikan ke pemicuan (TCNT0), maka tegangan AC yang diberikan ke beban untuk tiap fasenya (fase positif dan fase negatif) akan semakin besar, yang berarti bahwa tegangan listrik yang diberikan ke beban akan semakin besar.
4.2 Pengujian Perangkat Lunak
4.2.1 Pengujian Kalang Terbuka Karakteristik plant model hipertermia dapat diketahui dengan melakukan pengujian kalang terbuka. Pengujian kalang terbuka dilakukan dengan memberikan tegangan maksimal 220 V atau saat CO sebesar 100 % pada heater selama 12 menit. Respon sistem tersebut memperlihatkan output
model IPDT (Integrating Plus Dead Time). Nilai keterlambatan transportasi (L) pada respon sistem tersebut adalah sebesar 10 detik, output kontrol akan memanaskan plant model hipertermia saat memulai pengujian. Δt respon kalang terbuka pada slope maksimum dari Gambar 11 adalah sebesar 110 detik. Gain integratif proses (K*) yang dimiliki model proses IPDT didapatkan dari perhitungan berikut: 0,00136100/ (45 30) /110m , CO PV t K
Dari nilai L dan K* didapatkan fungsi alih model hipertermia sebagai berikut : sL s e s e s K H s 10 * 0,00136 ( )    
4.2.2 Pengujian Penalaan Kontrol PID Respon sistem pada pengujian kalang terbuka menunjukkan bahwa plant model hipertermia termasuk model IPDT, penalaan Zieger Nichols hanya dapat dilakukan pada Kp dan Ki [20]. Nilai Kp dan Ki pada model IPDT dapat dihitung dengan penalaan Zieger Nichols sebagai berikut: 66 0,00136 10 0,9 * 0,9     K L KP 2 33 66 3,3 10 66 3,3        L K T K K P I P I Pengujian penalaan kon trol PID secara empiris dilakukan untuk menentukan nilai parameter Kd yang dapat ditambahkan untuk memperbaiki unjuk kerja respon sistem kontrol PID dengan penalaan Zieger Nichols pada plant model hipertermia. Variasi Kd diberikan pada Kd = 0 sampai 50 dengan nilai Kp dan Ki hasil penalaan Zieger Nichols yaitu Kp = 66 dan Ki = 2.

4.2.3 Pengujian Karakteristik Kontrol PID Pengujian karakteristik kontrol PID dilakukan pada tanggapan pengontrolan sistem tanpa gangguan dengan memberikan nilai referensi suhu yang sama, tetapi dengan kondisi awalan yang berbeda yaitu 30⁰C dan 71⁰C. waktu naik dan waktu penetapan dengan kondisi awal 71⁰C lebih lama dibandingkan dengan kondisi awal 30⁰C. Hal ini disebabkan keterbatasan sinyal kontrol sistem yang tidak memiliki pendingin untuk menurunkan suhu secara cepat.
4.2.4 Pengujian pada Variasi Referensi Tetap Pengujian pada variasi referensi dilakukan dengan memberikan referensi bervariasi dari 42⁰C sampai 45⁰C untuk parameter PID Kp = 66, Ki = 2, dan Kd = 25 dengan lama terapi 20 menit. Gambar 15 Respon sistem referensi 43⁰C. Gambar 15 menunjukkan respon sistem relatif stabil untuk referensi 43°C dengan lama terapi 20 menit.
Lama terapi
point naik atau semakin besar. Pada awalnya sistem diberi setting referensi suhu permukaan jaringan kulit uji sebesar 43°C. Waktu naik yang diperlukan untuk mencapai referensi tersebut adalah 95 detik. Sistem telah mencapai keadaan steady atau stabil dengan waktu 200 detik dan overshoot kecil. Ketika sistem melakukan perubahan referensi dari 43°C menjadi 45°C waktu naik yang diperlukan adalah 20 detik dan overshoot lebih kecil.
4.2.6 Pengujian Nilai Referensi Turun
pengujian respon sistem model hipertermia pada perubahan setting point turun atau semakin kecil. Pada awalnya sistem diberi setting referensi suhu sebesar 44°C. Waktu naik yang diperlukan untuk mencapai referensi tersebut adalah 110 detik dan waktu penetapan 200 detik. Ketika sistem melakukan perubahan referensi menjadi 42 °C waktu yang diperlukan untuk mencapai referensi baru adalah 80 detik dan waktu penetapan 90 detik. Waktu yang diperlukan untuk mencapai referensi baru ketika referensi turun relatif lama karena tidak adanya pendingin.
4.2.7 Pengujian Respon Sistem terhadap
Gangguan Luar Pengaruh gangguan sesaat pada sistem dilakukan dengan meletakkan benda panas dengan suhu 52⁰C pada daerah pemanasan. Pemberian gangguan dilakukan ketika mencapai keadaan stabil.  Rrespon sistem gangguan sesaat pada referensi 44°C dengan lama terpai 20 menit. Setelah sistem steady, gangguan luar diberikan dengan meletakkan benda panas dengan suhu 52°C pada daerah pemanasan. Sesuai algoritma kontrol untuk keamanan penggunaan sistem, gangguan yang sangat besar membuat sistem langsung mati hingga error tidak kurang dari -1 sistem akan kembali aktif. Respon sistem plant dengan gangguan menunjukkan bahwa sistemmembutuhkan  waktu pemulihan relatif lama sebesar 130 detik saat merespon gangguan sebesar 52°C karena keterbatasan sinyal kontrol yang dimiliki.
V. PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan pengujian dan analisis yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan beberapa hal
sebagai berikut:
1.) Pada pengujian kalang terbuka, plant model hipertermia termasuk model IPDT yang bersifat integrator dengan nilai L = 10 detik dan K*=0,0016.
2.) Penalaan kontrol PID plant model hipertermia dapat dilakukan dengan metode Zieger Nichols untuk parameter Kp dan Ki dengan penambahan Kd secara empiris untuk memperbaiki respon Zieger Nichols. Pada pengujian penalaan didapatkan parameter PID untuk pengontrolan plant model sistem hipertermia Kp = 66 ,Ki = 2, dan Kd = 25. Dengan parameter tersebut respon sistem kontrol PID mampu mencapai referensi pada jangkauan suhu terapi lebih cepat dan stabil.
3.) Pada pengujian dengan referensi tetap, sistem mampu menghasilkan respon yang baik selama 20 menit dengan rise time (Tr) cepat. Pada suhu awal 30 °C untuk referensi 42 °C Tr = 100 detik, untuk referensi 43 °C Tr = 110 detik, untuk referensi 44 °C Tr = 110 detik, dan untuk referensi 45 °C Tr = 120 detik.
4.) Pada pengujian dengan nilai referensi naik, respon sistem mampu mengikuti kenaikan referensi dengan rise time relatif cepat. Saat mencapai referensi pertama 43 °C, Tr sebesar 95 detik. Ketika sistem melakukan perubahan referensi menjadi 45°C, Tr yang diperlukan adalah 20 detik.
5.) Pada pengujian dengan nilai referensi turun, respon sistem mampu mengikuti penurunan referensi dengan rise time relatif lambat. Saat mencapai referensi yang pertama 44 °C, memiliki Tr sebesar 110 detik. Ketika sistem melakukan perubahan referensi menjadi 42°C, Tr yang diperlukan adalah 80 detik.
6.) Pada pengujian respon sistem terhadap gangguan, sistem mampu merespon dengan waktu pemulihan relatif lambat. Sistem membutuhkan waktu pemulihan sebesar 130 detik saat merespon gangguan bersuhu 52°C dari keadaan steady 44°C.
5.2 Saran
Untuk pengembangan sistem lebih lanjut, maka ada beberapa saran yang dapat dilakukan yaitu sebagai berikut:
1.) Dapat dilakukan penggantian model sistem hipertermia, yaitu dengan menggunakan magnetron sebagai aktuatornya.
2.) Plant pengontrolan suhu masih dapat dikembangkan lagi dengan mengubah kontroler, misalkan kontrol adaptif, kontrol fuzzy, algoritma genetik dan jaringan syaraf tiruan.

DAFTAR PUSTAKA


Kamis, 03 Januari 2013

Tugas Delapan



Membuat Tombol Navigasi dan Pencarian

Untuk kesempatan kali ini, kita diberi tugas untuk membuat tombol Navigasi dan Pencarian yang berfungsi untuk mencari data databasepada microsoft SQL Server.
Langsung saja untuk listing programnya adalah sebagai berikut :

Public Class Form1

    Private Sub TbmahasiswaBindingNavigatorSaveItem_Click(ByVal sender AsSystem.ObjectByVal e As System.EventArgsHandlesTbmahasiswaBindingNavigatorSaveItem.Click
        Me.Validate()
        Me.TbmahasiswaBindingSource.EndEdit()
        Me.TableAdapterManager.UpdateAll(Me.DbmahasiswaDataSet)

    End Sub

    Private Sub Form1_Load(ByVal sender As System.ObjectByVal e AsSystem.EventArgsHandles MyBase.Load
        'TODO: This line of code loads data into the 'DbmahasiswaDataSet.tbmahasiswa' table. You can move, or remove it, as needed.
        Me.TbmahasiswaTableAdapter.Fill(Me.DbmahasiswaDataSet.tbmahasiswa)

    End Sub

    Private Sub BtAwal_Click(ByVal sender As System.ObjectByVal e AsSystem.EventArgsHandles BtAwal.Click
        Me.TbmahasiswaBindingSource.MoveFirst()
    End Sub

    Private Sub BtSebelum_Click(ByVal sender As System.ObjectByVal e AsSystem.EventArgsHandles BtSebelum.Click
        Me.TbmahasiswaBindingSource.MovePrevious()
    End Sub

    Private Sub BtBerikutnya_Click(ByVal sender As System.ObjectByVal e AsSystem.EventArgsHandles BtBerikutnya.Click
        Me.TbmahasiswaBindingSource.MoveNext()
    End Sub

    Private Sub BtAkhir_Click(ByVal sender As System.ObjectByVal e AsSystem.EventArgsHandles BtAkhir.Click
        Me.TbmahasiswaBindingSource.MoveLast()
    End Sub

   Ketika kita klik tombol Akhir maka posisinya akan berpindah di nomor akhir.
       
 Ketika kita klik tombol awal maka posisinya akan berpindah ke awal table tersebut 
                  
   Ketika kita klik tombol sebelum maka posisi akan berpindah ke belakang satu dan 
 
 Ketika kita klik tombol berikutnya maka posisinya akan berpindah ke nomor berikutnya


Membuat tombol : Tambah, Simpan, Hapus, Cari dan Filter
Listing programnya adalah sebagai berikut  :

    Private Sub Button3_Click(ByVal sender As System.ObjectByVal e AsSystem.EventArgsHandles BtHapus.Click
        Me.TbmahasiswaBindingSource.RemoveCurrent()
    End Sub

    Private Sub Button1_Click(ByVal sender As System.ObjectByVal e AsSystem.EventArgsHandles BtTambah.Click
        Me.TbmahasiswaBindingSource.AddNew()
    End Sub

    Private Sub BtSimpan_Click(ByVal sender As System.ObjectByVal e AsSystem.EventArgsHandles BtSimpan.Click
        Me.Validate()
        Me.TbmahasiswaBindingSource.EndEdit()
        Me.TableAdapterManager.UpdateAll(Me.DbmahasiswaDataSet)
    End Sub

    Private Sub BtCari_Click(ByVal sender As System.ObjectByVal e AsSystem.EventArgsHandles BtCari.Click
        Dim carinama As String
        Dim posisi As Integer = 1

        carinama = InputBox("Masukan Nama""Cari nama")

        If (TbmahasiswaBindingSource.Find("Nama", carinama)) > -1 Then
            MsgBox("Data ditemukan", vbOKOnly, "Pencarian data")
            Me.TbmahasiswaBindingSource.Position = TbmahasiswaBindingSource.Find("Nama", carinama)
            posisi = TbmahasiswaBindingSource.Find("Nama", carinama) + 1
        Else
            MsgBox("Data tidak ditemukan", vbOKOnly, "Pencarian data")
        End If
    End Sub

    Private Sub Button1_Click_1(ByVal sender As System.ObjectByVal e AsSystem.EventArgsHandles Button1.Click
        Me.Close()
    End Sub
End Class

Kurang lebihnya seperti itu perintah perintah yang harus di gunakan,,sekian dan terima kasih.