Sistem Regulasi Suhu pada Roaster Kopi Robusta dengan Metode Kendali PID Berbasis Motorized Ball Valve

MUHAMMAD RIDHWAN H A, Enas Dhuhri Kusuma, S.T., M.Eng.; Ir. Prapto Nugroho, S.T., M.Eng., D.Eng., IPM.

2022 | Skripsi | S1 TEKNIK ELEKTRO

Pada capstone project ini permasalahan yang dihadapi yakni dalam penyangraian kopi dengan mesin roaster skala rumahan terdapat ketidakkonsistenan hasil penyangraian yang hanya didasarkan pada estimasi kematangan subjektif oleh manusia. Oleh karena itu, solusi yang ditawarkan pada capstone project ini adalah sistem regulasi suhu secara otomatis berdasarkan bukaan katup gas yang dikendalikan oleh motor servo yang terhubung ke modul rangkaian elektrik tambahan berupa driver relay. Modul tambahan driver relay ini dihubung ke mikrokontroler yang telah diprogram melalui Arduino IDE dan menggunakan metode pengendali PID untuk mengatur bukaan ball valve pada saluran gas. Selain itu, untuk menjembatani pengguna dengan mesin, diperlukan suatu aplikasi antarmuka yang berguna untuk memonitor dan memberi instruksi kerja ke mesin melalui serial port. Pada capstone project ini telah dilakukan pembuatan modul tambahan pengendali motorized ball valve beserta penambahan fitur pengendali aktuator ball valve ke dalam aplikasi antarmuka berbasis desktop yang sudah ada sebelumnya. Aplikasi antarmuka ini dibuat menggunakan bahasa pemrograman C# dengan framework .NET Framework dan IDE Visual Studio 2022. Pengambilan data suhu secara manual dilakukan guna mendapatkan referensi suhu penyangraian yang diinginkan serta konsisten. Selain itu, data hasil pembacaan suhu biji kopi aktual dari sensor pada mesin merupakan variabel terikat pada algoritma kendali PID ini. Tujuan akhir dari algoritma kendali PID ini adalah untuk menjaga suhu penyangraian biji kopi sesuai dengan suhu referensi. Hasil uji kinerja sistem kendali penyangraian otomatis yang telah dilakukan pada capstone project ini adalah dengan menggunakan perhitungan mean absolute error (MAE) didapatkan MAE 2,73 derajat (celsius). Sistem kendali PID ini dapat mengendalikan suhu aktual biji kopi dengan persen overshoot 4,98%. Selain itu pengujian warna kematangan dilakukan dengan cara manual menggunakan alat detektor warna yang disediakan oleh Laboratorium Fakultas Teknik Pertanian UGM.

In this capstone project, the problem faced is that in roasting coffee with a home-scale roaster, there is an inconsistency in roasting results which are only based on subjective maturity estimates by humans. Therefore, the solution offered in this capstone project is an automatic temperature regulation system based on the gas valve opening which is controlled by a servo motor that is connected to an additional electrical circuit module in the form of a relay driver. This additional relay driver module is connected to a microcontroller that has been programmed via Arduino IDE and uses the PID controller method to adjust the ball valve opening on the gas line. In addition, to bridge the user with the machine, an interface application is needed that is useful for monitoring and giving work instructions to the machine via the serial port. In this capstone project, an additional motorized ball valve controller module has been made and the addition of a ball valve actuator controller feature to the existing desktop-based interface application. This interface application is made using the C# programming language with the .NET Framework framework and the Visual Studio 2022 IDE. Manual temperature data retrieval is carried out to obtain the desired and consistent roasting temperature reference. In addition, the actual coffee bean temperature reading data from the sensor on the machine is the dependent variable in this PID control algorithm. The ultimate goal of this PID control algorithm is to maintain the roasting temperature of the coffee beans according to the reference temperature. The results of the performance test of the automatic roasting control system that have been carried out on this capstone project is by using the calculation of the mean absolute error (MAE) obtained MAE 2.73 degree (celsius). This PID control system can control the actual temperature of the coffee beans with a percent overshoot of 4.98%. In addition, color maturity testing is done manually using a color detector provided by the Laboratory of the Faculty of Agricultural Engineering UGM.

Kata Kunci : Kata kunci: biji kopi, roaster kopi, kendali PID, motorized ball valve, mikrokontroler, driver relay