## PENGUJIAN SISTEM KENDALI TEMPERATUR PADA SISTEM OTOMATISASI TUNGKU PEMBAKARAN PRODUKSI BIOCHAR
Nurhidayah * , Tika Restianingsih, Frastica Deswardani, Mardian Peslinof, M .Ficky Afrianto, Jesi Pebralia
1 Program Studi Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Jambi,Jl. Jambi-Muara Bulian, Km.15, Kab. Muaro Jambi, Indonesia *e-mail: nurhidayah@unja.ac.id

## ABSTRAK
Telah dilakukan pengujian akurasi sistem kendali temperatur pada tungku pembakaran produksi biochar. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui  keakuratan  sistem  kendali  temperatur  pada  tungku  pembakaran  produksi  biochar.  Metode  pengujian  yang  dilakukan  yaitu dengan cara mengatur temperatur tungku pembakaran pada temperatur maksimal yaitu sebesar 400 0 C. Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan diperoleh bahwa sistem dapat bekerja dengan baik dan dapat mencapai suhu maksimal dengan  tingkat keakuratan tertinggi sebesar 99% dengan waktu respon 0,2 detik sampai 0,22 detik.
Kata Kunci : Biochar; Pengujian temperatur;Tungku pembakaran

## ABSTRACT
[Title: Testing the Temperatur Control System on the Automation System of the Biochar Production Furnace] The accuracy of the temperature control system has been tested on the biochar production furnace. This test aims to determine the accuracy of the temperature control system in the combustion furnace for biochar production. The test method is carried out by adjusting the temperature of the furnace at a maximum temperature of 4000C. Based on the tests that have been carried out, it is found that the system can work well and can reach the maximum temperature with the highest accuracy rate of 99% with a response time of 0.2 seconds to 0.22 seconds.
Keywords : Biochar; Temperatur testing; Combustion furnace

## PENDAHULUAN
Biochar pada dasarnya adalah arang yang sudah digunakan  oleh  masyarakat  sejak  zaman  dahulu sebagai  bahan  bakar.  Bahan  yang  biasa  digunakan untuk  memproduksi biochar adalah  bahan  sisa-sisa (limbah)  pertanian  dan  perkebunan  seperti  sekam padi, tongkol jagung, kulit kakao, tempurung kelapa dan  kelapa  sawit,  dan  limbah-limbah  perkebunan lainnya.  Kualitas biochar ditentukan  dengan temperatur  dan  jumlah  oksigen  selama  pembakaran berlangsung.  Oleh  karena  itu,  diperlukan  suatu tungku pembakaran dengan temperatur yang cukup tinggi  ( furnace) agar  dapat  menghasilkan biochar yang memadai.
Pembuatan  tungku  pemanasan biochar ini sudah  pernah  dilakukan  oleh  Balitbangtan  (2017) yaitu  berupa  tungku  tanah.  Tungku  tanah  tersebut dibuat  dengan  menggali  tanah  menyerupai  bola dengan  diameter  1.5  m  dan  kedalam  50 cm.pembuatan  tungku  tanah  ini  merupakan  alat pembuatan biochar yang paling murah, rendah biaya
operasional  dan  efektif  dalam  menghasilkan biochar . Menurut  Syahrinudin  (2018)  menjelaskan  bahwa biochar yang  dibuat  dengan  tungku  pembakaran drum  tertutup  retort  menghasilkan  rendemen biochar yang  lebih  tinggi  bila  dibandingkan  dengan metode  drum  terbuka  dan  konvensional.  Selain  itu tungku  ini  mampu  menghasilkan  arang  sempurna, tanpa abu dan sangat mudah dihancurkan.
Nurhidayah  dkk  (2021)  sebelumnya  telah berhasil  dibangun  tungku  pembakaran  produksi biochar dengan  menggunakan  pompa  vakum  dan manual  kontrol  temperatur.    Tungku  pembakaran tersebut  divakumkan  dengan  pompa  vakum  untuk meniadakan  kadar  oksigen  di  dalam  ruang  bakar. Namun  pada  penelitian  tersebut  temperatur  yang berhasil  dicapai  tungku  pembakaran  adalah  sebesar 280 o C dalam waktu 60 menit. Oleh karena itu, perlu dilakukan pengembangan tungku pembakaran produksi Biochar dari  sistem  operasi  manual  menjadi  otomatis. Automatisasi  tersebut  dilakukan  dengan  mengubah
komponen-komponen  analog  menjadi  komponen digital dan menambahkan sensor aliran gas sehingga dapat  dicapai  temperatur  ruang  bakar  yang  lebih tinggi lagi. Nurhidayah dkk (2021) telah melakukan pembuatan  tungku  pembakaran  produksi  Biochar dengan  sistem  otomatis.  Pada  penelitian  tersebut telah  dilakukan  pengujian  sensor  temperatur, dimana  diperoleh  bahwa  sistem  dapat  digunakan untuk  pengukuran  temperatur.  Oleh  sebab  itu, maka  perlu  dilakukan  pengujian  sistem  kendali temperatur  untuk  menyelidiki  kondisi  sistem otomatisasi  apabila  digunakan  pada  tungku pembakaran produksi biochar.

## METODE
Pada  penelitian  sebelumnya  telah  dibuat tungku  pembakaran  produksi biochar dengan pengoperasiannya  secara  manual.  Alat  tersebut dikembangkan dengan mengubah sistem pengoperasiannya  dari  manual  menjadi  otomatis. Pengembangan  dilakukan  dengan  mengubah komponen  –  komponen  analog  menjadi  komponen digital.  Adapun  komponen  analog  yang  diganti menjadi komponen digital adalah kran – kran aliran gas.  Kran  gas  tersebut  diganti  menggunakan  sensor Aliran.  Setelah  komponen  –  kompenen  diganti, selanjutnya  dilakukan  instalasi.  Instalasi  tersebut diintegrasikan  dengan  pengendali  mikrokontroller dan keypad sebagai  tombol  pengaturan  serta  LCD sebagai  tampilan  akan  apa  yang  dikerjakan  oleh system  pengendali  tersebut.  Sistem  kendali  belum dapat  bekerja  dengan  semana  mestinya  sebelum board mikrokontroller dijalankan dengan source code. Source code ini dibuat dengan menggunakan software arduino yang berbasis open source . Setelah source code selesai dibuat, dilanjutkan dengan mengunggah kode ke board mikrokontroller,  sehingga  sistem  kendali dapat  bekerja.  Selanjutnya  dilakukan  pengujian terhadap sensor dan kompenen lainnya.
Gambar 1 . Otomatisasi Tungku Pembakaran
Keterangan gambar 1
1. Tungku pembakaran
2. Kerangka (kedudukan) tungku pembakaran
3. Kompor pemanas
4. Sensor Aliran, pengatur untuk mengatur aliran gas elpiji
5. Kompresor untuk mengurai atau meniadakan kadar oksigen dalam tungku
6. Selang penyalur gas elpiji
7. Tabung gas Nitrogen
8. Tabung  Gas  elpiji  sebagai  bahan  bakar  untuk  pemanasan tungku
9. Alat ukur tekanan gas elpiji ( pressure gauge )
10. Kran untuk mengurangi atau meniadakan kadar oksigen
11. Alat Ukur Tekanan gas Nitrogen
12. Sensor  temperatur,  deteksu  temperatur  dalam  ruang pembakaran
13. Kotak Pengendali ( Box control )
Sebelumnya  telah  dilakukan  uji  kelayakan dari  sensor  yaitu  pengujian  keypad,  pengujian display,  dan  pengujian  sensor  temperatur.Pada penelitian akan dilakukan pengujian selanjutnya yaitu pengujian sistem kendali.
Untuk  mengetahui  Pengujian  sistem  kendali dilakukan  untuk  melihat  integrasi  dari  kompenen yang  diinstal.  Pengujian  sistem  kendali  temperatur pada  sistem.  Pengujian  ini  bertujuan  untuk menyelidiki  keakuratan  sistem  apabila  diujicobakan pada  tungku  pembakaran  produksi  biochar.  Sistem otomatisasi  temperatur  pada  tungku  pembakaran dirancang untuk mencapai temperatur maksimal 400 0 C,  jika  temperatur  sistem  telah  mencapai  400 0 C sistem temperaturnya akan tetap atau tidak akan naik lagi. Oleh karena itu metode yang dilakukan adalah dengan  mengatur  temperatur  maksimal  sebesar 400 0 C.
Perancangan sistem pengujian yaitu membuat suatu  rancangan  dari  sistem  dengan  cara menghubungkan  sistem  pengontrolan  temperatur kemudian dilihat hasil keluaran dari sensor tersebut. Skema  sistem  pengujian  pengontrolan  temperatur pada  tungku  pembakaran  adalah  sebagai  berikut
Gambar 2. . Skema Rancangan Perangkat Keras Sistem
Pengujian  selanjutnya  yang  dilakukan  adalah untuk  filtering  dan  peningkatan  akurasi  sistem otomatisasi.  Filtering  bertujuan  untuk  mencari sistem yang mempunyai noise yang terkecil.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian  sistem  kendali  temperatur  pada sistem  otomatisasi  dilakukan  untuk  menyelidiki kondisi  sistem  otomatisasi  apabila  digunakan  pada tungku pembakaran produksi biochar. Pengujian ini
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
bertujuan  untuk  menyelidiki  keakuratan  sistem apabila  diuji  cobakan  pada  tungku  pembakaran produksi  biochar.  Sistem  otomatisasi  temperatur pada tungku pembakaran dirancang untuk mencapai temperatur  maksimal  400 0 C.  Apabila  temperatur sistem  telah  mencapai  400 0 C,  maka  sistem temperaturnya akan tetap atau tidak akan naik lagi. Hasil dari pengujian sistem pada tungku pembakaran yang set pointnya 400 0 C ada pada Gambar 3
Gambar 3 .Hasil Pengujian Sistem saat set point temperatur 400 0 C
Dari  grafik  pada  Gambar  2  didapatkan bahwa  jika  sistem  dipanaskan,  pada  sistem temperatur  akan  terus  naik  dalam  jangka  waktu tertentu. Kenaikan temperatur tersebut pada waktu tertentu  akan  stabil  atau  tidak  naik  lagi  walaupun sistem  terus  dipanaskan.  Dan  temperatur  akan mengalami  penurunan  seiring  dengan  berkurangnya panas pada sumber sistem.
Pengujian  selanjutnya  yang  dilakukan  adalah untuk  filtering  dan  peningkatan  akurasi  sistem otomatisasi.  Filtering  bertujuan  untuk  mencari sistem yang mempunyai noise yang terkecil. Hal ini bertujuan supaya akurasi dari sistem semakin tepat, dimana  semakin  didapatn  akurasi  yang  tepat  maka sistem  terbaik  akan  bagus  digunakan  untuk monitoring.  Pengujian  dari  sistem  filtering  dan peningkatan  akurasi  dilakukan  pada  tiga  kondisi dengan  menggunakan  variasi  waktu  respon pembacaan sistem.
Sistem    1  dibaca  dengan  waktu  respon  di bawah  0,1  detik,  sistem  2  menggunakan  waktu respon  0,1  –  0,2  detik,  dan  sistem  3  dibaca  pada rentang  waktu  respon  0,2  –  0,22  detik.  Hasil  dari pengujian  yang  dilakukan  untuk  filtering  dan peningkatan  akurasi  pada  tiga  variasi  waktu  respon tersebut adalah pada Gambar 4
Gambar 4 . Pengujian Akurasi Sistem Monitoring
Gambar  4  menggambarkan  hasil  dari pengujian akurasi terhadap tiga variasi waktu respon pada  sistem  temperatur.  Dari  Gambar  terlihat  tiga variasi  sistem  dibedakan  atas  tiga  warna.  Hasil  dari tiga  variasi  tersebut  terlihat  bahwa  sistem  3 merupakan  hasil  yang  terbaik  dimana  amplitudo gelombangnya  terkecil  dan  hampir  mendekati  garis lurus. Pada sistem 1 dan sistem 2 terlihat amplitudo temperatur pada selang waktu tertentu masih besar yang  berarti  tingkat  akurasinya  masih  rendah. Gambaran dari tingkat akurasi tergambar pada grafik Gambar 5
Gambar 5 . Tingkat Akurasi pada variasi waktu respon
Gambar  5  menggambarkan  kondisi  tingkat akurasi  sistem  terhadap  variasi  waktu  respon. Perbandingan yang didapatkan merupakan penjabaran  darigambaran  yang  didapat  dari perbandingan  pada  Gambar  4.  Hasil  dari perbandingan  yang  dilakukan  maka  didapatkan bahwa  pada  sistem  pertama  dengan  waktu  respon dibawah  0,1  detik  maka  tingkat  akurasi  yang dihasilkan  adalah  sebesar  30%.  Pada  sistem  kedua dengan  waktu  respon  antara  0,1  detik  sampai dengan  waktu  respon  kurang  dari  0,2  detik mempunyai  tingkat  akurasi  sebesar  70%.  Pada sistem ketiga dengan waktu respon antara 0,2 detik sampai  0,22  detik  mempunyai  tingkat  akurasi sebesar 99%. Dari ketiga variasi waktu sistem yang dilakukan pengujian maka didapatkan bahwa tingkat
0 100 200 300 400 500 Te m p 'C Time (s) PENGUJIAN SISTEM 28,5 29 29,5 30 30,5 31 31,5 Te m p 'C Time (s) SISTEM 1 SISTEM 2 SISTEM 3 0% 20% 40% 60% 80% 100% Pe rs en ta se SISTEM 1 SISTEM 2 SISTEM 3
akurasi  sistem  yang  terbaik  adalah  dengan  waktu respon antara 0,2 detik sampai 0,22 detik.

## KESIMPULAN DAN SARAN
Pengujian  sistem  kendali  otomatisasi temperatur  terhadap  variasi  waktu  respon  yang dilakukan pada tungku pembakaran produksi biochar dengan  set  point  control  400 0 C  mengasilkan temperatur yang naik dalam jangka waktu tertentu, kemudian stabil atau tidak naik lagi walaupun sistem terus  dipanaskan.  Sedangkan  pengujian  dari  sistem filtering dan peningkatan akurasi dilakukan pada tiga kondisi  dengan  menggunakan  variasi  waktu  respon pembacaan  sistem  dan  diperoleh  bahwa  tingkat akurasi  sistem  yang  terbaik  adalah  dengan  waktu respon  antara  0,2  detik  sampai  0,22  detik  yang mempunyai tingkat akurasi 99%.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Tim  peneliti  mengucapkan  terima  kasih kepada  Fakultas  Sains  dan  Teknologi,  Universitas Jambi  yang  telah  mensupport  penelitian  ini  dalam bentuk pemberian dana secara penuh.

## DAFTAR PUSTAKA
Antal, MJ dan Gronli, M., 2003, The Art, Science, and  Technology  of  Charcoal  Production, Ind. Eng. Chem. Res. 42:1619–1640. Aprian  Ramadhan  dan  Munawar,  A.,  (2011)., Pengolahan  Sampah  Plastik  Menjadi
Minyak  Menggunakan  ProsesPirolisis., Universitas Pembangunan Nasional
“Veteran”. Jawa Timur.
Febrina  Melany  dan  Djamal  Mitra.,  2017., Pembuatan  Sensor  Pendeteksi  Aliran  Gas Berbasis Ultrasound., Prosiding SNIPS.
Gaskin, JW., Steiner, C., Harris, K., Da,s KC., dan Bibens,  B.,  2008.,  Effect  of  Low- Temperatur  Pyrolysis  Conditions  on Biochar for  Agricultural  Use., T  Asabe 51:2061–2069 Jubaedah,  2017.,  Biochar:Mudah,  Murah,  dan Ramah Lingkungan. Balai Penelitian Tanah, Bogor. www.balittanah.litbang.pertanian.go.id Krull. E.S., Swanston, C.W., Skjemstad, J.O., dan McGowan,  J.A.,  2006.,  Improtance  of Charcoal  in  Determining  The  Age  and Chemistry  of  Organic  Carbon  in  Surface Soils.,  Journal  of  Geophysical  Research., DOI:10.1029/2006JG000194
Lehmann,  J.  dan  S.  Joseph.  2009.,  Biochar  for Environmental  Management:  Science  and Technology. Earthscan-UK. pp. 71-78. Mustofa,  D.  K.,  Larasati,  A.  S.,  dan  Ridwan,  R. W., 2013., Polytech: Conversion Machine of  Plastik  Into  Oil  Fuel  With  Continuous System AndReservoir Wet-Steam Oil With 20  Kg  Capacities.  Proceedings  of  AISC Taiwan 2013. ISSN:2337-442X ISSN:2337-442X
Nurhidayah,  Peslinof  M.,  Afrianto  M.F.,  Fahyuan H.D., Heriansyah, dan Damris M., 2021., The  Design  of  Furnace  for  Biochar Production  by  Using  Vacuum  Pump  and Temperature  Manual  Control,  Journal  of Physics: Conference Series., doi:10.1088/1742-6596/1731/1/012062
Nurhidayah,  Peslinof  M.,  Afrianto  M.  F.,
Deswardani  F.,  Restianingsih  T.,  dan Pebralia  J.,  2021.,  Design  of  Controlled Temperature  Test  in  Biochar  Production Furnace  Automation.,  Journal  of  Physics: Conference  Series.,  doi:10.1088/1742- 6596/1816/1/012098
Putra,  H.P.,  Hakim,  L.,  Yuriandala,  Y.,  dan Anggraini, D., 2013., Studi Kualitas Briket dari  Tandan  Kosong  Kelapa  Sawit  dengan Perekat  Limbah  Nasi.,  Jurnal  Sains  dan Teknologi Lingkungan, ISSN 2085-1227 Syahrinuddin, Wijaya, A., Butar Butar, T., Hartati, W.,  Ibrahim,  dan  Sipayung,  M.,  2018. Biochar  yang  Diproduksi  dengan  Tungku Drum  Tertutup  Retort  Memberikan Pertumbuhan Tanaman yang Lebih Tinggi. U-Lin J Hut Trop 2(1): 49-58 https://www.litbang.pertanian.go.id/info- teknologi/2845/