## Perancangan Sistem Pengendalian Suhu Pada Plant Dry Heat Sterilizer Menggunakan Metode PID

## Abstrak
Sterilisasi  merupakan  tahapan penting untuk menghilangkan mikroorganisme yang dapat mengkontaminasi peralatan maupun bahan tertentu. Salah satu teknik sterilisasi yaitu dry heat sterilization yang membutuhkan suhu tinggi dan waktu pemaparan lama. Dry heat sterilization seharusnya dikendalikan dengan pemantauan untuk memastikan kestabilan suhu dan waktu minimal sterilisasi terpenuhi. Pada penelitian ini, dirancang sistem pengendalian suhu pada Plant Dry Heat Sterilizer dengan kendali Proportional, Integral, dan Derivative (PID). Dari hasil perancangan dengan melalui bump test (∆CO=10%)  pada  proses First Order Plus Dead Time (FOPDT) didapatkan parameter PID (Kp=11,23, Ti=120, dan Td=30). Dari hasil pengujian sesuai referensi (170 ℃ ), diketahui parameter PID menghasilkan waktu naik (Tr=1004 detik) serta waktu penetapan (Ts=1354 detik) pada plant (Tanpa Beban) dan waktu naik (Tr=1193 detik) serta waktu keadaan tunak (Ts=1580 detik) pada plant (Dengan Beban) dengan presentasi steady error keduanya dibawah 2%. Uji gangguan waktu sesaat (300 detik) baik untuk tanpa beban maupun dengan beban didapatkan waktu keadaan tunak  (Ts) selama 617 detik dan 800 detik dengan nilai akhir steady error dibawah 2%.  Dengan demikian, system ini menunjukkan kinerja yang sesuai keperluan untuk sterilisasi
Kata kunci: dry heat sterilization,  pengendalian suhu, kendali PID, beban

## Abstract
Equipments sterilization is an important procedure to remove microorganisms which contaminate equipment or substances. One of sterilization methods is dry heat sterilization which requires high temperature in a long periods of time. Dry heat sterilization should be controlled and monitored to ensure stable  temperature and reach its minimum sterilization duration. In this research, temperature control system for dry heat sterilizer using PID  controller is designed.  The bump test ( ∆CO=10 %) on FOPDT resulting PID parameter (Kp=11,23, Ti=120, and  Td=30). The test result for reference signal 170 o C shows the obtained PID parameters could provide rise time (Tr = 1004 seconds) and settling time (Ts = 1354 seconds) for unloaded plant operation and rise time (Tr = 1193 seconds) and settling time (Ts = 1580  seconds) for loaded plant operation with steady state error less than 2%. Momentary  disturbance test result for both loaded and unloaded condition shows each condition reaches the settling time of 617 seconds and 800 seconds for steady state error less than 2%.  As a result, the control system shows acceptable performance that fits with the sterilization requirement.
Keywords: dry heat sterilization,  Temperature control, PID control, temperature mapping, load
Munawar A Riyadi Departemen Teknik Elektro, Universitas Diponegoro Semarang, Jl. Prof. Sudharto, SH, Kampus UNDIP Tembalang, Semarang 50275, Indonesia. *)E-mail: munawar@elektro.undip.ac.id
Florian Destito Putra
Departemen Teknik Elektro, Universitas Diponegoro
Semarang,Jl. Prof. Sudharto, SH, Kampus UNDIP
Tembalang, Semarang 50275, Indonesia.
Budi Setiyono Departemen Teknik Elektro, Universitas Diponegoro Semarang, Jl. Prof. Sudharto, SH, Kampus UNDIP Tembalang, Semarang 50275, Indonesia.

## 1. Pendahuluan
Salah satu tugas  institusi pelayanan kesehatan adalah berupaya untuk mencegah terjadinya infeksi bagi pasien dan petugas kesehatan [1],  karena segala prosedur yang bersifat  invasif melibatkan kontak langsung  antara peralatan medis dengan penggunanya [2]. Kegagalan dalam menjaga kebersihan peralatan tersebut dapat meningkatkan resiko munculnya mikroba patogen sehingga mengakibatkan infeksi. Keberadaan bakteri kontaminan sebagai penyebab infeksi sangat berpengaruh pada area yang seharusnya terjaga kesterilannya seperti ruang operasi dan laboratorium serta peralatan medis yang ada. Sterilisasi diperlukan untuk  menghilangkan semua mikroorganisme sehingga dapat membahayakan kesehatan  [3]. Berdasarkan pada pedoman teknik dasar untuk laboratorium kesehatan sterilisasi di laboratorium medis dilakukan menggunakan pemanasan kering (dry heat sterilization) yang memiliki tiga tujuan yaitu sebagai persiapan pengambilan spesimen, untuk men-disinfeksi peralatan terkontaminasi, dan untuk menyiapkan peralatan yang akan digunakan untuk kultur bakteriologis [4]. Metode ini lebih efektif dan digunakan untuk bahan tahan panas dan tidak berair yang tidak bisa disterilkan menggunakan metode uap. Bahan tersebut yaitu glassware , bubuk, minyak dan beberapa injeksi berbasis minyak. Persiapan sterilisasi untuk suatu alat dilakukan dengan menyegel atau menutup sementara unit yang akan disterilisasi. Proses pengeringan ini akan melakukan denaturasi protein (kejadian dimana protein atau asam nukleat kehilangan struktur tersier). Metode hot air oven diperkenalkan oleh Louis Pasteur  dimana sterilisasi membutuhkan suhu tinggi (160 ℃ ) dengan durasi satu jam dalam pemanas oven elektrikal [5]. Kondisi spesifik untuk setiap produk dengan suhu dan waktu tertentu yang telah ditentukan ditunjukkan pada Tabel 1 [3].
Tabel 1.   Kondisi spesifik suhu dan waktu minimum sterilisasi [3]
Suhu
( ℃ )
Waktu Minimum Proses Sterilisasi (menit)
160 180 170 160 180 30
Alat sterilisasi secara umum yang ada di  pasaran masih menggunakan sistem kendali on-off dimana digunakan relay mekanik sebagai elemen penyaklarannya. Aksi pengkendalian secara on-off dapat menimbulkan respon osilasi terus-menerus di sekitar nilai referensi [6]. Respon osilasi dapat mempengaruhi kualitas hasil produk dan tidak sesuai dengan yang diinginkan. Untuk alternatifnya bisa menggunakan tiga kondisi kendali  yang diketahui sebagai kendali PID. Banyak sistem kendali menggunakan PID menghasilkan hasil yang bagus serta
dapat melakukan tuning parameter kendali  untuk mengoptimalkan nilainya baik untuk sistem regulator (sistem  kendali  dengan  referensi  konstan dan beban cenderung berubah-ubah) maupun servo (sistem kendali dengan  referensi  yang berubah dan beban cenderung konstan)  [7]. Kinerja dari kendali  PID bergantung pada nilai 𝐾 𝑝 (penguatan proporsional), 𝐾 𝑖 (penguatan integral) dan 𝐾 𝑑 (penguatan derivatif). Untuk metode tuning  mencari penguatan parameter PID metode klasik Ziegler-Nichols adalah metode paling diketahui dan sering digunakan [6].
Di dalam penelitian  ini dirancang sistem kendali pada plant dry heat sterilizer untuk mengatur besar Pulse Width Modulation (PWM) sebagai pemicu pada rangkaian pengendali tegangan. Metode sistem kendali yang digunakan adalah PID dengan penalaan Parameter PID dihasilkan dari eksperimen bump test pada proses First Order Plus Dead Time (FOPDT) dengan tuning kendali menggunakan metode Ziegler and Nichols . Kendali PID diharapkan dapat  mengendalikan agar sistem memiliki respon yang cepat dan stabil sesuai referensi dalam waktu minimum proses sterilisasi sesuai yang diharapkan.

## 2. Metode

## 2.1. Perancangan Hardware Plant Dry Heat Sterilizer
Perancangan perangkat-keras meliputi sistem minimum ATMega16, unit masukan, penampil LCD, pengendali tegangan heater , dan sensor thermocouple k type MAX6675. Perangkat-keras sistem pengendalian suhu pada plant dry heat sterilizer ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1.  Perangkat-keras plant dry heat sterilizer
Perangkat keras pada sistem pengendalian suhu memiliki beberapa bagian. Plant dry  heat sterilizer sebagai plant utama untuk menaruh benda atau bahan yang akan disterilisasi. Heater sebagai sumber energi panas memiliki spesifikasi daya 672  Watt, tegangan 220 Volt, frekuensi 50  Hz, dan arus 3 A.  Mikrokontroler ATMega16 digunakan sebagai unit  pengendali.Terdapat
Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana ISSN: 2086 ‐ 9479
k eypad yang digunakan sebagai pengaturan dan pemilihan menu-menu proses, pengesetan referensi, penentuan nilai timer.  LCD berfungsi sebagai media tampilan selama proses pengendalian berlangsung.
Pengendali tegangan heater adalah rangkaian yang berfungsi untuk mengendalikan tegangan beban. Komponen utama pengendali tegangan heater berupa MOSFET dan optocoupler 4N35.  Sensor thermocouple adalah sensor pendeteksi suhu plant dry heat sterilizer. Light Emitting Diode (LED) berfungsi sebagai penanda kondisi  proses pengendalian tertentu.Sementara itu, laptop sebagai unit pemantauan yang akan menampilkan data suhu berupa grafik respon sistem.

## 2.2. Perancangan Sistem Sensor Suhu
Rangkaian sensor suhu  yang  ditunjukkan pada Gambar 2 membutuhkan sumber tegangan 0,6 - 6 VDC. Rangkaian ini terdiri dari sebuah sensor thermocouple type K yang dihubungkan dengan IC MAX6675 [8].
Gambar  2.    Rangkaian sensor thermocouple tipe  K  dengan modul MAX6675
MAX6675  bekerja berdasar tiga protokol ( 𝐶𝑆 ���� , SCK, dan SO). Jalur Chip Select ( 𝐶𝑆 ���� ) adalah jalur data untuk mengirimkan data perintah dari mikrokontroler ke sensor dan menerima hasil pengukuran dari sensor dalam bentuk digital. Pengiriman data akan berlangsung setelah sinyal Chip Select ( 𝐶𝑆 ���� ) diberikan oleh mikrokontroler, apabila posisi low maka proses konversi dimulai dan posisi high maka proses konversi berhenti. Serial Clock Input (SCK) digunakan membaca hasil konversi tiap siklus clock pada Serial Output (SO). Pengiriman bit perintah akan berlangsung selama Chip Select ( 𝐶𝑆 ���� ) dalam  keadaan logika rendah. Pengiriman berakhir saat DATA berubah
keadaan dari logika rendah ke logika tinggi dan SCK diberi logika tinggi. Pembacaan dengan Chip Select ( 𝐶𝑆 ���� ) posisi low akan menghasilkan pembacaan bit pertama pada pin Serial Output (SO). Pada modul MAX6675 pembacaan serial interface yang lengkap membutuhkan 16 siklus clock yaitu dari D0 sampai D15. D1 dan D5 adalah selalu low dan D2 akan low bila ujung probe sensor tersambung dengan modul MAX6675. Pembacaan suhu adalah 12 -bit yaitu pada D3-D14 (LSB-MSB). Setiap data digital yang dikirimkan sensor termocouple tipe k dengan modul MAX6675 mengidentifikasi suhu tertentu yang ditunjukkan oleh Tabel 2.

## Tabel 2. Konversi suhu digital modul MAX6675

## 2.3. Perancangan Pengendali Heater
Pada rangkaian pengendali tegangan heater ditunjukkan pada Gambar 3, dioda bridge digunakan untuk menyearahkan tegangan 220 Volt AC dari sumber tegangan satu fasa. Heater merupakan beban resistif yang tidak terpengaruh oleh frekuensi sehingga dapat diberikan catu daya DC osilasi. Agar tidak membahayakan bagian yang mempunyai level tegangan rendah, maka digunakan optocoupler. Kapasitor 47µF/250V digunakan sebagai penghilang ripple (riak) dari tegangan DC osilasi. Dioda IN4007 berfungsi sebagai pengaman dari tegangan feedback, karena tegangan keluaran diode bridge belum berupa DC murni. Resistor 6k8Ω dan 100kΩ yang diseri agar tegangan masukan ke optocoupler (maksimal 70 Volt) dan terminal gate pada MOSFET (maksimal 30V) tidak melebihi batas tegangan maksimum yang diperbolehkan. Diode zener digunakan antara kanal drain dan source sebagai pembatas tegangan ketika terjadi kelebihan tegangan pada MOSFET yagn menyebabkan MOSFET menjadi panas. Masukan nilai PWM mikrokontroler ATMega16 untuk menghidupkan LED optocoupler 4N35. Photodiode dalam optocoupler 4N35 ini akan menerima cahaya yang dipancarkan oleh LED, kemudian dirubah kembali menjadi energi listrik. Saat tegangan dari mikrokontroler bernilai maksimum (5 Volt) maka kondisi saturasi pada MOSFET dilakukan.  Ketika tegangan mikrokontroler bernilai minimum (0 Volt) maka kondisi cut-off MOSFET dilakukan, yaitu tidak ada arus drain ( 𝐼 𝐷 )  yang mengalir pada heater .  Ketika tegangan mikrokontroler bernilai minimum (0 Volt) maka kondisi cut-off MOSFET dilakukan, yaitu tidak ada arus drain ( 𝐼 𝐷 )  yang mengalir pada heater. Untuk pemicuan tegangan PWM dari mikrokontroler dengan nilai tegangan diantara 0 Volt dan 5 Volt, berdasarkan karakteristik MOSFET terdapat daerah linear yaitu daerah dimana arus drain berbanding lurus dengan perubahan nilai tegangan kanal drain dan source . Pada kondisi tersebut, MOSFET berfungsi sebagai penguat, ketika tegangan V GS memiliki
Suhu Digital ( ℃ ) Output (Binary) Digital Output (Hex) 0 0000 0000 0000 0000 0000h 30 0000 0011 1100 1111 03CFh 60 0000 0111 1001 1110 079Eh 120 0000 1111 0011 1100 0F3Ch 160 0001 0100 0101 0000 1450h 170 0001 0101 1001 0101 1595h 180 0001 0110 1101 1010 16DAh 200 0001 1001 0110 0011 1963h 230 0001 1101 0011 0010 1D32h
nilai lebih kecil dibandingkan tegangan threshold tetapi lebih besar dari 0 Volt maka kondisi MOSFET termasuk daerah cut off akan tetapi MOSFET tidak sepenuhnya mati dan juga tidak dapat dikatakan sepenuhnya menyala.
Gambar 3.  Rangkaian pengendali tegangan heater

## 2.4. Penalaan PID
Untuk mengetahui karakteristik proses dari sistem pengendalian suhu pada plant dry heat sterilizer dapat dilakukan dengan menganalisis respon sistem open loop . Pada awalnya plant diberikan masukan sinyal control (co) pada heater sebesar 65%,  setelah sistem stabil sinyal kendali (co) dinaikkan 10% menjadi 75%. Respon sistem terhadap bumt test 65-75% yang dihasilkan oleh plant dry heat sterilizer ditunjukkan pada Gambar 4.
Berdasarkan grafik pada Gambar 4, parameter proses dapat ditentukan dalam persamaan (1), (2), dan (3).
𝐿 = 103 −
43 = 60
(1)
𝑇 = 63% ∗ 18 = 11,34
𝑇 = 11,34 + 153 = 164,34 𝑇 𝑠𝑢ℎ𝑢 164 , 34℃ = 1071 − 60 = 1011
(2)
𝐾 = ∆𝑃𝑉 ∆𝐶𝑂 = 171 ����� − 153 ����� 75 ���� − 65 ���� = 18
10 = 1,8
(3)
Gambar 4.  Grafik respon sistem open loop 10%
Tabel  3. Konversi suhu digital sensor thermocouple  tipe K modul MAX6675
Dari parameter-parameter proses diatas maka dapat dihitung parameter Proportional, Integral, Derivative (PID) dari plant dry heat sterilizer dengan menggunakan metode penalaan Ziegler Nichols sesuai pada Tabel 3.

## 2.5. Perancangan Pemetaan Suhu
Perancangan pemetaan suhu dilakukan untuk menentukan posisi sensor suhu diletakkan pada titik dimana suhu aktual chamber plant dry heat sterilizer bersuhu sama atau lebih besar dari suhu yang diindikasi pada sistem pengendalian suhu [9]. Sehingga perancangan pemetaan suhu dilakukan untuk mencari titik terendah dari beberapa titik pengamatan pada suhu dan waktu tertentu. Peletakan sensor metode temperature mapping of hot air oven ( dry heat sterilizer) berdasarkan ref. [5].
Jenis Kendali 𝑲 𝒑
𝑻 𝒊 𝑻 𝒅 PID 1,2 𝑇 𝐾𝐿 = 1,2 ∗ 1011 1,8 ∗ 60 = 11,23
= 120 2L = 2 ∗ 60
= 30 0,5 L = 0,5 ∗ 60
Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana ISSN: 2086 ‐ 9479
Gambar 5.  Skematik lokasi sensor pemetaan suhu
Gambar 5 menunjukkan representasi skematik posisi sensor. Pada perancangan penelitian untuk penentuan titik dari temperature mapping dengan lokasi titik dibawah rak tidak digunakan karena melalui pengujian diketahui adanya perbedaan suhu yang sangat jauh saat dibandingkan dengan pembacaan termometer digital yang diletakkan diatas rak. Pengujian temperature mapping yang dilakukan menggunakan metode kendali  PID pada sensor nomor TC1 dengan referensi suhu 130 ℃ .
Gambar 6.  Grafik pemetaan suhu plant tanpa beban

## 2.5.1. Tanpa Beban
Berdasarkan pada pengujian temperature mapping pada suhu 170 ℃ untuk plant dry heat sterilizer tanpa beban maka didapat hasil suhu terendah dipantau pada sensor nomor TC4 sebesar 154,79 ℃ , suhu maksimum pada sensor nomor TC3 sebesar 188,68 ℃ , sedangkan rata-rata suhu terendah pada sensor nomor TC4 yaitu 155,2 ℃ .
Sehingga didapatkan hasil posisi sensor  LD dengan sensor nomor TC4 mencapai kriteria dalam pengujian temperature mapping dengan tanpa beban. Pengujian tanpa beban ditunjukkan pada Gambar 6.

## 2.5.2. Dengan Beban
Berdasarkan pada pengujian temperature mapping pada suhu 170 ℃ untuk plant dry heat sterilizer tanpa beban maka didapat hasil suhu terendah dipantau pada sensor nomor TC4 sebesar 148,14 ℃ , suhu maksimum pada sensor nomor TC3 sebesar 191,03 ℃ , sedangkan rata-rata suhu terendah pada sensor nomor TC4 yaitu 151,34 ℃ . Sehingga didapatkan hasil posisi sensor LD dengan sensor nomor TC4 mencapai kriteria dalam pengujian temperature mapping dengan beban. Pengujian dengan beban ditunjukkan pada Gambar 7.
Gambar 7.  Grafik pemetaan suhu plant dengan beban

## 3. Hasil dan Analisis

## 3.1. Pengujian Sensor
Pengujian sensor thermocouple tipe k modul MAX6675 dilakukan dengan cara mengukur suhu pada plant dry heat sterilizer yang dibandingkan dengan pembacaan termometer digital tipe K. Pembacaan suhu pada plant dry heat sterilizer dalam pengujian ini dibatasi pada kisaran suhu 30 ℃ sampai dengan 180 ℃ ditunjukkan pada Tabel 4. Pada Tabel 4, dapat dilihat bahwa suhu yang terdeteksi sensor thermocouple tipe K dengan modul MAX6675 sudah sesuai dengan standardisasi dengan nilai galat
110 120 130 140 150 160 170 180 190 0 500 1000 1500 Su hu ( ℃ ) Waktu (detik) referensi Titik A Titik B Titik C
Titik D
Titik E Titik F Titik G 116 126 136 146 156 166 176 186 0 500 1000 1500 Su hu ( ℃ ) Waktu  (detik) referensi Titik A Titik B Titik C Titik D Titik E Titik F
Titik G
0,95 ℃ [9].  Dari Tabel 4, dapat dilihat bahwa suhu yang terdeteksi sensor thermocouple tipe K dengan modul MAX6675 sudah sesuai dengan standardisasi dengan nilai galat 0,95 ℃ [9].

## Tabel  3.  Hasil pengujian suhu sensor thermocouple
dibandingkan dengan termometer

## 3.2. Pengujian Sistem Pengendalian Suhu Terhadap Referensi yang ditentukan
Pengujian kendali PID dilakukan untuk mengetahui respon sistem pengendalian suhu pada plant dry heat sterilizer terhadap nilai referensi suhu yang diberikan. Pada  penelitian  ini menggunakan kendali PID dengan nilai parameter PID ( 𝐾 𝑝 = 11,23, 𝐾 𝑝 = 120, 𝑑𝑎𝑛 𝐾 𝑝 = 30 ) didapat dari proses FOPDT dengan metode tuning Zeigler Nichols .

## 3.2.1. Tanpa Beban
Respon sistem sistem pengendalian suhu pada plant dry heat sterilizer tanpa beban dengan memberikan nilai referensi suhu sterilisasi yaitu 160 ℃ , 170 ℃ , dan 180 ℃ ditunjukkan pada Gambar 8, Gambar 9, dan Gambar 10.
Gambar 8. Grafik respon plant tanpa beban referensi 160 ℃
Gambar 9.  Respon plant tanpa beban referensi 170 ℃
Gambar 10.  Respon plant tanpa beban referensi 180 ℃
Dari ketiga hasil pengujian sistem pengendalian suhu pada plant dry heat sterilizer tanpa beban disimpulkan
0 50 100 150 200 0 500 1000 1500 2000 2500 Suhu ( ℃ ) Waktu (detik) referensi suhu aktual 0 50 100 150 200 0 500 1000 1500 2000 2500 Su hu ( ℃ ) Waktu (detik) referensi suhu aktual 0 50 100 150 200 0 500 1000 1500 2000
2500
Su hu ( ℃ ) Waktu (detik) referensi suhu aktual Suhu
Termometer ( ℃ ) Sensor Thermocouple Tipe K MAX6675 Galat 30 31,4 -1,4 40 38,75 1,25 50 48,25 1,75 60 57,75 2,25 70 67,75 2,25 80 78 2 90 88,25 1,75 110 108,75 1,25 120 119 1 130 129,15 0,85 140 139,25 0,75 150 149,5 0,5 160 159,59 0,41 170 169,67 0,33 180 179,7 0,3 190 189,73 0,27 200 199,75 0,25 Galat rata-rata 31,4 0,95
bahwa semakin besar referensi suhu yang diberikan, maka waktu yang diperlukan untuk mencapai keadaan stabil akan semakin lama. Referensi suhu 160 ℃ d engan suhu awal 26 ℃ membutuhkan waktu naik (Rise Time) 957
detik, pada referensi suhu 170
℃ dengan suhu awal 24℃ membutuhkan waktu naik (Rise Time) 1004 detik, pada referensi suhu 180
℃  dengan  suhu  awal  24℃ membutuhkan waktu naik (Rise Time) 1102 detik. Data parameter unjuk kerja pengujian dengan referensi pada plant tanpa beban ditunjukkan pada pada Tabel 4.

## Tabel 4. Karakteristik tanggapan sistem pengendalian tanpa beban
Suhu
Awal ( ℃ ) Referensi ( ℃ ) Waktu naik 𝑻 𝒓 (detik) Waktu Penetapan 𝑻 𝒔 (detik) 26 160 957 1359 24 170 1004 1354 24 180 1102 1296

## 3.2.2. Dengan Beban
Respon sistem sistem pengendalian suhu pada plant dry heat sterilizer tanpa beban dengan memberikan nilai referensi suhu sterilisasi yaitu 160 ℃ , 170 ℃ , dan 180 ℃ ditunjukkan pada Gambar 11, Gambar 12, dan Gambar 13.
Gambar 11.  Respon plant dengan beban referensi 160 ℃
Gambar 12. Respon plant dengan beban referensi 170 ℃
Gambar 13.  Respon plant dengan beban referensi 180 ℃
Dari ketiga hasil pengujian sistem pengendalian suhu pada plant dry heat sterilizer dengan  beban disimpulkan bahwa semakin besar referensi suhu yang diberikan, maka waktu yang diperlukan untuk mencapai keadaan stabil akan semakin lama. Jika suhu awal sama, maka referensi suhu 160 ℃ dengan suhu awal 26 ℃ membutuhkan waktu naik 1209 detik, pada referensi suhu 170 ℃ dengan suhu awal  24,5 ℃ membutuhkan waktu naik 1193  detik, pada referensi suhu 180 ℃ dengan suhu awal 26 ℃ membutuhkan waktu naik 1348  detik. Data parameter unjuk kerja pengujian dengan referensi pada plant tanpa beban ditunjukkan pada pada Tabel 5.
Tabel  5.  Karakteristik tanggapan sistem pengendalian dengan beban
Suhu Awal ( ℃ )
Referensi ( ℃ ) Waktu naik 𝑻 𝒓 (detik)
Waktu Penetapan 𝑻 𝒔 (detik) 26 160 1209 1618 24,5 170 1193 1580 26 180 1348 1562
3.3. Pengujian Terhadap Gangguan 0 50 100 150 200 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 Suhu ( ℃ ) Waktu (detik) referensi suhu aktual 0 50 100 150 200 0 500 1000 1500 2000 2500 Su hu ( ℃ ) Waktu (detik) referensi suhu aktual 0 50 100 150 200 250 0 500 1000 1500 2000 2500
Su hu ( ℃ ) Waktu (detik) referensi suhu aktual

## 3.3.1. Gangguan Kontinyu
Pengujian gangguan kontinyu sistem pengendalian suhu pada plant dry heat sterilizer dengan pemberian referensi suhu 170 ℃ dilakukan dengan cara membuka pintu sedikit (20 ° dari engsel pintu plant ) secara terus menerus sampai keadaan suhu plant mencapai kondisi steady state . Setelah itu, pintu plant ditutup  untuk menguji kemampuan kendali  PID dalam mengikuti referensi suhu yang diberikan pada referensi.
Pada Gambar 14  terlihat bahwa respon suhu sistem pengendalian suhu dengan gangguan terus menerus untuk referensi 170 ℃ sulit untuk mencapai kondisi stabil pada referensi yang diberikan. Saat respon suhu mencapai 138 ℃ pada waktu 3141 detik, maka gangguan diakhiri yaitu dengan menutup pintu plant . Setelah pintu ditutup rapat, respon suhu mulai naik mengikuti referensi dan mencapai  referensi  memerlukan waktu 415 detik, dan pada detik ke 3660  suhu sudah mencapai keadaan steady state .
Gambar 14.  Grafik respon plant dengan gangguan kontinyu

## 3.3.2. Gangguan Sesaat Tanpa Beban
Respon sistem pengendalian suhu terhadap gangguan sesaat pada plant  dry heat sterilizer tanpa beban dengan referensi 170 ℃ ditunjukkan pada Gambar  15. Gangguan sesaat  berupa pintu dibuka pada keadaan steady state diberikan  pada  detik ke-377, selama 300 detik suhu sistem berangsur-angsur menurun sampai suhu terendah yaitu 94 ℃ . Setelah pintu plant ditutup, maka respon suhu sistem mulai mengikuti  referensi dan mencapai referensi (170 ℃ ) yang ditentukan oleh operator memerlukan waktu 616 detik, dan pada detik ke-1368 respon sistem pengendali suhu sudah mencapai keadaan steady state .
Gambar 15.  Grafik respon plant  tanpa beban dengan gangguan sesaat

## 3.3.3. Gangguan Sesaat Dengan Beban
Pengujian gangguan sesaat tanpa beban sistem pengendalian suhu pada plant dry heat sterilizer dengan pemberian suhu 170 ℃ , pemberian gangguan sesaat dilakukan dengan cara membuka pintu plant selama 300 detik, setelah itu pintu plant ditutup kembali.
Gambar  16  menunjukkan respon sistem pengendalian suhu terhadap gangguan sesaat pada plant tanpa beban dengan referensi 170 ℃ . Gangguan sesaat diberikan pada detik ke-326, selama 300 detik suhu sistem berangsur- angsur menurun sampai suhu terendah yaitu 97,8 ℃ . Setelah pintu plant ditutup, maka respon suhu sistem mulai mengikuti referensi dan mencapai referensi memerlukan waktu 693 detik, dan pada detik ke-1402 respon sistem pengendali suhu sudah mencapai keadaan steady state .
Gambar 16.  Grafik respon plant dengan beban dengan gangguan sesaat

## 4. Kesimpulan
Telah berhasil dirancang sistem pengendalian suhu pada plant dry heat sterilizer dengan metode Ziegler-Nichols pada aksi kendali  dengan parameter PID ( 𝐾 𝑝 =11,23,
0 50 100 150 200 0 1000 2000 3000 4000 5000 Suhu ( ℃ ) Waktu (detik) referensi suhu aktual 0 50 100 150 200 0 500 1000 1500 2000 2500 Suhu ( ℃ ) Waktu (detik) referensi suhu aktual
0 50 100 150 200 0 500 1000 1500 2000 2500 Suhu ( ℃ ) Waktu (detik) referensi suhu aktual
Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana ISSN: 2086 ‐ 9479
𝑇 𝑖 =120, dan 𝑇 𝑑 =30)  dapat bekerja dengan baik dan mampu mempertahankan suhu referensi (160 ℃ , 170 ℃ , dan 180 ℃ ) baik pada pengujian tanpa beban maupun pengujian dengan beban.

## Referensi
[1] S. D. Moh. Yamin, R. Basamalah, “Potensi Pemaparan LED  Inframerah untuk Fotoinaktivasi Bakteri Bacillus subtilis,”  Bachelor's Projects,Universitas Airlangga, vol. 17, no. 1, 2015.
[2] W. A. Rutala and D. J. Weber, “Disinfection and Sterilization in Health Care Facilities : What Clinicians Need to Know,” Healthcare Epidemiology invited article , vol. 39, no. Cdc, 2004.
[3] G. M. Practice and P. Approximate, 5.8 Methods of sterilization : The International Pharmacopoeia , 2016.
[4] M. Biomed, DASAR UNTUK lABORATORIUM · KESEHATAN ( Manual of Basic Techniques for A Health Laboratory ) , 2nd ed. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC, 2011.
[5] I. K. Purohit and N. V. Gupta, “Temperature Mapping of Hot Air Oven ( Dry Heat Sterilizer ),” Journal of Pharmacy Research, vol. 11, no. 2, pp. 120–123, 2017.
[6] K. Ogata, Modern  Control Engineering , 5th ed. Prentice Hall, 2010.
[7] I. Setiawan, KONTROL PID UNTUK PROSES INDUSTRI. Surabaya: PT. Elex Media Komputindo, 2008.
[8] maxim integrated, “Cold-Junction-Compensated K-
Thermocouple- to-Digital Converter ( 0 ° C to + 1024 ° C ).” Data Sheet Maxim Integrated Products, p. 8, 2014.
[9] AAMI, “Dry heat ( heater air) sterilizers.” Association for the Advancement of Medical Instrumentation, Arlington, United States of America, p. 43, 2004.