## JURNAL FISIKA DAN TERAPANNYA
p-ISSN: 2302-1497, e-ISSN: 2715-2774 http://journal.uin-alauddin.ac.id/index.php/jft

## PERBANDINGAN  SISTEM  KENDALI  SUHU  INKUBATOR  BAYI DENGAN  METODE  ZIEGLER-NICHOLS  DAN  METODE  TUNING COHENG-COON

## Zulfaniar dan Nur Aulia
Jurusan Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Alauddin Makassar email: nhiiar30@gmail.com , aulianur942@gmail.com

## INFO ARTIKEL
Status artikel: Diterima: 28 Mei 2020 Disetujui: 29 Juni 2020 Tersedia online: 30 Juni 2020
Keywords: Baby incubator, method Ziegler-nichols, method tuning coheng-coon

## ABSTRACT
In  the  world  of  helath,  especially  in  the  handling  of newborns,  an  incubator  is  one  of  the  right  instruments  to evercome  the  problems  in  handling  newborns,  newborns cannot  produce  body  heat  naturally.  Which  makes  the stability of the body of a newborn is disrupted. So one of the important parameters to be controlled in this probem is the  incubator  room  temperature  conditions.  The  baby incubator  is  used  to  get  the  effect  of  heat  on  the  baby body.  The  system  that  has  been  used  in  the  incubator  to date is still simple, with the aim of using a control system ini  making  comparisons  of  2  methodes  is  the  tuning coheng-coon  method  and  the  zegler  Nichols  method. Obtained  respectively  the  values  of  Pi,  Ki  and  Kd  in  the tuning  coheng-coon  method  are  157, 48  and 3.27  and  the Ziegler-nichols  method  respectively  the  Pi,  Ki  and  Kd constant  are  90,  50  and  0  with  the  resultang  constant values  capable  of  of  producing  a  very  small  error  state value  of  more  than  1%  at  each  set  point  that  uses  the tuning  coheng-coon  method  so  that  the  method  has  the advantage of a faster response.

## 1. PENDAHULUAN
Seperti  sekarang  ini  teknologi  berkembang  dengan  pesat  yang  mencakup  dalam berbagai  bidang.  Salah  satunya  adalah  pada  bidangan  kesehatan  hal  ini  disebabkan kebutuhan  yang  semakin  banyak  di  bidang  kedokteran  yang  harus  ditunjang  dengan kemampuan  teknologi  bayi  premature  adalah  bayi  yang  lahir  kurang  dari  37  minggu  dan memiliki  berat  badan  kurang  dari  2500  gram.  Incubator  bayi  biasanya  yang  dirancang memiliki  ukuran  ruang  panjang  70  cm,  lebar  40  cm,  dan  tinggi  60  cm.  pengaturan  suhu yang cukup hangat pada inkubator bayi sangat diperlukan untuk mencegah hipotermi yang akan terjadi pada bayi premature. Suhu incubator bayi adalah 31 0 C-36 0 C tapi tetap dilihat dari berat badan bayi, semakin berat semakin rendah suhu dari incubator bayi.
Zulfaniar, dkk. / Jurnal Fisika dan Terapannya (2020) Vol. 7 (1): 62-67
Pada  mulanya  incubator  dimanfaatkan  untuk  mendapatkan  efek  panas  terhadap tubuh  bayi,  dimana  pengontrolan  suhu  dilakukan  secara  manual  oleh  para  perawat  bayi dengan cara menghidupkan dan mematikan rangkaian pemanas berdasarkan indicator suhu pada  thermometer.  Oleh  sebab  itu,  penggunaan  incubator  manual  digantikan  incubator otomatis karena penggunaan incubator manual dirasa kurang efisien.
Dengan kemampuan teknologi dapat meliputi adanya perkembangan produk seperti sensor-sensor  yang  lebih  peka  dan  lebih  teliti,  juga  perkembangan  medianya  seperti perubahan  dari  teknologi  kabel  ke  teknologi  non  kabel  (wireless),  salah  satunya penggunaan  jaringan  wifi,  lebih  memberikan  keleluwasaan  dalam  jangkauan  jarak  dan dapat  menyesuaikan  dengan  adanya  perkembangan  teknologi.  Incubator  merupakan peralatan yang digunakan untuk membantu menangani bayi lahir premature, terbantu juga dengan  adanya  perkembangan  teknologi  yang  berupa  adanya  wifi  serta  sensor  ini.  Salah satu bantuannya berupa adanya pemantuan bayi oleh seorang perawat yang dapat dilakukan sesuai  dengan  keberadaan  perawat,  dan  tidak  harus  memantau  secara  langsung  dihadapan bayi  tersebut.  Perancangan  sistem  pemantauan  incubator  bayi  ini,  dilakukan  dengan menggunakan  wifi,  dan  berdasarkan  database  bayi,  yang  diinfokan  melalui  sensor  sensor yang  diletakkan  disekitar  bayi  tersebut.  Sensor-sensor  tersebut  antara  lain  sensor  suhu, sensor kelembaban dan sensor suara.
Dengan aturan ziegler-nichols digunakan untuk tuning nilai kontroler PID. Ada dua metode  pada  aturan tuning  Ziegler-nichols  yaitu  metode  pertama  dan metode  kedua.  Pada metode  kedua    dengan  orde  1  kurva  respon  menggunakan  garis  bantu  untuk  menentukan dua  buah  konstanta  yaitu  waktu  tunda  (L)  dan  waktu  constant  (T)  sehingga  dapat ditampilkan pada tabel berikut.
Tabel 1 penalaran parameter PID dengan metode Kurva reaksi (Ogata, 1985)
Tipe controller Kp Ki Kd P T/L - 0 PI 0,9 T/L L/0,3 0 PID 1,2 T/L 2L 0,5 L
Penalaran  parameter  controller  PID  selalu  didasari  atas  tinjauan  terhadap karakteristik  yang  diatur  (Plant).  Parameter  PID  itu  dilakukan  karena  penyusunan  model matematik  plant  tidak  mudah,  maka  dikembangkan  suatu  metode  eksperimental.  Metode cohen-coon  didasarkan  pada  reaksi  plant  yang  dikenai  suatu  perubahan.  Dengan menggunakan  metode  cohen-coon,  penalaran  kontroler  PID  dapat  dilakukan  dengan mudah.  Ada  beberapa  cara  untuk  menentukan  nilai  apa  yang  digunakan  untuk  parameter PID dalam pengontrolan, dan menggunakan metode cohen-coon adalah salah satu metode dengan  melihat  sistem  control  tanpa  kontroler  dapat  diketahui  perubahan  langkah  secara manual.  Menggunakan  metode  cohen-coon  respons  sistem  dimodelkan  ke  perubahan langkah sebagai respon orde pertama ditambah waktu mati.  Dari respon ini tiga parameter
Zulfaniar, dkk. / Jurnal Fisika dan Terapannya (2020) Vol. 7 (1): 62-67
Kp,  Ti,  dan  Td  ditemukan  K  adalah  kondisi  mapan  keluaran  dibagi  dengan  perubahan langkah  input.  T  adalah  konstanta  waktu  efektif  dari  respon  orde  pertama,  dan  Td merupakan waktu mati.
Beberapa  model  kontrol  dan  fungsi  telah  diaplikasikan  dalam  inkubator  dan berbagai  metode  yang  dilakukan  seperti  metode  tuning  cohen-coon  untuk  kendali  suhu, kontroler  PID  berbasis  Ardiuno  Uno  dan  metode  zieghlar-nichols  dengan  parameter  PID. Secara  khusus,  hal  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  perbandingan  hasil  parameter  kedua metode  sistem  kendali  PID  yang  digunakan  dalam  penulisan  ini  dengan  hasil  yang dipreoleh dari penelitian sebelumnya.

## 2. METODE PENELITIAN
Dari  beberapa  referensi  yang  dilihat,  penelitian  dengan  menggunakan  beberapa metode  yang  dilakukan  seperti  infant  incubator  berbasis  PID  yang  dilengkapi  dengan metode tuning cohen-coon untuk Kendali suhu, kontroler PID berbasis Ardiuno Uno, dan metode  zieglar-nichols  pada  incubator  bayi  berbasis  PID.  Dari  metode  tersebut dilakukannya perbandingan data dari hasil yang didapat dari penelitian sebelumnya.
Dengan  kendali  suhu  incubator  bayi  yang  berbasis  PID  dan  labView  untuk menentukan  masing  masing  parameter  dilakukan  proses  identifikasi  plant  untuk mendapatkan model matematis dengan identifikasi  metode zieglar Nichols. Aturan zieglar Nichols digunakan untuk tuning nilai controller PID.  Ada dua metode pada aturan tuning zieglar  Nichols  yaitu  metode  pertama  dan  metode  kedua,  software  labView  2014  dan ardiuno  IDE  1.8.5.  software  labview  akan  digunakan  untuk  memonitoring  dari  sistem incubator  bayi  mendesain  kontrolernya,  yaitu  kontroler  PID  (proporsional-integral- differensial) dengan metode kurva reaksi zieglar Nichols serta software ardiuno IDE untuk mengontrol suhu pada hardware dari incubator bayi.
Metode tuning cohen-coon dengan parameter controller PID terhadap karakteristik yang di atur (plant) dengan memberikan waktu naik yang lebih cepat dibandingkan dengan metode  Ziegler-nichols.  Metode  Ziegler-nichols  digunakan  untuk  tuning  nilai  kontroler PID metode ini terdiri dari dua metode. Metode tuning cohen coon adalah versi yang lebih kompleks  dari  metode  Ziegler-nichols.  tetapi  pada  kedua  metode  tersebut  dengam mengukur  parameter  PID  menggunakan  LabView  (laboratory  virtual  instrument engineering  workbench)  meruapakan  software  yang  secara  khusus  digunakan  untuk pemrosesan sistem dan visualisasi dari data sebuah instrumentasi.
Gambar 1 . Diagram blok sistem incubator bayi (Sayyuda, 2020)

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil penelitian, perbandingan hasil parameter PID ketiga metode dapat dilihat pada tabel 1.
Tabel 1 . Perbandingan hasil parameter PID dari ketiga metode (mode kanguru-metode zighlar-nichols dan metode coheng-coon) n No Metode Parameter PID Error (steady state) Kp Ki Kd 33 0 C 34 0 C 35 0 C 1 Metode tuning coheng-coon 157 48 3,29 0,091 0,147 0,038 2 Metode zieghlar nichols 90 50 0 0,057 0,041 0,057
Dari tabel 1 kita dapat melihat model grafik dari metode tuning coheng-coon dan zieghlar nichols pada gambar 2 dan 3.
Gambar 2 . Grafik Pengujian sistem metode coheng-coon
Gambar 3. Grafik Pengujian sistem metode ziegler-nichols
Dari  beberapa  hasil  penelitian  sebelumnya  yang  menjadi  acuan  penyusunan  ini, dengan  hasil  rata  rata  yang  di  dapatkan  dengan  merancang  alat  incubator  bayi  untuk kendali  suhu  yang  menggunakan  metode  ziegler-nichols  dan  metode  tuning  coheng-coon sehingga menghasilkan perbandingan yang didapatkan.
Dengan  menggunakan  PID  dalam  rancangan  incubator  bayi  ada  yang  berbasis arduino  uno  dan  menggunakan  Labview  2014  meliputi  penentuan  nilai  konstanta  KP,  Ki dan  Kd  dengan  metode  Ziegler  Nichlos metode  kurva  reaksi  dengan  pengujian  dilakukan setiap setpoint beserta diberi gangguan dan disertai juga tampilan monitoring dari labview sehingga  menghasilkan  nilai  Kp  =  90;  Ki=50;  dan  Kd=0  dan  untuk  setpoint  33 0 C  di dapatkan  error  steadystate  :  0,557%  lalu  untuk  setpoint  34 0 C  didapatkan  hasil  error steadystate  =  0.041%  dan  untuk  setpoint  35 0 C  didapatkan  hasil  error  steadystate = 0.057%.berbasis arduino uno menggunakan PID yang paling optimum pada pemanas dan
Zulfaniar, dkk. / Jurnal Fisika dan Terapannya (2020) Vol. 7 (1): 62-67
kipas pada incubator ini adalah Kp 1,501 Ki 0,015 dan Kd  -1,,319 sistem ini bersifat stabil dengan nilai gain margin sebesar 109 dB dan phase margin sebesar inf derajat.
Respon  sistem  yang  dihasilkan  menggunakan  kontroler  PI  dengan  metode  tuning cohen-coon  memiliki  keunggulan  respon  yang  bergerak  lebih  cepat  untuk  mencapai setpoint.  Pada  pengujian  sistem  dengan  kontrol  PI  cohen-coon,  saat  setpoint  33°C didapatkan Error Steady State sebesar 0.091%. Sedangkan pada setpoint 34oC didapatkan Error Steady State sebesar 0.147%. Dan pada setpoint 35°C didapatkan nilai Error Steady State sebesar 0.038%. Dari nilai Error Steady State diatas, dapat disimpulkan bahwa sistem inkubator  bayi  memiliki  Error  Steady  State  yang  kecil  yaitu  kurang  dari  1%  pada  setiap setpoint.

## 4. SIMPULAN
Berdasarkan  penelitian  sebelumnya,dari  perbandingan  sistem  kendali  suhu menggunakan  metode  tuning  cohen  coon  dengan  nilai  konstanta  Kp  =  157,  Ki  =  48  dan Kd = 3,29 dan respon sistem  yang dihasilkan saat set point 33 0 C didapatkan error steady state  sebesar  0,091%  pada  setpoint  34 0 C  didapatkan  error  steady  state  0,147%  dan  pada setpoint  35 0 C  didapatkan  error  steady  state  sebesar  0,038%  sehingga  dapat  disimpulkan bahwa sistem incubator bayi metode tuning coheng-coon memiliki error yang kecil kurang dari  1%  dibandingkan  dengan  metode  ziegler-nichools  pada  setpoint  yang  dapat menstabilkan suhu di dalam incubator bayi dengan keunggulan respon bergerak lebih cepat mencapai setpoint.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
Faradisa  sayyuda,  Rusimamto  puput  wanarti  (2020). Perancangan  kontroler  PI  dengan metode  Tuning  Cohen-coon  untuk  kendali  suhu  pada  incubator  bayi  berbasis Labview  2014 .  Jurnal  teknik  elektro.  Vol.09  No.02.  293-301.  Jurnal mahasisw.unesa.ac.id.
Kurniawan  Andris,  bambang  suprianto.  (2018). Rancang  Bangun  sistem  pengendalian suhu  pada  incubator  bayi  berbasis  PID  dan  LAbView  2014 .  Jurnal  teknik  Elektro. Vol. 07. No.03.225-232.jurnal mahasiswa.unesa.ac.id
M.  Munadi,  R.  A.  Pandu,  R.  Wiradinata,  H.  P.  Julianti,  and  R.  Setiawan,  " Model  dan prototipe  inkubator  mobile  menggunakan  kontroler  PID  berbasis  Arduino  Uno ," Jurnal  Teknologi  dan  Sistem  Komputer,  vol.  8,  no.  1,  pp.  69-77,  2020. doi: 10.14710/jtsiskom.8.1.2020.69-77
Pratiwi Anggraeni dara, Dkk. (2019). Infant incubator berbasis proportional integral dan derivative  (PID)  dilengkapi  dengan  mode  kanguru .  TEKNOKES.  Vol.  12 (No. 1).2407-8964. 10.35882/teknokes.v12i1.6
Samputri  hidayah  nur  annisa,  titisari  dyah  syaifuddin.  (2019). Incubator  Analyzer menggunakan  Aplikasi  android .  TEKNOKES.  Vol.12,  No.1.  2407-8964.  DOI: 10.35882/teknokes.v12i1.3
Setyaningsih  Noor  Dwi  yulita,  Imam  abdul  Rozaq  (2016). Kendali  suhu  incubator  bayi menggunakan PID . Jurnal SIMETRIS.Vol 7 No.2. 2252-4983.jurnal.umk.ac.id