RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL TEMPERATUR DAN KADAR AIR . PDF

11d ago
2 Views
0 Downloads
615.62 KB
10 Pages
Transcription

RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL TEMPERATURDAN KADAR AIR PADA RUANG PENGERING KOPRAMENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA 8535Oleh :Hendro Deni KustiawanNIM. 10 106 210 13ABSTRAKPerancangan dan pembuatan sistem kontrol temperature dan kadar air pada ruangpengering kopra menggunakan mikrokontroler Atmega 8535 mengunakan sensor suhu LM35 dansensor kadar air. Ouput dari sensor berupa sinyal-sinyal analog sehingga harus diubah dulumenjadi data digital agar dapat diolah oleh mikrokontroler Atmega 8535 melalui fitur ADC danhasilnya akan ditampilkan di LCD.Pengujian alat hasil rancang bangun ini dilakukan dalam ruangan tertutup (29cm x24cm x25cm). Dari hasil pengujian diperoleh bahwa untuk mendapatkan buah kopra dengan kadar airsebesar %5. Buah kelapa segar seberat 1 kg dengan kadar air awal 78.7%, dengan pemanasanpada suhu 70o C, diperlukan waktu kurang lebih 24 jam dan buah kelapa segar seberat 2 kg dengankadar air awal 66%, dengan pemanasan pada suhu 70o C diperlukan waktu kurang lebih 26 jamKata Kunci : Kopra, ATmega 8535, LM35, Kadar air1. PENDAHULUAN1.1 Latar belakangPerindustrian skala kecil dan menengah diIndonesiamasihteknologiyangbanyaksederhana1.2 Rumusan masalahAdapun permasalahan pada Tugas Akhir iniadalah sebagai berikut :1. Bagaimana desain ruang pengering kopramenggunakankelapadantemperature secara otomatis.masihmenggantungkan pada sumber alam. Sebagaidengan2. emcontoh industri kopra yang banyak terdapat dipengering kopra yang keadaan temperaturnyakotapanasdapat diseting dan terkontrol secara otomatismatahari dalam industri tersebut akan terkendalasesuai permintaan pasar yaitu mempunyaiketikasehinggakadar air rendah antara 5-6 % bebas daridampaknya produktivitas industri terhambat dancendawan (jamur), serta memiliki warna jauhtidak maksimal.lebih putih dan bersihkendari.musimPemanfaatanpenghujanenergitiba.

1.3 Batasan masalahBatasan masalah dalam pelaksanaan TugasAkhir ini adalah:1. Desain alat sistem kontrol temperature dankelembapan pada ruang pengering kopramenggunakan sensor LM35 untuk kontrolsuhu dan moisture sensor untuk sensorProses pembuatan kopra dapat dilakukandengan beberapa cara:1. Pengeringan dengan sinar matahari (sundrying).2. Pengeringandenganpengaranganataupengasapan di atas api (smoke curing ordrying).kelembapan.2. Perancangan sistem mesin pengering kopramenggunakan mikrokontroler ATMega 85353. Pengeringandenganpemanasantidaklangsung (indirect drying).4. Pengeringan menggunakan solar systemsebagai kontrol utama sistem.3. Suhu pada ruangan pengering kopra antara(tenaga panas matahari).Pengeringan60 - 75 C sehingga hasil kopra tidakhangus dan kadar air kopra yang diinginkanbertujuanuntukmemperpanjang umur simpan dengan caramengurangi kadar air untuk mencegah agar5 - 6 %.tidak1.4 TujuanTujuan dari Tugas Akhir ini yakni sebagaiberikut :1. Untuk mengetahui desain ruang pengeringkopra kelapa dengan menggunakan controltemperature secara otomatisditumbuhiolehmikroorganismepembusuk. Alasan yang mendukung prosespengeringan dapat menghambat pertumbuhanmikroorganisme adalah untuk mempertahankanmutu produk terhadap perubahan fisik dankimiawi yang ditentukan oleh perubahan kadarair,2. Untuk membuat Sistem kontrol temperaturdan kadar air pada ruang pengering kopra2.2 Standar Mutu Kopramenggunakan mikrokontroler ATMega 8535yangefesiensiwaktusehinggadapatmenghasilkan kopra yang baik dengan kadarair rendah antara 5 - 6 %.adalahdagingmutukopradiIndonesiadisesuaikan Standar Nasional Indonesia (SNI),seperti terlihat pada tabel 2.1.Tabel 2.1 Standar Nasional Indonesia Mixed KopraNo2. TINJAUAN PUSTAKA2.1 tuABC1Kadar air, % (b/b) maks5552Kadar minyak, %(b/b) min656060555Asam lemak bebas, %(b/b)(endosperm) yang sudah dikeringkan. Kelapa3yang paling baik yang akan diolah menjadi4Berjamur, %(b/b) maks0005Serat, %(b/b) maks888kopra yakni yang telah berumur sekitar 300 haridan memiliki berat sekitar 3-4 kg.maks2.3 Mikrokontroler ATMega8535Saat ini keluarga mikrokontroler yangada dipasaran yaitu intel 8048, 8051(MCS-51),

Motorola 68HC11, microchip PIC, hitachi H8dan atmel AVR. AVR menawarkan beberapakemudahan dan kelebihan. Mikrokontroler AVRmemiliki arsitektur RISC 8 bit, di mana semuainstruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bitsword) dan sebagian besar instruksi dieksekusiGambar 2.4 Sensor Suhu LM35dalam 1 siklus clock, berbeda dengan instruksiMCS 51 yang membutuhkan 12 siklus clock.Tentu saja itu terjadi karena kedua jenis2.5 Sensor Kadar Airmikrokontroler tersebut memiliki arsitekturSensor kadar air adalah sensor yangyang berbeda. AVR berteknologi RISC (Reduceddapat mendeteksi kadar air pada suatu media,Instruction Set Computing), sedangkan seridalam penelitian ini adalah buah kopra yangMCSCISC(Complexakan diukur tingkat kadar airnya. Sensor iniInstruction Set Computing) (HeriAndriantoterdiri dari dua probe untuk melewatkan arus51berteknologimelalui bahan uji yaitu buah kopra, kemudian2008:1).membaca resistansinya untuk mendapatkan nilaikadar air, semakin banyak air membuat buahkopra lebih mudah menghantarkan listrik(resistansi kecil), sedangkan buah kopra si besar). Berdasar prinpsip tersebutkita dapat merancang dan membuat sensorkadar air, gambar di bawah ini adalah rangkaianGambar 2.3 Susunan Pin IC ATMEGA8535(Sumber : ATMEL, Data Sheet AVR Microcontroller ATMega8535)sensor kadar air.2.4 Sensor Suhu LM35Sensor suhu LM35 adalah komponenelektronikayangmemilikifungsidalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35yang dipakai dalam penelitian ini berupaelektronikaelektronikayangdiproduksi oleh National Semiconductor. LM35memiliki keakuratan tinggi dan kemudahanperancangan jika dibandingkan dengan sensorsuhu yang lainKemampuannyauntukmengubah besaran suhu menjadi besaran listrikkomponen2.6 LCD (Liquid Crystal Display)dariLCDuntukmenampilkan tidak hanya angka-angka, tetapijuga huruf-huruf, kata-kata dan semua saranasimbol, lebih bagus dan serbaguna daripadapenampil-penampil menggunakan7–segmentlight emiting diode (LED) yang sudah umum.Bentuk dan ukuran modul- modul berbasiskarakter banyak ragamnya, salah satu variasibentukdanukuranyang tersediadan

dipergunakanpadaperalataniniadalahmemakai 16 x 2 karakter (panjang 16, baris 2,3.2 Perancangan Dan Pembuatan PerangkatKeraskarakter 32) dan 16 pinGambar 2.5 LCD 2x162.7 RelayRelay adalah saklar mekanik yangdikendalikan atau dikontrol secara elektronik(elektro magnetik). Saklar pada relay akanterjadi perubahan posisi OFF ke ON pada saatGambar 3.2 Rangkaian Keseluruhan Sistem3.2.1 Pembuatan Power SupplyRangkaian power supply berfungsi untukdiberikan energi elektro magnetic pada armaturemensuplayrelay tersebut. Relay pada dasarnya terdiri darirangkaian yang ada. Rangkaian power supply ini2 bagian yaitu bagian utama yaitu saklarterdiri dari dua keluaran yaitu 5 volt dan 12 volt.mekanik dan sitem pembangkit elektromagnetik(inductor inti fungsimenurunkan tegangan dari 220 volt ke 15 voltdan disearahkan menggunakan 4 buah diode,Regulator 7805 berfungsi untuk menstabilkantegangan agar tetap 5 volt, begitu juga denganregulator 7812 agar tetap di tegangan 12 volt.Gambar 2.6 Relay3. PERANCANGAN DAN PEMBUATANALAT3.1 Konfigurasi SistemGambar 3.3 Rangkaian power supply 12VGambar 3.4 Rangkaian power supply 5VGambar 3.1 Blok diagram keseluruhan sistem

3.2.2 Pembuatan Perangkat Keras Minimun2.2.3 Pembuatan Rangkaian LCDMikrokontroler ATmega8535Rangkaian ini berfungsi sebagai pusatkendalidariseluruhsistemyangada.Komponen utama dari rangkaian ini adalah ICMikrokontroller ATMega 8535. PenggunaanGambar 3.6 Rangkaian Skematik Konektor LCDpin-pin mikrokontroler pada perancangan sistemRangkaianini adalah sebagai berikut:skematikkonektoryang1. Pin 1 dan 2 adalah port B yang terhubungdihubungkan dari LCD ( Liquid Crystaldengan driver relay pemanas dan driver relayDisplay) ke mikrokontroler dapat dilihat padauntuk kipas,gambar diatas. Pada alat ini LCD yang2. Pin 6,7,8 adalah port B dan pin 9 adalahreset,pininiterhubungdengandigunakan adalah LCD Hitachi 2x16usbdownloader3. Pin 14 sampai pin 21 adalah port D dalam2.2.4 PembuatanRangkaianinterfacekeypadperancangan alat ini terhubung ke keypad,.4. Pin 22 sampai 29 adalah port C, pin initerhubung langsung ke display LCD5. Pin 39 dan 40 adalah port A, pin initerhubung dengan sensor suhu dan sensorkelembapan.6. Pin 10 dan 30 adalah pin yang terhubungGambar 3.7 Rangkaian Keypad 4x4dengan sumber tegangan 5 volt, sedangkanKontruksi matrix keypad 4x4 diataspin 11 dan 31 keduanya adalah pin yangcukup sederhana, yaitu terdiri dari 4 baris dan 4terhubung dengan ground.kolom dengan keypad berupa saklar push buttonyang diletakkan di setiap persilanagn kolom danbarisnya3.2.3 Pembuatan Rangkaian Sensor SuhuGambar 3.5 Rangkaian Minimum ATmega8535Gambar 3.8 Rangkaian dasar LM35DZ

Gambar diatas adalah gambar skematikrangkaiandasarsensorsuhuLM35DZ,rangkaian ini sangat sederhana dan t(resistansiburukuntukmenghantarkan listrik.Rangkaian dasar tersebut cukup untuk sekedarbereksperimen atau untuk aplikasi yang tidakmemerlukanakurasipengukuran3.2.5Pembuatan Rangkaian Driver Relayyangsempurna.Untuk memperbaiki kinerja rangkaiandasar di atas, maka ditambahkan beberapakomponen pasif dan penguat seperti yangditunjukkan pada gambar berikut ini.Gambar 3.11 Rangkaian Driver Relay PemanasGambar 3.9 Rangkaian Operasional Amplifier LM35DZ2.2.4 Pembuatan Rangkaian Sensor KadarAirGambar 3.12 Rangkaian Driver Relay BlowerRangkaian driver relay diatas terdiri dariatas sebuah resistor, transistor BD139, diode,led, dan relay 12 Volt. Untuk menggerakkanrelay, daya (arus / tegangan) dari mikrokontrolerkurang mencukupi sehingga perlu penguat(driver). Driver yang paling sederhana biasanyaterdiri dari sebuah transistor. Transistor BD139adalah transistor dengan jenis NPN.Gambar 3.10 Rangkaian Sensor Kadar AirSensor ini menggunakan dua probe yang3.3 Perancangan Dan Pembuatan PerangkatLunakterbuat dari tembaga untuk melewatkan arusyang melalui kopra dan kemudian unakdiperlukanuntukmengisi program di mikrokontroler. Fitur yangkelembapan, lebih banyak air yang terkandungdimilikidalam kopra akan menghantarkan listrik lebihpergunakan apabila telah di set dan diprogrammudahdulu agar bisa okontrolerdapatkita

ruang pengering kopra sesuai dengan yang disetting maka elemen pemanas (heater) mati,sedangkan jika temperatur di dalam ruangpengering kopra melebihi batas maka elemenpemanas (heater) akan mati disertai dengankipasakanhidupuntukmengurangitemperatur di dalam ruang pengering kopra.4. Sensor kelembapan akan dibaca oleh ADCmikrokontroler melalui pin A.15. Setelahnilaikelembapanditentukankemudian elemen pemanas (heater) hidupmelalui sebuah relay, sensor kelembapanberfungsi untuk kontrol kelembapan buahkopra di dalam ruangan pengering kopra.Apabila kelembapan buah kopra belumsesuai dengan yang di setting maka elemenpemanas(heater)akantetaphidup,sebaliknya apabila kelembapan buah koprasesuai dengan yang di setting maka elemenGambar 3.12 Flowchartpemanas (heater) akan mati disertai denganhidupnyaPenjelasan dari flowchart gambar diatasbuzzeryangakanberbunyimenandakan buah kopra telah kering.adalah sebagai berikut1. Didalam proses kontrolling mikrokontrolerakan menunggu data yang berasal dari4. PEMBAHASAN DAN PENGUJIANPengujianinidilakukandengancarakeypad untuk setting nilai suhu dan kadar airpengecekan dan pengukuran jalur rangkaiansesuai dengan kebutuhan, yaitu suhu disetserta menguji komponen penunjangnya secara70oC dan kadar air 5%.keseluruhan. Pengujian ini dilakukan untuk2. NilaisuhuakandibacaolehADCmikrokontroler melalui pin A.0.3. Setelahnilaitemperaturmengetahui peralatan yang ada pada perangkatkeras yang dibuat (baik buruknya kondisi alatditentukandan kinerjanya).kemudian elemen pemanas (heater) hidupmelalui sebuah relay, sensor suhu LM35DZberfungsi untuk kontrol suhu di dalamruangan pengering kopra. Apabila temperatur4.1 Catu Daya RegulatorTujuanpengujianpadarangkaianregulator tegangan ini adalah untuk mengamati

besarnya tegangan pada saat sumber tegangandicocokkan dengan tampilan yang ada padamelewati rangkaian ini dengan menggunakanlayar LCD.multimeter digital.Berikut ini adalah tabel hasil an sebesar 12VGambar 4.1 Pengujian LCD 2 x 16Tabel 4.1 Hasil Pengukuran RegulatorNoTypeICInputOutputKeterangan1.780512 Volt5 VoltTanpa beban2.780512 Volt4.95 VoltDengan beban4.4 Pengujian Sensor SuhuMetodepengujianyangdilakukanadalah dengan menanamkan program sederhanapada port mikrokontroler untuk membaca dataanalog dari sensor suhu dan mengeluarkan datahasil pembacaan tersebut melalui tampilan LCD4.2 Pengujian Port akukan dengan cara melakukan pengujianpada I/O (Input/ Output) dari rangkaian.Pengujian I/O dilakukan dengan cara mengukurtegangan pada pin VCC dan tegangan OutputGambar 4.2 Pengujian Sensor Suhupada masing-masing port mikrokontroller ketikarangkaian diaktifkanTabel 4.2 Pengujian Port nputOutputLowPORTD 0xFFLogika(PORTD.0 -0D.7)LowPORTD 0x00Logika(PORTD.0 r 4.3 Perbandingan Sensor Suhu Dengan Waktu4.3 Pengujian LCDDari hasil pengujian yang dilakukanPengujian LCD 16x2 dilakukan dengantujuan untuk mendapatkan parameter berupatampilan karakter pada LCD sesuai dengankeinginan.Pengujiandilakukandenganmemprogram karakter atau tulisan yang inginditampilkanpadaLCDdankemudiandidapat bahwa sensor suhu LM35 dapatmembaca suhu ruangan oven dan ditampilkan diLCD. Berdasarkan tabel pengujian diatas dapatkami simpulkan untuk mendapatkan suhu yangdinginkan yaitu 70 oC diperlukan waktu ratarata sekitar 10 menit

4.5 Pengujian Sensor Kadar air4.7 PengujianMetode pengujian yang dilakukan denganSecaraKeseluruhancara memasukkan kopra ke dalam oven yangsudah diset suhunya diantara 65oC – 70oC.RangkaianPengujian bertujuan untuk mengetahuiapakah alat yang di rancang dapat bekerjadengan baik saat digunakan. Proses pengeringankopra menggunakan alat ini dapat menghasilkanbuah kopra yang memiliki kadar air sebesar 5% setelah dilakukan pengeringan selama 48jam.Gambar 4.4 Perbandingan Kelembapan Dengan WaktuGambar 4.5 Kopra Yang Telah di OvenDari hasil pengujian yang dilakukandidapat bahwa sensor kadar air dapat berfungsidenganbaikdanditampilkandiLCD.Berdasarkan tabel pengujian diatas dapat kamisimpulkan untuk mendapatkan kadar air yangGambar 4.6 Tampilan peringatan di LCDdinginkan yaitu 5 %, sebanyak 3 kali percobaan5. PENUTUPdiperlukan waktu rata-rata sekitar 48 jam5.1 KesimpulanBerdasarkan4.6 Pengujian driver relayPengujian rangkaian driver relay heaterdan kipas dilakukan untuk mengetahui apakahrangkaian driver relay yang dibuat sudah dapatbekerja dengan baik da

Perancangan sistem mesin pengering kopra menggunakan mikrokontroler ATMega 8535 sebagai kontrol utama sistem. 3. Suhu pada ruangan pengering kopra antara 60° - 75° C sehingga hasil kopra tidak hangus dan kadar air kopra yang diinginkan 5 - 6 %. 1.4 Tujuan Tujuan dari Tugas Akhir ini yakni sebagai ...