Pembuatan Simulasi Otomasi Pengaturan Suhu Pada Proses Penggorengan Keripik Pisang Berbasis Mikrokontroler

(1)

ABSTRACT

Manufacturing Automation Simulation Temperature Setting On Microcontroller Based Frying Banana Chips

By Agung Wijaya

One of the provinces that produce banana chips production, namely the province of Lampung. Judging from manufacture chips especially in the Lampung province is relatively simple compared to banana chips industry other. So to maintain the quality of the banana chips and increasing business competition with fellow banana chips industry other, noteworthy better get in process frying. Therefore it is necessery to do research on manufacturing automation simulation temperature setting on microcontroller based frying banana chips.

In this study the authors uses a temperature sensor type Thermistor NTC, to regulate the temperature of the griddle frying. This study focuses on the temperature setting process banana chips frying. Setting frying temperature starts by measuring the temperature of the griddle, if the temperature of griddle reaches 150 0C then microcontroller will give others to motor DC to lower strainer to the bottom of the griddle frying with a period of time specified, later DC motor will off and the frying process can be done. At the time of the frying process take places to keep the temperature regulator can be temperature of the frying griddle >150 0C the servo motor will move 200 (CW) to shrink valve opening of the gas, and at a temperature < 150 0C the servo motor will move 200 (CCW) to raise valve opening of the gas.

From the research that has been done it could be concluded that the thermistor circuit in wheatstone bridge, LM 324, LM 339, driver servo motor, DC motor, and minimum system circuit in microcontroller that has been made to run well, so it can be applied directly to the appliance frying banana chips.

Keywords : Automation, Temperature Setting, Processing Banana Chips, Thermistor, Microcontroller.

(2)

Pembuatan Simulasi Otomasi Pengaturan Suhu Pada Proses Penggorengan Keripik Pisang Berbasis Mikrokontroler

Oleh Agung Wijaya

Salah satu Provinsi penghasil produksi keripik pisang yaitu Provinsi Lampung. Ditinjau dari Proses pengolahan keripik terutama pada proses penggorengannya di Provinsi Lampung masih terbilang sederhana dibandingkan industri keripik pisang lainnya. Maka untuk menjaga kualitas dari hasil keripik pisang serta meningkatkan persaingan bisnis dengan sesama industri keripik pisang lainnya perlu diperhatikan lebih baik lagi pada proses pengorengannya. Oleh sebab itu perlu dilakukan penelitian tentang pembuatan simulasi otomasi pengaturan suhu pada proses penggorengan keripik pisang berbasis mikrokontroler.

Pada penelitian ini penulis menggunakan sensor suhu jenis thermistor NTC untuk mengukur suhu pada penggorengan. Penelitian ini menitik beratkan pada pengaturan suhu proses penggorengan keripik pisang. Pengaturan suhu penggorengan dimulai dengan mengukur suhu pada wajan penggorengan, apabila suhu pada wajan penggorengan mencapai suhu 150 0C maka mikrokontroler akan memberikan perintah kepada motor DC untuk menurunkan strainer kedasar wajan penggorengan dengan lama waktu yang telah ditentukan, setelah itu motor DC akan mati dan proses penggorengan dapat dilakukan. Pada saat proses penggorengan berlangsung untuk menjaga agar regulator suhu dapat terjaga dengan baik maka diperlukan sebuah motor servo dengan prinsip kerjanya yaitu apabila suhu pada wajan penggorengan > 150 0C motor servo akan bergerak 200 (CW) untuk mengecilkan bukaan katup pada gas dan pada saat suhu < 150 0C motor servo akan bergerak 200 (CCW) untuk membesarkan bukaan katup gas. Dari penelitian yang telah dilakukan didapatkan kesimpulan bahwa rangkaian thermistor pada wheatstone bridge, LM 324, LM 339, driver motor servo, motor DC dan rangkaian sistem minimum pada mikrokontroler yang telah dibuat dapat berjalan dengan baik sehingga dapat diaplikasikan langsung kedalam alat penggorengan keripik pisang.

Kata kunci : Otomasi, Pengaturan Suhu, Pengolahan Keripik Pisang, Thermistor, Mikrokontroler

(3)

PEMBUATAN SIMULASI OTOMASI PENGATURAN SUHU

PADA PROSES PENGGORENGAN KERIPIK PISANG

BERBASIS MIKROKONTROLER

(Skripsi)

Oleh :

AGUNG WIJAYA

TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2012

(4)

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR ISI ... i

DAFTAR GAMBAR ... iv

DAFTAR TABEL ... vi

DAFTAR GRAFIK ... vii

I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1

B. Tujuan Penelitian ... 4

C. Batasan Masalah ... 5

D. Sistematika Penulisan ... 5

II. TINJAUAN PUSTAKA A. Keripik Pisang ... 7

B. Otomasi Sistem Produksi ... 9

C. Pengertian Sensor ... 15

D. Sensor Temperatur ... 16

E. Aktuator ... 21

F. Motor Servo ... 25

1. Pengertian Motor Servo ... 25

(5)

3. Pensinyalan Motor Servo ... 28

G. Mikrokontoler ... 29

1. Pengertian Mikrokontroler ... 29

2. Mikrokontroler AVR ATMega16 ... 30

H. Rangkaian Catu Daya ... 34

1. Dioda Sebagai Penyearah ... 35

2. Regulator LM 78XX ... 36

III. METODE PENELITIAN A. Waktu dan Tempat ... 38

B. Bahan dan Alat ... 38

C. Diagram Alir ( Flow Chart ) ... 41

D. Prosedur Penelitian ... 42

E. Pengujian Sistem Otomasi ... 48

F. Prosedur Pengamatan ... 49

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil ... 50

1. Hasil Data Pengamatan Survey Pada Industri Pembuatan Keripik Pisang ... 50

2. Hasil Rangkaian Keseluruhan Simulasi Otomatis Pengaturan Suhu Pada Proses Penggorengan ... 51

B. Pembahasan ... 56

(6)

2. Pembuatan Software ... 71 V. SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan ... 79 B. Saran ... 80 DAFTAR PUSTAKA

(7)

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1. Hasil Pengamatan Pada Industri Pembuat Keripik ... 50

2. Hasil Pengukuran Catu Daya 5 VDC ... 66

3. Hasil Pengukuran Catu Daya Dari Trafo dengan CT 18 VDC ... 66

4. Hasil Pengukuran Nilai Ouput Pada Thermistor ... 67

5. Hasil Pengukuran Kondisi Logika Pin Mikrokontroler ... 69

(8)

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. Diagram Blok Pengendali Feedback ... 13

2. Diagram Blok Pengendali Feedforward ... 14

3. Blok Diagram I/O Untuk Konfigurasi System Interferential ... 14

4. RTD ( Resistance Temperatur Detector) ... 16

5. Simbol Thermistor ... 17

6. Thermistor PTC ... 19

7. ThermistorNTC Pada Wheatstone Bridge ... 20

8. Prinsip Kerja Thermocouple ... 21

9. Contoh AktuatorHidrolik Praktis ... 22

10.Contoh Aktuator Penumatik ... 22

11.Solenoid ... 24

12.ServoMotor ... 26

13.Sistem Mekanik Motor Servo ... 26

14.Waktu Posisi Dan Pemberian Pulsa ... 28

15.ATMega 16 ... 30

16.Konfigurasi Kaki (Pin) ATMega 16 ... 32

17.Karakteristik Dioda ... 35

18.Rangkaian Penyearah Sistem Jembatan ... 36

(9)

20.Diagram Alir (Flow Chart) ... 41

21.Sistem Kontrol Pada Regulator Suhu Penggorengan ... 44

22.Sistem Kontrol Proses Penggorengan ... 45

23.Sistem Kontrol Hasil Keripik Pisang ... 45

24.Rangkaian Simulasi Sistem Secara Keseluruhan ... 51

25.Rangkaian Catu Daya 5 VDC ... 57

26.Rangkaian Catu Daya Dari Trafo CT 18 V DC ... 58

27.ThermistorNTC Pada Rangkaian Wheatstone Bridge ... 58

28.Rangkaian Differential Amplifier ... 59

29.Rangkaian Komparator ... 60

30.Rangkaian Sistem Minimum Pada Mikrokontroler Atmega 16 ... 62

31.Rangkaian Driver Motor DC ... 63

32.Rangkaian Servo Motor ... 64

33.Pengukuran Mikrokontroler ATMega16 ... 68

34.CodeVision AVR ... 71

35.Program Untuk Menjalankan Motor Servo ... 72

(10)

DAFTAR GRAFIK

Grafik Halaman

(11)

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Produksi buah-buahan di Indonesia seperti nanas, salak, pisang, dan pepaya cukup tinggi. Menurut Direktorat Jenderal Hortikultura (2009), produksi buah-buahan Indonesia meningkat dari tahun ke tahun. Pada saat musim panen, produksi buah-buahan berlimpah sehingga harga jualnya rendah. Produksi buah yang melimpah kadang juga belum dimanfaatkan (Antarlina dan Rina 2005).

Petani tidak dapat menyimpan buah-buahan lebih lama karena umur simpannya pendek. Penanganan buah yang kurang hati-hati pada saat panen, termasuk pengemasan dan transportasi, akan menyebabkan kerusakan 10-60%. Oleh karena itu, perlu upaya meningkatkan umur simpan dan nilai tambah buah-buahan (Sofyan 2004).

Salah satu bentuk makanan olahan dari buah-buahan yang mempunyai peluang pasar internasional adalah makanan kering. Permintaan akan makanan kering dari buah-buahan terus meningkat karena masyarakat negara-negara maju menyukai makanan sehat yang banyak mengandung serat (Syaefullah et al. 2002). Salah satu makanan ringan adalah keripik, yang tergolong jenis crackers, yaitu makanan yang bersifat kering, renyah, tahan

(12)

lama, praktis, mudah dibawa dan disimpan, serta dapat dinikmati kapan saja (Direktorat Jenderal Pengolahan dan Pemasaran Hasil Pertanian 2004).

Salah satu jenis buah-buahan yang biasa dibuat keripik yaitu pisang, pisang adalah tanaman buah berupa herba yang berasal dari Kawasan Asia Tenggara termasuk Indonesia. Pisang termasuk dalam famili Musaceae, dan terdiri atas berbagai varietas dengan penampilan warna, bentuk, dan ukuran yang berbeda-beda. Varietas pisang yang diunggulkan antara lain Pisang Ambon Kuning, Pisang Ambon Lumut, Pisang Barangan, Pisang Badak, Pisang Raja Besar, Pisang Kepok Kuning, Pisang Susu, Pisang Tanduk, dan Pisang Nangka.

Pisang dapat dibagi menjadi 3 golongan, yaitu :

1. Pisang yang buahnya enak dimakan (Musa paradisiaca L.)

2. Pisang yang hanya diambil sebagai serat (Musa textilis Noe) atau sering disebut pisang manila).

3. Pisang liar yang hanya digunakan sebagai hiasan seperti pisang-pisangan (Heliconia indica Lamk) atau pisang lilin yang diambil lilinnya (Musa zebrina Van Hautte).

Tanaman Pisang tumbuh baik dan dibudidayakan di seluruh wilayah Indonesia. Setiap petani dapat dipastikan menanam pisang, sekalipun di antaranya hanya menanam pisang pada pekarangan. Di beberapa daerah seperti Lampung, Jawa Timur, dan Sulawesi Selatan Pisang telah diusahakan secara perkebunan (estate). Pisang sebagai bahan pangan yang bergizi tinggi merupakan sumber vitamin, mineral, dan karbohidrat. Pisang dikonsumsi

(13)

bukan saja sebagai bahan tambahan tetapi juga di beberapa negara dikonsumsi sebagai bahan makanan pokok. Buah pisang dapat diolah dalam keadaan mentah maupun matang. Keripik pisang adalah produk makanan ringan dibuat dari irisan buah pisang dan digoreng, dengan atau tanpa bahan tambahan makanan yang diizinkan.

Salah satu provinsi penghasil produksi keripik pisang yaitu provinsi lampung, tepatnya di daerah tanjung karang yang merupakan pusat kota dari provinsi lampung. Keripik pisang sudah sejak lama diproduksi oleh para pedagang kripik dilampung dan menjadi salah satu ciri khas makan serta cendra mata dari provinsi lampung.

Hasil olahan keripik pisang mempunyai rasa yang berbeda-beda, yaitu : asin, manis, manis pedas, dan lain-lain. Pembuatan keripik pisang sangat sederhana dan membutuhkan modal yang tidak terlalu besar. Pisang yang baik dibuat keripik adalah pisang ambon, kapas, tanduk, dan kepok kuning. Tujuan pengolahan pisang menjadi keripik pisang adalah untuk memberikan nilai tambah dan meningkatkan atau memperpanjang kemanfaatan buah pisang. Syarat mutu keripik pisang dapat mengacu SNI 01-4315-1996, Keripik pisang standar teknis ini berlaku untuk pembuatan pisang menjadi keripik pisang. Pada saat ini Prosedur Opersional Pengolahan Keripik Pisang terdiri dari beberapa kegiatan meliputi penyiapan bahan baku, penyiapan peralatan dan kemasan, pengupasan dan pengirisan, pencucian dan perendaman, penggorengan, penirisan minyak, pemberian bumbu, pengemasan dan pelabelan, serta penyimpanan. Ditinjau dari proses pengolahan keripik

(14)

terutama pada proses penggorengannya diprovinsi lampung masih terbilang sangat sederhana (konvensional) sangat berbeda dibandingankan dengan provinsi ataupun industri keripik pisang lainnya yang sudah menggunakan sistem penggorengan vakum. Oleh karena itu para pedagang industri kripik dilampung dan industri keripik diprovinsi lainnya lebih memilih menggunakan pengorengan yang dilakukan secara konvensional karena mahalnya biaya mesin penggoreng vakum.

Dilihat dari pentingnya proses produksi keripik pisang tersebut, maka untuk menjaga kualitas dari hasil kripik pisang serta meningkatkan persaingan bisnis dengan sesama industri keripik pisang lainnya terutama diprovinsi lampung perlu diperhatikan lebih baik lagi pada proses pembuatan keripik pisang terutama pada proses pengorengannya, oleh karena itu penulis ingin mencoba membuat penelitian tentang proses pembuatan kripik pisang menggunakan sistem otomasi,adapun judul yang diambil oleh penulis yaitu pembuatan simulasi otomasi pengaturan suhu pada proses penggorengan keripik pisang berbasis mikrokontroler ATMega16 dengan harapan sistem otomasi ini dapat memudahkan dan diterapkan di industri pembuatan keripik pisang dengan harga yang terjangkau, waktu yang lebih efisien serta kualitas keripik yang dihasilkan dapat terjaga dengan baik.

B. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah, membuat simulasi otomasi pengaturan suhu pada proses penggorengan keripik pisang berbasis mikrokontroler sehingga mendapatkan hasil keripik pisang yang lebih berkualitas.

(15)

C. _{Batasan Masalah}

1. _{Penelitian ini membahas tentang simulasi pembuatan sistem otomasi}

proses penggorengan keripik pisang

2. _{Mikrokontroler yang digunakan adalah Mikrokontroler ATMega16}

3. _{Pada penelitian ini sistem otomasi digunakan pada proses pengaturan suhu,}

penirisan minyak dan pengangkatan keripik pisang yang sudah jadi

4. Software yang digunakan untuk melakukan pemprograman pada mikrokontroler adalah CodeVision AVR.

D. Sistematika Penulisan

Dalam penulisan laporan Tugas Akhir menggunakan standar penulisan karya ilmiah baku yang diterbitkan oleh Universitas Lampung yang terbagi dalam lima bab, yaitu:

Bab I Pendahuluan

Dimana bab ini menjelaskan tentang latar belakang masalah, tujuan, batasan masalah, dan sistematika penulisan.

Bab II Landasan Teori

Penulis mengemukakan landasan teori yang yang berisi teori–teori dasar yang bersesuaian dengan penelitian yang dilakukan.

Bab III Metode Penelitian

Adalah bab yang berisi waktu dan tempat penelitian, prosedur penelitian dan pengujian, serta alur penelitian.

(16)

Bab IV Hasil dan Pembahasan

Yang berisi data pengujian dan pembahasan hasil dari penelitian sistem otomasi.

Bab V Simpulan dan Saran

Pada bab kelima ini berisikan tentang pokok-pokok kesimpulan yang didapat melalui perhitungan dan pembahasan yang dilakukan dari penelitian ini serta saran apakah rancangan ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan pada metode lain yang mempunyai sistem kerja yang sama.

Daftar Pustaka

Yang berisikan kumpulan referensi yang dijadikan sebagai sumber bahan acuan dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini.

Lampiran

(17)

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Keripik Pisang

Keripik pisang adalah produk makanan ringan dibuat dari irisan buah pisang dan digoreng, dengan atau tanpa bahan tambahan makanan yang diizinkan. Tujuan pengolahan pisang menjadi keripik pisang adalah untuk memberikan nilai tambah dan meningkatkan atau memperpanjang kemanfaatan buah pisang. Keripik pisang sudah sejak lama diproduksi masyarakat, hasil olahan keripik pisang mempunyai rasa yang berbeda-beda, yaitu : asin, manis, manis pedas, dan lain-lain.

Pembuatan keripik pisang sangat sederhana dan membutuhkan modal yang tidak terlalu besar. Pisang yang baik dibuat keripik adalah pisang ambon, kapas, tanduk, dan kepok kuning.

Tahapan-tahapan poses yang harus dilakukan dalam pembuatan keripik pisang adalah sebagai berikut :

1. Pengupasan dan Penirisan

Pisang dikupas, kemudian diiris tipis-tipis (tebal 2 – 3 mm) secara memanjang atau melintang, langsung ditampung dalam bak perendaman untuk menghindari proses oksidasi enzim fenolase yang ada dalam getah pisang.

(18)

2. Perendaman

Hasil irisan direndam dalam larutan natrium bisulfit (Na2SO3) 0,3 – 0,5% selama 10 menit lalu ditiriskan.

3. Penggorengan

Irisan buah pisang digoreng menggunakan minyak yang cukup banyak sehingga semua bahan terendam. Tiap 1 kg irisan pisang membutuhkan 3 liter minyak goreng. Selama penggorengan, dilakukan pengadukan secara pelan-pelan. Penggorengan dilakukan sampai keripik cukup kering dan garing. Hasil penggorengan disebut dengan kripik pisang. Untuk mendapatkan keripik pisang dengan rasa manis dapat dilakukan penaburan dengan gula halus.

4. Penirisan Minyak

Hasil penggorengan pertama ditiriskan dengan menggunakan peniris minyak hingga minyak yang ada menetes tuntas.

5. Pemberian Bumbu

Untuk melayani konsumen yang memiliki selera berbeda-beda, dapat diciptakan rasa kripik pisang yang beraneka rasa, misalnya keripik pisang manis, keripik pisang asin, dan kripik pisang pedas. Caranya adalah sebagai berikut :

a. Keripik Pisang Rasa Manis

Penyiapan larutan gula. Gula pasir putih dilarutkan dalam air dengan perbandingan 1 kg gula : 250 ml air, dan diaduk-aduk sampai larut merata. Setelah itu larutan dipanaskan sampai mendidih. Setelah mendidih, api segera dikecilkan untuk menjaga larutan gula tetap

(19)

panas dan cair. Pencelupan dalam larutan gula. Keripik yang telah ditiriskan segera dicelupkan ke dalam larutan gula, diaduk sebentar agar merata, lalu diangkat dan dianginkan atau diangin-anginkan. b. Keripik Pisang Rasa Asin

Keripik pisang yang sudah digoreng setengah kering dicelupkan ke dalam larutan garam dengan perbandingan 1:100

c. Keripik Pisang Rasa Pedas

Keripik pisang yang sudah digoreng setengah kering dicelupkan ke dalam larutan bumbu yang terdiri dari cabe, bawang putih, dan garam. Setelah itu larutan dipanaskan sampai mendidih. Setelah mendidih, api segera dikecilkan untuk menjaga larutan bumbu pedas tetap panas dan cair. (http://petanitangguh.blogspot.com)

B. Otomasi Sistem Produksi

Otomasi adalah proses yang secara otomatis mengontrol operasi dan perlengkapan sistem dengan perlengkapan mekanik atau elektronika yang dapat mengganti manusia dalam mengamati dan mengambil keputusan. Ide dasar otomasi ini yaitu penggunaan elektrik atau mekanik untuk menjalankan mesin atau alat tertentu disertai otak yang mengendalikan mesin atau alat tersebut sehingga produktifitas meningkat dan biaya produksi menurun. Sehingga secara umum sistem otomasi dapat didefinisikan sebagai suatu teknologi yang berkaitan dengan aplikasi mekanik, elektronik dan sistem yang berbasis komputer (PLC atau mikro) yang Semuanya bergabung menjadi satu

(20)

untuk memberikan fungsi terhadap manipulator mekanik sehingga akan memiliki fungsi tertentu.

Otomasi memiliki tujuan memberikan kemudahan, meningkatkan efektivitas kerja sistem dan meningkatkan jaminan keselamatan kepada para operator. Cara kerja pada sistem pengendalian otomatis sama dengan kerja sistem pengendalian manual.

Sistem yang dirancang melakukan empat fungsi pengendalian yaitu mengatur, membandingkan, menghitung dan mengkoreksi. Perbedaan yang ada yaitu pada pengoperasian sistem, dimana sistem pengendalian otomatis tidak lagi dikerjakan oleh operator, tetapi sepenuhnya dikerjakan oleh sebuah controller yang merupakan bagian dari DCS (Distributed Control System).

Dilihat dari sistem manufaktur grover P.M (2000), otomasi dibedakan menjadi tiga macam yaitu:

1. Fixed Automation

Merupakan sistem otomatis yang mempunyai konfigurasi peralatan tetap, sesuai dengan tahapan operasinya ataupun perakitannya. Sistem otomasi jenis ini mempunyai ciri-ciri antara lain:

 Modal awal yang besar.  Laju produksi yang tinggi.

 Relatif tidak fleksibel dalam pengakomodasian perubahan produk. 2. Programmable Automation

Pada sistem otomasi ini, alat-alat produksi dirancang dengan kemamapuan dapat dirubah urutan operasinya sehingga dapat mengakomodasikan

(21)

perubahan konfigurasi sesuai dengan perubahan macam-macam produk. Ciri-ciri dari sistem otomasi jenis ini yaitu :

 Modal yang besar untuk peralatan.  Laju produksi relatif rendah.

 Fleksibel untuk perubahan konfigurasi.  Sangat cocok untuk batch production. 3. Fleksible Automation

Merupakan pengembangan dari Programmable Automation, sehingga sistem jenis ini mamapu memproduksi macam-macam produk tanpa kehilangan waktu secara virtual akibat perubahan bentuk produk dari produk yang satu ke bentuk produk berikutnya. Adapun ciri-ciri dari sistem otomasi jenis ini adalah:

 Modal besar untuk peralatan.

 Produksi kontinu dari macam-macam produk.  Laju produksi sedang.

 Fleksibel untuk perubahan variasi rancangan produk.

Ada beberapa alasan dalam penggunaan sistem otomasi antara lain sebagai berikut:

a. Meningkatkan produktifitas perusahaan

Peningkatan produktifitas ini ditandai dengan lebih besarnya output perjam-orang apabila sistem otomasi manufaktur diterapkan.

b. Tingginya biaya tenaga kerja

kecenderungan meningkatnya biaya kerja di dunia industri mendorong pengusaha untuk menginvestasikan fasilitas otomasi yang

(22)

relatif mahal. Dengan sistem otomasi dapat meningkatkan laju produksi menyebabkan harga perproduk lebih rendah.

c. Kurangnya tenaga kerja untuk kemampuan tertentu

Ini juga akibat dari industri pelayanan sehingga semakin sulit untuk mendapatkan tenaga kerja dengan skill tertentu. Dengan sistem otomasi manufaktur jumlah dan kemampuan yang dibutuhkan untuk menghasilkan produk berkualitas, lebih rendah.

d. Tenaga kerja cenderung berpindah kesektor pelayanan.

Kecenderungan dinegara maju kususnya Amerika Serikat, dimana tenaga kerja lebih menyukai sektor pelayanan.

e. Keamanan

Dengan otomasi manufaktur pekerjaan lebih aman, artinya keamanan akibat kecelakaan kerja saat operasi produksi ataupun perpindahan operator pada saat produksi lebih terjamin.

f. Tingginya harga bahan baku

Mahalnya harga bahan baku sebagai input produksi, membutuhkan efisiensi pemakaian bahan baku. Dengan otomasi manufaktur dapat mengurangi bahan baku yang terbuang.

g. Meningkatkan kualitas produk.

Otomasi tidak hanya dapat menghasilkan produk pada laju yang lebih cepat, tetapi juga dapat meningkatka kualitas produk dibandingkan dengan menggunakan metode manual.

(23)

Dengan otomasi manufaktur dapat mengurangi waktu antara pesanan pelanggan sampai pengiriman produk. Dengan demikian pelayanan terhadap pelanggan dapat lebih kompetitif.

Macam – macam tipe konfigurasi pengendalian yaitu antara lain : a. Feedback control configuration

Konfigurasi ini mengukur secara langsung variabel yang dikendalikan untuk mengatur harga variabel yang dimanipulasi. Tujuan pengendalian ini yaitu mempertahankan variabel kendali pada level yang diinginkan.

Gambar 1. Diagram Blok Pengendali Feedback (Carter, 2001) b. Feedforward control configuration

Konfigurasi sistem pengendali feedforward memanfaatkan pengukuran langsung pada disturbance untuk mengatur harga variabel yang akan dimanipulasi. Tujuan pengendalian adalah mempertahankan variable output yang dikendalikan pada nilai yang diharapkan.

(24)

Gambar 2. Diagram Blok Pengendali Feedforward (Carter, 2001)

c. Inferential Control Configuration

Konfigurasi sistem pengendali inferential memanfaatkan data hasil pengukuran output sekunder (secondary measurement) untuk mengatur harga variabel yang akan dimanipulasi. Hal ini dilakukan karena variable output yang akan dikendalikan tidak dapat diukur secara langsung. Tujuan pengendalian ini adalah mempertahankan variabel unmeasured output tersebut pada harga yang ditetapkan pada set point.

Gambar 3. Blok Diagram I/O Untuk Konfigurasi Sistem Inferential (Carter, 2001)

(25)

C. Pengertian Sensor

Sensor adalah suatu alat yang merubah dari besaran fisika menjadi besaran listrik. Suhu merupakan suatu besaran, karena dapat diukur, dipantau dan dapat digunakan dalam hampir setiap sistem fisik. Besaran itu harus dapat diwakili nilainya secara efisien dan akurat agar dapat dimanfaatkan dengan baik, Pada dasarnya ada dua cara untuk mewakili nilai besaran tersebut, yaitu secara digital dan analog.

Secara umum berdasarkan fungsi dan penggunaannya sensor dapat dikelompokan menjadi 3 bagian yaitu:

1. Sensor Thermal (Panas)

Sensor thermal adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi gejala perubahan panas atau temperatur pada suatu dimensi benda atau dimensi ruang tertentu. Contohnya: bimetal,thermistor,thermocouple dan RTD (Resistansce Temperature Detector).

2. Sensor Mekanis

Sensor mekanis adalah sensor yang mendeteksi perubahan gerak mekanis, seperti perpindahan atau pergeseran atau posisi, gerak lurus dan melingkar, tekanan, aliran, level dsb. Contoh; strain gage, linear variable deferential transformer (LVDT), proximity, potensiometer, load cell, bourdon tube, dsb.

3. Sensor Optik (Cahaya)

Sensor optik atau cahaya adalah sensor yang mendeteksi perubahan cahaya dari sumber cahaya, pantulan cahaya ataupun bias cahaya yang mengenai

(26)

benda atau ruangan. Contoh; photo cell, photo transistor, photo diode, photo voltaic, photo multiplier, pyrometer optic,dsb.

(http://elektronikatea.blogspot.com/2010/07/jeniskenis.html) D. Sensor Temperatur

sensor temperatur adalah suatu sensor yang mengkonversikan perubahan energi termal suatu objek menjadi energi listrik. Energi termal ini permolekul material dinyatakan dalam derajat temperatur tertentu.

Berdasarkan perubahan dalam sifat-sifat elektris sensor temperatur ini dapat dibedakan menjadi 3 yaitu:

1. RTD (Resistance Temperatur Detector)

Bekerja berdasarkan resistansi logam karena perubahan temperatur. Berbagai logam yang sering digunakan pada RTD adalah platina, nikel, nikel alloys dan tembaga.

Gambar 4. RTD (Resistance Temperatur Detector) ( http://www.musbikhin.com)

(27)

RTD memiliki beberapa keunggulan yaitu : - Resistansi rendah 100Ω sampai 1000 Ω. - Range operasi lebar (-2000C sampai 8500C) - Akurasi tinggi (0,00060 C sampai 0.10C) - Repeatability dan stabilitas tinggi. Sedangkan kelemahan dari RTD adalah :

- Waktu respon lebih lambat (0,5 sampai 5 detik) - Sensitif terhadap shock dan vibrasi.

- Disupport dengan keramik, glass tube - Internal-seft heating (joule heating I2R) 2. Thermistor

Thermistor Adalah salah satu jenis sensor suhu yang mempunyai koefisien temperatur yang tinggi, dimana komponen ini dapat mengubah nilai resistansi karena adanya perubahan temperatur. Thermistor dibedakan dalam 3 jenis, yaitu thermistor yang mempunyai koefisien negatif, disebut NTC ( Negative temperature Coefisient), thermistor yang mempunyai koefisien positif, disebut PTC (Positive Temperature Coefisient) dan thermistor yang mempunyai tahanan kritis, yaitu CTR ( Critical Temperature Resistance).

(28)

Grafik 1. Perbandingan Thermistor PTC dan NTC (http://www.usmotors.com)

Keuntungan menggunakan sensor temperatur jenis thermistor antara lain sebagai berikut :

- Resistansi tinggi 1KΩ sampai 100 KΩ

- Ukuran fisik (disk, manik-manik, batang) kecil - Manik kecil (small bead diameternya 0.005 inchi) - Respon waktu cepat, untuk thermistor manik 1⁄2 detik. - Lebih murah daripada RTD

- Sensitivitas sangat tinggi (1000 kali lebih sensitif daripada RTD) - Perubahan resistansi 10% per 0C. Misal resistansi nominal 10KΩ

maka

- resistansi akan berubah 1KΩ untuk setiap perubahan temperatur 1 0C - Tidak sensitif terhadap shock dan vibrasi

- Thermistor dilindungi capsul (plastik, teflon/material lembam) - memperlambat waktu respon karena kontak termal kurang baik.

Tmin T

Tmax NTC: - PTC: +

- Daerah kerja NTC lebih luas - Daerah kerja PTC lebih pendek

dari NTC, karena PTC memiliki Tmin

& Tmax, dan saat tertentu akan menjadi NTC

(29)

a. Thermistor PTC (Positive Temperature Coeficient)

PTC adalah jenis resistor non linier yang nilai hambatannya terpengaruh oleh perubahan suhu. Makin tinggi suhu yang mempengaruhi makin besar nilai hambatannya. PTC merupakan resistor dengan koefisien positif. dalam hal ini, thermistor PTC berbeda dengan thermistor NTC, antara lain: 1. Koefisien temperatur dari thermistor PTC bernilai positif hanya dalam interval temperatur tertentu, sehingga diluar interval tersebut akan bernilai nol atau negatif; 2. Harga mutlak dan koefisien temperatur dari thermistor PTC jauh lebih besar dari pada thermistor NTC.

Gambar 6. Thermistor PTC (http://hwalon.en.made-in-china.com) b. Thermistor NTC (Negative Temperature Coeficient)

NTC kebalikan dari PTC, makin tinggi suhu yang mempengaruhi maka makin kecil nilai hambatannya. NTC mempunyai koefisient negatif yang tinggi, thermistor jenis ini dibuat dari oksida logam yang terdapat dari golongan transisi, seperti ZrO2 - Y2P3 NiAI2O3 Mg(Al, Cr,Fe). Oksida-oksida ini mempunyai resistansi g sangat tinggi, tetapi dapat diubah menjadi bahan semikonduktor dengan menambahkan beberapa ion lain yang mempunyai valensi berbeda yang disebut dengan doping,

(30)

dan pengaruh dari resistansinya dipengaruhi perubahan temperatur yang diberikan.

Contoh Penggunaan NTC sebagai thermometer elektronik (pada rangkaian wheatstone bridge)

Gambar 7. Thermistor NTC Pada Wheatstone Bridge (http://www.efunda.com)

c. CTR ( Critical Temperature Resistance).

CTR terbuat dari V2O3, dipanaskan dengan serbuk oksida Ba atau serbuk Oksida Si yang hasilnya berbentuk kaca. Thermistor jenis ini mempunyai koefisien temperatur negatif tinggi. pengaruh resistansi yang drastis karena pengaruh suhu tersebut terjadi pada transisi logam semikonduktor, berubah-ubah tergantung dari konsentrasi dopent oksida logam. CTR yang mempunyai perubahan secara drastis dalam interval temperatur tertentu biasanya digunkan sebagai pendeteksi harga ambang. (http://blog.elearning.unesa.ac.id/pdf-archive/jenis-thermistor-.pdf)

3. Thermocouple

Prinsip kerja dari thermocouple seperti pada gambar dibawah ini yaitu sikuit dibuat hubungan antara dua material yang (dissimilar) pengukuran

RNTC

A R1

B VA

(31)

voltage ketika dua material tersebut berakhir dari thermocouple sirkuit adalah karena perbedaan temperatur.

Gambar 8. Prinsip Kerja Thermocouple (Pramudijanto, 2003)

E. AKTUATOR

Aktuator adalah sebuah peralatan mekanis untuk menggerakkan atau mengontrol sebuah sistem yang biasa digunakan sebagai proses lanjutan dari keluaran suatu proses olah data yang dihasilkan oleh suatu sensor atau kontroler. Aktuator ini dapat dibuat dari motor listrik atau motor DC, Sistem penumatik dan perangkat hidrolik. Berdasarkan katagori tenaganya aktuator dibedakan menjadi beberapa jenis yaitu:

a. Aktuator hidrolik

Tahun 1653, ilmuwan Blaise Pascal menyatakan teori : apabila tekanan eksternal dikenakan ke sejumlah fluida (bisa gas ataupun cairan), maka tekanan tersebut akan dipindahkan seluruhnya ke semua bagian dari fluida tersebut . Ciri-ciri dari aktuator hidrolik adalah gerakan linier, Daya besar

(32)

tanpa gear, simpel, efisiensi rendah. Kelemahan dari aktuator ini yaitu torsi yang besar kontruksinya sukar.

Gambar 9. Contoh AktuatorHidrolik Praktis (Uchino, 2003) b. Aktuator penumatik

Jika hidrolik menggunakan fluida dalam bentuk cairan, pneumatik menggunakan udara yang ternyata memiliki kaidah yang sama dalam hubungannya dengan gaya dan luas area. Perbedaannya adalah bahwa udara yang ditekan atau dimampatkan, volumenya akan berubah. Maka, untuk membangkitkan tekanan yang dibutuhkan dalam pengoperasian piston, pompa harus melakukan pekerjaan tambahan yaitu memampatkan udara

.

(33)

c. Aktuator elektrik

Aktuator tenaga elektris, biasanya digunakan solenoid, motor stepper,motor singkron, motor induksi, motor arus searah dan motor arus bolak-balik (motor DC). Aktuator ini Disebut juga motor listrik. Sifat mudah diatur dari torsi rendah sampai torsi sedang.

Keunggulan aktuator elektrik:  Mudah dalam pengontrolan  Mulai dari mW sampai MW

 Berkecepatan tinggi dari 1000-10000rpm  Akurasi tinggi

 Banyak macamnya

 Torsi ideal untuk pergerakan  Efisiensi tinggi

Contoh aktuator elektrik :  Relay

Relay adalah peralatan yang dioperasikan secara elektrik yang secara mekanik akan menswitch sirkuit elektrik. Relay merupakan bagian yang penting dalam sistem kontrol karena berguna dalam kendali jarak jauh. Dan mengendalikan listrik tegangan tinggi dengan menggunakan listrik tegangan rendah.

 Solenoid

Solenoid adalah alat yang digunakan untuk mengubah sinyal listrik atau arus listrik menjadi gerakan mekanik linier. Solenoid ini

(34)

terbentuk dari kumparan dari inti besi yang dapat bergerak, besar gaya tarikan atau dorongan yang dihasilkan adalah ditentukan denganjumlah lilitan kumparan tembaga dan besar arus yang menglir melalui kumparan.

Gambar 11. Solenoid (Tugino, 2008) 1. Stepper

Stepper adalah alat yang mengubah pulsa listrik yang diberikan menjadi gerakan rotor discret (berlainan) yang disebut step (langkah). Satu putaran motor memerlukan 360 derajat dengan jumlah langkah yang tertentu perderajatnya. Ukuran kerja dari stepperbiasanya diberikan dalam jumlah langkah putaran per-detik. Motor stepper mempunyai kecepatan dan torsi yang rendah namun memiliki kontrol gerakan posisi yang cermat, hal ini dikarenakan memiliki beberapa segment kutub kumparan.

2. Motor DC

adalah alat yang mengubah pulsa listrik menjadi gerak, mempunyai prinsip dasar yang sama dengan motor stepper namun gerakannya bersifat kontinyu atau berkelanjutan. Motor DC dibagi menjadi 2 jenis yaitu ; Motor DC dengan sikat (mekanis komutasi), yaitu motor yang memiliki sikat karbon berfungsi

(35)

sebagai pengubah arus pada kumparan sedemikian rupa sehingga arah tenaga putaran motor akan selalu sama. Motor DC tanpa sikat , menggunakan semi konduktor untuk merubah maupun membalik arus sehingga layaknya pulsa yang menggerakkan motor tersebut. Biasa digunakan pada sistem servo, karena mempunyai efisiensi tinggi, umur pemakaian lama, tingkat kebisingan suara listrik rendah, karena putarannya halus seperti stepper namun putarannya terus-menerus tanpa adanya step. (Agus,dkk. 1991)

d. Aktuator elektromagnetik

Aktuator ini biasa disebut solenoida yang bergerak maju atau mundur. Bila solenoid diberikan arus maka akan bergerak pada posisi semula. Aktuator ini Terbentuk dari kumparan dengan inti besi yang dapat bergerak dan besarnya gaya tarikan ditentukan berdasarkan lilitan kumparan tembaga dan besar arus yang mengalir melalui kumparan. (Riantianingsih, 2009)

F. MOTOR SERVO

1. Pengertian Motor Servo

Motor servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah (CW dan CCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan hanya dengan memberikan pengaturan duty cycle sinyal PWM pada bagian pin kontrolnya. Motor ini terdiri dari sebuah motor, serangkaian gear, potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Sedangkan sudut dari sumbu

(36)

motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor.

Gambar 12. ServoMotor (http://akbarulhuda.wordpress.com)

Motor Servo merupakan sebuah motor DC yang memiliki rangkaian kontrol elektronik dan internal gear untuk mengendalikan pergerakan dan sudut angularnya. Sistem Mekanik Motor Servo tampak pada gambar.

(37)

Motor servo adalah motor yang berputar lambat, dimana biasanya ditunjukkan oleh rate putarannya yang lambat, namun demikian memiliki torsi yang kuat karena internal gearnya.

Lebih dalam dapat digambarkan bahwa sebuah motor servo memiliki :

 3 jalur kabel : power, ground, dan control  Sinyal control mengendalikan posisi

 Operasional dari servo motor dikendalikan oleh sebuah pulsa selebar ± 20 ms, dimana lebar pulsa antara 0.5 ms dan 2 ms menyatakan akhir dari range sudut maksimum.

 Konstruksi didalamnya meliputi internal gear, potensiometer, dan feedback control.

2. Jenis- jenis Motor Servo dan Kegunaannya

Adapun jenis-jenis motor servoyang sering digunakan yaitu sebagai berikut:

a) Motor Servo Standar 180°

Motor servo jenis ini mampu bergerak dua arah dengan defleksi masing-masing sudut mencapai 900, sehingga motor servo ini dapat bergerak 900 CW dan 900 CCW dengan total defleksi sudut dari kanan – tengah – kiri adalah 1800.

b) Motor Servo Continuous

Motor servo jenis ini mampu bergerak dua arah tanpa batasan defleksi sudut putar sehingga motor servo ini dapat bergerak 1800 CW dan 1800 CCW (dapat berputar secara kontinyu).

(38)

3. Pensinyalan Motor Servo

Pengendalian gerakan batang motor servo dapat dilakukan dengan menggunakan metode PWM (Pulse Width Modulation). Teknik ini menggunakan sistem lebar pulsa untuk mengemudikan putaran motor. Sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor. Tampak pada gambar dengan pulsa 1.5 mS pada periode selebar 2 mS maka sudut dari sumbu motor akan berada pada posisi tengah. Semakin lebar pulsa OFF maka akan semakin besar gerakan sumbu ke arah jarum jam dan semakin kecil pulsa OFF maka akan semakin besar gerakan sumbu ke arah yang berlawanan dengan jarum jam. (http://akbarulhuda.wordpress.com)

Contoh dimana bila diberikan pulsa dengan besar 1.5ms mencapai gerakan 90 derajat, maka bila kita berikan data kurang dari 1.5 ms maka posisi mendekati 0 derajat dan bila kita berikan data lebih dari 1.5 ms maka posisi mendekati 180 derajat. Contoh Posisi dan Waktu Pemberian Pulsa tampak pada gambar.

(39)

 Motor Servo akan bekerja secara baik jika pada bagian pin kontrolnya diberikan sinyal PWM dengan frekuensi 50Hz.

 Dimana pada saat sinyal dengan frekuensi 50Hz tersebut dicapai pada kondisi Ton duty cycle 1.5ms, maka rotor dari motor akan berhenti tepat di tengah-tengah (sudut 0° / netral).

 Pada saat Ton duty cycle dari sinyal yang diberikan kurang dari 1.5ms, maka rotor akan berputar ke arah kiri dengan membentuk sudut yang besarnya linier terhadap besarnya Ton duty cycle, dan akan bertahan diposisi tersebut.

 Dan sebaliknya, jika Ton duty cycle dari sinyal yang diberikan lebih dari 1.5ms, maka rotor akan berputar ke arah kanan dengan membentuk sudut yang linier pula terhadap besarnya Ton duty cycle, dan bertahan diposisi tersebut. (http://iswanto.staff.umy.ac.id)

G. Mikrokontroler

1. PengertianMikrokontroler

Mikrokontroler adalah salah satu dari bagian dasar dari suatu sistem komputer. Meskipun mempunyai bentuk yang jauh lebih kecil dari suatu komputer pribadi dan komputer mainframe, mikrokontroler dibangun dari elemen-elemen dasar yang sama. Secara sederhana, komputer akan menghasilkan keluaran spesifik berdasarkan masukan yang diterima dan program yang dikerjakan. Seperti umumnya komputer, mikrokontroler adalah alat yang mengerjakan instruksi-instruksi yang diberikan kepadanya. Artinya, bagian terpenting dan utama dari suatu sistem

(40)

terkomputerisasi adalah program itu sendiri yang dibuat oleh seorang programmer. Program ini menginstruksikan komputer untuk melakukan jalinan yang panjang dari aksi-aksi sederhana untuk melakukan tugas yang lebih kompleks. (Budioko,T.2005)

2. Mikrokontroler AVR ATMega 16

Mikrokontroler AVR adalah mikrokontroler RISC 8 bit berdasarkan aristektur Harvard, yang dibuat oleh Atmel pada tahun 1996. AVR memiliki keunggulan dibandingkan dengan mikrokontroler lain, keunggulan AVR yaitu AVR memiliki kecepatan eksekusi program yang lebih cepat, karena sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock, lebih cepat dibandingkan MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock untuk mengeksekusi 1 instruksi. Mikrokontroler ATMega16 memiliki fitur yang lengkap (ADC internal, EEPROM internal, Timer/Counter, Watchdog Timer, PWM, Port I/O, komunikasi serial, Komparator, I2C,dll).

(41)

AVR merupakan seri mikrokontroler Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) 8-bit buatan Atmel berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer). Hampir semua instruksi pada program dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32 register general-purpose,timer/counter fleksibel dengan mode compare, interupsi internal dan eksternal, serial UART, programmable Watchdog Timer, power saving mode, ADC dan PWM. AVR pun mempunyai In-System Programmable (ISP) Flash on-chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang (read/write) dengan koneksi secara serial yang disebut Serial Peripheral Inteface (SPI). (Hadi, C.2003)

a. Beberapa keistimewaan dari AVR ATMEGA16 antara lain:

1. Sistem mikrokontroler 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz

2. Memiliki memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte dan EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte

3. Memilik ADC (Pengubah analog-ke-digital) internal dengan ketelitian 10 bit sebanyak 8 saluran

4. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D

5. Memiliki PWM (Pulse Wide Modulation) internal sebanyak 4 saluran

6. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps

(42)

7. Enam pilihan mode sleep, untuk menghemat penggunaan daya listrik.

b. Konfigurasi Pin AVR ATMEGA16

Gambar 16. Konfigurasi Kaki (Pin) ATMega 16 (Kerningan dan Ritchie, 1988)

Mikrokontroler ATMega 16 memiliki 40 pin untuk model PDIP, dan 44 pin untuk model TQFP dan PLCC. Nama-nama pin pada mikrokontroler ini adalah

1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan tegangan pencatu daya positif.

2. GND merupakan pin Ground

3. PortA (PA0 - PA7) sebagai port Input/Output dan memiliki kemampuan lain yaitu sebagai input untuk ADC yang merupakan 8-bit directional port I/O. setiap pinya menyediakan pull-up resistor (dapat diatur perbit). output buffer port A dapat member

(43)

arus mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Selain itu kedelapan pin port A juga digunakan untuk masukan sinyal analog bagi A/D converter.

4. PortB (PB0 – PB7) sebagai port Input/Output dan juga memiliki kemampuan yang lain yang merupakan 8-bit directional port I/O. setiap pinya menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur perbit). output buffer port B dapat member arus mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Selain itu pin-pin port B juga memiliki fungsi-fungsi alternatif khusus lainnya. 5. PortC (PC0 – PC7) sebagai port Input/Output untuk ATMega 16

yang merupakan 8-bit directional port I/O. setiap pinnya menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur perbit). output buffer port C dapat member arus mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Selain itu dua pin port C (PC6 dan PC7) juga memiliki alternatif sebagai oscilator untuk timer/counter 2.

6. PortD (PD0 – PD7) sebagai port Input/Output dan juga memiliki kemampuan yang lain yang merupakan 8-bit directional port I/O. setiap pinya menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur perbit). output buffer port D dapat member arus mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Selain itu pin-pin port D juga memiliki fungsi-fungsi alternatif khusus lainnya

7. RESET berguna untuk melakukan reset program dalam mikrokontroler. Jika pada pin ini diberi masukan low selama

(44)

minimal 2 machin cycle maka sistem akan direset. RST pada pin 9 merupakan RESET dari AVR.

8. XTAL1 dan XTAL2 untuk input pembangkit sinyal clock. XTAL1 merupakan masukan ke invertingoscillator amplifiyer dan input ke internal clok operating sircuit. Sedangkan XTAL2 merupakan output dari inverting oscillator amplifier.

9. AVCC untuk pin masukan tegangan pencatu daya untuk ADC yang merupakan kaki masukan tegangan bagi A/D coverter. Kaki ini harus secara eksternal terhubung ke VCC melalui lowpass filter.

10. AREF untuk pin tegangan referensi ADC yang merupakan kaki masukan referensi bagi A/D converter. Untuk operasional ADC, suatu level tegangan antara AGND dan Avcc harus diberikan kaki-kaki ini . AGND Adalah kaki-kaki untuk analog ground. Hubungkan kaki ini ke GND, kecualil jika board memiliki analog ground yang terpisah.

H. Rangkaian Catu Daya

Perangkat elektronika sebagian besar dicatu oleh suplai arus searah DC (Direct Current) yang stabil. Baterai atau accu adalah salah satu sumber catu daya DC yang baik. Namun untuk aplikasi yang membutuhkan catu daya lebih besar,sumber dari baterai tidak cukup. Sumber catu daya yang besar adalah sumber bolak-balik AC (Alternating Current) dari pembangkit tenaga listrik, dimana sumber AC yang ada di Indonesia sebesar 220 dan 380 Volt dengan

(45)

frekuensi berkisar antara 50 sampai 60 Hz. Sumber AC ini dimasukkan ke dalam bagian primer input catu daya pada transformator daya yang akan membagi tegangan AC pada outputnya. Frekuensi tegangan sekunder akan tetap sama dengan daya primer, tetapi tegangan akan dinaikkan atau diturunkan atau dapat juga bias tetap sama tegangan keluaran dari transformator merupakan tegangan AC yang besarnya sesuai dengan perbandingan antara besar lilitann primer dan sekunder pada transformator tersebut. Untuk mengubah menjadi tegangan DC diperlukan untuk merancang catu daya adalah sebagai berikut :

1. Dioda Sebagai Penyearah (Rectifier)

Dioda penyearah berfungsi untuk mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC. Prinsip kerjanya adalah membuang tegangan negatif dan melewatkan tegangan positif pada arus bolak-balik untuk mendapatkan tegangan DC positif atau membuang tegangan positif dan melewatkan tegangan negatif untuk mendapatkan tegangan DC negatif. Rangkaian ini terdiri dari satu atau beberapa buah dioda. Dioda merupakan komponen elektronika yang paliang sederhana, yang tersusun dari dua jenis semikonduktor, semikonduktor jenis-p dan jenis-n. Sifat dioda tersebut dapat dilihat dari karakteristik dioda seperti Gambar 17.

(46)

Pada penggunaan trafo tanpa center tap (CT) biasanya digunakan penyearah gelombang penuh sistem jembatan. Penyearah ini membutuhkan empat buah dioda dengan sistem kerja berpasangan sehingga sering disebut dioda bridge seperti gambar 18.

Gambar 18. Rangkaian Penyearah Sistem Jembatan (Pratomo,dkk, 1988) 2. Regulator LM78XX

Seri LM78xx dapat diperoleh dalam kemasan TO-22C plastik atau logam LM78xx dapat mengeluarkan arus melebihi 0,5 A apabila dilengkapi peredam pada Heatsink ( pendingin) yang memadai. Rangkaian terpadu (Integrated Circuit = IC) tipe 78xx ini adalah IC regulator yang dapat menyetabilkan tegangan searah positif dengan masukan +14,5 volt sampai +27 volt dengan keluaran sesuai jenis tipe regulator. IC regulator seri LM78xx mempunyai karakteristik sebagai berikut:

1. Menyetabilkan tegangan searah positif dengan masukan dari +14,5 volt sampai +27 volt DC

2. Tegangan keluaran sesaui dengan tipe regulator dengan hasil DC teregulasi

(47)

Pada Gambar 19 menunjukkan bentuk fisik dari IC LM78xx yang digunakan.

(48)

III. METODE PENELITIAN

Dalam melakukan penelitian ini ialah dengan melakukan eksperimen secara langsung, dengan melakukan percobaan dan tahap-tahap untuk mendapatkan hasil yang dibutuhkan dalam penelitian ini. Adapun langkah-langkah dalam melakukan percobaan ini ialah sebagai berikut:

A. Waktu dan Tempat

Pengamatan proses pembuatan keripik pisang secara langsung dilakukan di kawasan sentral industri keripik lampung jln. Pagar Alam Kecamatan Kedaton Bandar Lampung dan pembuatan simulasi kontrol otomatis dilakukan di Laboratorium Termodinamika Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung dari tanggal 26 Mei 2011 sampai Agustus 2012.

B. Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: 1. Timah solder Listrik

Timah solder digunakan sebagai perekat komponen elektronik pada PCB. 2. Kabel Listrik

Kabel listrik digunakan sebagai penghubung komponen elektronik ke aktuator.

(49)

3. Resistor

Resistor adalah salah satu rangkaian elektronika yang berfungsi untuk mengatur serta menghambat arus listrik yang melewati suatu rangkaian. 4. PCB

PCB digunakan sebagai papan tempat meletakkan komponen elektronik secara permanen.

5. Multi Tester

Multi Tester digunakan sebagai alat untuk mengukur nilai amperemeter DC,voltmeter AC,voltmeter DC, dan ohmmeter.

6. AN7805

AN7805 merupakan sebuah IC regulator yang berfungsi untuk menstabilkan tegangan keluaran dari catu daya sehingga menghasilkan nilai keluaran sebesar 5 V.

7. Sensor Suhu (Thermistor)

Sensor digunakan sebagai alat untuk mendeteksi suhu pada penggorengan. 8. LM 324

LM 324 merupakan sebuah IC Op-Amp (Operational Amplifier) yang berfungsi sebagai penguat sinyal.

9. LM 339

LM 339 merupakan IC komparator, komparator adalah salah satu aplikasi dari Op-Amp (Operational Amplifier), dimana memiliki fungsi membandingkan besar potensial pada kedua inputan.

(50)

10.Mikrokontroler

Mikrokontroler digunakan sebagai alat pengendali yang sebelumnya di isi program terlebih dahulu.

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah: 1. Bor listrik

Bor listrik digunakan untuk membuat lubang pada papan PCB agar memudahkan menempelkan komponen elektronik.

2. Solder listrik

Solder listrik digunakan untuk menempelkan timah pada papan PCB dan rangkaian elektronik lainnya.

3. Bread Board

Bread Board digunakan sebagai tempat percobaan sebelum rangkaian dipindah ke papan PCB.

4. Aktuator

Aktuator adalah alat yang digunakan sebagai penggerak dalam rangkaian elektronika,dalam penelitian ini aktuator yang digunakan ialah motor DC dan servo motor

(51)

C. Diagram Alir (Flow Chart)

Proses jalannya penelitian dapat dilihat pada flow chart dibawah:

Gambar 20. Diagram alir (Flow Chart) penelitian Perancangan :

 Sistem kontrol

 Penentuan sensor dan aktuator  Penentuan inputan sinyal

Pengujian Sistem

Mulai Studi Literatur

Analisa Dan Pembahasan

Kesimpulan

(52)

D. Prosedur Penelitian

1. Tahap-tahap prosedur penelitian

Pada prosedur penelitian Tugas Akhir ini terdiri atas tiga tahap, yaitu: 1) Best Practice simulasi sistem otomatis pada penggorengan keripik. 2) Pembuatan lup sistem kontrol

a. Regulator suhu penggorengan b. Proses penggorengan

c. Hasil keripik jadi 3) Pembuatan benda kerja

a. Pembuatan perangkat keras (Hardware) b. Pembuatan perangkat lunak (Software) 2. Mekanisme prosedur penelitian

1) Best Practice simulasi sistem otomatis pada penggorengan keripik : a. Menghidupkan kompor

b. Selama proses pemanas pada wajan berlangsung maka user melakukan pengisian keripik pisang mentah kedalam strainer penggorengan secara manual

c. Jika pada suhu penggorengan telah mencapai suhu 150 0C atau sebesar 1,83 V suhu yang bagus untuk melakukan penggorengan maka motor DC akan hidup untuk bergerak Clock Wise (CW) untuk melakukan proses penurunan strainer selama ± 2 menit setelah itu motor DC akan mati dengan sendirinya.

(53)

d. Selanjutnya proses penggorengan keripik dengan lama waktu penggorengan ± 4 menit. Untuk menjaga agar regulator pada suhu dapat terjaga dengan baik dan menjaga keluaran gas lebih efisien pada proses ini digunakan sebuah aktuator yang berupa motor servo dengan prinsip kerja yaitu :

 Ketika sensor suhu telah menunjukan keluaran diatas 1,83 V maka servo motor akan bergerak sebesar 200 Clock Wise (CW) untuk mengecilkan bukaan katup pada gas.

 Ketika sensor suhu telah menunjukan keluaran dibawah 1,83 V maka servo motor akan bergerak sebesar 200 Counter Clock Wise (CCW) untuk membesarkan bukaan katup pada gas, proses ini di lakukan secara terus menerus dengan mengikuti lama waktu pengorengan.

e. Selanjutnya motor DC akan hidup kembali bergerak Counter Clock Wise (CCW) untuk menaikan strainer dengan lama waktu ± 2 menit setelah waktu ditentukan maka motor DC akan mati

f. Keripik pisang akan masuk dengan sendirinya kedalam bak penampungan hasil keripik jadi.

(54)

2) Pembuatan lup sistem kontrol

Adapun pembuatan lup sistem kontrol pada simulasi sistem otomasi

penggorengan keripik pisang yaitu: a. Regulator suhu penggorengan

Pisang

Vset + Suhu _

Gambar 21. Sistem kontrol pada regulator suhu penggorengan Berdasarkan gambar 21 sistem kontrol pada regulator suhu penggorengan, prinsip kerjanya yaitu ketika sensor suhu menunjukan keluaran 0.30 V maka mikrokontroler akan memberikan perintah pada motor servo untuk bergerak 900 Counter Clock Wise (CCW) membuka bukaan katup gas secara FULL untuk proses pemanasan minyak pada wajan.

Ketika suhu pada wajan menunjukan keluaran diatas 1,83 V maka mikrokontroler akan memberikan perintah pada motor servo untuk bergerak 200 Clock Wise (CW) untuk mengecilkan bukaan katup pada gas. Pada saat keluaran suhu dibawah 1.83 V maka mikrokontroler akan memberikan perintah pada motor servo untuk

Mikro kontroler

Aktuator Proses

penggorengan

(55)

bergerak 200 Counter Clock Wise (CCW) membesarkan bukaan katup pada gas. Proses ini berlangsung secara terus-menerus sampai proses penggorengan keripik selesai, sehingga suhu dalam penggorengan dapat terjaga dengan baik.

b. Proses penggorengan

Tset

Gambar 22. Sistem kontrol proses penggorengan

Berdasarkan gambar sistem kontrol proses penggorengan diatas setelah suhu pada kompor mencapai Tset yang telah ditentukan. Maka mikrokontroler akan memberikan perintah kepada motor DC untuk bergerak Clock Wise (CW) untuk menurunkan strainer dengan delay selama ± 2 menit setelah itu motor DC akan mati dan proses penggorengan dapat dilakukan dan Proses penggorengan berlangsung selama ± 4 menit.

c. Hasil keripik jadi

Waktu Keripik Pisang

Gambar 23. Sistem kontrol hasil keripik pisang

Berdasarkan gambar 23 untuk sistem kontrol proses penirisan dan hasil keripik pisang dengan memasukkan delay selama ± 2 menit.

Mikro kontroler

Aktuator Delay Strainer Mikro

kontroler

Aktuator Delay Strainer

Proses

(56)

Mikrokontroler akan memberikan perintah kepada aktuator (motor DC) untuk bergerak Counter Clock Wise (CCW) menaikan strainer sehingga proses penirisan dan pemasukan hasil keripik pisang kedalam bak penampungan dapat dilakukan. Setelah waktu yang ditentukan motor DC akan mati dengan sendirinya.

3) Pembuatan benda kerja

Pembuatan benda kerja pada tugas akhir ini terdiri atas dua tahap yaitu : a. Pembuatan Perangkat keras (Hardware)

Tahap pertama ini meliputi semua proses pembuatan perangkat keras untuk merealisasikan rancangan yang telah dibuat menjadi sistem yang siap dioperasikan. Pembuatan perangkat keras meliputi dua bagian, yaitu pembuatan bagian elektronika serta mekanik. Pembuatan perangkat elektronika meliputi perencanaan rangkaian, percobaan sementara, pembuatan Papan RangkaianTercetak (PRT), serta pemasangan komponen.

Sedangkan bagian mekanik meliputi pembuatan mekanik alat pengorengan, pembuatan kerangka alat, pembuatan kotak rangkaian, perakitan modul rangkaian pada kotak rangkaian, pembuatan label fungsi dan petunjuk penggunaan alat. Adapun sistem kontrol yang ada, dapat dibuat menjadi beberapa bagian:

a) Rangkaian catu daya

b) Rangkaian sensor suhu (Thermistor)

(57)

d) Rangkaian Komparator (LM 339) e) Rangkaian mikrokontroler motor servo f) Rangkaian mikrokontroler motor DC g) Rangkaian driver motor DC

h) Rangkaian driver motor Servo

Perencanaan rangkaian dilakukan untuk mendapatkan rangkaian sesuai dengan kebutuhan. Hal ini dilakukan dengan mencari data-data dan prinsip dasar dari komponen utama yang akan digunakan dalam rangkaian. Kemudian menentukan komponen-komponen yang akan digunakan. Setelah itu membuat gambar skema rangkaian baik untuk per modul atau pun rangkaian sistem secara keseluruhan. Sehingga rangkaian tersebut siap untuk dibuat pada Papan Rangkaian Tercetak (PRT).

b. Pembuatan perangkat lunak (Software)

Tahap kedua yaitu mencakup semua hal yang berkaitan dengan perangkat lunak bagi sistem. Perangkat lunak (Software) yang digunakan pada Tugas Akhir ini dibuat menggunakan bahasa pemrograman C dengan target processor keluarga AVR. Bahasa C merupakan perangkat lunak yang menjadi bagian dari sistem yang berupa program yang mengatur kerja dari mikrokontroler ATMega16 dan keseluruhan perangkat keras (Hardware) yang dihubungkan dengan mikrokontroler ATMega16.

(58)

Langkah-langkah pembuatan program tersebut adalah sebagai berikut :

a) Membuat program menggunakan pemrograman C dengan software CodeVisionAVR.

b) Mengkompilasi program yang telah dibuat sampai tidak terjadi kesalahan.

c) Pengisian program.

E. Pengujian Sistem Otomasi

Pengujian sistem dilakukan setelah dilakukannya perancangan sistem otomasi manufakturnya. Perancangan sistem otomasinya dilakukan dengan mengubah bahasa yang ada pada Best Practice simulasi sistem kedalam bentuk control loop sehingga dapat dibentuk kedalam bentuk hardware dan software yang akan diubah kedalam bahasa fungsi logika yang kemudian dimasukan kedalam bahasa pemprogram CodeVision AVR. Perancangan sistem otomasi ini menjadikan alur proses pengolahan keripik pisang, menjadi fungsi-fungsi logika yang disesuaikan dengan sensor dan aktuator yang akan dimasukkan kedalam sistem rancangan otomasi ini.

Bahasa fungsi logika dari rancangan sistem otomasi akan dijalankan dengan menggunakan software CodeVision AVR. Jika rancangan tersebut tidak bisa dijalankan pada software CodeVision AVR, maka ada kesalahan pada rancangan sistem otomasinya. Sehingga perlu dilakukanya pemeriksaan ulang terhadap rancangan otomasi yang dibuat. Jika fungsi logika dari rancangan sistem bisa dijalankan maka rancangan sistem otomasinya sudah benar.

(59)

F. Prosedur Pengamatan

Setelah prosedur penelitian dilakukan maka proses selanjutnya yaitu pengamatan apakah lup berjalan normal atau tidak. Apabila tidak maka dilakukan peninjauan kembali. Kemudian setelah melakukan itu dilakukan pengamatan pembuatan sistem controller secara keseluruhan dan mikrokontroller ATMega16 pengamatan pada sistemnya, apakah berjalan dengan baik atau tidak, apabila tidak berjalan dengan baik maka dilakukan ulang sampai sistem dapat berjalan, Setelah rancangan otomasinya sudah benar, maka dilakukan pengujian terhadap rancangan sistem otomasi tersebut. Dan dilakukannya beberapa variasi pada perancangan agar didapatkan hasil yang terbaik.

Data-data didapatkan dari pengujian rancangan sistem otomasi yang menggunakan mikrokontroler ATMega16. Data-data yang didapatkan dari pengujian kemudian diolah dan dianalisa, sehingga mendapatkan hasil yang baik. indikasi bahwa program ini berhasil dapat dilihat dari :

a. Sensor suhu (Thermistor) menghasilkan keluaran sebesar 0.30 V pada suhu ruangan dan 1.83 V pada suhu 1500 C pada suhu penggorengan yang digunakan.

b. Apabila sensor suhu dalam pengorengan menghasilkan keluaran diatas 1,83 V maka sensor suhu akan memberikan sinyal kepada mikrokontroler untuk memberikan perintah pada motor servo bergerak Clock Wise (CW) untuk mengecilkan bukaan katup pada gas dan sebaliknya bila dibawah 1,83 V maka motor servo akan bergerak Counter Clock Wise (CCW).

(60)

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan maka didapatkan kesimpulan sebagai berikut :

1. Proses simulasi sistem kontrol pada kompor penggorengan juga berjalan dengan baik yaitu pada saat sensor suhu menghasilkan keluaran diatas 1,83 V, dengan otomatis motor servo akan bergerak 200 Clock Wise (CW) untuk mengecilkan bukaan katup pada gas dan sebaliknya pada saat sensor suhu menghasilkan keluaran dibawah 1,83 V, dengan otomatis motor servo akan bergerak 200 Counter Clock Wise (CCW) yaitu kondisi dimana bukaan katup pada gas akan membesar.

2. Rangkaian thermistor pada wheatstone bridge, penguat LM 324, komparator (LM 339), driver motor servo, driver motor DC dan rangkaian sistem minimum pada mikrokontroler dapat berjalan dengan baik. Sehingga dapat diaplikasikan langsung ke dalam alat penggorengan keripik pisang.

(61)

B. Saran

Dari penelitian yang telah dilakukan, penulis dapat memberikan beberapa saran yaitu :

1. Agar dapat mengimplementasikan rangkaian simulasi sistem otomatis yang telah dibuat langsung kedalam bentuk alat penggorengan keripik pisang.

2. Proses otomasi pada kompor perlu dilakukan penelitian lebih lanjut pada bagian bukaan katup gas, lebih baik menggunakan Pneumatic Valve untuk proses buka tutup katup gas agar lebih mudah dan efisien dalam proses pembuatan otomasinya.

3. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut pada sistem otomasi penggorengan keripik pisang berbasis mikrokontroler yaitu dengan membuat otomasi pada proses lainnya agar dapat mempermudah proses kerja dari penggorengan keripik pisang dan menghasilkan sistem otomasi yang lebih sempurna.

(62)

Agus Irawan. Drs. Hsr, dkk,1991, Pintar Elektronika Jilid 2, CV. Bahagia,Pekalongan Antarlina, S.S. dan Y. Rina.2005. Pengolahan kripik buah-buahan lokal Kalimantan

menggunakan penggorengan vakum.65.

Budioko, T. 2005. Belajar dengan mudah dan cepat pemrograman bahasa C dengan sddc pada mikrokontroler

Carter, Bruce. 2001. Handbook of operational amplifier applications. Texas Instrument. United States of America.

Direktorat Jenderal Hortikultura. 2009. Produksi Tanaman Buah- buahan Indonesia tahun 2003-2008. Directorat Jendral Hortikultura, Jakarta. http://www. Hortikultura.

Direktorat Jenderal Pengolahan dan Pemasaran Hasil Pertanian. 2004. Kripikpisang. Buletin Teknopro Hortikultura Edisi 71, Juli 2004.

Fraden, Jacob. 2003. Handbook of Modern sensors, Third Edition. Advanced Monitors Corporation San Diego. California.

Hadi, C.2003. Memahami Struktur dan Elemen Pada Bahasa Pemprograman. www. Ilmukomputer,com

Kerningan dan Ritchie.1988. The C Programing Language. USE: Prentice Hall

Martinus. 2012. Buku Ajar Mekatronika. Teknik Mesin Universitas Lampung. Bandar Lampung

Martinus. 2012. Modul Praktikum IDK. Teknik Mesin Universitas Lampung. Bandar Lampung

Michel. Andrian, 1995, Daftar Persamaan Transistor Internasional, PT. Elex Media Komputindo, Jakarta

P. Pratomo, dkk,1988, 302 Rangkaian Elektronika, Elek Media Komputindo Pramudijanto, Jos. 2003. Sensor dan Tranduser. Institut Teknologi Sepuluh

(63)

Riantiningsih, W. Nurdila. 2009. Pengamanan Rumah berbasis MC ATMega 16 dengan sistem informasi menggunakan PC. Universitas Sumatra Utara. Medan Rudanti. Taslim, 1995, Album Rangkaian Elektronika, CV. Bahagia, Pekalongan Siregar, H.P., D.D. Hidayat, dan Sudirman. 2004. Evaluasi unit proses vacumm

frying skala industry kecil dan menengah. Hlm. I-4-1 sd I-4-5.

Sofyan, I.2004. Mempelajari pengaruh ketebalan irisan dan suhu penggorengan secara vacuum terhadap karakteristik kripik pisang. Infomatek 6(3) : 161-180 Sugiarto. Fajar, 1991, Teori Dasar Elektronika 4, Pionir Jaya, Bandung

Syaefullah, E., Rukayah, M.S. Mokhtar, R. Massinai. 2002. Pengkajian Pengolahan Sekunder Buah-buahan di Kalimantan Tengah.

Tugino ST MT. 2008. Actuator Robot. STTNAS Yogyakarta.

Uchino, Kenji & Jayne R. 2003. Mechatronics. The Pennsylvania State University. United States of America.

http://petanitangguh.blogspot.com/2010/03/kripik-pisang.html http://elektronikatea.blogspot.com/2010/07/jeniskenis.html

http://www.elektronikabersama.web.id/2011/05/thermistor-thermal-resistor.html http://hwalon.en.made-in-china.com/product/MecxzAnZHSVr/China-PTC

Thermistor-for-Overcurrent-and-Overload-Protection-PR2-.html http://akbarulhuda.wordpress.com/2010/04/01/mengenal-motor-servo/ http://fikri4share.blogspot.com/2011/12/motor-servo.html

http://iswanto.staff.umy.ac.id

http://mikrokontroler.sekoteng.com/tulisan/2009/05/04/tips-memilih-mikrokontroler/ http://www.efunda.com/designstandards/sensors/methods/wheatstone_bridge.cfm http://www.musbikhin.com/pengertian-sensor-dan-macam-macam-sensor

(1)

Langkah-langkah pembuatan program tersebut adalah sebagai berikut :

a) Membuat program menggunakan pemrograman C dengan

software CodeVisionAVR.