Rancang Bangun Sistem Pengatur Kecepatan Motor Untuk Menjaga Kehomogenan Suhu Pada Miniatur Tangki Berpengaduk Dengan Metode Proportional Berbasis Mikrokontroleratmega 328

LAMPIRAN

-Gambar Rangkaian Keseluruhan

3.5 Flowchart Sistem Tangki berpengaduk

D 7 1 4 D 6 1 3 D 5 1 2 D 4 1 1 D 3 1 0 D 2 9 D 1 8 D 0 7 E 6 R W 5 R S 4 V S S 1 V D D 2 V E E 3 LCD 16X2 D 1 2 w w w .a rd u in o.c c b lo g e m b a rc a d o .b lo g sp o t.c om ATM EG A32 8P AT ME L D 1 1 D 1 0 D 9 D 8 D 7 D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 G N D R S T < R X D 0 > T X D 1 V IN G N D R S T 5 V A 7 A 6 A 5 A 4 A 3 A 2 A 1 A 0 R E F 3 V 3 D 1 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 A 5 A 4 A 3 A 2 A 1 A 0 A 6 A

7 AR

D U IN O N A N O VI

1 _VO 3

G N D 2 IC 7805 1 2 3 IN P U T J A C K 1 2 V _SAKLAR C1 1000u C5 100u C6 1nF 5V to microkontroler

RV1

1k

RELAY 5V

10A 250VAC

Q TRANSITOR R1 10k D1 10A01 HEATER +220V 1

PIN 13 ARDUINO

0.0 00 000 DQ 2

VCC 3 GND 1

S1

DS18S20 ATAS 1

R1

4.7K

0.0 00 000 DQ 2

VCC 3 GND 1

S2

DS18S20 BAWAH 2 IN1 IN2 ENA OUT1 OUT2 ENB OUT3 OUT4 IN3 IN4 SENSA SENSB GND VS VCC L298 M O T O R D C 12V 12V 5V

PIN D 10 MIKRO PIN D 11 MIKRO PIN D 12 MIKRO

D5 1N4004 D6 1N4004 D7 1N4004 D8 1N4004 D1 1N4004 D2 1N4004 D3 1N4004 D4 1N4004 R1 0.5OHM R2 10k C 100nF 5V Motor DC Propeller Fan Heater/pemanas S1 S2 Demodulator OPTOCOUPLER optocoupler module

START

Inisialisasi pin, LCD, sensor suhu,

optocoupler

Tampilkan Nilai Suhu, Kondisi Pemanas &

Kecepatan Motor

Jika upper == true

Jika Sensor Suhu bawah <=36°C

Ya

Hidupkan pemanas upper=false

Proses Kendali proportional

Baca nilai suhu sensor atas dan sensor bawah

Kendalikan Nilai Pwm

Tidak

Jika Sensor Suhu bawah <38°C Atau

Sensor suhu atas <38°C

Hidupkan pemanas Ya

Matikan pemanas upper=true Tidak Tidak

LAMPIRAN

Listing Program Dengan Software Arduino IDE #include <OneWire.h>

#include <DallasTemperature.h> #include <LiquidCrystal.h>

#define ONE_WIRE_BUS A4 //pin sensor become to pin 18 digital #define pinPWM 10

#define dir1 11 #define dir2 12 #define pemanas 13 #define ON LOW #define OFF HIGH

OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS); DallasTemperature DS(&oneWire); LiquidCrystal lcd(7, 6, 5, 8, 3, 4); int kp=200;

int tick = 0; int temp = 0;

int dsAtas,dsBawah; bool upper;

bool heater; float rpm = 0; float rps = 0; float tunda = 0;

void getTemp() // fungsi baca sensor {

DS.requestTemperatures();

dsAtas = DS.getTempCByIndex(0); dsBawah = DS.getTempCByIndex(1); Serial.print(char(dsAtas));

Serial.print(char(dsBawah)); Serial.print(char(rpm)); Serial.print(char(heater)); tampil_lcd();

}

void tampil_lcd() {

lcd.clear();

lcd.setCursor(0,0); lcd.print("S1="); lcd.print(dsAtas); lcd.print("C");

lcd.setCursor(0,1); lcd.print("S2="); lcd.print(dsBawah); lcd.print("C"); lcd.setCursor(7,0); lcd.print("H=");

if(heater) {lcd.print("ON");} else {lcd.print("OFF");} lcd.setCursor(7,1); lcd.print("R="); lcd.print(rpm,2); }

void kontrol_kp() //fungsi PROPORSIONAL {

int error,Pro,pwm;

error = abs(dsBawah - dsAtas); Pro = kp*error;

pwm = Pro; //+ speedmin if(error <= 0)

{

pwm = 75; // Minimum speed motor }

analogWrite(pinPWM,pwm); if(pwm <= 0)

{ tick = 0; rpm = 0; } }

void setup() {

pinMode(pinPWM,OUTPUT); pinMode(dir1,OUTPUT); pinMode(dir2,OUTPUT); pinMode(pemanas,OUTPUT); Serial.begin(9600);

lcd.begin(16,2); DS.begin();

digitalWrite(dir1,HIGH); digitalWrite(dir2,LOW);

attachInterrupt(0, count, FALLING); // Optocoupler PIN D2 }

void count() {

tick++; if(tick > 1) {

detachInterrupt(0); tunda = millis() - temp; rps = (float)(1000/tunda); rpm = rps * 60;

//Serial.println(rpm); tick = 0;

attachInterrupt(0, count, FALLING); }

temp = millis(); }

void loop() {

getTemp();

if(upper == true && dsBawah <= 36) {

heater = true;

digitalWrite(pemanas, ON); // Heater nyalakan upper = false;

}

else if(upper == false) {

if(dsBawah < 38 || dsAtas < 38) {

heater = true;

digitalWrite(pemanas, ON); // Heater nyalakan }

else // diatas 38 heater padam {

heater = false;

digitalWrite(pemanas, OFF); // Heater padamkan upper = true;

} }

kontrol_kp(); delay(100); }

LAMPIRAN

LAMPIRAN

DATA SHEET SENSOR DS18B20 DATA SHEET ARDUINO NANO

DAFTAR PUSTAKA

(1) Daryanto. 2008. Pengetahuan Teknik Elektronika. Bumi Aksara. Jakarta. (2) Kadir, Abdul. 2015. “Arduino” Jakarta; Penerbit Andi

(3) Mike Tooley. 2003. Rangkaian Elektronik Prinsip dan Aplikasi. Edisi Kedua. Erlangga. Jakarta.

(4) Muhammad Syahwil. 2013. Panduan Mudah Simulasi dan Praktek Mikrokontroler Arduino. Andi Offset. Yogyakarta.

(5) Owen Bishop. 2004. Dasar-Dasar Elektronika. Erlangga. Jakarta.

(6) Prasetyo Dwi Budi. 2016. Perancangan Miniatur Sistem Kendali Dan Monitoring Suhu Tangki Bepengaduk Menggunakan PLC Dan LabView Dengan Metode Fuzzy Mamdani [Tugas Akhir].Medan :Universitas Sumatera Utara.

(7) Setiawan, Iwan 2006. “Progammable Logic Controller Dan Teknik

Perancangan Sistem Kontrol” Penerbit Andi, Yogyakarta.

(8) Wardoyo, Siswo dan surya PramudyoAnggoro. 2015 “ Pengantar

Mikrokontroler dan Aplikasi pada Arduino” Yogyakarta; Teknosaim

(9) Winarno dan Deni Arifianto. 2011. Bikin Robot Itu Gampang. Kawan Pustaka. Jakarta.

(10) [Online].Datasheet DS1820D. Diakses Pada 15 Mei 2016. http://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=DS1820D

(11) [Online].Realisasi Kontrol PID dn proportional . Diakses Pada 15 Mei 2016.http://elektro-kontrol.blogspot.co.id/2011/06/realisasi-kontrol-pid-proporsional.html

(12) [Online].Temperature monitoring menggunakan onewire DS18B20.Diakses Pada 15 Mei 2016.

https://geeknesia.freshdesk.com/support/solutions/articles/6000107339-temperature-monitoring-menggunakan-onewire-ds18b20-

(13) [Online].Pengadukan dan Pencampuran. Diakses Pada 15 Mei 2016

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Unit Kegiatan Mahasiswa robotik Sistem Kontrol Dan Elektronika (UKM Robotik SIKONEK)Universitas Sumatera Utara meliputi perancangan dan perakitan sistem elektronika serta pengujian sistem sensor dan motor dc serta komponen system pendukung. Dalam pengujian adjustmen dan kalibrasi untuk sensor DS1820D menggunakan metode perbandingan langsung dengan membandingkan antara alat dengan standar termometer digital.

Waktu penelitian dimulai pada tanggal 07 September 2016 sampai dengan tanggal 07Januari 2017.

3.2. Peralatan, Bahan dan Komponen

3.2.1. Peralatan

Peralatan yang digunakan dalam penelitian antara lain: a. Laptop Komputer

b. Solder

c. Vacum desoldering d. Multimeter

e. USB Arduino ISP Programmer f. Gergaji

g. Obeng

h. Kunci pas i. Gunting j. Gerinda k. Tang Potong l. Glue gun m. Bor duduk

n. Tang Pengupas Kabel o. Pisau Cutter

p. Roll Siku

Bahan dan Komponen elektronika yang dipakai dalam penelitian dan pembuatan skripsi ini antara lain:

a. Microkontroler ATMega328 b. LCD 16x2 karakter

c. Driver motor L298 d. Motor dc

e. Optocoupler modul speed f. Relay

g. Adaptor h. Dioda i. Resistor j. Kapasitor k. Pin header l. Black Housing m. Trimpot n. Kabel o. Saklar p. LED

q. Timah Solder r. Acrylic s. PCB Fiber t. Spacer standoff u. FeCl (pelarut)

v. Minyak kelapa sawit CPO w. Pemanas Heater

x. Sensor DS1820B y. Terminal Block z. Bearing Ø 6mm aa. Doubletip

bb. Kabel USB Serial TTL

3.3.1 Diagram Blok Penelitian

Dalam menjalankan penelitian, terdapat tahapan-tahapan yang harus dikerjakan untuk mencapai hasil akir penelitian yang sesuai dan tepat waktu. Pada aplikasinya system ini membutuhkan beberapa tahapan dalam pembuatannya yakni mulai dari hardware atau miniature tangkinya kemudian bagian eletrikal hingga pada bagian software untuk memonitoring proses pada system.

Tahapan tersebut dijelaskan dalam diagram blok pada Gambar 3.1.

STUDI LITERATUR

---Karakteristik minyak CPO, Motor DC, Kontrol Proportional,

Sensor DS1820d, Driver motor L298N, Arduino nano

PERANCANGAN KONSTRUKSI SISTIM TANGKI BERPENGADUK DAN

SISTEM SENSOR

PEMROGRAMAN

---Program microcontrollerAtmega 328 (dengen

kompiler Arduino)

SENSOR

---Temperature Sensor probe (DS1820d),

optocoupler

RANGKAIAN ELEKTRONIKA, EMBEDED SYSTEM

---Sistem Minimum, LCD, Power Suplay,

PENGUJIAN & OPTIMALISASI

---Respon sensor, linearitas, stabilitas,

keberulangan (repeatability)

PENGUJIAN & OPTIMALISASI

---Power Suplay , Kinerja LCD, Kinerja Sistem

Minimum, heater, Kecepatan Motor dc , ATmega328,

PENGGABUNGAN SISTEM

---Sensor + Rangkaian Elektronik Embeded

System + Program

PENGUJIAN MOTOR DC

---DENGAN METODE PROPORTIONAL

PENGUJIAN KESELURUHAN SISTEM

---ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

PENYUSUNAN LAPORAN

PENGUJIAN PEMANASAN MEDIA MINYAK CPO

---Pemanasan 0, 5, 10, 15, 20 menit

Suhu 30-40o_C

Gambar 3.1. Tahapan-tahapan yang dilalui dalam Penyusunan Skripsi

Dalam penerapan dan aplikasinya sistim ini dirancang agar dapat bekerja seara otomatis. Mikrokontroler Atmega328 dalam hal ini difungsikan sebagai pengedali proses dari system tangki berpengaduk berintegerasi dengen sensor – sensor dan heater/ pemanas sebagai input, motor dc yang bekerja sesuai perintah dari mikrokontroler.

Berikut ini adalah diagram alir mekanisme kerja alat dalam melakukan pengukuran kerusakan minyak goring (gambar 3.2)

Sensor (2) DS18B20

Atas Heater / Pemanas

Sensor (1) DS18B20

Bawah

Mikrokontroller atmega 238

Arduino Uno

PC komputer

Motor DC LCD

Gambar 3.2. Diagram Blok Perancangan Sistem Kendali Tangki Berpengaduk

Diagram blok merupakan diagram dasar dari rancangan sistem dari beberapa bagian yaitu: Input, Proses dan Output, seperti yang digambarkan pada diagram blok diatas.

Secara Umum Input sistem dari rancangan ini adalah heater sebagai pemanas yang bekerja sesuai perintah dari mikrokontroler atmega328. Akibat Pemanasan yang tidak merata pada seluruh bagian tangki maka terjadi ketidak seimbangnya temperature cairan atau dengan kata lain suhu cairan belum homogen, maka dibutuhkan pengaduk (motor dc) yang dapat dikendalikan dengan metoda proportional didalam mikrokontroler dengan variasi kecepatannya sehingga dapat mempercepat proses homogenisasi pada cairan dan tetap memberikan penggunaan daya yang efisien, dengan ketetapan set point yang telah ditentukan dengan error ±1 ºC, dan sensor DS18B20 (1) dan sensor DS18B20 (2) yang diletakkan di bawah dan di atas sebagai input 2 sebagai indikator adanya perbedaan suhu yang tidak homogen, mikrokontroler arduino berfungsi sebagai

pusat kendali sistem, mengendalikan sistem pengendali dan mengendalikan putaran kecepatan putar motor dc yang menggunakan metode proportional kecepatan putar motor dan pengolah data serial ke LCD dan pc komputer menggunakan software LabVIEW.

Bahwa pada gambar diagram blok diatas terdapat komponen tambahan yang dibutuhkan untuk dapat menjalankan system tangki berpengaduk diantaranya power suplay, sensor, driver motor, relay, LCD, dan optocoupler. Dari bentuk perancangannya pada gambar 3.3 dibawah ini menunjukkan gambar rangkaian dari system tangki berpengaduk.

Gambar 3.3. Gambar Rangkaian Keseluruhan Sistem Tangki Berpengaduk

Tangki berpengaduk dirancang dengan menggunakan wadah plastik tabung berukuran diameter ±23cm dengan ketinggian ±30 cm dengan matan volume nominal sebesar 11 Liter atau skala 1 : 1100 dengan kapasitas tangki sebenarnya yaitu 11000liter. Terpasang dua buah sensor DS18b20 yang diletakkan pada atas dan bawah, satu buah pada bagian bawah ± 3cm dari dasar tangki dan satu buah lagi terpasang pada bagian atas ±5cm dari atas permukaan cairan minyak cpo tangki. Hal ini bertujuan untuk memberikan kesamaan jarak pembacaan antara dasar media cairan minyak cpo dengan diatas permukaan cairan. Kemudian dipasang satu buah pemanas air yang di letakkan bersebrangan dengan sensor.

Motor dc digunakan sebagai pengaduk air yang bertujuan untuk menjaga temperature suhu cairan minyak cpo tetap homogen atau dengan kata lain temperatur suhu cairan merata pada setiap bagiannya. Motor dc dipasang kopling dan besi as batangan dengan ketebalan ±6mm yang sudah di las dengan propeller/ baling baling pengaduk berdiameter dengan ketebalam ±2mm dengan panjang propeller kipasnya ±7mm di pasang pada bagian dasar tangki tepatnya berada diatas sensor ds18b20 bagian bawah. hal ini di tujukan untuk menghindari dari kerusakan sensor akibat putaran yang dihasilkan motor dan diletakkan pada bagian bawah agar putaran media cairan dapar berputar dengan merata. Gambar 3.4 dibawah ini menunjukkan gambar rancangan dari miniatur sistem tangki berpengaduk yang digunakan.

Gambar 3.4 Gambar rancangan miniatur tangki berpengaduk.

3.4.1 Power Suplay

Pada perancangan skripsi ini menggunakan power suplay external adaptor AC-DC, dengan menghubungkan adaptor AC-DC ke jack power DC Arduino. Adaptor AC-DC yang digunakan ialah adaptor bertegangan 12V.dan juga menggunakan arus AC 220V sebagai supplay tegangan ke heater pemanas yang di kendalikan oleh Mikrokontroler dan relay sebagai saklar yang bekerja untuk menghidupkan atau mematikan heater pemanas sesuai perintah dari mikrokontroler ATmega328. Board Arduino mampu beroperasi dengan power suplay yang memiliki rentang tegangan antara 6-20V. Namun ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam rentang tegangan ini. Jika diberi rentang tegangan kurangdari 7V, pin 5V tidak akan memberikan nilai murni 5V, yang mungkin akan membuat rangkaian bekerja dengan tidak sempurna. Jika diberi tegangan lebih dari 12V, regulator tegangan bisa overheat yang akhirnya dapat merusak pcb. Dengan demikian tegangan yang direkomendasikan adalah 7V-12V.Adapun bentuk fisik dari adaptor yang digunakan adalah seperti pada gambar 3.4 dibawah ini.

Gambar 3.5 Adaptor AC-DC 12V Arduino.

3.4.2 Rangkaian Sensor DS18B20

Pada Perancangan alat ini digunakan 2 buah sensor DS18B20 yang diletakkan pada posisi (1) yaitu 3 cm dari atas permukaan cairan sensor DS18B20 (2) berada pada posisi dibawah 3 cm dari dasar tangki yang indikator adanya perbedaan suhu yang tidak homogen antara suhu cairan dibawah dan diatas.

Sensor DS18B20 terhubung ke pin A4 Arduino, mengirimkan data digital berupa sinyal pulsa yang mengindikasikan suatu suhu tertentu, kemudian output sensor diterima oleh Arduino pin A4, setelah itu akan dilakukan pengolahan data didalam mikrokontroller sebelum data suhu ditampilkan ke layar lcd 16x2 dan

Ditampilkan juga ke PC komputer melalui Sofware Labview.Skematik rangkaian Sensor DS18B20 dapat dilihat pada gambar 3.6 dibawah ini.

Gambar 3.6 Skematik Rangkain Sensor DS18B20 yang terhubung ke pin A4 mikrokontroler ATmega328.

3.4.3 Display LCD

Dalam perancangan skripsi ini, LCD yang digunakan adalah LCD karakter 16x2, sehingga hanya mampu menampilkan angka, huruf, dan simbol sebanyak 2 baris dan disetiap baris mampu menampilkan 16 karakter. Pin-pin pada LCD terhubung langsung ke pin-pin Arduino. Dimana pin VSS dan VDD pada LCD terhubung ke pin VCC dan GND Arduino, pin VEE LCD terhubung ke resistor variabel untuk mengatur kecerahan LCD, pin RS terhubung ke pin D7, pin RW terhubung ke pin ground, pin E terhubung ke pin 6, kaki D4 dan D5 terhubung ke pin D8 dan D4, kaki D6 dan D7 terhubung ke pin D3 dan D2. Skematik LCD terhubung ke Arduino dapat dilihat pada gambar 3.7 berikut :

3.4.4 Relay dan Heater Pemanas

Dalam perancangan skripsi ini, menggunakan Relay dan heater yang bekerja sesuai perintah dari mikrokontroler yang di kendalikan sesuai dengan keadaan kondisi yang tidak homogen pada suhu cairan dari perbedaan output pembacaan nilai sensor atas dan bawah. Relay difungsikan sebagai saklar untuk mengendalikan heater pemanas yang di hubungkan pada pin 13 arduino. Rangkaian skematik Relay dan heater pemanas pada gambar 3.8 berikut :

Gambar 3.8 Rangkaian skematik Relay dan heater pemanas

3.3.5 Optocoupler speed Module

Rangkaian optocoupler Speed Module dalam perancangan skripsi ini menggunakan modul sensor yang sudah siap pakai dari pabrikan. Dalam skripsi ini type sensor optocoupler yang digunakan memiliki 4 buah pin diantaranya input vcc, ground, pin do (digital output), dan AO (analog outpu). Namun dalam skripsi ini hanya digunakan 3 buah pin saja vcc, ground, dan digital output yang terhubung ke pin D2 mikrokontroler sebagai output penerima tegangan high dan low yang dihasilkan dari sensor optocoupler yang dikendalikan oleh mikrokontroler dan dikonversi menjadi nilai rpm sebagai indicator nilai kecepatan motor dc. Skematik rangkaian yang digunakan sebagai berikut :

Gambar 3.9 Rangkaian skematik sensor optocoupler

3.4.6 Motor DC

Dalam Perancangan skripsi ini, motor dc yang digunakan memiliki spesifikasi dapat bekerja diantara 12V sampai dengan 24V dengan kondisi terbuka dapat mencapai kecepatan 180 rpm (rotation per-minute) dan menggunakan modul driver motor dari L298. Menggunakan pin 11 dan 12 digital mikrokontroler sebagai direction dan pin 10 (analog input) untuk mengaktif enable A dan mengendalikan pwm pada motor dc-nya. Rangkaian skematik motor dc dan driver motor L298 seperti pada gambar 3.10 berikut :

3.5 Flowchart Sistem Tangki berpengaduk

START

Inisialisasi pin, LCD, sensor suhu,

optocoupler

Tampilkan Nilai Suhu, Kondisi Pemanas &

Kecepatan Motor

Jika upper == true

Jika Sensor Suhu bawah <=36°C

Ya

Hidupkan pemanas upper=false

Proses Kendali proportional

Baca nilai suhu sensor atas dan sensor bawah

Kendalikan Nilai Pwm, If error=<0

pwm = 75 (Minimum speed motor)

Tidak

Jika Sensor Suhu bawah <38°C Atau

Sensor suhu atas <38°C

Hidupkan pemanas Ya

Matikan pemanas upper=true Tidak Tidak

Program dimulai dari start dan dilanjutkan dengan inisialisasi atau deklarasi variable dalam program dan pin-pin yang digunakan pada mikrokontroler yang akan digunakan untuk keperluan pembacaan. Kemudian dibaca nilai dari Sensor DS bawah dan DS atas, kemudian ditampilkan Nilai pembacaan sensor , kondisi heater dalam keadaan menyala atau tidak dan kecepatan motor, kemudian dalam kondisi jika logika upper==true , artinya kondisi upper merupakan sebuah logika kondisi suhu sudah mencapai nilai puncak, jika suhu belum pernah mencapai nilai puncak (38°C) pada pembacaan suhu sensor DS18B20 maka perintah hidupkan pemanas dan motor dc masuk ke proses kendali proportional dan kendalikan nilai pwm, kemudian kembali lagi baca nilai suhu sensor atas dan bawah , heater dan kecepatan motor, dan bertanya kembali jika kondisinya jika sensor atas dan bawah sudah pernah mencapai 38°C dan lebih dari 38°C maka matikan pemanas atau upper=true kemudian masuk ke kendali propotional dan kemudian dilanjutkan ke kendalikan nilai pwm, kembali lagi baca sensor suhu atas dan bawah heater dan kecepatan motor, lalu kemudian bertanya kembali apakah upper==true? Jika upper sudah ==true dan sensor suhu tidak berada pada <36°C maka langsung menuju ke kendalikan nilai proportional dan menuju kendali kan nilai pwm dan jika error pada sensor atas dan bawah <= 0 makan motor berada pada speed minimum dan kemudian kembali lagi baca suhu atas dan suhu bawah kembali , seterusnya dan seterusnya sampai suhu pernah mencapai <36°C kembali.

BAB IV

PEMBAHASAN DAN HASIL PENGUJIAN

Setelah sistem ini direalisasikan, perlu dilakukan berbagai pengujian untuk mengetahui cara kerja perangkat dan menganalisa datanya. Selain itu pengujian ini juga dilakukan untuk mengetahui tentang bagaimana pengkondisian sistem ,inisialisasi pada setiap pin mickrokontroler, dan sensor juga komponen pedukung seperti driver motor,relay, optocoupler ini dapat bekerja sesuai dengan perencanaan dan optimal.

Pengujian yang akan dilakukan memiliki tahapan, yaitu sebagai berikut :

- Pengujian pada komponen system pendukung di antaranya, LCD, Sensor Ds18B20, pengujian relay dan heater/pemanas, pengujian optocoupler , dan pengujian Motor DC menggunakan metode proportional.

4.1 Pengujian Arduino dan LCD

Pengujian Arduino dan LCD dilakukan dengan mengupload salah satu program ke Arduino. Jika program tersebut berjalan lancar maka dapat dipastikan Arduino dan LCD dalam keadaan baik. Dalam pengujian Arduino dan blok LCD ini dilakukan dengan mengupload kode program seperti pada Gambar 4.1 dan hasilnya terlihat seperti pada Gambar 4.2 berikut ini.

Gambar. 4.2 Gambar Pengujian LCD

Dari hasil pengujian tersebut, terlihat bahwa eksekusi program dapat berjalan.Hal ini menunjukkan bahwa Arduino dan LCD dalam keadaan baik.

4.2 Pengujian Sensor Ds18B20

Pengujian Ini dilakukan bertujuan untuk mendapatkan hasil pengukuran suhu sensor DS18B20 yang akurat dan memastikan bahwa suhu pada temperature minyak cpo tidak melewati batas yang di sizinkan yaitu pada suhu 38°C ±2°C. Pengambilan Data Dilakukan ±1 jam setelah suhu pada tangki homogen. Tabel 4.1 di bawah ini merupakan data hasil pengujian kalibrasi nilai perbandingan pembacaan suhu antara sensor Ds18B20 Atas dan Bawah dengan digital thermometer standar.Dalam pengujian adjustment dan kalibrasi ini menggunakan thermometer digital standar memiliki ketelitian 0.1°C (1 angka di belakang koma).

N o.

Pembacaan thermometer Digital

Standar (°C)

Pembacaan Sensor DS18B20 Atas

(°C)

Pembacaan Sensor DS18B20

Bawah (°C)

1. 41.2 40. 39.

2. 41.3 40. 39.

3. 41.3 40. 39.

5. 41.3 40. 39.

6. 41.3 41. 40.

7. 41.3 41. 40.

8. 41.3 41. 40.

9. 41.4 41. 40.

10 .

41.4 41. 40.

Tabel 4.1 Data hasil kalibrasi terhadap thermometer digital

Dari table diatas diketahui Termometer Digital standar memiliki pembacaan minimum 41.1 dan maximum 43.4 ,sedangkan untuk sensor DS Atas untuk nilai minimum pembacaan suhu 40. dan maximum 41. sedangkan untuk sensor DS Bawah memiliki Pembacaan Suhu minimum 39. dan maximum 40. sehingga dapat disimpulkan bahwa sensor ds18b20 yang dirancang masih dalam batas maximum yang di izinkan yaitu ±2°C

Dari table di atas maka dapat ditunjukkan pada gambar grafik 4.3 Sensor DS18B20 atas dan bawah dibawah ini.

Gambar 4.3 Grafik data hasil kalibrasi Sensor DS Atas dan Bawah

4.3 Pengujian Motor Dc

Perlakuan pengujian motor dc ini dilakukan dengan memasang kopling dan propeller / baling-baling pengaduk cairan minyak Cpo pada motor dc dan suhu tetap terjaga dengan range 38°C sampai dengan 40°C. Pengujian Ini dilakukan untuk memastikan bahwa sistem penggerak motor dc bekerja dengan baik sesuai dengan konsep yang diharapkan . Dalam Hal ini Pengujian dilakukan dengan beberapa tahapan yaitu :

4.3.1 Penentuan Nilai Pwm Minimum

Menentukan Nilai pwm terendah dan yang disesuaikan dengan nilai Kp digunakan sebagai minium dalam penggerak kecepatan motor yang bertujuan dalam kondisi jika suhu mencapai homogen terjadi maka motor dc tetap bekerja dengan kecepatan minimum , Nilai pwm minimum yang didapat dan rpm minimum yang didapat yaitu 75 untuk nilai pwm dan 48.33 untuk rata-rata nilai rpm. Sedangkan untuk nilai maximum dibatasi, guna menghindari meluapnya media cairan akibat perputaran motor dc yang terlalu cepat maka kita batasi untuk nilai maximumnya sebesar 100 untuk nilai pwm. Dari pengujian pertama didapat data sebagai berikut :

N o.

Setting Nilai Kp

Setting Nilai pwm

Tegangan (V)

Status Propeller didalam minyak

1. 10 10 0.76 Tidak berputar

2. 30 30 1.43 Tidak berputar

3. 40 40 2.64 Tidak berputar

4. 50 50 3.04 Berputar lambat

5. 60 60 3.83 Berputar lambat

6. 70 70 4.01 Berputar cepat

7. 80 80 5.64 Berputar cepat

8. 90 90 6.37 Berputar cepat

9. 100 100 7.21 Berputar cepat

Tabel 4.2 Data penentuan nilai pwm minimum

Dari table 4.2 di atas dapat diketahui bahwa dalam sekala industri sangat diperhitungkan efisiensi dalam suatu proses. Jika suatu proses dalam suatu produk

dapat bekerja lebih efisien dan hamat dalam segi pengeluaran baik dalam materil maupun bahan yang digunakan juga kebutuhan elestris sperti membutuhkan tenaga listrik yang besar namun jika dapat di perkecil tanpa tidak mengurani kualitas produk, tentu akan lebih memilih yang lebih efisien. Dari table di atas semakin besar setting nilai pwm yang diberikan berbanding lurus atau semakin besar pula tegangan yang dikonsumsi oleh driver motor untuk menggerakkan motor, untuk menghindari kekentalan cairan akibat menurunnya temperature pada media cairan minyak sebesar 2°C yang berdampat terhadap kecepatan putar motor, dapat disimpulkan untuk nilai pwm minimum yang digunakan sebesar 75 pwm dengan setting nilai konstanta proportional sebesar 50.

4.3.2 Pengujian menentukan Nilai pwm VS rpm

Dalam pengujian ini bertujuan untuk mengetahui perubahan nilai pwm terhadap rpm yang terbaca pada sensor optocoupler. Perlakuan pengujian dilakukan dengan temperature suhu media cairan 38 °C sampai 40°C dan setting nilai kp sebesar 50. Dari pengujian 2 diatas didapat data sebagai berikut:

No

. Setting nilai pwm rpm yang terbaca

1. 10 -

2. 30 -

3. 60 34

4. 70 43

5. 75 49

6. 80 54

7. 100 70

Tabel 4.3 Data pwm VS rpm

Hubungan waktu tempuh yang dacapai sampai suhu hogmogen, jika terjadi perbedaan temperature pada sensor DS atas dan bawah sebesar ±2°C antara Nilai Konstanta proportional, pwm dan rpm. Maka di dapat data dilihat pada pengujian ke-3 berikut :

4.3.3 Pengujian Waktu Tempuh Sampai Suhu Homogen

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui perbedaan waktu tempuh suhu yang dicapai sampai homogen dari kondisi awal dengan menggunakan nilai konstanta proportional dan tidak menggunakan nilai konstanta proportional, waktu tempuh yang di ukur menggunakan alat ukur stopwatch digital dengan kondisi suhu berada pada kondisi ambient (suhu ruangan) dengan data sebagai berikut :

-percobaan dilakukan pada suhu 30°C -suhu cairan pada 27°C

Suhu cairan Awal Sensor atas dan

bawah

Waktu tempuh sampai hommogen

tanpa nilai Kp

Waktu tempuh sampai hommogen

dengan nilai Kp

27°C 25 menit 13 menit

28°C 27 menit 13 menit

28°C 29 menit 11 menit

Tabel 4.4 Waktu Tempuh Sampai Suhu Homogen

Dari Percobaan dan data diatas akibat dari pengaruh nilai konstanta proportional dapat mempengaruhi lamanya waktu tempuh yang dibutuhkan motor dc untuk meratakan suhu cairan didalam tangki. Semakin besar nilai konstanta yang diberikan maka semakin cepat kecepatan motor yang dihasilkan dan berbanding lurus dengan waktu tempuh yang didapat semakin cepat untuk menghomogenkan suhu cairan didalam tangki.

4.3.4 Pengujian Waktu Tempuh Rpm Awal → Rpm Akhir Kp:50

Pengujian ini dilakukan bertujuan untuk mengetahui akibat pengaruh nilai konstanta proportional dan nilai pwm yang bervariasi dan pengaruhnya terhadap waktu tempuh kecepatan motor dc terhadap perbedaan suhu yang terjadi antara kedua sensor dalam hal ini jika terjadi selisih pembacaan sensor sebesar >=1°C

dan pengaruhnya terhadap waktu tempuh kecepatan motor dc sampai kembali menghomogenkan suhu cairan, dalam hal ini waktu tempuh kecepatan awal motor dc menuju ke kecepatan akhir motor dc. Perlakuan pengujian dengan :

-Diagram alir control proportional :

ket: sa (sensor atas) ; sb (sensor bawah) ; kp (konstanta proportional)

-Pemrograman dalam fungsi proportional :

void kontrol_kp () // fungsi PROPORSIONAL {

int error, Pro, pwm;

error = abs(dsBawah - dsAtas); Pro = kp*error;

pwm = Pro; // if(error <= 0) {

pwm = 75; // Minimum speed motor }

Dapat di tulis (ex) : Misalkan error 1°C 1 = 40 - 39 Pro = 50 *1 = 50 (pwm=pro)

Misalkan error 1.5°C 1.5 = 40.5 - 39 Pro = 50 *1.5

= 75 (pwm=pro)

Misalkan error 2°C 1 = 40-39

Pro = 50 *2 = 100 (pwm=pro) Dari diagram control proportional dan listing pemrograman diatas dapat disimpulkan bahwa, perbedaan yang terjadi antara sensor DS18b20 bawah dengan atas jika terjadi error sebesar <=0 maka akan diperkuat dengan mengalikan nilai konstanta proportional dengan mengabsolutkan besar nilai perbedaan suhu bawah dengan suhu sensor. Dituliskan :

-Setting Nilai Kp sebesar 50 antara Sensor DS18B20 Atas dengan DS18B20 Bawah.

-Pengambilan data diambil 1 jam setelah suhu homogen. -Suhu cairan terjaga pada 38 °C sampai 40°C.

Data Pe gujia waktu te puh Rp awal → rp akhir

Nilai

Pwm

Nilai Rpm waktu dalam (det)

waktu tempuh sampai homogen

(det) awal

Akhir yang terbaca

start Stop

75 46.6 53.0 11.269 14.069 2.80

80 54.2 59.9 11.458 14.208 2.75

85 45.5 51.7 11.675 14.545 2.87

90 56.7 67.4 11.965 13.785 1.82

100 70.4 86.5 11.867 13.557 1.69

Tabel 4.5 Data Pengujian waktu tempuh Rpm awal → rpm akhir kp:50 Dari hasil pengujian pada Tabel 4.4.dapat dilihat bahwa variasi dari nilai kp dapat diketahui bahwa kecepatan motor sangat berpengaruh terhadap selisih perubahan pembacaan sensor atas dan bawah yang dipengaruhi oleh besar nilai konstanta proportional dan pwm yang membuat motor berputar semakin cepat. Besar nilai pwm dari 75pwm sampai dengan 100pwm mengakibatkan kecepatan putar motor yang bervariasi juga dan mempengaruhi waktu tempuh yang yang berbeda dalam mencapai suhu didalam cairan homogen kembali. Semakin besar nilai pwm nya maka semakin kecil waktu tempuh yang diperlukan hingga suhu homogen kembali, Jika dilihat dalam grafik dibawah ini :

Gambar 4.5 Waktu tempuh dengan nillai 75 pwm

Gambar 4.6 Waktu tempuh dengan nillai 80 pwm

Gambar 4.7 Waktu tempuh dengan nillai 85 pwm

Gambar 4.8 Waktu tempuh dengan nilai 90 pwm

4.4 Pengujian Monitoring menggunakan Software LabVIEW

Dalam penguijan ini dilakukan perlakuan komunikasi serial antar software arduino nano dengan software labVIEW menggunakan kabel usb serial komunikasi. Setelah komunikasi di aktifkan maka didapat hasil monitoring di bawah ini :

Gambar 4.10 Gambar diagram pemrograman block NI VISA

Gambar 4.11 Front Panel monitoring LabVIEW

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari percobaan dan pembahasan yang telah dilakukan pada bab sebelumnya didapat beberapa kesimpulan antara lain :

1. Perubahan nilai konstanta proportionalmengakibatkan perubahan kecepatan putar motor dc yang mempengaruhi waktu tempuh yang dibutuhkan motor dc untuk menghomogenkan suhu pada media cairan. 2. Hasil pengujian kalibrasi sensor DS18B20 atas dan DS18B20 Bawah

membuktikan bahwa hasil pembacaan sudah mendekati linear dan masih berada pada batas kesalahan yang di izinkan atau ±2°C dengan pembacaan digital termometer Standar .

3. Semakin besar setting nilai pwm yang diberikan berbanding lurus atau semakin besar pula tegangan yang dikonsumsi oleh driver motor untuk menggerakkan motor, untuk menghindari kekentalan cairan akibat menurunnya temperature pada media cairan minyak sebesar 2°C yang berdampat terhadap kecepatan putar motor, dapat disimpulkan untuk nilai pwm minimum yang digunakan sebesar 75 pwm dengan setting nilai konstanta proportional sebesar 50

4. Pengaruh nilai konstanta proportional dapat mempengaruhi lamanya waktu tempuh yang dibutuhkan motor dc untuk meratakan suhu cairan didalam tangki. Semakin besar nilai konstanta yang diberikan maka semakin cepat kecepatan motor yang dihasilkan dan berbanding lurus dengan waktu tempuh yang didapat semakin cepat untuk menghomogenkan suhu cairan didalam tangki

Beberapa saran yang ingin diberikan sehubung dengan pelaksanaan tugas akhir ini antara lain sebagai berikut :

1. Untuk pembacaan kecepatan motor dc yang lebih baik, sebaiknya juga menambahkan control ki, dan control kd.

2. Untuk percobaan-percobaan kedepannya sebaiknya konstruksi alat dirancang lebih baik lagi agar pengaplikasian alat lebih mudah dan efisien. 3. Untuk perancangan selanjutnya dapat mencoba pengontrolan tidak hanya melalui program tetapi juga bias dikontrol dalam frontpanel dalam software LabView.

ABSTRAK

Keberhasilan proses pengolahan suatu bahan dalam proses industri sangat bergantung kepada efektifitas pengadukan dan pencampuran zat cair memiliki kehomogenan merata dalam suatu proses untuk mengeluarkan suatu produk. Oleh karena itu dalam tugas akhir ini dirancang miniature sistim tangka berpengaduk yang menggunakan mikrokontroler sebagai sistem kendali. Penggunaan Software Arduino sebagai compiler pemrograman dan Software LabView sebagai antar mukan menggunakan usb TTL serial interface danLcdsebagai display pembacaan untuk memonitoring Sistem. Sistem kendali ini memanfaatkan control proportional sebagai penguat kecepatan motor yang dipengaruhi oleh selisih nilai pembacaan sensor suhu DS18B20 atas dengan bawah.

Dari hasil pengujian menunjukkan bahwa terjadi perubahan kecepatan motor dengan nilai perbedaan sensor atas dan bawah sebesar >= 1°C. Perubahan kecepatan motor akan semakin besar dan signifikan jika terjadi perbedaan suhu semakin besar berbanding lurus dengan besar nilai konstanta proportionalnya yang mengakibatkan waktu tempuh yang semakin cepat untuk menghomogenkan suhu pada miniatur tangki. Untuk proses kalibrasi sensor DS18B20 sudah sesuai atau dengan kata lain masih masuk dalam batas kesalahan yang di izinkan dalam aturan FOSFA untuk jenis karakteristik minyak cpo.

ABSTRACT

The success of Materials Processing An industrial process very depending shown to the effectiveness of the stirring and mixing the liquid has uniform homogeneity hearts A review process for issuing a Product. Therefore hearts singer designed Final miniaturized system tangka That stirred using a microcontroller as control systems. Use Arduino Software as a programming compiler and Software LabView as an mukan using usb TTL serial interface and LCD display as a readout for review monitoring system. Singer Control Systems utilizing a proportional amplifier control motor speed Yang influenced by temperature sensor readings Value difference DS18B20 with differences Down.

Testing of the findings showed that the change occurred motorized speed with Value Difference sensor differences And Bottom of> = 1 ° C. Changes speed motor will be more big and significant IF Happen The big temperature difference is proportional with big Constant value proportionalnya The result takes Yang Quickly getting to the review homogenize temperature AT miniature tank. To review DS18B20 sensor Calibration Process Already accordance with the word lie or stillsign hearts Limit Mistakes in FOSFA Rules allow for a review hearts type cpo oil characteristics.

RANCANG BANGUN SISTEM PENGATUR KECEPATAN

MOTOR UNTUK MENJAGA KEHOMOGENAN SUHU PADA

MINIATUR TANGKI BERPENGADUK DENGAN METODE

PROPORTIONAL BERBASIS MIKROKONTROLER

ATMEGA 328

SKRIPSI

Diajukan Oleh :

JEPRI PURWANTO

140821019

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKAN DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

RANCANG BANGUN SISTEM PENGATUR KECEPATAN

MOTOR UNTUK MENJAGA KEHOMOGENAN SUHU PADA

MINIATUR TANGKI BERPENGADUK DENGAN METODE

PROPORTIONAL BERBASIS MIKROKONTROLER

ATMEGA 328

SKRIPSI

Diajukan Untuk MelengkapiTugas dan Memenuhi Syarat

Mencapai GelarSarjanaSains

JEPRI PURWANTO

140821019

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

PERSETUJUAN

Judul : Rancang Bangun Sistem Pengatur Kecepatan

MotorUntukMenjaga Kehomogenan Suhu Pada Miniatur Tangki Berpengaduk Dengan Metode Proportional Berbasis Mikrokontroler Atmega 328

Kategori : Skripsi

Nama : Jepri Purwanto

Nomor Induk Mahasiswa : 140821019

Program Studi : Sarjana (S1) Fisika

Departemen : Fisika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Disetujui di Medan, Januari 2017

Pembimbing I

Prof.Dr.MarhaposanSitumorang NIP.195510301980031003

Diketahui/disetujioleh Departemen Fisika FMIPA USU

Ketua,

Dr. Perdinan Sinuhaji, MS NIP.195903101987031002

PERNYATAAN

RANCANG BANGUN SISTEM PENGATUR KECEPATAN

MOTOR UNTUK MENJAGA KEHOMOGENAN SUHU PADA

MINIATUR TANGKI BERPENGADUK DENGAN METODE

PROPORTIONAL BERBASIS MIKROKONTROLER

ATMEGA 328

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Januari 2017 Jepri Purwanto 140821019

PENGHARGAAN

Alhamdulillahirobbil’alamin,

Segala puji dan syukur bagi Allah SWT yang telah melimpahkan barokah, rahmat, hidayah-Nya dan menganugerahkan kemudahan serta kelancaran sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan judul Rancang Bangun Sistem Pengatur Kecepatan Motor Untuk Menjaga Kehomogenan Suhu Pada Miniatur Tangki Berpengaduk Dengan Metode Proportional Berbasis Mikrokontroler Atmega 328 Dengan Kompiler Arduino. Tak lupa juga sholawat dan salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Rasulullah Muhammad Sallallahu’alaihiwassalam sang pembawa petunjuk dan selalu menjadi inspirasi dan teladan bagi penulis.

Demi kelancaran dalam penyelasaian laporan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak terutama khususnya kepada kedua orang tua tercinta Bapak Suparno,Sp dan Ibunda Sri Sudharsih sertakakakku tercinta Median Sefiherawati dan Tiwi Utami, terimakasih atas doa restu dan dukungannya, yang telah memberikan bantuan moril maupun materil, semangat dan do’a yang begitu besar kepada penulissejak dari awal mulai perkuliahan sampai penulis hingga dapat mnyelesaikan tugas akhir ini.

Penulis menyadari bahwa tersusunnya skripsi ini dari Do’a, perhatian, bimbingan, motivasi dan dukungan berbagai pihak, sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Prof.Dr. Marhaposan Situmorang,sebagai dosen pembimbing yang telah membantu penulis dalam memberikan kritik dan bimbingannya kepada penulis selama penulis mengerjakan skripsi ini.

2. Bapak dosen penguji, Drs. Kurnia Brahmana,M.Si, Drs. Takdir Tamba , M.Eng.Sc, Drs.Herli Ginting Prof.Dr.Marhaposan Situmorang, yang telah memberikan kritik dan bimbingannya kepada penulis selama penulis mengerjakan skripsi ini.

3. Bapak ketua jurusan Fisika Extensi Drs. Herli Ginting, MS atas komentar berserta saran terhadap penulisan skripsi ini.

4. Bang Johaiddin Saragih, M.Si, sebagai staf pegawai Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan saran dan masukkan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

5. Kepada Unit Kegiatan Mahasiswa (UKM) Robotik Sikonek Universitas Sumatera Utara, sebagai wadah penulis belajar ilmu elektronika memberikan dukungan semangat kepada penulis selama penulis mengerjakan skripsi ini.

6. Kepada PT.International Cargo Surveyor, Bapak Fauzi Amir, Ibu Rosmida, Abangda Salidin Maha, Abangda Andri Arif, Bapak Safril Alamsyah, Dan Bapak Ade Hafitri yang telah memberikan bimbingannya, baik saran, moril dan meluangkan waktunya kepada penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini.

7. Abangda Dwi Budi Prasetyo,ST “the professor”, yang telah membantu penulis dalam berdiskusi ketika penulis mengalami kesulitan dalam menyelesaikan skripsi ini.

8. Kepada Pak De Arifin yang sudah membantu mengerjakan mekanik Tugas akhir penulis dan tidak sungkan-sungkan untuk memberikan masukan motivasi dan bimbingan sampai pada akhir penyelesaian tugas akhir ini. 9. Bapak Sindu Artovan dan Bapak Maimun Effendi, Syukur Pane yang telah

memberikan dukungan yang luar biasa kepada penulis.

10.Tim (WSN) Wireless Sensor Network Dwi Budi Prasetyo,ST , Roby Yetsun Jaya S.Si. Fadly Tomi S.Kom yang telah memberikandukungan yang luar biasa kepada penulis

11.Teman-teman seperjuangan yang sudah susah senang sama-sama selama kuliah di jurusan fisika ini, Nuril Akhyar S.Si, Dian Hermaya S.Si, Muhammad Irsan S.Si, Abdullah Nasution S.Si, Juli Suhartika S.Si, Devi Larasati S.Si, Ketty S.Si, AbralS.Si dan Junita S.Si Putri Puspita S.Si. 12.Teman-teman Metrologi, Fadhly, Cahya, Ocak, Anie, Nisa, Astrid,

Vadhya, Adinda dan lain-lain yang telah memberikan semangat kepada penulis.

13.Kepada seluruh alumni mahasiswa/i D-III Metrologi dan Instrumentasi angkatan 2011 alhamdulillah sebagian dari kita sudah sarjana dan kita doakan semoga yang lain cepat menyusul

14.Teruntuk yang spesial, yang jauh disana yang sudah memantu dan yang selalu terus mendoakan secara diam-diam terimah kasih untuk semuanya semoga dan semoga saja kita bisa bertemu di tempat yang Allah janjikan terhadap dua insan yang selalu menjaga diri nya dari fitnah wanita, menjaga pandangan dari setiap wanita.

15.Dan semua pihak yang telah membantu penulis namun tidak dapat disebutkan satuper satu.Jazakumullah khairan katsiran

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan skripsi ini.

Semoga skripsi ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca. Amin Yaa Rabbal’alamin

Medan, Febuari 2017

Hormat Saya, Penulis

ABSTRAK

Keberhasilan proses pengolahan suatu bahan dalam proses industri sangat bergantung kepada efektifitas pengadukan dan pencampuran zat cair memiliki kehomogenan merata dalam suatu proses untuk mengeluarkan suatu produk. Oleh karena itu dalam tugas akhir ini dirancang miniature sistim tangka berpengaduk yang menggunakan mikrokontroler sebagai sistem kendali. Penggunaan Software Arduino sebagai compiler pemrograman dan Software LabView sebagai antar mukan menggunakan usb TTL serial interface danLcdsebagai display pembacaan untuk memonitoring Sistem. Sistem kendali ini memanfaatkan control proportional sebagai penguat kecepatan motor yang dipengaruhi oleh selisih nilai pembacaan sensor suhu DS18B20 atas dengan bawah.

Dari hasil pengujian menunjukkan bahwa terjadi perubahan kecepatan motor dengan nilai perbedaan sensor atas dan bawah sebesar >= 1°C. Perubahan kecepatan motor akan semakin besar dan signifikan jika terjadi perbedaan suhu semakin besar berbanding lurus dengan besar nilai konstanta proportionalnya yang mengakibatkan waktu tempuh yang semakin cepat untuk menghomogenkan suhu pada miniatur tangki. Untuk proses kalibrasi sensor DS18B20 sudah sesuai atau dengan kata lain masih masuk dalam batas kesalahan yang di izinkan dalam aturan FOSFA untuk jenis karakteristik minyak cpo.

ABSTRACT

The success of Materials Processing An industrial process very depending shown to the effectiveness of the stirring and mixing the liquid has uniform homogeneity hearts A review process for issuing a Product. Therefore hearts singer designed Final miniaturized system tangka That stirred using a microcontroller as control systems. Use Arduino Software as a programming compiler and Software LabView as an mukan using usb TTL serial interface and LCD display as a readout for review monitoring system. Singer Control Systems utilizing a proportional amplifier control motor speed Yang influenced by temperature sensor readings Value difference DS18B20 with differences Down.

Testing of the findings showed that the change occurred motorized speed with Value Difference sensor differences And Bottom of> = 1 ° C. Changes speed motor will be more big and significant IF Happen The big temperature difference is proportional with big Constant value proportionalnya The result takes Yang Quickly getting to the review homogenize temperature AT miniature tank. To review DS18B20 sensor Calibration Process Already accordance with the word lie or stillsign hearts Limit Mistakes in FOSFA Rules allow for a review hearts type cpo oil characteristics.

DAFTAR ISI

Persetujuan ... i

Pernyataan ... ii

Penghargaan ... iii

Abstrak ... vi

Abstract ... vii

Daftar Isi ……… viii

Daftar Tabel ... x

Daftar Gambar ... xi

Daftar Singkatan ... xii

Daftar Lampiran ... …... xiii

Bab 1 Pendahuluan ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 3

1.3 Batasan Masalah ... 3

1.4 Tujuan Penelitian ... 4

1.5 Manfaat penelitian ... 4

1.6 Metodologi Penelitian ... 4

1.7 Sistematika Penulisan ... 5

Bab 2 Tinjauan Pustaka ... 7

2.1 Dinamika dan Model Kontrol Proses Industri ... 7

2.2 Perpindahan Aliran Panas ... 13

2.3 Minyak CPO (Crude palm Oil) ... 14

2.4 Mikrokontroler ATMega328 ... 16

2.4.1 Arduino ... 19

2.4.2 Board Arduino Nano ... 20

2.4.3 Pemrograman Arduino ... 23

2.5 Komponen Pendukung Sistem ... 28

2.5.1 Driver Motor ... 29

2.5.2 Sensor Optocoupler Modul Speed... 29

2.5.3 Relay... 31

2.5.4 LCD (liquid Crystal Display) ... 32

2.6 Komponen Sistem Tangki Berpengaduk ... 33

2.6.1 Sensor Suhu DS18B20 ... 34

2.6.2 Motor DC ... 35

2.6.3 Propeller Kipas ... 36

2.6.4 Heater ... 37

2.7 LabVIEW ... 32

Bab 3 Metodologi Penelitian ... 41

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ... 41

3.2 Peralatan, Bahan dan Komponen ... 41

3.2.1 Peralatan ... 41

3.2.1 Bahan Dan Komponen ... 42

3.3 Diagram Blok ... 43

3.3.1 Diagram Blok Penelitian ... 43

3.3.2 Diagram Blok Perancangan Sistem ... 44

3.4 Perancangan Miniatur Tangki Berpengaduk ... 46

3.4.1 Power Suplay ... 47

3.4.2 Rangkaian Sensor DS18B20 ... 47

3.4.3 Display LCD ... 48

3.4.4 Relay Dan Heater/pemanas ... 49

3.4.5 Optocoupler Speed Module ... 49

3.4.6 Motor DC ... 50

Bab 4 Pembahasan Dan Hasil Pengujian ... 53

4.1 Pengujian Arduino dan LCD ... 51

4.2 Pengujian Sensor DS18B20 ... 52

4.3 Pengujian Motor Dc ... 56

4.3.1 Penentuan Nilai pwm Minimum ... 56

4.3.2 Pengujian menentukan nilai pwm VS rpm ... 57

4.3.3 Pengujian Waktu tempuh Sampai Suhu homogen ... 58

4.3.4 Pengujian waktu tempuh rpm awal→ rpm akhir ... 58

4.4 Pengujian Monitoring menggunakan Sofware LabView ... 63

Bab 5 Kesimpulan dan Saran ... 64

5.1 Kesimpulan ... 60

5.2 Saran ... 61

Daftar Pustaka ... 62

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1.FOSFA Heating Themperature Recommendation ... 15

Tabel 2.2.Konfigurasi fungsi Port B ... 18

Tabel 2.3.Konfigurasi fungsi Port C ... 18

Tabel 2.4.Konfigurasi fungsi Port D ... 19

Tabel 2.5.Fungsi kaki/PIN LCD 16x2 ... 33

Tabel 4.1.Data hasil kalibrasi terhadap thermometer digital ... 53

Tabel 4.2.Data penentuan nilai pwm minimum ... 54

Tabel 4.3.Data pwm VS rpm ... 55

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Digram blok model proses ... 8

Gambar 2.2. Manipulasi MV dilakukan oleh kontroler lewat penggerak ... 8

Gambar 2.3. Penggerak dapat dianggap sebagai bagian tak terpisahkan ... 8

Gambar 2.4. PID blok diagram ... 10

Gambar 2.5. Blok diagram untuk pengendali proportional ... 10

Gambar 2.6. Proportional band dari kontroler proportional ... 12

Gambar 2.7. Sebelum diberi Kp ... 12

Gambar 2.8. Setelah diberi Kp ... 16

Gambar 2.9. Konfigurasi pin mikrokontroler ATMega328 SMD ... 17

Gambar 2.10.Architecture ATmega328 ... 19

Gambar 2.11.Papan/Board Arduino Nano ... 21

Gambar 2.12.Tampilan pemrograman Arduino dengan Software Arduino ... 24

Gambar 2.13.Modul driver motor L293D ... 29

Gambar 2.14a Rangkaian dasar Sensor Optocoupler ... 30

Gambar 2.14bSensor Optocoupler module speed ... 30

Gambar 2.15LCD (Liquid Crystal Display) 16x ... 32

Gambar 2.16a Keterangan kaki-kaki IC DS18B20 ... 35

Gambar 2.16bPackaging waterproff sensor DS18B20 ... 35

Gambar 2.17Motor DC ... 35

Gambar 2.18a Pengaduk jenis baling-baling ... 37

Gambar 2.18bDaun dipertajam ... 37

Gambar 2.18cBaling-baling kapal ... 37

Gambar 2.19.Heater/pemanas ... 38

Gambar 2.20.Front Panel LabVIEW ... 39

Gambar 2.21.Block Diagram NI VISA ... 39

Gambar 3.1. Tahapan-tahapan yang dilalui dalam Penyusunan Skripsi ... 39

Gambar 3.2. Diagram Blok Perancangan Sistem ... 44

Gambar 3.3. Gambar Rangkaian keseluruhan sistem tangki berpengaduk ... 45

Gambar 3.4. Gambar rancangan miniatur tangki berpengaduk ... 46

Gambar 3.5. Adaptor AC-DC 12V Arduino. ... 47

Gambar 3.6. Skematik rangkain sensor DS18B20. ... 48

Gambar 3.7. Skematik rangkaian LCD. ... 48

Gambar 3.8. Rangkaian skematik relay dan heater pemanas. ... 49

Gambar 3.9. Rangkaian skematik sensor optocoupler. ... 49

Gambar 3.9. Rangkaian Motor dc dan driver motor L298. ... 50

Gambar 4.1. Listing program pengujian LCD. ... 51

Gambar 4.2. Gambar pengujian LCD. ... 52

Gambar 4.3. Grafik data hasil kalibrasi Sensor DS Atas dan Bawah... 53

Gambar 4.4. Diagram alir control proportional. ... 56

Gambar 4.5. Waktu tempuh dengan nillai 75 pwm. ... 58

Gambar 4.6. Waktu tempuh dengan nillai 80 pwm. ... 58

Gambar 4.7. Waktu tempuh dengan nillai 85 pwm. ... 50

Gambar 4.8. Waktu tempuh dengan nillai 90 pwm ... 50

DAFTAR SINGKATAN

CPO = crude palm oil

FOSFA = Federation of Oils, Seeds and Fats Associations RBDPO = Refined Bleached and Deodorized Palm Oil BHA = Butil Hidroksi Anisol

BHT = Butil Hidroksitoluena

LabVIEW = Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench DC = Direct Current

PID = Proportional Integral Derivative LED = Light Emiting Diode

I/O = Input/Output

AC = Alternating Current DC = Direct Current

IPDT = Integerating Plus Dead Time FOPDT= First Order Plus Dead Time MV= Manipulated Variable

CISC= Completed Instruction Set Computer RISC= Reduce Instruction Set Computer

EEPROM= Electrically Erasable Programmable Read Only Memory PWM= Pulse Width Modulation

ALU= Arithmatic Logic unit DIP= Dual Inline Package

IDE= Integrated Development Environment RS= Register select

RW = Read Write

GGL=Gaya Gerak Listrik GUI= graphical User Interface BPS=bit per second

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Skematik keseluruhan rangkaian ... 68

Lampiran 2 Flowchart sistem tangki berpengaduk... 69

Lampiran 3 Listing program dengan software Arduino IDE ... 70

Lampiran 4 Gambar alat secara keseluruhan dan saat pengujian ... 74

Lampiran 5 Datasheet Arduino Nano ... 77

DAFTAR ISI

Persetujuan ... i

Pernyataan ... ii

Penghargaan ... iii

Abstrak ... vi

Abstract ... vii

Daftar Isi ……… viii

Daftar Tabel ... x

Daftar Gambar ... xi

Daftar Singkatan ... xii

Daftar Lampiran ... …... xiii

Bab 1 Pendahuluan ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 3

1.3 Batasan Masalah ... 3

1.4 Tujuan Penelitian ... 4

1.5 Manfaat penelitian ... 4

1.6 Metodologi Penelitian ... 4

1.7 Sistematika Penulisan ... 5

Bab 2 Tinjauan Pustaka ... 7

2.1 Dinamika dan Model Kontrol Proses Industri ... 7

2.2 Perpindahan Aliran Panas ... 13

2.3 Minyak CPO (Crude palm Oil) ... 14

2.4 Mikrokontroler ATMega328 ... 16

2.4.1 Arduino ... 19

2.4.2 Board Arduino Nano ... 20

2.4.3 Pemrograman Arduino ... 23

2.5 Komponen Pendukung Sistem ... 28

2.5.1 Driver Motor ... 29

2.5.2 Sensor Optocoupler Modul Speed... 29

2.5.3 Relay... 31

2.5.4 LCD (liquid Crystal Display) ... 32

2.6 Komponen Sistem Tangki Berpengaduk ... 33

2.6.1 Sensor Suhu DS18B20 ... 34

2.6.2 Motor DC ... 35

2.6.3 Propeller Kipas ... 36

2.6.4 Heater ... 37

2.7 LabVIEW ... 32

Bab 3 Metodologi Penelitian ... 41

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ... 41

3.2 Peralatan, Bahan dan Komponen ... 41

3.2.1 Peralatan ... 41

3.2.1 Bahan Dan Komponen ... 42

3.3 Diagram Blok ... 43

3.3.1 Diagram Blok Penelitian ... 43

3.3.2 Diagram Blok Perancangan Sistem ... 44

3.4 Perancangan Miniatur Tangki Berpengaduk ... 46

3.4.1 Power Suplay ... 47

3.4.2 Rangkaian Sensor DS18B20 ... 47

3.4.3 Display LCD ... 48

3.4.4 Relay Dan Heater/pemanas ... 49

3.4.5 Optocoupler Speed Module ... 49

3.4.6 Motor DC ... 50

Bab 4 Pembahasan Dan Hasil Pengujian ... 53

4.1 Pengujian Arduino dan LCD ... 51

4.2 Pengujian Sensor DS18B20 ... 52

4.3 Pengujian Motor Dc ... 56

4.3.1 Penentuan Nilai pwm Minimum ... 56

4.3.2 Pengujian menentukan nilai pwm VS rpm ... 57

4.3.3 Pengujian Waktu tempuh Sampai Suhu homogen ... 58

4.3.4 Pengujian waktu tempuh rpm awal→ rpm akhir ... 58

4.4 Pengujian Monitoring menggunakan Sofware LabView ... 63

Bab 5 Kesimpulan dan Saran ... 64

5.1 Kesimpulan ... 60

5.2 Saran ... 61

Daftar Pustaka ... 62

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1.FOSFA Heating Themperature Recommendation ... 15

Tabel 2.2.Konfigurasi fungsi Port B ... 18

Tabel 2.3.Konfigurasi fungsi Port C ... 18

Tabel 2.4.Konfigurasi fungsi Port D ... 19

Tabel 2.5.Fungsi kaki/PIN LCD 16x2 ... 33

Tabel 4.1.Data hasil kalibrasi terhadap thermometer digital ... 53

Tabel 4.2.Data penentuan nilai pwm minimum ... 54

Tabel 4.3.Data pwm VS rpm ... 55

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Digram blok model proses ... 8

Gambar 2.2. Manipulasi MV dilakukan oleh kontroler lewat penggerak ... 8

Gambar 2.3. Penggerak dapat dianggap sebagai bagian tak terpisahkan ... 8

Gambar 2.4. PID blok diagram ... 10

Gambar 2.5. Blok diagram untuk pengendali proportional ... 10

Gambar 2.6. Proportional band dari kontroler proportional ... 12

Gambar 2.7. Sebelum diberi Kp ... 12

Gambar 2.8. Setelah diberi Kp ... 16

Gambar 2.9. Konfigurasi pin mikrokontroler ATMega328 SMD ... 17

Gambar 2.10.Architecture ATmega328 ... 19

Gambar 2.11.Papan/Board Arduino Nano ... 21

Gambar 2.12.Tampilan pemrograman Arduino dengan Software Arduino ... 24

Gambar 2.13.Modul driver motor L293D ... 29

Gambar 2.14a Rangkaian dasar Sensor Optocoupler ... 30

Gambar 2.14bSensor Optocoupler module speed ... 30

Gambar 2.15LCD (Liquid Crystal Display) 16x ... 32

Gambar 2.16a Keterangan kaki-kaki IC DS18B20 ... 35

Gambar 2.16bPackaging waterproff sensor DS18B20 ... 35

Gambar 2.17Motor DC ... 35

Gambar 2.18a Pengaduk jenis baling-baling ... 37

Gambar 2.18bDaun dipertajam ... 37

Gambar 2.18cBaling-baling kapal ... 37

Gambar 2.19.Heater/pemanas ... 38

Gambar 2.20.Front Panel LabVIEW ... 39

Gambar 2.21.Block Diagram NI VISA ... 39

Gambar 3.1. Tahapan-tahapan yang dilalui dalam Penyusunan Skripsi ... 39

Gambar 3.2. Diagram Blok Perancangan Sistem ... 44

Gambar 3.3. Gambar Rangkaian keseluruhan sistem tangki berpengaduk ... 45

Gambar 3.4. Gambar rancangan miniatur tangki berpengaduk ... 46

Gambar 3.5. Adaptor AC-DC 12V Arduino. ... 47

Gambar 3.6. Skematik rangkain sensor DS18B20. ... 48

Gambar 3.7. Skematik rangkaian LCD. ... 48

Gambar 3.8. Rangkaian skematik relay dan heater pemanas. ... 49

Gambar 3.9. Rangkaian skematik sensor optocoupler. ... 49

Gambar 3.9. Rangkaian Motor dc dan driver motor L298. ... 50

Gambar 4.1. Listing program pengujian LCD. ... 51

Gambar 4.2. Gambar pengujian LCD. ... 52

Gambar 4.3. Grafik data hasil kalibrasi Sensor DS Atas dan Bawah... 53

Gambar 4.4. Diagram alir control proportional. ... 56

Gambar 4.5. Waktu tempuh dengan nillai 75 pwm. ... 58

Gambar 4.6. Waktu tempuh dengan nillai 80 pwm. ... 58

Gambar 4.7. Waktu tempuh dengan nillai 85 pwm. ... 50

Gambar 4.8. Waktu tempuh dengan nillai 90 pwm ... 50

DAFTAR SINGKATAN

CPO = crude palm oil

FOSFA = Federation of Oils, Seeds and Fats Associations RBDPO = Refined Bleached and Deodorized Palm Oil BHA = Butil Hidroksi Anisol

BHT = Butil Hidroksitoluena

LabVIEW = Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench DC = Direct Current

PID = Proportional Integral Derivative LED = Light Emiting Diode

I/O = Input/Output

AC = Alternating Current DC = Direct Current

IPDT = Integerating Plus Dead Time FOPDT= First Order Plus Dead Time MV= Manipulated Variable

CISC= Completed Instruction Set Computer RISC= Reduce Instruction Set Computer

EEPROM= Electrically Erasable Programmable Read Only Memory PWM= Pulse Width Modulation

ALU= Arithmatic Logic unit DIP= Dual Inline Package

IDE= Integrated Development Environment RS= Register select

RW = Read Write

GGL=Gaya Gerak Listrik GUI= graphical User Interface BPS=bit per second

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Skematik keseluruhan rangkaian ... 68

Lampiran 2 Flowchart sistem tangki berpengaduk... 69

Lampiran 3 Listing program dengan software Arduino IDE ... 70

Lampiran 4 Gambar alat secara keseluruhan dan saat pengujian ... 74

Lampiran 5 Datasheet Arduino Nano ... 77