RANCANG BANGUN ALAT PENDETEKSI KUALITAS TELUR BERBASIS PLC
i
RANCANG BANGUN ALAT PENDETEKSI KUALITAS
TELUR BERBASIS PLC
SKRIPSI
Disusun Oleh :
BENI IRAWAN
08530096
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2015
(2)
ii
LEMBAR PENGESAHAN
RANCANG BANGUN ALAT PENDETEKSI KUALITAS
TELUR BERBASIS PLC
Tugas Akhir ini Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Oleh:
BENI IRAWAN 08530096
Tanggal Ujian :18 Agustus 2015
Periode Wisuda : Periode III
Disetujui Oleh :
1. Ir. Nur Alif Mardiyah, MT. (Pembimbing 1) NIP.UMM: 10802030363
2. Dr. Ir. Lailis Syafa’ah MT. (Pembimbing II) NIP.UMM: 10890090189
3. Machmud Effendi, ST, M.Eng (Penguji I) NIP.UMM: 10802030363
4. Dr. Zulfatman ST. M.Eng (Penguji II) NIDN: 709117804
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Elektro
Nur Alif Mardiyah, Ir, M.T NIP.UMM: 10892030257
(3)
iii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur senantiasa kita panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala nikmat, kekuatan, taufik serta hidayah-Nya. Sholawat serta salam semoga tercurah kepada Rasulullah SAW, keluarga sahabat dan para pengikut setianya, Amin. Atas kehendak Allah sajalah, penulis dapat menyelesaikan proyek akhir yang berjudul :
“RANCANG BANGUN ALAT PENDETEKSI KUALITAS
TELUR BERBASIS PLC”
Pembuatan Proyek Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) di Universitas Muhammadiyah Malang. Selain itu penulis berharap agar proyek akhir ini dapat menambah literatur dan dapat memberikan manfaat bagi semuanya.
Akhir kata semoga buku ini dapat bermanfaat di masa sekarang dan masa mendatang. Sebagai manusia yang tidak luput dari kesalahan, maka penulis mohon maaf apabila ada kekeliruan baik yang sengaja maupun yang tidak sengaja.
Malang, Agustus 2015
(4)
iv
DAFTAR ISI
JUDUL ... i
LEMBAR PERSETUJUAN ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
LEMBAR PERNYATAAN ... iv
ABSTRAKSI ... v
ABSTRACT ... vi
LEMBAR PERSEMBAHAN ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR TABEL... xiv
DAFTAR GRAFIK ... xv
BAB I . ………..1
PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Batasan masalah ... 3
1.4 Tujuan ... 3
1.5 Metodologi Penelitian ... 3
1.6 Sistematika penulisan ... 4
BAB II ... 5
LANDASAN TEORI ... 5
2.1 Metode Seleksi Telur ... 5
2.1.1 Telur Konsumsi dan Telur Tetas ... 5
2.1.2 Mutu Telur ... 5
2.1.3 Struktur Telur Ayam... 7
2.2 Pengertian Programmable Logic Controller (PLC) ... 8
2.3 Prinsip Kerja PLC ... 9
2.4 Perangkat keras PLC ... 10
2.4.1 Central Processing Unit (CPU) ... 10
(5)
v
2.4.3 Programming Device (PD) ... 13
2.4.4 Modul Input / Output ... 13
2.4.5 Power Supply... 13
2.5 Instruksi – Instruksi Dalam Pemograman ... 14
2.6 Infrared... 19
2.7 Sensor Photodiode ... 20
2.8 Pengkondisi sinyal ... 21
2.9 LDR (Light Dependent Resistor) ... 22
2.10 Relay ... 24
2.11 Optocoupler ... 26
2.12 Motor DC ... 26
2.13 Konstruksi Motor DC ... 27
2.13.1 Bagian Stator ... 27
2.13.2 Bagian Rotor ... 28
2.13.3 Bagian-bagian Lain ... 28
2.14 Cara Kerja Motor DC ... 29
2.15 Pengendalian Arah Putaran Motor DC ... 31
BAB III………..31
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT ... 31
3.1 Perancangan Umum Sistem ... 31
3.2 Diagram Blok rangkaian ... 31
3.2.1 Sensor Cahaya ... 32
3.2.2 Pengkondisian Signal ... 33
3.2.3 Rangkaian Sensor pendeteksi telur (ada tidaknya telur) ... 34
3.2.4 Driver Relay ... 35
3.2.5 PLC smart relay SR2B121BD ... 38
3.3 Perencanaan Mekanik ... 39
3.4 Prinsip Kerja Alat ... 40
3.5 Flowchart ... 41
3.5.1 Flowchart Cara Kerja Keseluruhan ... 41
BAB IV………..42
PENGUJIAN ... 42
4.1 Pengujian Input Output Smart Relay ... 42
4.1.1 Tujuan pengukuran ... 42
(6)
vi
4.1.3 Diagram Pengukuran ... 42
4.1.4 Langkah – langkah pengukuran... 43
4.1.5 Data Hasil Pengukuran ... 43
4.2 Analisa Hasil ... 44
4.2.1 Pengujian Rangkaian LDR ... 44
4.2.2 Tujuan Pengukuran ... 44
4.2.3 Peralatan Yang digunakan ... 44
4.2.4 Langkah-langkah pengukuran: ... 45
4.2.5 Data Hasil Pengukuran ... 45
4.3 Pengujian Sensor Media (Photodiode) ... 47
4.3.1 Tujuan ... 47
4.3.2 Peralatan Yang digunakan ... 47
4.3.3 Langkah-langkah pengujian ... 47
4.3.4 Hasil Pengujian ... 47
4.4 Hasil Pengujian sistem Keseluruhan... 48
BAB V………52
PENUTUP ... 52
5.1 Kesimpulan ... 52
5.2 Saran ... 53
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
(7)
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Struktur Telor Ayam ... 7
Gambar 2.2 Diagram Blok Prinsip Kerja PLC... 9
Gambar 2.3 Diagram Blok Koordiansi Bagian PLC ... 10
Gambar 2.4 Instruksi Dasar Load ... 14
Gambar 2.5 Instruksi dasar Load Not ... 14
Gambar 2.6 Instruksi dasar And ... 15
Gambar 2.7 Instruksi dari And Not ... 15
Gambar 2.8 Instruksi dasar Or ... 15
Gambar 2.9 Instruksi dasar NOT OR ... 15
Gambar 2.10 Instruksi Dasar Output ... 16
Gambar 2.11 Instruksi Dasar Output NOT ... 16
Gambar 2.12 Jump ... 17
Gambar 2.13 Simbol Ladder Diagram Timer ... 18
Gambar 2.14 Simbol Ladder Diagram Timer ... 18
Gambar 2.15 Simbol ladder Diagram Counter ... 19
Gambar 2.16 Simbol Infrared ... 19
Gambar 2.17 Rangkaian Infrared ... 20
Gambar 2.18 Photodioda ... 21
Gambar 2.19 Pengkondisi sinyal... 21
Gambar 2.20 Rangkaian Driver LED... 22
Gambar 2.21 Rangkaian LDR ... 24
Gambar 2.22 Simbol Relay ... 25
Gambar 2.23 Relay... 25
Gambar 2.24 Optocopler ... 26
Gambar 2.25 Rumah Dan Kutub Stator ... 27
Gambar 2.26 Angker/Jangkar ... 28
Gambar 2.27 Pemegang, Penekan Dan Jembatan Sekat ... 28
Gambar 2.28 Cara Kerja Motor DC ... 29
Gambar 2.29 Bagian-bagian Motor DC ... 30
(8)
viii
Gambar 3.1 Diagram Blok Alat ... 32
Gambar 3.2 Rangkaian Kumparator ... 33
Gambar 3.3 Rangkaian Inverter Pada Penkondisi signal ... 33
Gambar 3.4 Rangkaian Optocopler ... 34
Gambar 3.5 Driver Relay ... 36
Gambar 3.6 Bentuk Fisik Perancangan Alat Tampak Samping ... 39
Gambar 3.7 Bentuk Fisik Perancangan Alat Tampak Atas... 39
Gambar 3.8 Flowchart Cara Kerja Keseluruhan ... 41
Gambar 4.1 Diagram Blok Pengujian Smart Relay Zelio Logic ... 42
Gambar 4.2 Diagram FBD Pengujian Input Output... 43
Gambar 4.3 Hasil Pengujian Input Output ... 43
Gambar 4.4 Hasil Pengujian LDR kondisi terhalang telur ... 45
Gambar 4.5 Kondisi Sensor Photodioda tidak terhalang ... 47
Gambar 4.6 Kondisi Sensor Photodioda terhalang ... 48
Gambar 4.7 Proses Start Smart Relay Zelio Logic ... 49
Gambar 4.8 Proses Stop Smart Relay Zelio Logic ... 49
(9)
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Pin Input Output pada sistem ... 38
Tabel 4.1 Pengujian Input output Smart Relay ... 44
Tabel 4.2 Pengujian LDR ... 45
Tabel 4.3 Pengujian LDR terhada telur ayam kampung ... 46
(10)
x
DAFTAR GRAFIK
(11)
xi
DAFTAR PUSTAKA
1. Agfianto, E.P., 2004. Konsep, Pemrograman dan Aplikasi. Yogyakarta: Gava Media.
2. Budianto, M 2003. Pengenalan Dasar-Dasar PLC. Yogyakarta: Gava Media
3. Crispin, AJ 1997. Programeble Logic Controller and Their Egineering Aplication Seccound Edition. London: MC Graw-Hill Publishing Company.
4. Webb, JW 1999. Programeble Logic Controllers Principles and Aplication FourthEdition. New Jersey: Pritice Hall.
5. Carr, Joseph J, Sensor and Circuits:Sensors, transducers, and supporting circuits for electronic instrumentation, measurement,and control, PTR Prentice Hall, New Jersey, 1999
6. Boylestad Nashelsky, “Electronic Devices and Circuit Theory”, Prentice-Hall International,INC, 1996
(12)
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Telur merupakan produk peternakan yang memberikan sumbangan besar bagi tercapainya kecukupan gizi masyarakat. Dari sebutir telur didapatkan zat-zat gizi yang lengkap dan mudah dicerna. Telur sangat baik dikonsumsi oleh anak-anak, ibu hamil atau menyusui, dan kepada orang yang sedang sakit untuk mempercepat proses kesembuhannya.
Pada saat membeli telur, konsumen sering melakukan pengecekan kualitas telur dengan cara meneropong telur menggunakan sinar matahari untuk menghindari agar tidak tertipu membeli telur yang telah busuk. Proses yang sama juga dilakukan oleh peternak atau penjual untuk menyeleksi telur berdasarkan kualitasnya.
Beberapa metode manual yang selama ini sering digunakan untuk pendeteksian kualitas telur antara lain :
Telur diteropong satu persatu ke arah cahaya terang. Telur yang baik, bagian kuningnya akan tampak bulat. Telur yang sudah lama atau kurang baik, kuning telurnya tidak terletak di tengah karena putih telurnya telah encer.
Jika telur dalam jumlah yang banyak bisa dilakukan dengan cara merendam telur ke dalam air biasa atau air garam dengan perbandingan 1 liter air dengan 100 gram garam. Jika telur masih dalam kondisi baik maka telur akan tenggelam, tetapi jika telur dalam keadaan kurang baik maka telur akan mengapung.
Dengan cara menggoyangkan telur. Telur yang sudah lama kalau digoyang akan bergemericik, karena rongga udara didalamnya sudah lebih besar. Semakin lama usia telur, volume ruang udara bertambah. Peneropongan biasa digunakan untuk melihat keadaan kantong udara, putih dan kuning telur yang merupakan beberapa variabel yang menjadi indikator kualitas. Pada peneropongan biasanya dilakukan pengamatan
(13)
2 terhadap telur satu per satu dan dipegang dengan tangan. Hal ini akan melelahkan jika dilakukan dengan jumlah telur yang banyak. Pengamatan dengan perendaman telur dalam larutan garam akan menyebabkan masuknya larutan garam malalui pori-pori kulit telur dan bisa mempengaruhi kondisi telur.
Dalam metode peternakan untuk menentukan kualitas telur dengan melakukan cara proses grading, proses grading adalah pengelompokan mutu telur berdasarkan kualitas interior dan eksterior. Yang di maksud dari kualitas interior adalah dengan memecah telur untuk mengamati bakteri yang terkandung dalam yolk dan Albumen telur.
Dari penelitan sebelumnya, alat eletronik tentang peneropongan telur menggunakan cahaya lampu untuk melihat kondisi embrio telur dengan cara
Candling(Rasyaf,1990). Metode ini menggunakan sensor LDR (Light
Dependent Resistor), sejenis sensor yang resistansinya akan berubah seiring
dengan perubahan intensitas cahaya yang diterima. Dengan menggunakan sensor LDR (Light Dependent Resistor) akan meminimalisir dan mempercepat kinerja dalam menyeleksi telur yang baik ataupun buruk dari pada menggunakan dengan metode penoropongan karena penglihatan dan ketelitian setiap orang berbeda-beda.
Melihat kondisi tersebut penulis ingin membuat alat pendeteksi kualitas telur ayam menggunakan sensor cahaya (LDR) berbasis Programmble Logic Controller (PLC) yang memiliki prinsip kerja mirip dengan metode peneropongan. Alat ini akan memisahkan telur menjadi dua kategori yaitu baik dan buruk, yang ditentukan berdasarkan kondisi telur saat disinari yaitu intensitas cahaya yang diteruskan dan kemudian diterima oleh sensor.
1.2 Rumusan Masalah
Dalam penulisan skripsi ini masalah yang dikemukakan adalah bagaimana merencanakan dan membuat suatu alat pendeteksi kualitas telur ayam berbasis PLC (Programmable Logic Controller)
(14)
3
1.3 Batasan masalah
Pembahasan utamanya adalah prinsip kerja alat pendeteksi kualitas telur ayam
Jenis telur konsumsi yang di amati adalah telur ayam kampung
Sensor yang digunakan dalam mendeteksi kualitas telur adalah Light Dependent Resistor (LDR)
Pembahasan PLC dibatasi pada fungsi instruksi program yang tersusun dalam bentuk ladder diagram
Alat ini menggunakan sistem konveyor dengan kapasitas maksimal 6 butir
telur
Tidak membahas telur secara mendetail
1.4 Tujuan
Tujuan dari pembuatan alat ini adalah untuk mempermudah pendeteksian kualitas telur ayam konsumsi yang lebih, sehingga dapat mengatur alat sortir serta penghitung jumlah produksi.
1.5 Metodologi Penelitian
Meteodologi Penelitian yang di gunakan dalam penulisan tugas akhir ini di dasarkan pada:
Studi literatur, melakukan kajian pustaka untuk memahami penjelasan umum tentang hal-hal yang berhubungan dengan alat yang akan dibuat seperti PLC, Motor, Sensor, dll
Pengumpulan data, data yang diperoleh dari berbagai pustaka, dan download dari internet
Perencanaan dan pembuatan alat
Tahap ini merupakan proses awal untuk membuat alat sesuai yang direncanankan dengan berdasarkan pedoman yang ada
Pengujian alat
Pengujian alat dilakukan setelah alat selesai dibuat untuk menemukan kekurangan dan kesalahan pada alat tersebut kemudian dilakukan perbaikan
(15)
4
1.6 Sistematika penulisan
Sistematika penulisan dalam tugas akhir ini terbagi atas 5 bab yaitu :
BAB I : PENDAHULUAN
Berisi tentang uraian latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan tugas akhir, metodelogi, dan sistematika penulisan
BAB II : LANDASAN TEORI
Berisi tentang teori-teori penunjang yang digunakan dalam perencanaan dan pembuatan alat
BAB III : PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
Berisi tentang perancangan serta pembuatan hardware dan software
BAB IV : PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN
Berisi tentang pengujian serta pembahasan alat yang telah dibuat, meliputi prinsip kerja alat, cara pengoperasian dan spesifikasi alat
BAB V : PENUTUP
(1)
x
DAFTAR GRAFIK
(2)
xi
DAFTAR PUSTAKA
1. Agfianto, E.P., 2004. Konsep, Pemrograman dan Aplikasi. Yogyakarta: Gava Media.
2. Budianto, M 2003. Pengenalan Dasar-Dasar PLC. Yogyakarta: Gava Media
3. Crispin, AJ 1997. Programeble Logic Controller and Their Egineering Aplication Seccound Edition. London: MC Graw-Hill Publishing Company. 4. Webb, JW 1999. Programeble Logic Controllers Principles and
Aplication FourthEdition. New Jersey: Pritice Hall.
5. Carr, Joseph J, Sensor and Circuits:Sensors, transducers, and supporting circuits for electronic instrumentation, measurement,and control, PTR Prentice Hall, New Jersey, 1999
6. Boylestad Nashelsky, “Electronic Devices and Circuit Theory”, Prentice-Hall International,INC, 1996
(3)
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Telur merupakan produk peternakan yang memberikan sumbangan besar bagi tercapainya kecukupan gizi masyarakat. Dari sebutir telur didapatkan zat-zat gizi yang lengkap dan mudah dicerna. Telur sangat baik dikonsumsi oleh anak-anak, ibu hamil atau menyusui, dan kepada orang yang sedang sakit untuk mempercepat proses kesembuhannya.
Pada saat membeli telur, konsumen sering melakukan pengecekan kualitas telur dengan cara meneropong telur menggunakan sinar matahari untuk menghindari agar tidak tertipu membeli telur yang telah busuk. Proses yang sama juga dilakukan oleh peternak atau penjual untuk menyeleksi telur berdasarkan kualitasnya.
Beberapa metode manual yang selama ini sering digunakan untuk pendeteksian kualitas telur antara lain :
Telur diteropong satu persatu ke arah cahaya terang. Telur yang baik, bagian kuningnya akan tampak bulat. Telur yang sudah lama atau kurang baik, kuning telurnya tidak terletak di tengah karena putih telurnya telah encer.
Jika telur dalam jumlah yang banyak bisa dilakukan dengan cara merendam telur ke dalam air biasa atau air garam dengan perbandingan 1 liter air dengan 100 gram garam. Jika telur masih dalam kondisi baik maka telur akan tenggelam, tetapi jika telur dalam keadaan kurang baik maka telur akan mengapung.
Dengan cara menggoyangkan telur. Telur yang sudah lama kalau digoyang akan bergemericik, karena rongga udara didalamnya sudah lebih besar. Semakin lama usia telur, volume ruang udara bertambah. Peneropongan biasa digunakan untuk melihat keadaan kantong udara, putih dan kuning telur yang merupakan beberapa variabel yang menjadi indikator kualitas. Pada peneropongan biasanya dilakukan pengamatan
(4)
2 terhadap telur satu per satu dan dipegang dengan tangan. Hal ini akan melelahkan jika dilakukan dengan jumlah telur yang banyak. Pengamatan dengan perendaman telur dalam larutan garam akan menyebabkan masuknya larutan garam malalui pori-pori kulit telur dan bisa mempengaruhi kondisi telur.
Dalam metode peternakan untuk menentukan kualitas telur dengan melakukan cara proses grading, proses grading adalah pengelompokan mutu telur berdasarkan kualitas interior dan eksterior. Yang di maksud dari kualitas interior adalah dengan memecah telur untuk mengamati bakteri yang terkandung dalam yolk dan Albumen telur.
Dari penelitan sebelumnya, alat eletronik tentang peneropongan telur menggunakan cahaya lampu untuk melihat kondisi embrio telur dengan cara Candling(Rasyaf,1990). Metode ini menggunakan sensor LDR (Light
Dependent Resistor), sejenis sensor yang resistansinya akan berubah seiring
dengan perubahan intensitas cahaya yang diterima. Dengan menggunakan sensor LDR (Light Dependent Resistor) akan meminimalisir dan mempercepat kinerja dalam menyeleksi telur yang baik ataupun buruk dari pada menggunakan dengan metode penoropongan karena penglihatan dan ketelitian setiap orang berbeda-beda.
Melihat kondisi tersebut penulis ingin membuat alat pendeteksi kualitas telur ayam menggunakan sensor cahaya (LDR) berbasis Programmble Logic Controller (PLC) yang memiliki prinsip kerja mirip dengan metode peneropongan. Alat ini akan memisahkan telur menjadi dua kategori yaitu baik dan buruk, yang ditentukan berdasarkan kondisi telur saat disinari yaitu intensitas cahaya yang diteruskan dan kemudian diterima oleh sensor.
1.2 Rumusan Masalah
Dalam penulisan skripsi ini masalah yang dikemukakan adalah bagaimana merencanakan dan membuat suatu alat pendeteksi kualitas telur ayam berbasis PLC (Programmable Logic Controller)
(5)
3
1.3 Batasan masalah
Pembahasan utamanya adalah prinsip kerja alat pendeteksi kualitas telur ayam
Jenis telur konsumsi yang di amati adalah telur ayam kampung
Sensor yang digunakan dalam mendeteksi kualitas telur adalah Light Dependent Resistor (LDR)
Pembahasan PLC dibatasi pada fungsi instruksi program yang tersusun dalam bentuk ladder diagram
Alat ini menggunakan sistem konveyor dengan kapasitas maksimal 6 butir telur
Tidak membahas telur secara mendetail
1.4 Tujuan
Tujuan dari pembuatan alat ini adalah untuk mempermudah pendeteksian kualitas telur ayam konsumsi yang lebih, sehingga dapat mengatur alat sortir serta penghitung jumlah produksi.
1.5 Metodologi Penelitian
Meteodologi Penelitian yang di gunakan dalam penulisan tugas akhir ini di dasarkan pada:
Studi literatur, melakukan kajian pustaka untuk memahami penjelasan umum tentang hal-hal yang berhubungan dengan alat yang akan dibuat seperti PLC, Motor, Sensor, dll
Pengumpulan data, data yang diperoleh dari berbagai pustaka, dan download dari internet
Perencanaan dan pembuatan alat
Tahap ini merupakan proses awal untuk membuat alat sesuai yang direncanankan dengan berdasarkan pedoman yang ada
Pengujian alat
Pengujian alat dilakukan setelah alat selesai dibuat untuk menemukan kekurangan dan kesalahan pada alat tersebut kemudian dilakukan perbaikan
(6)
4
1.6 Sistematika penulisan
Sistematika penulisan dalam tugas akhir ini terbagi atas 5 bab yaitu :
BAB I : PENDAHULUAN
Berisi tentang uraian latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan tugas akhir, metodelogi, dan sistematika penulisan
BAB II : LANDASAN TEORI
Berisi tentang teori-teori penunjang yang digunakan dalam perencanaan dan pembuatan alat
BAB III : PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
Berisi tentang perancangan serta pembuatan hardware dan software
BAB IV : PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN
Berisi tentang pengujian serta pembahasan alat yang telah dibuat, meliputi prinsip kerja alat, cara pengoperasian dan spesifikasi alat
BAB V : PENUTUP