BAB II LANDASAN TEORI - Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Mesin Peraga Pemrosesan Fermentasi Kedelai

BAB II LANDASAN TEORI Pada bab ini menjelaskan dasar-dasar teori pendukung yang digunakan untuk

  merancang dan merealisasikan tugas akhir ini. Bab ini dijabarkan proses peragian kedelai hingga menjadi tempe serta komponen-komponen elektronik penunjang dan komponen elektronik pengendali yang digunakan dalam perancangan. Komponen-komponen elektronik pendukung dan komponen pengendali antara lain Motor AC (Alternating

  

Current ), Motor DC (Direct Current), Pompa, Blower (pengering rambut), Relay, Limit

Switch , Switch Button, dan Arduino Mega 2560.

2.1. Proses Pembuatan Tempe

  Pembuatan tempe dengan menggunakan bahan dasar kedelai harus melalui beberapa tahapan kerja, antara lain:

  1. Memilih kedelai yang berkualitas baik, lalu bersih kan dan dicuci menggunakan air.

  2. Kedelai direbus selama 30 menit dan diberi tambahan 0,01 liter asam laktat tiap 1 liter air rebusan agar diperoleh pH=5.

  3. Kedelai direndam dengan air rebusan selama satu malam.

  4. Kedelai dipecah dan dipisahkan dari kulit arinya.

  5. Kedelai dikukus selama 90 menit.

  6. Kedelai dikeringkan dan didinginkan.

  7. Kedelai dicampur dengan ragi tempe dan diaduk hingga merata.

  8. Kedelai yang bercampur ragi dibungkus dengan daun pisang atau plastik yang dilubangi kecil-kecil.

  9. Kedelai dalam bungkus diperam selama dua sampai tiga hari, tergantung suhu ruang penyimpanan.

2.2. Motor AC

  Motor AC adalah motor listrik yang bekerja dengan menggunakan sumber tegangan arus bolak balik (AC). Didalam motor AC terdapat dua buah komponen utama yaitu “stator” dan “rotor”. Stator merupakan komponen didalam motor AC yang bersifat statis. Rotor merupakan komponen didalam motor AC yang berputar.

  Motor AC dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu “motor AC sinkron” dan “motor AC induksi”. Motor AC sinkron adalah motor AC yang bekerja pada kecepatan tetap pada sistem frekuensi tertentu, motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan daya. Motor AC induksi adalah motor AC yang bekerja berdasarkan induksi elektromagnet, dengan sumber energi listrik di bagian stator dan di bagian rotornya diinduksikan melalui celah udara dari stator dengan media elektromagnet. Motor AC induksi lebih umum digunakan untuk berbagai peralatan industri, karena mudah didapat murah dan dapat langsung dihubungkan dengan sumber tegangan AC. Dengan alasan ini pada perancangan mesin digunakan motor AC induksi.

  Karena pada perancangan tidak membutuhkan kemampuan daya yang tinggi dan motor AC ¼ HP cukup kuat untuk digunakan, maka pada perancangan mesin digunakan motor AC induksi 1 phase. Motor AC sendiri akan berfungsi sebagai penggerak silinder stainless pada mesin penggiling kedelai. Jenis motor AC yang di gunakan adalah motor 1 phase, 1400 RPM, ¼ HP.

Gambar 2.1. Motor AC.

2.3. Motor DC

  Motor DC adalah motor listrik yang bekerja dengan sumber tegangan arus searah (DC).

  Motor DC memiliki tiga komponen yaitu “kutub medan magnet”, “kumparan motor DC” dan “commutator motor DC”. Kutub medan magnet merupakan komponen yang membuat motor dapat berputar karena terjadi interaksi antar kutub utara dan kutub selatan pada magnet. Kumparan motor DC merupakan komponen yang memperoleh sumber arus yang menciptakan elektromagnet dan kutub-kutub pada kumparan. Commutator motor DC adalah komponen yang berfungsi untuk membalikan arah arus listrik pada kumparan motor DC.

  Jenis motor DC yang dipakai pada perancangan mesin adalah motor power

  wiper atau motor penggerak wiper kaca mobil dan motor DVD (Digital Versatile Disk ). Motor DVD merupakan motor 12 volt DC yang dipakai memutar kepingan disk , sedangkan motor wiper adalah motor listrik yang dikombinasikan antara magnet

  alam (ferrite magnet) sebagai statornya dan armature sebagai rotornya. Kelebihan dari motor DC ini adalah kemampuannya untuk menggerakan beban yang berat dan dapat diatur tingkat kecepatannya. Dengan alasan inilah dalam perancangan digunakan motor jenis ini.

  Motor DVD dipakai untuk menggerakan pengaduk ragi supaya ragi dapat ditaburkan ke kedelai. Motor wiper sebagai penggerak pada pengaduk kedelai, pintu buka-tutup pada pengaduk kedelai, dan pada motor penggerak konveyor.

Gambar 2.2. Motor Wiper.

2.4. Pompa

  Pompa adalah mesin yang menggerakan cairan (fluida) dari tempat bertekanan rendah menuju ke tempat dengan tekanan yang lebih tinggi. Untuk mengatasi perbedaan tekanan tersebut maka diperlukan adanya tenaga (energi) tambahan. Energi ditambahkan pada fluida dengan menggunakan prinsip membuat perbedaan tekanan antara bagian hisap (sunction) dan bagian tekan (discharge). Perbedaan tekanan dihasilkan oleh putaran motor yang menyebabkan bagian hisap dalam keadaan nyaris vakum, sehingga tekanan pada bagian hisap menjadi lebih rendah daripada bagian tekan.

  Pompa yang digunakan dalam perancangan adalah pompa galon elektrik yang mempunyai flowrate sekitar 3 sampai 4 liter per menit dan mempunyai ukuran 9 x 73 cm. Pompa ini menggunakan sumber tegangan DC 3 sampai 5 volt. Pompa jenis ini digunakan dalam perancangan mesin ini karena ukurannya yang tidak besar, menggunakan sumber tegangan DC dan mempunyai flowrate yang cukup untuk dipakai di mesin.

Gambar 2.3. Pompa Air Galon.

  Pada perancangan pompa berfungsi memompa air dari galon air menuju feeder pada penggiling kedelai. Air tersebut bertujuan untuk membantu kedelai yang sedang digiling agar tidak menempel di besi stainless dapat turun ke feeder. Air ini juga akan digunakan dalam proses pencucian kedelai oleh mesin pengaduk kedelai.

2.5. Relay Relay adalah saklar elektrik yang dioperasikan dengan menggunakan listrik.

  Relay tersusun dari dua bagian yakni elektromagnet (coil) dan mekanikal (kontak

  saklar). Relay bekerja menggunakan prinsip elektromagnetik yang bertujuan untuk menggerakan kontak saklar, sehingga dengan arus listrik yang kecil relay mampu mengidupkan atau mematikan suatu peralatan elektrik yang membutuhkan tegangan tinggi.

  Relay yang digunakan dalam perancangan adalah “Relay 8 Channel 5V

  Module”. Pada modul tersebut terdapat delapan buah relay dan delapan buah rangkaian optocoupler. Rangkaian optocoupler merupakan driver pada relay yang bertujuan untuk mencegah lonjakan tegangan yang berada pada beban agar tidak masuk pada pengolahan data yang dilakukan oleh komponen pengendali relay.

  Pada perancangan modul relay berfungsi sebagai driver penggerak untuk Motor-motor yang ada pada mesin. Motor-motor tersebut membutuh kan arus listrik yang cukup besar, sehingga komponen pengendali tidak mampu mensuplainya. Relay akan aktif jika pada bagian inputnya diberi ground, dengan kata lain relay dengan kondisi active low.

Gambar 2.4. Relay 5v.

2.6. Limit Switch

  Limit switch (saklar pembatas) atau limiter adalah komponen sensor atau

  saklar yang berfungsi untuk membatasi pergerakan suatu alat yang biasanya dilakukan oleh motor. Limit switch akan active high apabila pada tuas aktuatornya terkena sentuhan atau tekanan dari obyek lain.

  Pada perancangan limit switch dipakai di pintu buka tutup pada pengaduk kedelai. Tujuannya agar membatasi pergerakan pintu saat membuka dan saat menutup. Dengan dibatasinya putaran motor, maka motor akan kondisi mati ketika proses membuka atau menutup pintu telah mencapai batas akhir. Apabila telah mencapai batas akhir dan motor tetap dalam kondisi menyala, maka gerakan motor tertahan oleh batasan pintu dapat mengakibatkan motor tersebut akan rusak.

Gambar 2.5. Limit Switch.

2.7. Switch Button

  Switch button (saklar tekan) merupakan komponen elektronika yang berfungsi

  untuk menghubungkan atau memisahkan dua bagian atau lebih dalam suatu rangkaian elektronika. Ketika tombol pada saklar tersebut ditekan maka saklar akan menghubungkan bagian pada rangkaian elektronika yang terputus. Ketika tidak ditekan maka rangkaian akan terputus kembali.

  Pada perancangan switch button berfungsi untuk mengirimkan sinyal masukan pada komponen pengendali. Ketika tombol ditekan maka komponen pengendali akan mendapat sinyal masukan untuk menjalankan mesin-mesin sesuai dengan pengaturan waktu pada masing-masing mesin.

Gambar 2.6. Saklar Tekan.

2.8. Seven Segment

  Seven segment adalah suatu komponen elektrik yang memiliki tujuh bagian

  layar. Ketujuh bagian layar tersebut dapat dikombinasikan untuk menampilkan angka desimal dari angka nol hingga sembilan.

  Dalam perancangan Seven segment berfungsi sebagai penampil karakter angka. Seven segment menunjukan urutan proses yang sedang dijalankan oleh komponen pengendali. Urutan proses yang akan ditampilkan pada seven segment yaitu:

Gambar 2.7. Seven Segment.

  1. Tahap penggilingan kedelai.

  2. Tahap pencucian kedelai.

  3. Tahap pembuangan air.

  4. Tahap pengeringan kedelai.

  5. Tahap peragian kedelai.

  6. Tahap pendistribusian kedelai.

  7. Tahap pembungkusan.

2.9. Arduino Mega 2560

  Arduino adalah salah satu jenis mikrokontroler atau mini computer yang berfungsi sebagai pengontrol dalam suatu rangkaian elektronik. Arduino merupakan perangkat elektronik yang sifatnya terbuka (open source). Artinya siapa saja boleh menggunakan, membuka, dan mengubah sumber kode program (source code) pada perangkat lunak (software). Karena sifatnya yang open source, mikrokontroler ini menjadi sering dipakai sebagai komponen pengendali.

  Arduino yang dipakai pada perancangan adalah Arduino Mega yang memakai

  IC mikrokontoler Atmega 2560. Arduino ini memiliki 54 pin digital input/output, dimana 16 pin dipakai sebagai input analog ,15 pin dipakai sebagai output PWM, 4

  pin UART (port serial hardware), 16MHz Kristal osilator, jack power, header ICSP, koneksi USB, dan tombol reset.

Gambar 2.8. konfigurasi pin Arduino Mega 2560. Berikut adalah penjelasan fungsi dari tiap-tiap pin dari mikrokontroler Arduino Mega 2560: 1. VCC sebagai masukan dari tegangan.

  2. GND sebagai ground dari tegangan

  3. ADC port (PF0-PF7, PK0-PK7) sehingga total ada 16 pin ADC, sebagai input ADC (Analog to Digital Converter).

  4. Digital port (PA0-PA7, PB0-PB7, PC0-PC7, PD0-PD3, PE0, PE1, PE3, PE5, PG0-PG2, PG5, PH0, PH1, PH3-PH6, PJ0, PJ1, PL0-PL7 ) sehingga terdapat 54 pin yang dapat dipakai sebagai input/output.

  5. serial : 0 (RX) dan (TX); serial 1 : 19 (RX) dan 18 (TX); Serial 2 : 17(RX) dan 16 (TX); Serial 3 : 15 (RX) dan 14 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) dari serial TTL.

  6. Eksternal Interupsi : pin 2 (interrupt 0), pin 3 (interrupt 1), pin 18 (interrup 5),

  pin 19 (interrupt 4), pin 20 (interrupt 3), pin 21 (interrupt 2). Konfigurasi pin

  untuk memicu sebuah interupsi pada nilai yang rendah, meningkat, menurun, atau perubahan nilai.

  7. SPI : pin 50 (MISO), pin 51 (MOSI), pin 52 (SCK), pin 53 (SS). Pin digunakan dalam komunikasi SPI menggunakan pustaka SPI. Pin terhubung dengan

  header

  ICSP, yang kompatibel dengan Arduino UNO, Arduino Deumilanove dan Arduino deicimila.

  8. LED : pin 13. Terdapat pada board Arduino secara built-in pada Arduino Atmega 2560. LED terhubung pada pin 13, ketika pin tersebut di-set HIGH, maka LED akan menyala, ketika di-set maka LED akan padam.

  9. TWI : pin 20 (SDA), dan pin 21 (SCL), sebagai penunjang komunikasi TWI dengan menggunakan wire.

  10. RESET : berupa tombol yang digunakan untuk menghidupkan ulang (reset) mikrokontroler. Dipakai untuk mengulang kembali proses yang dijalankan oleh mikrokontroler.

  11. XTAL1 dan XTAL2 berfungsi sebagai pin external clock.

  12. AVCC adalah pin tegangan suplly untuk ADC.

  13. AREFF sebagai referensi untuk input analog