Produksi obat asma seduh berbasis mikrokontroler Atmega8535

TUGAS AKHIR

PRODUKSI OBAT ASMA SEDUH BERBASIS

MIKROKONTROLER ATmega8535

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar SarjanaTeknik

Program Studi Teknik Elektro

Oleh:

METODIUS DANNY CHRISTIAN MANALU

NIM : 085114010

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

2013

FINAL PROJECT

BREWED ASTHMA MEDICINE PRODUCTION

BASED OF MICROCONTROLLER

ATmega8535

Presented as Partial Fullfillment of Requirements To Obtain the SarjanaTeknik Degree In Electrical Engineering Study Program

METODIUS DANNY CHRISTIAN MANALU

NIM : 085114010

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA

2013

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO

Hari ini harus lebih baik dari hari kemarin, tetapi hari esok

adalah harapan

Dengan ini kupersembahkan karyaku untuk...

Yesus Kristus Pembimbingku yang setia,

Keluargaku tercinta,

Teman-teman seperjuanganku,

Kekasihku tercinta,

Dan semua orang yang mengasihiku

Terima Kasih untuk

semuanya...

INTISARI

Kebiasaan masyarakat dalam membuat obat asma dengan cara diseduh, sering kali terkendala oleh waktu. Teknologi serba otomatis pada masa kini sangat cepat berkembang di masyarakat. Salah satu pengembangan fungsi teknologi otomatis adalah produksi obat asma seduh berbasis mikrokontroler ATmega8535. Alat seduh otomatis ini memberikan solusi agar masyarakat dimudahkan dalam pembuatan obat seduh tanpa memakan waktu lama.

Produksi obat asma seduh berbasis mikrokontroler ATmega8535 menggunakan

blender sebagai pemotong yang dikendalikan oleh mikrokontroler AVR ATmega8535, dua

buah heater dan sensor LM35 untuk mendeteksi suhu pada pengeringan dengan suhu yang diukur adalah 60°C dan pemanas air dengan suhu yang diukur adalah 100°C. Kemudian mikrokontroler akan mengaktifkan motor servo untuk membuka kran jika suhu air telah mencapai 100°C. Setelah itu air akan keluar menuju gelas.

Alat produksi obat asma seduh berbasis mikrokontroler ATmega8535 sudah berhasil dibuat dan dapat bekerja dengan baik, dengan waktu pemotongan akar senggugu hingga mencapai halus adalah 5 menit. Kenaikan tegangan terhadap suhu per derajatnya adalah 9,9mV dengan error 1% untuk pengeringan dan 10,1mV dengan error 1% untuk pemanas air.

Kata kunci : obat asma, akar senggugu, sensor LM35, ATmega8535

ABSTRACT

People’s habit in making asthma medicines by brewed, often have problem in time allocation. Automatic technology today has been so quickly developed. One of them was brewed asthma medicine production based of microcontroller ATmega 8535. This automatic brewing instrument was offered as solution for brewing medicine in shorter time.

Brewed asthma medicine production based of microcontroller ATmega8535 using blender as the controlled cutter, two heaters, and LM35 sensor to detect drying heat (600C) and water heaters heat (1000C) . Then microcontroller will activate servo motor to open tap if water’s heat reach 1000C. Then water will spill out to reserved cup.

Brewed asthma medicine production based of microcontroller ATmega8535 was well created and capable to operate as well, with senggugu roots cutting time till became soft was 5 minutes. Heat increases against volt per degree was 9,9 mV with 1% error for drying and 10,1 mV with 1% error for water heating.

Keyword : asthma medicine, senggugu roots, LM35 sensor, ATmega8535

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

... i

HALAMAN PERSETUJUAN

... iii

HALAMAN PENGESAHAN

... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

... v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA

ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

... vii

INTISARI

... viii

ABSTRACT

... ix

KATA PENGANTAR

... x

DAFTAR ISI

... xi

DAFTAR GAMBAR

... xiv

DAFTAR TABEL

... xvii

DAFTAR LAMPIRAN

……….xvii

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Tujuan dan Manfaat ... 2

1.3. Batasan Masalah ... 2

1.4. Metodologi Penelitian ... 3

BAB II DASAR TEORI

2.1. Tanaman Senggugu ( Clerodendron serratum ) ... 5

2.2. Mikrokontroler AVR ... 6

2.2.1. Konfigurasi pin ... ………. 7

2.2.2. Peta Memori ... ………. 8

2.2.3. Stack Pointer ... ………. 8

2.2.4. Phase Correct PWM Mode ... ………. 9

2.2.5. Interupsi ... ………. 10

2.2.6. Reset Dan Osilator Eksternal ... ………. 11

2.2.7. Osilator Mikrokontroler ... ………. 11

2.2.8. Analog to Digital Converter ... ………. 12

2.2.9. Timer/Counter 0 ... ………. 13

2.2.10. Register Pengendali Timer/Counter 0 ... ………. 14

2.2.11. Driver ... ………. 17

2.3 LCD ... 18

2.4. Sensor LM35 ... 20

2.5. Motor DC ... 21

2.6. Relay ... 22

2.7. Limit Switch ... 24

BAB III PERANCANGAN

3.1. Diagram Blok Sistem ... ………. 25

3.2. Perancangan Hardware ... ………. 26

3.3. Hardware Mekanik ... 27

3.4. Hardware Elektronika ... 27

3.4.1. Minimum Sistem ATmega8535 ... ………. 28

3.4.2. Driver Motor ... ………. 30

3.4.3. Sensor LM35 ... ………. 32

3.4.4. Rangkaian Penampil ( LCD) ... ………. 33

3.4.5. Perancangan Relay ... ………. 35

3.5. Perancangan Perangkat Lunak... 36

3.5.1. Flowchart Utama………... 36

3.5.2. Flowchart Pemotongan... ………. 36

3.5.3. Flowchart Pengeringan dan Penyeduhan ... ………. 37

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Implementasi Alat ... 39

4.2. Pengujian Keberhasilan Sistem ... 43

4.2.1. Pengujian Pemotongan Akar Senggugu Dengan 5 Variasi Waktu.……. 43

4.2.2. Pengujian Pada Proses Pengeringan ... ………. 44

4.2.3. Pengujian Pada Proses Pemanas air... ………. 48

4.3. Pengujian Rangkaian Relay ... ………. 52

4.4. Pengujian Rangkaian Driver ... ………. 53

4.5. Pengujian Rangkaian Penyearah 6 Volt ... 54

4.6. Pembahasan Software ... 54

4.6.1. Program utama ... ………. 54

4.6.2. Program pemotongan ... ………. 55

4.6.3. Program pengaturan motor DC ... ………. 56

4.6.4. Program pengeringan dan pemanas air ... ………. 59

4.6.5. Program pergerakan kran air ... ………. 61

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ... 62

5.2. Saran ... 62

DAFTAR PUSTAKA

... 62

LAMPIRAN

... 64

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1. Blok Model Perancangan ... 3

Gambar 2.1. Tanaman Senggugu ... 5

Gambar 2.2. Konfigurasi pin ... 7

Gambar 2.3. Peta memori program ... 8

Gambar 2.4. Pulsa phase correct PWM ... 9

Gambar 2.5. Rangkaian reset ... 11

Gambar 2.6. IC driver L298 ... 17

Gambar 2.7. LCD 2x16 ... 18

Gambar 2.8. LM35 ... 20

Gambar 2.9. Konstruksi motor DC... 21

Gambar 2.10. Relay ... 22

Gambar 2.11. Prinsip kerja relay ... 22

Gambar 2.12. Konfigurasi transistor sebagai saklar ... 23

Gambar 2.13. Simbol dan bentuk limit switch... 24

Gambar 2.14. Konstruksi limit switch ... 24

Gambar 3.1. Diagram blok sistem ... 25

Gambar 3.2. Desain mekanik keseluruhan ... 27

Gambar 3.3. Rangkaian osilator ... 28

Gambar 3.4. Rangkaian reset untuk minimum sistem ... 29

Gambar 3.5. Rangkaian minimum sistem ... 30

Gambar 3.6. Rangkaian driver motor 1 ... 30

Gambar 3.7. Rangkaian driver motor 2 ... 31

Gambar 3.8. Rangkaian sensor LM35 ... 32

Gambar 3.9. Rangkaian LCD ... 33

Gambar 3.10. Rangkaian relay ... 35

Gambar 3.11. Diagram alir utama ... 36

Gambar 3.12. Diagram alir pemotongan ... 37

Gambar 3.13. Diagram alir pengeringan dan penyeduhan ... 38

Gambar 4.1. Mekanik alat ... 39

Gambar 4.1. Mekanik alat (lanjutan) ... 40

Gambar 4.2. Rangkaian mikrokontroler ... 41

Gambar 4.3. Rangkaian relay ... 41

Gambar 4.4. Rangkaian driver ... 41

Gambar 4.5. LCD ... 41

Gambar 4.6. Penyearah 6 Volt ... 41

Gambar 4.7. Kran elektrik (solenoid valve) ... 41

Gambar 4.8. Kran wastafel ... 41

Gambar 4.9. Hasil pemotongan dengan kondisi akar yang masih segar (basah) ... 43

Gambar 4.10. Serbuk hasil potongan pada teh celup vs akar senggugu ... 44

Gambar 4.11. Penempatan sensor LM35... 45

Gambar 4.12. Serbuk hasil pengeringan ... 45

Gambar 4.13. Grafik suhu pengeringan pada termometer terhadap tegangan ... 46

Gambar 4.14. Kecocokan suhu pengeringan pada termometer terhadap tegangan ... 47

Gambar 4.15. Perbandingan serbuk akar senggugu dari hasil pengeringan dengan dua kondisi berbeda ... 47

Gambar 4.16. Penempatan sensor LM35 pada pemanas air ... 48

Gambar 4.17. Hasil seduhan akar senggugu ... 48

Gambar 4.18. Grafik suhu pemanas air pada termometer terhadap tegangan ... 50

Gambar 4.19. Kecocokan suhu pemanas air pada termometer terhadap tegangan ... 50

Gambar 4.20. Perbandingan hasil seduhan dengan serbuk akar senggugu yang dikeringkan dengan suhu 30°C-60°C, 53°C-60°C dan 30°C-120°C ... 51

Gambar 4.20. (Lanjutan) Perbandingan hasil seduhan dengan serbuk akar senggugu yang dikeringkan dengan suhu 30°C-60°C, 53°C-60°C dan 30°C-120°C ... 52

Gambar 4.21. Kekurangan saat motor2 kembali ... 52

Gambar 4.22. Listing program utama ... 55

Gambar 4.23. Tampilan kondisi sebelum tombol ditekan ... 55

Gambar 4.24. Listing program pemotongan ... 56

Gambar 4.25. Tampilan proses pemotongan setelah di eksekusi ... 56

Gambar 4.26. Listing program pengaturan motor DC ... 57

Gambar 4.27. Motor1 naik ... 58

Gambar 4.28. Motor2 naik(tuang) ... 58

Gambar 4.29. Motor1 kembali ... 58

Gambar 4.30. Listing program pengeringan dan pemanasan air ... 60

Gambar 4.31. Tampilan suhu proses pengeringan dan pemanasan air pada LCD ... 61

Gambar 4.32. Listing program pengendali motor servo ... 61

Gambar 4.33. Kran air ON ... 61

Gambar 4.34. Kran air OFF ... 61

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Deskripsi pin ATmega8535 ... 7

Tabel 2.2. Sumber interupsi ... 10

Tabel 2.3. Tegangan dan frekuensi kerja ... 11

Tabel 2.4. Konfigurasi bit-bit ADMUX ... 12

Tabel 2.5. Konfigurasi bit-bit ADPS ... 13

Tabel 2.6. Register TCCR0 ... 14

Tabel 2.7. Prescaler timer/counter0 ... 14

Tabel 2.8. Mode operasi ... 15

Tabel 2.9. Mode Normal dan CTC ... 15

Tabel 2.10. Mode fast PWM ... 15

Tabel 2.11. Mode phase correct PWM ... 15

Tabel 2.12. Register TCNT0 ... 15

Tabel 2.13. Register OCR0 ... 16

Tabel 2.14. Register TIMSK ... 16

Tabel 2.15. Register TIFR ... 16

Tabel 2.16. Konfigurasi pin LCD ... 19

Tabel 3.1. Penggunaan port-port pada mikrokontroler ... 29

Tabel 3.2. Penggunaan port-port pada LCD ... 34

Tabel 4.1. Hasil pemotongan dengan 5 variasi waktu ... 43

Tabel 4.2. Perbandingan suhu pengeringan pada referensi (termometer) pada pengeringan terhadap tegangan keluaran sensor serta error kenaikan tegangan per derajatnya ... 46

Tabel 4.3. Perbandingan suhu referensi (termometer) pada pemanas air terhadap tegangan keluaran sensor serta error kenaikan tegangan per derajatnya... 49

Tabel 4.4. Hasil pengujian relay ... 53

Tabel 4.5. Hasil pengujian rangkaian driver... 53

Tabel 4.6. Hasil pengujian tegangan output penyearah 6 Volt ... 54

DAFTAR LAMPIRAN

L.1. Hasil Pengujian Sensor Pada Proses Pengeringan ... L1 L.2. Hasil Pengujian Sensor Pada Proses Pemanas Air ... L1 L.2. (Lanjutan) Hasil Pengujian Sensor Pada Proses Pemanas Air ... L2 L.3. Listing Program Keseluruhan ... L3 L.4. Rangkaian Keseluruhan..……….. L18

BAB I

PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang

Indonesia sebagai negara yang kaya akan flora, memiliki banyak tanaman yang bisa dijadikan obat. Tetapi, masih banyak orang yang tidak mengerti akan manfaat dari tanaman obat. Banyak tanaman obat yang tumbuh liar di alam dan ada juga yang dibudidayakan. Tanaman obat memiliki banyak khasiat untuk mengobati penyakit. Salah satu contoh tanaman obat yang seluruh bagian tanamannya bisa dijadikan obat adalah tanaman senggugu. Daun sengugu dapat mengobati penyakit cacingan. Buah senggugu dapat mengobati penyakit batuk. Sedangkan, akar tanaman senggugu dapat digunakan untuk mengobati penyakit asma, bronkitis, dan sukar kencing. [1]

Kebanyakan pengguna, dalam pembuatan obat seduh masih secara manual, yakni mulai dari pengeringan akar senggugu yang memanfaatkan sinar matahari dengan waktu mencapai 2 hari. Setelah dikeringkan, akar tersebut harus dipotong kecil-kecil lalu ditumbuk, setelah halus, barulah akar tersebut diseduh menggunakan air panas. Air tersebut dipanaskan menggunakan kompor dengan

temperature yang tidak terukur. Apabila di kemudian hari pengguna masih

menggunakan cara pembuatan obat seduh yang seperti itu, pengguna akan kerepotan setiap kali akan membuat obat seduh. Selain itu proses yang ditempuh akan memakan waktu yang cukup lama.

Berdasarkan permasalahan pengguna dalam pembuatan obat seduh yang menggunakan waktu cukup lama tersebut maka, penulis ingin membuat suatu alat yang mampu mempermudah pengguna dalam pembuatan obat seduh secara otomatis. Hal inilah mendasari penulis untuk mengambil tema dalam tugas akhir yang berjudul ” Produksi Obat Asma Seduh Berbasis Mikrokontroler

ATmega8535 “. Produksi Obat Asma Seduh Berbasis Mikrokontroler

ATmega8535 meliputi proses pemotongan menggunakan blender yang dikendalikan oleh Mikrokontroler AVR ATmega8535, pengeringan menggunakan

heater dilengkapi dengan dua buah sensor temperature, yaitu sensor LM35. Sistem

yang akan dibuat tersebut akan bekerja apabila tombol start ditekan, blender akan memotong akar senggugu. Setelah selesai memotong, kemudian blender akan terangkat oleh motor dc lalu dituangkan ke dalam gelas untuk proses pengeringan. Setelah proses pengeringan, tahap selanjutnya adalah penyeduhan. Proses penyeduhan ini suhu menggunakan sensor LM35 untuk mendeteksi temperature air mendidih telah mencapai 100̊ C atau belum. Keseluruhan proses tersebut, mulai dari pemotongan, pemgeringan, dan penyeduhan di kendalikan oleh mikrokontroler AVR ATmega8535.

1.2

Tujuan dan Manfaat

Tujuan penelitian ini adalah menghasilkan suatu sistem produksi obat asma seduh dari akar senggugu secara otomatis.

Manfaat dari penelitian ini adalah untuk mempermudah pengguna obat asma seduh dalam pembuatan obat asma seduh yang berasal dari akar senggugu.

1.3

Batasan Masalah

Adapun masalah yang terdapat pada proses penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Akar senggugu sebagai bahan baku utama obat asma. 2. Kontroler yang dipakai adalah ATmega8535.

3. Alat pemotong yang digunakan adalah blender.

4. Proses pengeringan dan penyeduhan menggunakan pemanas ( heater ) yang dilengkapi dengan sensor temperature LM35 dengan suhu yang diatur adalah

60°� untuk pengeringan dan 100°�untuk titik didih air.

1.4

Metodologi Penelitian

Penulisan skripsi ini menggunakan metode :

a. Pengumpulan bahan-bahan referensi berupa buku-buku dan jurnal-jurnal.

b. Perancangan subsistem hardware dan software. Tahap ini bertujuan untuk mencari bentuk model yang optimal dari sistem yang akan dibuat dengan mempertimbangkan dari berbagai faktor-faktor permasalahan dan kebutuhan yang telah ditentukan. Gambar 1.1 memperlihatkan blok model yang akan dirancang.

Gambar 1.1 Blok model perancangan

Dari diagram blok diatas dapat diuraikan tahap-tahap dari perancangan:

1. Akar senggugu sebanyak 10 gram dimasukkan ke dalam blender untuk proses pemotongan.

2. Setelah proses pemotongan, selanjutnya menuju ke proses pengeringan yang menggunakan pemanas ( heater ) dengan suhu yang diatur adalah

60°C selama 4 menit 27 detik.

3. Setelah dikeringkan maka selanjutnya adalah proses penyeduhan dengan

temperature yang diatur adalah 100°� untuk titik didih air dengan menggunakan sensor LM35.

4. Semua proses pengendalian tersebut, dikendalikan oleh mikrokontroler. Mulai dari pemotongan akar senggugu, lama pengeringan, serta suhu yang dibutuhkan untuk air mendidih. Selain itu digunakan penampil/LCD yang berfungsi untuk menampilkan kondisi dari alat tersebut.

c. Pembuatan subsistem hardware dan software. Berdasarkan gambar 1.1, sistem akan bekerja setelah mikrokontroler memberikan instruksi untuk

Pemotongan Pengeringan Penyeduhan

melakukan pengendalian dan menyajikannya sebagai informasi pada penampil.

d. Proses pengambilan data. Teknik pengambilan data dengan cara mengambil data berupa berapa waktu yang ditempuh untuk proses pemotongan sehingga akar senggugu mejadi terpotong kecil-kecil/halus, untuk proses pengeringan dan penyeduhan data yang diambil berupa data keluaran sensor LM35 yang berupa tegangan dan suhu berapa yang harus dipertahankan

e. Analisa dan penyimpulan hasil perancangan. Analisa data dilakukan dengan mengecek keakuratan data berupa suhu, tegangan, dan waktu dengan membandingkan data mulai dari pemotongan, pengeringan, sampai penyeduhan dengan data teori. Penyimpulan hasil perancangan dapat dilakukan dengan menghitung persentase error yang terjadi.

BAB II

DASAR TEORI

2.1

TANAMAN SENGGUGU (Clerodendron serratum)

Gambar 2.1 Tanaman senggugu[1]

Tanaman senggugu tumbuh liar pada tempat-tempat terbuka atau agak teduh, bisa ditemukan di hutan sekunder, padang alang-alang, pinggir kampung, pinggir jalan, atau dekat air yang tanahnya agak lembab. Senggugu dapat tumbuh di ketinggian 1–1700m di atas permukaan laut[1]. Tanaman perdu ini mencapai tinggi 1–3m, batang berongga, berbongkol besar, akarnya berwarna abu kehitaman. Daun senggugu berjenis daun tunggal, letaknya berhadapan, bertangkai pendek, bentuk bulat telur sungsang sampai lanset, tebal dan kaku, dengan ujung runcing dan pangkal tumpul, tepi bergerigi tajam, dan kedua permukaan berambut halus. Panjang daun 8-30cm, lebar 4-14cm, dan berwarna hijau. Senggugu mempunyai sifat bunga majemuk yang panjangnya 6-40cm, berwarna putih kehijauan, yang pada tiap ujung bunga keluar percabangan. Buah senggugu termasuk jenis buah batu, berbentuk bulat telur sungsang, berwarna hijau kehitaman. Senggugu diduga tumbuhan asli Asia Tropik, dan diperbanyak dengan biji.

Tanaman senggugu bersifat pahit, pedas dan sejuk yang sifatnya menghilangkan sakit (analgetik). Berikut ini adalah penyakit yang dapat disembuhkan oleh tanaman senggugu beserta cara penggunaannya, yaitu[1]:

1. Borok berair.

Cara penggunanya dengan menyiapkan daun segar secukupnya lalu direbus . Setelah itu air hasil rebusan yang dihasilkan digunakan untuk mencuci bagian yang sakit.

2. Rematik.

Cara penggunaanya dengan cara menumbuk daun segar dengan adas pulasari atau dengan meremas daun dengan campuran sedikit kapur hingga halus. Setelah itu hasil tumbukan/remasan dapat dikemas sebagai saleb atau obat gosok untuk dioleskan pada bagian tubuh yang terkena rematik

3. Perut busung, cacingan.

Cara penggunaannya dengan cara menyeduh daun senggugu yang dicampur dengan garam dan temulawak, setelah itu hasil seduhan diberikan kepada pasien untuk diminum.

4. Batuk.

Cara penggunaannya dengan mengunyah buah senggugu yang dicampur dengan sirih lalu ditelan dengan menggunakan air hangat.

5. Asma, bronchitis, susah kencing.

Cara penggunaannya dengan menyeduh akar senggugu tanpa campuran apapun kemudian hasil seduhan dapat diminum dengan keadaan hangat. Akar senggugu dicuci bersih, lalu dipotong kecil-kecil. Seduh bahan dengan 1 cangkir air mendidih. Setelah dingin lalu diminum. Aturan pakai diminum 3 kali sehari dengan dosis yang sama.

2.2

Mikrokontroler AVR

Mikrokontroler adalah sebuah sistem microprocessor yang di dalamnya sudah terdapat CPU, ROM, RAM, I/O, clock dan peralatan internal lainya yang saling terhubung dan terorganisasi (teralamati) dan dikemas dalam satu chip[2]. Sehingga pengguna tinggal memprogram isi ROM sesuai aturan penggunaan oleh pabrik yang membuatnya.

2.2.1

Konfigurasi Pin

ATmega8535 terdiri atas 40 pin dengan konfigurasi seperti pada gambar 2.2 dan deskripsi pin ATmega8535 pada tabel 2.1[2].

Gambar 2.2 Konfigurasi pin [2] Tabel 2.1 Deskripsi pin ATmega8535[2]

2.2.2

Peta Memori

Arsitektur AVR terdiri atas dua memori utama, yaitu data memori dan program memori, sebagai tambahan fitur dari ATmega8535 terdapat EEPROM 512

byte sebagai memori data dan dapat diprogram saat operasi [2].

ATmega8535 terdiri atas 8 Kbyte On-chip In-Sistem Reprogrammable

Flash Memory untuk menyimpan program. Karena seluruh instruksi AVR dalam

bentuk 16 bit atau 36 bit. Flash dirancang dengan kompisisi 4K x 16. Untuk mendukung keamanan software atau program, flash program memori dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian boot program dan bagian application program. Gambar 2.3 mengilustrasikan susunan memori program flash ATmega8535[2].

Gambar 2.3 Peta memori program [2]

2.2.3

Stack Pointer

Stack Pointer merupakan suatu bagian dari AVR yang berguna untuk

menyimpan data sementara, variabel lokal, dan alamat kembali dari suatu interupsi ataupun subrutin. Stack Pointer diwujudkan sebagai dua unit register, yaitu SPH dan SPL [2].

Saat awal, SPH dan SPL akan bernilai 0, sehingga perlu diinisialisasi terlebih dahulu. SPH merupakan byte atas / Most Significant Bit (MSB), sedangkan SPL merupakan byte bawah / Least Significant Bit (LSB). Hal ini hanya berlaku untuk AVR dengan kapasitas SRAM lebih dari 256 byte[2].

2.2.4

Phase Correct PWM Mode

Pada mode ini sama dengan “phase & frequency correct PWM” pada cara operasi cacahan register TCNT1 menggunakan dual slope (dua arah/bolak-balik) di

mana TCNT1 mencacah dari BOTTOM (0x0000) counting-up hingga mencapai TOP (resolusi yang digunakan) kemudian counting-down hingga BOTTOM

(0x0000) dan begitu seterusnya.

Resolusi mode phase correct PWM dapat kita tentukan secara tetap 8-, 9-, 10-bit atau kita tentukan menggunakan register ICR1 atau OCR1A dimana resolusi

minimal yang diizinkan adalah 2-bit (ICR1/OCR1A diisi dengan 0x0003) dan

maksimal 16-bit (ICR1/OCR1A diisi dengan 0xFFFF). Rumus untuk menentukan

resolusi mode phase correct PWM.

�

�����

=

log_log (���+1 ₍₂₎ ) (2.1)

Dalam mode non-inverting saluran keluaran PWM Pin OC1x di-clear pada saat compare match (TCNT1=OCRx) ketika counting-up dan di-set pada saat compare match ketika counting down.

Dalam mode inverting saluran keluaran PWM pin OC1x di-set pada saat compare match (TCNT1=OCRx) ketika counting-up dan di-clear pada saat compare match

ketika counting-down [2].

Frekuensi mode phase correct PWM ditentukan dengan rumus:

�

����������

=

����_{_�}/�

2 .� .���

(2.2)

2.2.5

Interupsi

ATmega8535 memiliki 21 buah sumber interupsi [2]. Interupsi tersebut bekerja jika bit 1 pada Register status atau Status Register (SREG) dan bit pada- masing-masing register bernilai 1. Penjelasan sumber interupsi terdapat pada tabel 2.2.

2.2.6

Reset dan osilator eksternal

Gambar 2.5 Rangkaian reset [2]

Rangkaian osilator adalah rangkaian pembangkit frekuensi untuk menentukan besarnya waktu untuk tiap siklus pada mikrokontroler. Chip akan reset jika tegangan catu nol atau pin RST dipaksa 0. Jika membutuhkan tombol reset, dapat ditambah dengan rangkaian reset seperti pada gambar 2.5[2].

Tabel 2.3 Tegangan dan frekuensi kerja[2]

Tabel 2.3 menunjukkan tegangan dan frekuensi kerja pada mikroprosesor ATmega. Tegangan kerja chip tipe L dapat beroperasi 2,7 – 5,5V.

2.2.7

Osilator Mikrokontroler

Rangkaian osilator adalah rangkaian pembangkit frekuensi untuk menentukan besarnya waktu untuk tiap siklus pada mikrokontroler [2]. Waktu yang dibutuhkan tiap satu siklus dapat dicari dengan persamaan :

TCycle = _�12

��� (2.3)

2.2.8

Analog to Digital Converter

Analog To Digital Converter (ADC) pada ATmega8535 terhubung ke

sebuah multiplekser analog yang diperlukan untuk memilih kanal ADC yang akan digunakan. ATmega8535 memiliki 8 kanal ADC. ADC ATmega8535 dapat diaktifkan dengan memberikan supply tegangan pada port ADC [2].

ADC memiliki dua jenis mode yang dapat digunakan, yaitu mode single

conversion dan mode free running. Pada mode single conversion, ADC harus

diaktifkan setiap kali akan digunakan. Pada mode free running, ADC cukup diaktifkan sekali dan selanjutnya ADC akan terus mengkonversi tanpa henti.

Pada saat mengakses ADC, register-register I/O yang terlibat dalam ADC akan mengalami beberapa proses pengaturan. Proses-proses pengaturan tersebut antara lain:

a. Menentukan sumber tegangan referensi

Tegangan referensi pada ADC merupakan batas rentang representasi nilai digital hasil konversi. Hasil konversi pada mode single ended cenversion dirumuskan sebagai berikut:

REF IN

V V

ADC = ⋅1024

(2.4)

Keterangan persamaan 2.4 :

VIN = tegangan masukkan analog pada kanal ADC yang aktif

VREF = tegangan referansi yang dipilih

Tabel 2.4. Konfigurasi bit-bit ADMUX[2]

Kanal yang aktif ditentukan oleh bit-bit MUX4-MUX0 pada register ADMUX. Tabel 2.3 menunjukkan konfigurasi bit-bit tersebut.

c. Menentukan prescaler

Prescaler (clock ADC) merupakan faktor pembagi yang diterapkan pada clock mikrokontroler. ADC mikrokontroler harus menerima frekuensi clock yang

tepat agar data hasil konversi cukup valid. Nilai prescaler ditentukan oleh bit-bit ADC Prescaler Select Bits (ADPS). Tabel 2.5 menunjukkan konfigurasi bit-bit ADPS.

Tabel 2.5. Konfigurasi bit-bit ADPS [2]

d.Inisialisasi ADC

Untuk mengaktifkan ADC, bit ADC Enable (ADEN) harus diberi logika ‘1’ (set). Untuk memulai ADC, logika ‘1’ juga harus diberikan pada bit ADC Start

Conversion (ADSC). Waktu yang diperlukan untuk konversi adalah 25 siklus clock ADC pada konversi pertama dan 13 siklus clock ADC untuk konversi berikutnya.

2.2.9

Timer/counter 0

Timer/counter 0 adalah sebuah timer/counter yang dapat mencacah sumber

pulsa/clock baik dari dalam chip (timer) ataupun dari luar chip (counter) dengan kapasitas 8-bit atau 256 cacahan [2].

Dapat digunakan untuk : a. Timer/counter biasa

b. Clear Timer on Compare Match (selain ATmega8)

c. Generator frekuensi (selain ATmega8) d. Counter pulsa eksternal.

Mempunyai hingga 10-bit (1024) Clock Prescaler (pemilihan clock yang masuk ke

timer/counter).

2.2.10

Register Pengendali Timer 0

Timer/Counter Control Register – TCCR0

Tabel 2.6. Register TCCR0 [2]

Bit CS00 s.d. 02 bertugas untuk memilih (prescaler) atau mendefinisikan

pulsa/clock yang akan masuk ke dalam timer/counter0 [2]. Tabel 2.6 menunjukkan register pada TCCR0 dan Tabel 2.7 menunjukkan prescaler timer/counter0.

Tabel 2.7. Prescaler timer/counter0 [2]

(1 clk timer/counter0= 8 clk cpu) artinya tiap 8 clock CPU yang masuk ke dalam timer/counter0 dihitung satu oleh register pencacah TCNT0. Falling edge adalah perubahan pulsa/clock dari 1 ke 0. Rising edge adalah perubahan pulsa/clock dari 0 ke 1. Bit 7 – F0C0 : Force Output Compare

Bit ini hanya dapat digunakan untuk metode pembanding . Jika bit – F0C0 di-set

maka akan memaksa terjadinya compare-match (TCNT0==OCR0).

Bit 3, 6 – WGM01:0: Waveform Generation Mode

Kedua bit ini digunakan memilih mode yang digunakan, seperti yang terlihat pada Tabel 2.8.

Tabel 2.8. Mode operasi [2]

Bit 5:4 – COM01:0: Compare Match Output Mode

Kedua bit ini berfungsi mendefinisikan pin OC0 sebagai output timer0 (atau sebagai saluran output PWM). Tabel 2.9 menunjukkan output pin OC0 pada mode Normal dan CTC, Tabel 2.10 menunjukkan output pin OC0 pada mode Fast PWM dan Tabel 2.11 menunjukan output pin OC0 pada mode Phase Correct PWM.

Tabel 2.9. Mode Normal dan CTC [2]

Tabel 2.10. Mode Fast PWM [2]

Tabel 2.11. Mode Phase Correct PWM [2]

Tabel 2.12. Register TCNT0 [2]

Register ini bertugas menghitung pulsa yang masuk ke dalam timer/counter, seperti terlihat pada Tabel 2.12 [2]. Kapasitas register ini 8-bit atau 255 hitungan, setelah mencapai hitungan maksimal maka akan kembali ke nol (overflow/limpahan).

Output Compare Register – OCR0

Tabel 2.13. Register OCR0 [2]

Register ini bertugas sebagai register pembanding yang bisa kita tentukan besarnya sesuai dengan kebutuhan, seperti terlihat pada Tabel 2.13 [2]. Dalam praktiknya pada saat TCNT0 mencacah maka otomatis oleh CPU aka membandingkan dengan isi OCR0 secara kontinyu dan jika isi TCNT0 sama dengan isi OCR0 maka akan terjadi compare match yang dapat dimanfaatkan untuk

mode CTC dan PWM.

Timer/Counter Interrupt Mask Register – TIMSK

Tabel 2.14. Register TIMSK [2]

Tabel 2.14 menunjukan register TIMSK [2]. Bit 0 – TOIE0: T/Co Overflow Interrupt Enable

Dalam register TIMSK timer/conter0 memiliki bit TOIE0 sebagai bit peng-aktif interupsi timer/counter0 (TOIE0=1 enable, TOIE0=0 disable).

Bit 1 – OCIE0: T/Co Output Compare Match Interrupt Enable

Selain ATmega8, TIMSK timer/counter0 memiliki bit OCIE0 sebagai bit peng-aktif interupsi compare match timer/counter0 (OCIE0=1 enable, OCIE0=0

disable).

Timer/Counter Interrupt Flag Register – TIFR

Tabel 2.15. Register TIFR [2]

Tabel 2.15 menunjukan register TIFR [2].

Flag OCF0 akan set sebagai indikator terjadinya compare match, dan akan clear

sendiri bersamaan eksekusi vektor interupsi timer0 compare match.

Bit 0 – TOC0: Timer /Counter 0 Overflow flag

Bit status timer/counter0 dalam register TIFR, di mana bit-TOV0 (Timer/Counter0 overflow) akan set secara otomatis ketika terjadi limpahan/overflow pada register

TCNT0 dan akan clear bersamaan dengan eksekusi vektor interupsi.

Perhitungan overflow interupt sebagai pembangkit PWM ditunjukkan pada persamaan 2.5 berikut [2]:

Timer overflow = 1

���������(��+ 1) (2.5)

2.2.11

Driver

Gambar 2.6 IC driver L298 [5]

Ada beberapa macam model rangkaian driver di antaranya yaitu driver yang menggunakan IC L298 [5].

IC L298 memiliki kemampuan menggerakkan motor DC sampai arus 4A dan tegangan maksimum 46V DC untuk satu kanalnya. Driver motor DC dengan IC L298 diperlihatkan pada gambar 2.6. Pin Enable A dan B untuk mengendalikan kecepatan motor, pin input -1 sampai -4 untuk mengendalikan arah putaran. Pin

Enable diberi VCC 5V untuk kecepatan penuh dan PWM (Pulse Width Modulation) untuk kecepatan rotasi yang bervariasi tergantung dari levelnya.

2.3

LCD

Gambar 2.7 LCD 2 x 16 [3]

LCD ini digunakan sebagai penampil keluaran mikrokontroller khusus untuk mode tampilan pesan. LCD yang digunakan adalah LCD yang menggunakan chip kontroler Hitachi HD44780, misalnya M1632. LCD bertipe ini memungkinkan pemrogram untuk mengoperasikan komunikasi data secara 8 bit atau 4 bit. Jika menggunakan jalur data 4 bit maka akan ada 7 jalur data (3 untuk jalur kontrol dan 4 untuk jalur data). Jika menggunakan jalur data 8 bit maka akan ada 11 jalur data (3 untuk jalur kontrol dan 8 untuk jalur data). Tiga jalur kontrol ke LCD ini adalah EN (Enable), RS (Register Select) dan R/W (Read/Write) [3].

Interface LCD merupakan sebuah parallel bus, dimana hal ini sangat

memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8 bit dikirim ke LCD secara 4 atau 8 bit pada satu waktu. Jika mode 4 bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat menjadi 8 bit (pertama dikirim 4 bit MSB lalu 4 bit LSB dengan pulsa clock EN setiap nibblenya). Pengiriman data secara paralel baik 4 atau 8 bit merupakan 2 mode operasi primer. Penentuan mode operasi merupakan hal yang paling penting. Mode 8 bit sangat baik digunakan ketika kecepatan menjadi keutamaan dalam sebuah aplikasi dan setidaknya minimal tersedia 11 pin I/O (3 pin untuk kontrol, 8 pin untuk data). Sedangkan mode 4 bit minimal hanya membutuhkan 7 bit (3 pin untuk kontrol, 4 untuk data). Karena dalam penelitian ini kecepatan tidak sangat diutamakan, maka dipilih mode 4 bit. Interface LCD dengan

mode 4 bit dapat dilihat pada Gambar 2.7.

LCD jenis M1632 memiliki jumlah pin sebanyak 16 yang memiliki fungsi berbeda. Fungsi tersebut disajikan pada tabel 2.16.

Tabel 2.16. Konfigurasi pin LCD [3]

Fungsi Pin LCD pada tabel 2.5. adalah :

1. Vlcd merupakan pin yang digunakan untuk mengatur tebal tipisnya karakter yang tertampil dengan cara mengatur tegangan masukan.

2. DB0 s/d DB7 merupakan jalur data yang dipakai untuk menyalurkan kode ASCII maupun perintah pengatur LCD.

3. Register Select (RS) merupakan pin yang dipakai untuk membedakan jenis

data yang dikirim ke LCD. Jika RS berlogika ‘0’, maka data yang dikirim adalah perintah untuk mengatur kerja LCD. Jika RS berlogika ‘1’, maka data yang dikirimkan adalah kode ASCII yang ditampilkan.

4. Read/Write (R/W) merupakan pin yang digunakan untuk mengaktifkan

pengiriman dan pengembalian data ke dan dari LCD. Jika R/W berlogika ‘1’, maka akan diadakan pengambilan data dari LCD. Jika R/W berlogika ‘0’, maka akan diadakan pengiriman data ke LCD.

5. Enable (E) merupakan sinyal singkronisasi. Saat E berubah dari logika ‘1’

ke ‘0’, data di DB0 s/d DB7 akan diterima atau diambil diambil dari port mikrokontroler.

6. Anoda (A) dan Katoda (K) merupakan pin yang digunakan untuk

menyalakan backlight dari layar LCD.

2.4

Sensor LM35

Gambar 2.8 LM35[6]

Sensor suhu LM35 adalah suatu alat untuk mendeteksi atau mengukur suhu pada suatu ruangan atau sistem tertentu yang kemudian diubah keluarannya menjadi besaran listrik. LM35 merupakan sensor suhu yang paling banyak digunakan, karena selain harganya terjangkau juga linearitasnya lumayan bagus. LM35 tidak membutuhkan kalibrasi eksternal yang menyediakan akurasi ±1/4°C pada temperature ruangan dan ±3/4°C pada kisaran -55°C sampai +150°C[6]. Sensor suhu LM35 berfungsi untuk mengubah besaran fisis yang berupa suhu menjadi besaran listrik, yaitu tegangan. Sensor ini memiliki parameter bahwa setiap kenaikan 1°C tegangan keluarannya naik sebesar 10mV dengan batas maksimal keluaran sensor adalah 1,5 volt pada suhu 150°C.

LM35 memiliki kelebihan-kelebihan sebagai berikut: 1. Dikalibrasi langsung dalam derajat Celcius. 2. Memiliki faktor skala linear +10,0mV/°C.

Sensor suhu LM35 merupakan IC sensor temperature yang akurat yang tegangan keluarannya linear dalam satuan Celcius. LM35 memiliki impedansi keluaran yang rendah, keluaran yang linear, dan sifat ketepatan dalam pengujian membuat proses pembacaan lebih mudah.

2.5

Motor DC

Gambar 2.9. Konstruksi Motor DC [7]

Motor DC merupakan jenis motor yang menggunakan tegangan searah sebagai sumber tegangannya. Dengan memberikan beda tegangan pada kedua terminal tersebut, motor akan berputar pada satu arah, dan bila polaritas dari tegangan tersebut dibalik maka arah putaran motor akan terbalik pula. Polaritas dari tegangan yang diberikan pada dua terminal menentukan arah putaran motor sedangkan besar dari beda tegangan pada kedua terminal menentukan kecepatan motor. gambar 2.9 menunjukkan konstruksi motor DC[7].

Motor DC memiliki 2 bagian dasar :

1. Bagian yang tetap/stasioner yang disebut stator. Stator ini menghasilkan medan magnet, baik yang dibangkitkan dari sebuah coil (elektro magnet) ataupun magnet permanen.

2. Bagian yang berputar disebut rotor. Rotor ini berupa sebuah coil dimana arus listrik mengalir.

2.6

Relay

Gambar 2.10 Relay[8]

Relay berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran listrik yang

dikontrol dengan memberikan tegangan dan arus tertentu pada coil. Ada 2 macam relay berdasarakan tegangan untuk menggerakkan coil, yaitu AC dan DC[8].

Relay adalah sebuah kumparan yang dialiri arus listrik sehingga kumparan

mempunyai sifat sebagai magnet. Magnet sementara tersebut digunakan untuk menggerakkan suatu sistem saklar yang terbuat dari logam sehingga pada saat relay dialiri arus listrik maka kumparan akan terjadi kemagnetan dan menarik logam tersebut, saat arus listrik diputus maka logam akan kembali pada posisi semula. Prinsip kerja relay :

Gambar 2.11. Prinsip kerja relay[8]

Relay terdiri dari coil dan contact. Coil adalah gulungan kawat yang

mendapat arus listrik, sedangkan contact adalah saklar yang pergerakannya tergantung dari ada tidaknya arus listrik pada coil [8].

Ketika coil mendapat energy listrik, maka akan timbul gaya elektromagnet yang akan menarik pegas dan contacts akan tertutup.

Untuk dapat menggunakan transistor sebagai saklar maka transistor dikonfigurasi sehingga bekerja di daerah cut-off dan saturasi [4]. Perubahan ini dapat digunakan untuk mengaktifkan relay atau sebagai input bagi mikrokontroler. Transistor yang berada dalam keadaan saturasi seperti sebuah saklar yang tertutup sedangkan transistor saat cutoff seperti sebuah saklar yang terbuka. Perhitungan besarnya arus basis pada konfigurasi Gambar 2.8 adalah sebagai berikut :

�� = ���_�−�_��� (2.5)

Beta DC

( )

β sebuah transistor merupakan rasio arus kolektor DC dengan arus basis DC, dapat dihitung dengan persamaan berikut :

β = ��

�_�

(2.6)

Sehingga diperoleh juga persamaan untuk IBmin sebagai berikut :

�

���������_�

(2.7) Arus IC saturasi (ICsat)dapat diperoleh pada saat nilai VCE = 0, sehingga besarnya arus Ic saturasi dapat diperoleh dengan persamaan sebagai berikut :

�

����

=

�_���

�

(2.8)

2.7

Limit Switch

Gambar 2.13 Simbol dan bentuk limit switch[9]

Limit switch merupakan jenis saklar yang dilengkapi dengan katup yang

berfungsi menggantikan tombol[9]. Prinsip kerja limit switch sama seperti saklar

push ON yaitu hanya akan menghubung pada saat katupnya ditekan pada batas

penekanan tertentu yang telah ditentukan dan akan memutus saat saat katup tidak ditekan. Limit switch termasuk dalam kategori sensor mekanis yaitu sensor yang akan memberikan perubahan elektrik saat terjadi perubahan mekanik pada sensor tersebut. Penerapan dari limit switch adalah sebagai sensor posisi suatu benda (objek) yang bergerak. Simbol limit switch ditunjukan pada gambar 2.13.

Limit switch umumnya digunakan untuk : memutuskan dan menghubungkan

rangkaian menggunakan objek atau benda lain[9]. Menghidupkan daya yang besar, dengan sarana yang kecil. Sebagai sensor posisi atau kondisi suatu objek. Prinsip kerja limit switch diaktifkan dengan penekanan pada tombolnya pada batas/daerah yang telah ditentukan sebelumnya sehingga terjadi pemutusan atau penghubungan rangkaian dari rangkaian tersebut. Limit switch memiliki 2 kontak yaitu NO

(Normally Open) dan kontak NC (Normally Close) dimana salah satu kontak akan

aktif jika tombolnya tertekan. Konstruksi limit switch dapat dilihat pada gambar 2.14.

BAB III

RANCANGAN PENELITIAN

Pada bab ini akan dijelaskan mengenai perancangan pembuatan ” Produksi Obat Asma Seduh Berbasis Mikrokontroler ATmega8535 “ mulai dari diagram alir sistem, perancangan hardware baik dari segi mekanik maupun elektronik, dan juga perancangan perangkat lunak.

3.1

Diagram Blok Sistem

Akar sengggugu Pemotongan

dengan blender Pengeringan Penyeduhan

Hasil penyeduhan

Driver 1 Motor 1

Driver 2

Motor 2

Relay LM35 Relay

Heater

Pemanas air Relay

Mikrokontroler ATmega8535

Tombol start

Penampil / LCD

Gambar 3.1. Diagram blok sistem

Diagram blok sistem penelitian pada gambar 3.1 menunjukkan urutan cara kerja sistem. Sistem terdiri dari tiga bagian utama, yaitu proses pemotongan, proses pengeringan, dan proses penyeduhan.

Proses pemotongan menggunakan blender sebagai mesin pemotong, dengan akar senggugu sebagai input. Proses pengeringan menggunakan lempengan besi untuk penjepit heater. Proses penyeduhan berperan menghasilkan seduhan dari akar senggugu yang siap untuk diminum.

Kendali utama sistem berada di mikrokontroler ATmega8535. LCD digunakan sebagai tampilan data yang dikeluarkan dari sensor temperature LM35.

Sistem ini akan bekerja jika akar senggugu dimasukan lalu aktifkan tombol

start, kemudian mikrokontroler akan mengaktifkan relay untuk menghidupkan

blender selama 5 menit. Setelah itu mikrokontroler akan mengontrol motor 1 melalui driver motor 1 untuk mengangkat blender selama 5 detik.

Proses selanjutnya, mikrokontroler akan mengontrol motor 2 melalui driver 2 untuk menuangkan dengan selama 10 detik.

Pada proses pengeringan, mikrokontroler akan mengaktifkan relay untuk menghidupkan heater. Dalam proses pengeringan terdapat sensor LM35 sebagai pendeteksi suhu. Proses ini akan berlangsung selama 4 menit 27 detik dengan suhu pengeringan yaitu 60°C.

Setelah proses pengeringan selesai dilanjutkan dengan proses penyeduhan. Pada proses penyeduhan, mikrokontroler akan mengaktifkan kran air jika suhu air telah mencapai 100°C.

Setelah itu air akan keluar menuju gelas. Proses penyeduhan berperan menghasilkan seduhan dari akar senggugu yang siap untuk diminum.

3.2

Perancangan Hardware

Hardware menjadi salah satu bagian paling penting untuk membangun

suatu sistem untuk dapat berjalan dengan baik. Pada penelitian ini, hardware dibagi dalam dua kategori, yaitu hardware mekanik dan hardware elektronika.

3.3

Hardware Mekanik

Hardware mekanik berisi komponen-komponen mekanik yang disusun

membentuk suatu sistem mekanik yang berupa urutan dari proses alat. Komponen penyusun sistem terlihat seperti pada gambar 3.2.

Gambar 3.2. Desain Mekanik Keseluruhan

Keterangan gambar :

1. Motor 1 5. Gelas

2. Motor 2 6. Pemanas air 3. Kotak komponen 7. Kran

4. Blender 8. Heater pengering

Cara kerja:

Pertama, akar senggugu dimasukan kedalam blender untuk proses pemotongan. Setelah blender pada kondisi OFF, motor 1 akan naik mengangkat

blender, kemudian motor 2 akan ON dan menumpahkan akar senggugu kedalam

gelas untuk dikeringkan dengan suhu 60̊C lalu motor 2 OFF, lalu air akan keluar melalui kran setelah suhu pada pemanas air pada keadaan 100̊C.

3.4

Hardware Elektronika

Perancangan Hardware elektronika diperlukan dalam penyusun sistem,

agar sistem dapat dikendalikan. Komponen penyusun hardware elektronika meliputi rangkaian pengendali, rangkaian penggerak (driver), rangkaian sensor, dan rangkaian penampil.

3.4.1

Minimum Sistem ATmega8535

Rangkaian minimum sistem berfungsi sebagai I/O untuk mengolah data dari sensor LM35 kemudian digunakan sebagai input untuk proses pengeringan. Mikrokontroler ATmega8535 sendiri telah dilengkapi dengan osilator internal (On

Chip Osilator) yang dapat digunakan sebagai sumber clock bagi CPU. Namun, osilator ini maksimal 8Mhz. Sehingga penulis menambahkan sebuah kristal dan dua buah kapasitor pada Pin XTAL1 dan Pin XTAL2. Rangkaian osilator pada perancangan ini menggunakan kristal 12 MHz dan dua buah kapasitor 22 pF seperti yang ditunjukkan oleh gambar 3.3.

Gambar 3.3. Rangkaian osilator

Rangkaian minimum sistem disediakan juga fasilitas reset yang berguna untuk membuat mikrokontroler memulai kembali pembacaan program dari awal. Prinsipnya, jika tombol reset ditekan, maka pin reset akan mendapat input logika rendah atau tegangan catu nol maka mikrokontroler akan mengulang proses dari awal lagi. Rangkaian reset untuk minimum sistem terlihat seperti pada gambar 3.4.

Gambar 3.4. Rangkaian reset untuk minimum sistem

Pengolahan data dari sensor LM35 menggunakan port A pada mikrokontroler karena terdapat fungsi ADC di dalamnya. Port D digunakan sebagai input rangkaian driver karena terdapat fungsi PWM didalamnya. Secara keseluruhan gambar minimum sistem mikrokontroler ATmega8535 ditunjukkan oleh gambar 3.5 dan penggunaan port–port pada mikrokontroler ditunjukan pada tabel 3.1.

Gambar 3.5. Rangkaian minimum sistem

3.4.2

Driver Motor

Gambar 3.7. Rangkaian driver motor 2

Rangkaian driver berfungsi sebagai pengendali kecepatan motor menggunakan IC driver L298. Port-port yang digunakan sebagai pengendali kecepatan motor adalah port D.4 dan port D.5. port D.0 - port D.3 pada mikrokontroler digunakan sebagai komunikasi antara mikrokontroler dengan

driver. Pin enable diberi VCC 5 Volt untuk kecepatan penuh dan PWM (Pulse Width Modulation) untuk kecepatan rotasi yang bervariasi antara 00h – 3FFh (10 bit). Motor DC membutuhkan pulsa PWM dan pengaturan OCR1A/OCR1B untuk

menentukan arah putaran motor. Pengaturan program ini bertujuan untuk membangkitkan pulsa PWM yang digunakan untuk mengendalikan putaran motor pada proses naik dan menuangkan blender. Modulasi PWM dilakukan dengan cara merubah lebar pulsa dari suatu pulsa data. Untuk memperoleh lebar pulsa yang akan digunakan pada mode fast PWM, dilakukan pengaturan register sebagai berikut :

1. TCCR1A = 0b11100000

Bit 7:6 dan bit 4:3 merupakan pengaturan keluaran pada Pin OCR1A/OCR1B pada mode fast PWM.

2. TCCR1B = 0b00001001

Bit 4:3 dilikukan untuk menentukan mode operasi Timer/Counter1 yaitu fast PWM. Bit 2:0 merupakan bit pengatur prescaler clock yang masuk ke dalam register

TCNT1. Clock osilator yang digunakan sama dengan clock CPU yaitu 12Mhz. Untuk menentukan frekuensi fast PWM dapat diperoleh menggunakan persamaan 2.2 sehingga diperoleh nilai sebagai berikut :

��������= �����/�

�. (1 +���)

��������= 12�ℎ� 256. (1 + 1024)

��������= 45.73 ��

Penelitian ini menggunakan 2 buah IC driver L298, hal tersebut bertujuan untuk menghindari kerusakan pada IC, rangkaian driver dapat dilihat pada gambar 3.6 dan gambar 3.7. Kapasitas arus pada IC L298 adalah 4A, sedangkan kedua motor yang digunakan membutuhkan arus masing-masing adalah 2A.

3.4.3

Sensor LM35

Gambar 3.8. Rangkaian sensor LM35

Penelitian ini menggunakan sensor temperature LM35 yang berfungsi sebagai pendeteksi suhu. Sensor ini akan mendeteksi suhu yang terdapat pada heater pengering sebagai masukan ke mikrokontroler. Port yang digunakan pada

mikrokontroler ATmega8535 untuk sensor LM35 adalah port A.6 dan port A.7, karena terdapat fungsi ADC.

Berdasarkan gambar 3.8, untuk mengaktifkan sensor dibutuhkan tegangan

input catu daya sebesar 4V sampai 20V. Pada kaki 1 dihubungkan pada supply positif, kaki 2 sebagai output sensor, dan kaki 3 dihubungkan ke ground.

Selanjutnya output sensor dihubungkan pada portA.7. Tegangan referensi (�_���) dari pin AREF sebesar 5V, dengan suhu yang diukur yaitu 60̊ C. Resolusi yang digunakan pada perancangan ini adalah 10 bit. Berikut perhitungan nilai ADC :

Untuk suhu 60̊ C, tegangan yang dihasilkan adalah 0,6 volt

Nilai ADC = ���

���� x 1024 =0,6

5 x 1024 = 123

Jadi, nilai ADC yang diinginkan untuk rentang suhu antara 60̊ C adalah 123.

3.4.4

Rangkaian Penampil ( LCD )

Gambar 3.9. Rangkaian LCD

LCD yang digunakan yaitu LCD LMB162 dengan lebar display 2 baris 16 kolom yang konfigurasinya dapat dilihat pada gambar 3.9. Pada perancangan LCD

digunakan satu buah potensiometer sebesar 10KΩ dengan fungsi untuk mengatur

contras dan backlight dari LCD. Interface LCD berfungsi untuk memudahkan dan

mempercepat pembacaan dan penulisan data dari keadaan atau status dari masing-masing proses. Berikut penggunaan port–port pada LCD ditunjukan pada tabel 3.2.

3.4.5

Perancangan Relay

Gambar 3.10. Rangkaian relay

Rangkaian relay ini berfungsi untuk mengaktifkan blender, heater, dan kran air. Rangkaian ini menggunakan transistor yang berfungsi sebagai saklar untuk mengaktifkan blender, heater, dan kran air. Rangkaian relay ditunjukkan pada gambar 3.10.

Pada perancangan perangkat keras rangkaian relay, sumber tegangan relay 12 volt dan nilai resistansi relay sebesar 400Ω berdasarkan hardware yang

digunakan, sehingga dengan menggunakan persamaan 2.8 diperoleh nilai arus kolektor saturasi sebagai berikut :

�

����

=

_400Ω12� = 30x10-3A

Transistor 2N2222 memiliki beta DC (β) sebesar 100 sehingga berdasarkan persamaan 2.7, nilai arus basis minimum (IBmin) diperoleh dengan perhitungan

sebagai berikut :

I

Bmin =

30�10−3�

100 = 3�10−4 A

Nilai tegangan output dari port mikrokontroler diketahui sebesar 5V sebagai nilai tegangan VBB, sehingga besarnya nilai resistor basis maksimum (RB) dapat dihitung berdasarkan persamaan 2.5 sebagai berikut :

RB =

5�−0.7�

3�10−4_�

=

14333.33Ω

Nilai RB dipilih sebesar 10kΩ dengan pertimbangan agar lebih mudah diperoleh di pasaran dan agar arus basis (Ib) yang dihasilkan lebih besar dari batas minimumnya.

Oleh karena itu, nilai arus basis yang diperoleh dengan persamaan 2.5 sebagai berikut :

IB =

5�−0.7�

10�Ω

=

4.3×10−4 A

3.5

Perancangan Perangkat Lunak

3.5.1

Flowchart Utama

Start

Inisialisasi port mikrokontroler

Tombol = ON

END YA TIDAK Aktifkan Tombol Potong Keringkan dan Panaskan Air

Gambar 3.11. Diagram alir utama

Diagram alir ditunjukkan pada gambar 3.11. Program utama menunjukkan proses mikrokontroler secara keseluruhan. Setelah tombol di ON kan, mikrokontroler akan melakukan proses pemotongan, kemudian proses selanjutnya mikrokontroler akan melakukan proses pengeringan dan panaskan air. Heater pengering dan pemanas air aktif secara bersamaan. Pemanas air akan selalu ON dengan suhu 100̊ C. Setelah itu, pemanas air akan OFF, kemudian relay akan ON, lalu kran air terbuka, maka air akan mengalir melalui kran menuju gelas lalu OFF. Diagram alir utama dapat dilihat pada gambar 3.11.

3.5.2

Flowchart Pemotongan

Diagram alir proses pemotongan ditunjukkan pada gambar 3.12. Proses ini dipakai untuk melakukan pemotongan yang menggunakan blender. Jika tombol

dan blender OFF. Lalu motor 1 akan berada pada kondisi ON searah jarum jam dan motor 2 OFF. Jika limit switch 1 ON, maka motor 1 OFF dan motor 2 ON searah jarum jam untuk menuangkan akar senggugu yang ada pada blender. Jika limit

switch 2 ON, maka motor 1 OFF dan motor 2 OFF. Kemudian motor 2 ON

berlawanan arah jarum jam untuk kembali ke posisi semula. Jika limit switch 3 ON, maka motor 2 OFF dan motor 1 ON berlawanan dengan arah jarum jam untuk turun ke posisi semula. Jika limit switch 4 ON, maka motor 1 OFF dan motor 2

OFF. Kemudian akan kembali ke program utama. Diagram alir pemotongan dapat

dilihat pada gambar 3.12.

Mulai

Blender ON

Timer ON

Timer = 1 Menit

Timer OFF

Blender OFF

Motor 1 ON(searah jarum jam)

Motor 2 OFF

Limit 1 = ON

Motor 1 OFF Motor 2 ON (searah

jarum jam)

Limit 2 = ON

Motor 1 OFF Motor 2 OFF

A

A

Motor 2 ON (searah jarum jam)

Limit 3 = ON

Motor 2 OFF Motor 1 ON(searah jarum

jam)

Limit 4 = ON

Motor 1 OFF Motor 2 OFF

Return YA TIDAK TIDAK TIDAK YA YA YA YA TIDAK TIDAK

Gambar 3.12. Diagram alir pemotongan

3.5.3

Flowchart Pengeringan dan Penyeduhan

Diagram alir proses pemotongan dan penyeduhan ditunjukkan pada gambar 3.13. Proses pengeringan dan penyeduhan akan dikerjakan bersamaan setelah motor 1 dan motor 2 OFF, maka heater pengering kondisi ON, pemanas air kondisi

ON dan kran kondisi OFF. Setelah heater pengering kondisi ON, pemanas air

pemanas air. Jika suhu pada heater < 60°C dan suhu pemanas air < 100° C, kemudian status akan tertampil pada LCD. Jika suhu pada heater < 60°C dan suhu pemanas air > 100° C, maka heater pengering akan ON dan pemanas air OFF lalu status akan tertampil pada LCD. Jika suhu pada heater > 60°C dan suhu pemanas air < 100° C, maka heater pengering akan OFF dan pemanas air ON, kemudian status akan tertampil pada LCD. Jika suhu pada heater > 60°C dan suhu pemanas air > 100° C, maka pemanas air OFF dan heater pengering akan OFF, lalu status akan tertampil pada LCD. Setelah pemanas air OFF dan heater pengering akan

OFF maka kran air akan terbuka selama 5 detik lalu kran akan OFF dan proses selesai. Diagram alir pengeringan dan penyeduhan dapat dilihat pada gambar 3.13.

Mulai

Heater pengering ON

Pemanas air ON Kran OFF

Heater pengering

>60°C Pemanas air > 100°

Pemanas air OFF

Heater pengering OFF

End

Heater pengering

>60°C & Pemanas air <100°

Heater pengering OFF

Pemanas air ON

Heater pengering

<60°C & Pemanas air >100° YA TIDAK YA TIDAK YA TIDAK Heater pengering ON Pemanas air OFF Buka kran

A

Tampilkan Status

Tampilkan Status

Tunda = 5 detik

Kran OFF

A A

A

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi mengenai hasil pengamatan dari alat produksi obat asma seduh berbasis mikrokontroler ATmega8535. Hasil pengamatan berupa pengujian sensor LM35 dalam mendeteksi suhu pada heater pengeringan, heater pemanas air dan tingkat keberhasilan alat produksi obat asma seduh berbasis mikrokontroler ATmega8535 secara keseluruhan.

4.1.

Hasil Implementasi Alat

Hasil akhir perancangan alat produksi obat asma seduh berbasis mikrokontroler ATmega8535 secara keseluruhan ditunjukkan pada gambar 4.1.

(a) Tampak depan Gambar 4.1. Mekanik Alat

(b) tampak belakang

Gambar 4.1. Mekanik alat ( lanjutan) Keterangan gambar :

a.Blender i. Motor1 b.Heater pengering j. Motor2 c.Cangkir k. Tombol start d.Kran wastafel l. Downloader e.Motor servo m. Tombol power f.Tabung n. Sensor LM35 g.Penyearah 6 Volt o. LCD

h.Limit switch

Rangkaian elektronika yang terdapat sebagai pendukung bekerjanya alat produksi obat asma seduh berbasis mikrokontroler ATmega8535 dapat dilihat pada gambar :

a. Gambar 4.2 Rangkaian Mikrokontroler b. Gambar 4.3 Rangkaian Relay

c. Gambar 4.4 Rangkaian driver d. Gambar 4.5 LCD

e. Gambar 4.6 Penyearah 6 Volt

f. Gambar 4.7 Kran Elektrik (Solenoid valve) g. Gambar 4.8 Kran Wastafel

Gambar 4.2. Mikrokontroler Gambar 4.3. Relay

Gambar 4.4. Driver Gambar 4.5. LCD

Gambar 4.6. Penyearah 6 Volt Gambar 4.7. Solenoid valve

Rangkaian mikrokontroler pada gambar 4.2 berfungsi sebagai I/O untuk mengolah data dari sensor LM35.

Keterangan gambar pada rangkaian mikrokontroler: 1. Output +5 volt 5. Port untuk downloader 2. Gnd 6. Port A.0 – A.7

3. Port D.0 – D.7 7. Port C.0 – C.7 4. Port B.0 – B.7 8. Input +12 volt

Relay yang dipakai pada pembuatan alat ini berjumlah 3 yang berfungsi sebagai saklar untuk

mengaktifkan blender, heater pengering, dan heater air. Gambar 4.3 menunjukkan rangkaian

relay. Untuk pengendalian kecepatan motor digunakan rangkaian driver menggunakan IC

driver L298. Rangkaian driver dapat dilihat pada gambar 4.4. LCD berfungsi untuk

menampilkan data-data yang diinginkan, antara lain kondisi motor1, motor2, data suhu heater, kondisi kran terbuka dan tertutup. Rangkaian LCD dapat dilihat pada gambar 4.5. Penyearah 6 Volt berfungsi sebagai catu daya untuk motor servo. Penyearah 6 Volt ini menggunakan IC LM7806 untuk menghasilkan tegangan 6 Volt. Gambar 4.6 menunjukkan rangkaian penyearah 6 Volt. Kran wastafel berfungsi sebagai media untuk keluarnya air. Kran air dapat dilihat pada gambar 4.8.

Pada perancangan tugas akhir ini menggunakan kran elektrik (solenoid valve) seperti ditunjukkan pada gambar 4.7. yang berfungsi sebagai media untuk keluarnya air, namun pada hasil pembuatan tugas akhir ini penggunaan kran elektrik (solenoid valve) tidak bekerja dengan baik karena kran elektrik membutuhkan tekanan air dan tabung yang besar supaya kran dapat terbuka penuh dan air dapat mengalir dengan deras. Pada pembuatan tugas akhir ini tabung yang digunakan berukuran kecil, sehingga kran elektrik tidak dapat terbuka penuh. Oleh karena itu digunakan kran wastafel seperti pada gambar 4.8. sebagai media untuk keluar air dengan motor servo sebagai penggerak untuk membuka dan menutup kran.

4.2.

Pengujian Keberhasilan Sistem

4.2.1.

Pengujian Pemotongan Akar Senggugu Dengan 5 Variasi Waktu

Pengujian pemotongan akar senggugu dilakukan dengan cara memvariasikan waktu

pemotongan dengan 5 keadaan untuk mendapatkan hasil potongan yang halus, yaitu dari 1 menit sampai 5 menit. Dari 5 variasi tersebut, waktu yang dibutuhkan blender untuk memotong akar senggugu sampai halus yaitu 5 menit. Waktu keseluruhan yang dibutuhkan oleh sistem dari proses pemotongan sampai penyeduhan adalah 19 menit 16 detik.

Tabel 4.1. menunjukkan hasil pemotongan akar senggugu dengan 5 variasi waktu. Tabel 4.1. Hasil Pemotongan dengan 5 variasi waktu (kondisi akar kering)

Pemotongan akar senggugu dilakukan dengan 5 variasi waktu dan 2 kondisi akar yang berbeda, yaitu kering dan masih segar (basah). Akar utuh yang digunakan sebelum dipotong menjadi serbuk untuk dibuat menjadi 1 gelas seduhan yaitu 6,1 gram untuk akar kering sepanjang 12cm dan 8,3 gram untuk akar basah sepanjang 12 cm. Berdasarkan tabel 4.1. pada menit pertama dan kedua hasil potongan akar senggugu masih sangat kasar, yaitu masih berupa bongkahan-bongkahan akar yang belum terpotong secara sempurna. Pada menit ketiga dan keempat hasil potongan akar sudah mulai halus, tetapi apabila diaduk, di dalamnya masih ada sedikit bongkahan-bongkahan akar kecil. Sedangkan pada menit kelima, hasil potongan sudah halus, kehalusan yang dimaksud adalah seperti pada serbuk teh celup. Takaran yang digunakan untuk menghasilkan 1 gelas seduhan siap minum yaitu 4,5 gram (1 sendok makan) untuk akar kondisi kering. Berdasarkan gambar 4.9. dapat dilihat bahwa akar yang masih basah dapat terpotong halus seperti pada serbuk teh celup, dengan takaran yang digunakan untuk menghasilkan 1 gelas seduhan siap minum yaitu 5,1 gram (1 sendok makan) untuk akar kondisi basah yang akan diseduh dalam 1 gelas.

Persentase keberhasilan alat dalam memotong akar senggugu sampai halus secara

keseluruhan ditunjukkan pada tabel 4.1. Berdasarkan tabel 4.1. kondisi alat dalam memotong akar sampai halus dengan hasil potongan yang diinginkan adalah seperti pada serbuk teh celup yang dapat dilihat pada gambar 4.10.

Gambar 4.10. Serbuk hasil potongan pada teh celup vs akar senggugu

4.2.2.

Pengujian pada Proses Pengeringan

Pengujian pada proses pengeringan dilakukan selama 1 menit dengan suhu 30°C - 60 °C untuk akar kering dan 3 menit untuk suhu 30°C - 120°C untuk akar segar (basah). Penempatan sensor LM35 adalah di bawah plat stainless dengan posisi LM35 berdekatan

dengan heater seperti ditunjukkan pada gambar 4.11. Hasil dari pengeringan dapat dilihat pada gambar 4.11.

Gambar 4.11. Penempatan sensor LM35

Keterangan gambar: a. Plat stainless b. Sensor LM35

c. Heater

(a) akar kering (suhu 30°C -60°C) (b) akar basah(suhu 30°C -120°C) Gambar 4.12. Serbuk hasil pengeringan

Berdasarkan gambar 4.12.(a) dapat diketahui bahwa akar senggugu yang telah dikeringkan selama 1 menit dengan suhu 30°C -60°C telah mencapai pengeringan sesuai dengan yang diinginkan, yaitu tidak terdapat kadar air pada serbuk dari akar senggugu. Untuk mengetahui ada atau tidaknya kadar air pada serbuk dilakukan dengan cara memegang sampel serbuk dari hasil pengeringan dibandingkan dengan serbuk pada teh celup. Untuk gambar 4.12 (b) dapat diketahui bahwa akar senggugu yang telah dikeringkan selama 3 menit dengan suhu 30°C -120°C masih terdapat sedikit kadar air dikarenakan akar yang

digunakan masih segar (basah) sehingga masih banyak menyimpan kadar air. Hal ini nantinya akan mempengaruhi hasil seduhan akar.

Tabel 4.2. Perbandingan suhu referensi (termometer) pada pengeringan terhadap tegangan keluaran sensor serta error kenaikan tegangan per derajatnya

Gambar 4.13. Grafik suhu pengeringan pada termometer terhadap tegangan

y = 0.0099x R² = 0.9976 y = 0.0099x R² = 0.9976

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

0 20 40 60 80

V o u t S E NS O R ( V)

Suhu pada Termometer (°C)

percobaan1

percobaan2

Gambar 4.14. Kecocokan suhu pengeringan pada termometer terhadap tegangan Berdasarkan tabel 4.2, dapat dibuat grafik kenaikan suhu pengeringan pada termometer terhadap tegangan dengan hasil vout sensor LM35 yang didapat mendekati karakteristik sensor LM35 yaitu 10mV/°C.

Dari persamaan yang terdapat pada grafik 4.13. ditunjukkan bahwa hasil untuk kenaikan suhu terhadap tegangan per derajatnya adalah 9,9mV. Hasil tersebut mendekati linier, dengan rata-rata error kenaikan tegangan per derajatnya pada persamaan grafik 4.13. adalah 1% dan untuk perhitungan pada tabel 4.2. error yang didapat adalah 1,6%. Error ini dikarenakan masih ada ruang terbuka antara plat dengan heater, sehingga panas yang dihasilkan oleh heater tidak sepenuhnya terdeteksi oleh sensor LM35.

(a) 30°C-60°C (b) 53°C-60°C

Gambar 4.15. Perbandingan serbuk akar senggugu dari hasil pengeringan dengan dua kondisi berbeda

Pada pengujian pengeringan yang dilakukan selama 1 menit dengan suhu awal 30°C-60°C suhu akhir serbuk akar senggugu telah kering tanpa ada kandungan air, untuk pengujian kedua (running ke-2) proses pengeringan dimulai dengan suhu awal 53°C-60°C suhu akhir selama 20 detik, hasil yang didapatkan yaitu pada serbuk senggugu masih agak basah. Hal ini dikarenakan serbuk senggugu pada gambar 4.15(b) tidak kering sesuai dengan yang diinginkan, waktu pengeringannya pun terbilang singkat karena setelah running ke-1 akan

ke running ke-2, suhu pada heater belum turun menjadi suhu awal yaitu 30°C, sehingga masih ada kandungan air pada serbuk senggugu tersebut.

4.2.3.

Pengujian Pada Proses Pemanas Air

Pengujian pada proses pemanasan air dilakukan selama 10 menit 48 detik dengan suhu maksimal 100°C. Penempatan sensor LM35 adalah pada celah diatas tabung air dengan posisi LM35 menghadap kedalam tabung seperti ditunjukan pada gambar 4.16. Hasil seduhan akar senggugu dapat dilihat pada gambar 4.17.

Gambar 4.16. Penempatan sensor LM35 pada pemanas air

Berdasarkan gambar 4.17. dapat diketahui bahwa akar senggugu telah terseduh dengan baik. Dapat dilihat bahwa jumlah gumpalan serbuk yang terapung relatif sedikit. Hal ini dikarenakan air benar-benar mendidih, yaitu dengan titik didih 100°C.

Tabel 4.3. Perbandingan suhu referensi (termometer) pada pemanas air terhadap tegangan keluaran sensor serta error kenaikan tegangan per derajatnya

Pengambilan data suhu pada termometer pada tabel 4.3. dilakukan dengan cara mencatat suhu yang tertampil pada termometer dan mencatat tegangan keluaran sensor per kenaikan 2°C. Dari data percobaan pada tabel 4.3. dapat dilihat bahwa saat suhu air 100°C, tegangan yang dihasilkan dari 3 percobaan berbeda-beda. Hal ini dikarenakan pada tabung masih

terdapat celah kecil, sehingga uap panas dari air atau panas air masih ada yang keluar. Hasilnya, panas tidak sepenuhnya terdeteksi oleh sensor LM35. Disamping itu, penempatan sensor juga mempengaruhi pembacaan sensor / sensing.

Gambar 4.18. Grafik suhu pemanas air pada termometer terhadap tegangan

Gambar 4.19. Kecocokan suhu pemanas air pada termometer terhadap tegangan

Berdasarkan tabel 4.3, dapat dibuat grafik kenaikan suhu pemanas air pada termometer terhadap tegangan dengan hasil vout sensor LM35 yang didapat sedikit melebihi sesuai dengan karakteristik sensor LM35 yaitu 10mV/°C.

Dari persamaan yang terdapat pada grafik 4.18. ditunjukkan bahwa hasil untuk kenaikan suhu terhadap tegangan per derajatnya adalah 10,1mV. Hasil tersebut sedikit melebihi linier, dengan rata-rata error kenaikan tegangan per derajatnya pada persamaan grafik 4.18 adalah 1% dan untuk perhitungan pada tabel 4.3. error yang diperoleh adalah 1,5%. Error ini dikarenakan suhu akhir pada percobaan ke-1 dan ke-3 melebihi 100°C, sehingga tegangan yang dihasilkan pun ikut naik. Hal inilah yang mengakibatkan kenaikan tegangan per derajatnya tidak linier.

Gambar 4.20.(a) merupakan hasil seduhan dengan serbuk dari akar senggugu yang dikeringkan dengan suhu 30°C-60°C. Pada hasil seduhan dengan suhu 30°C-100°C dan dari pemanasan air menggunakan kompor dapat dilihat bahwa penyeduhan pada permukaan air tidak tampak adanya gumpalan serbuk senggugu, dengan kata lain serbuk telah benar-benar larut dengan air. Hasil seduhan untuk pengujian kedua (running ke-2)

y = 0.0101x R² = 0.9966

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

0 20 40 60 80 100 120

V o u t S E NS O R ( V)

Suhu pada Termometer (°C)

percobaan1 percobaan2 percobaan3

proses pemanasan air dimulai dengan suhu awal 94°C-100°C suhu akhir, hasil yang didapatkan yaitu akar serbuk senggugu belum larut semua, masih terdapat sedikit gumpalan serbuk pada permukaan air. Hal ini dikarenakan serbuk senggugu tidak kering sesuai dengan yang diinginkan, waktu pemanasan air yang terbilang singkat, sehingga serbuk senggugu tersebut tidak larut semua.

Gambar 4.20.(b) merupakan hasil seduhan dengan serbuk dari akar senggugu yang dikeringkan dengan suhu 53°C-60°. Pada hasil seduhan dari air yang dipanaskan dengan suhu 30°C-100°C dan pemanasan air menggunakan kompor tampak bahwa masih ada serbuk-serbuk halus yang terapung di permukaan air. Hasil seduhan untuk suhu pemanas air 94°C-100°C didapatkan cukup banyak serbuk senggugu yang terapung di permukaan air dan belum larut semua. Hal ini dikarenakan waktu pengeringan yang singkat sehingga serbuk dari akar senggugu tidak kering sesuai dengan yang diinginkan dan masih terdapat kandungan air.

Untuk gambar 4.20 (c) dapat diketahui bahwa akar senggugu yang telah dikeringkan selama 3 menit dengan suhu 30°C -120°C masih terdapat sedikit kadar air dikarenakan akar yang digunakan masih segar (basah) sehingga masih banyak menyimpan kadar air. Hal ini nantinya akan mempengaruhi hasil seduhan akar.

(a) Dikeringkan dengan suhu 30°C-60°C (b) dikeringkan dengan suhu 53°C-60°C

Gambar 4.20. Perbandingan hasil seduhan dengan serbuk akar senggugu yang dikeringkan dengan suhu 30°C-60°C, 53°C-60°C, dan 30°C-120°C

(c) dikeringkan dengan suhu 3°C-60°C

(lanjutan)Gambar 4.20. Perbandingan hasil seduhan dengan serbuk akar senggugu yang dikeringkan dengan suhu 30°C-60°C, 53°C-60°C, dan 30°C-120°C

Untuk mekanik, masih mempunyai kekurangan pada proses penuangan serbuk dari akar senggugu tidak tertumpah 100% dikarenakan besi penyangga motor1 kurang tinggi dan saat motor2 kembali (CCW) dengan kecepatan diatur 3FF akan berputar kencang, akibatnya blender yang dipasang pada poros motor2 menyentuh ujung limit switch4 terlalu kuat dan ujung limit switch4 menjadi bengkok, sehingga posisi blender tidak dapat berdiri tegak. Kekurangan saat motor2 kembali ditunjukkan pada gambar 4.21.

Posisi salah Posisi benar Gambar 4.21. Kekurangan saat motor2 kembali

4.3.

Pengujian Relay

Pengujian rangkaian relay dilakukan dengan cara memberikan logika high atau 5 volt pada

portB.0, portB.1, dan portB.2. Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui fungsi

akan aktif dan sebaliknya, jika portB.0 diberi logika low, maka transistor tidak aktif. Hasil pengujian relay ditunjukkan pada tabel 4.4.

Berdasarkan tabel 4.4. hasil pengujian rangkaian relay telah sesuai dengan yang di harapkan, relay akan aktif dan blender ON pada saat portB.0 diberi logika high dan sebaliknya tidak aktif saat diberi logika low. Jika portB.1 diberi logika high maka relay akan aktif, pemanas air akan ON. Jika portB.2 diberi logika high maka relay akan aktif dan heater pengering akan ON.

Tabel 4.4. Hasil pengujian relay

4.4.

Pengujian Rangkaian Driver

Pengujian rangkaian driver dilakukan dengan cara memberikan nilai duty cycle pada

portD.4 dan portD.5 yang berfungsi sebagai PWM pada mikrokontroler. Hasil pengujian

rangkaian driver ditunjukkan pada Tabel 4.5.

Tabel 4.5. Hasil pengujian rangkaian driver

Pada perancangan ini, nilai duty cycle yang dipakai adalah 100%, dikarenakan beban yang akan diangkat berat. Jika menggunakan duty cycle 25% dan 50%, pada motor1 blender tidak dapat terangkat, dan pada motor 2, saat tuang jika akan kembali lagi ke posisi semula blender tidak dapat terangkat. Hasil pengujian rangkaian driver mendekati teori yang sebenarnya. Perbedaan tegangan dikarenakan suplai yang digunakan tidak tepat 12V yaitu 11,35V dan 11,62V. Perbedaan tegangan yang terjadi tidak mempengaruhi kerja sistem secara keseluruhan. Rangkaian driver yang dibuat dapat bekerja dengan baik. Rangkaian ini dapat berfungsi untuk mengontrol putaran motor ke kanan atau ke kiri pada motor1 dan motor2.

4.5.

Pengujian Rangkaian Penyearah 6 Volt

Pengujian rangkaian penyearah 6 volt dilakukan dengan cara mengukur tegangan output penyearah menggunakan multimeter. Tabel 4.6 menunjukkan hasil pengujian tegangan

output penyearah tanpa beban dan menggunakan beban.

Tabel 4.6. Hasil pengujian tegangan output penyearah 6 Volt

Berdasarkan tabel 4.6. hasil pengukuran tegangan output rangkaian penyearah 6 volt memiliki perbedaan dengan tegangan output pada saat tidak diberi beban dan pada saat diberi beban. Tegangan output dari komponen IC LM7806 tanpa beban adalah 6,11 volt, tetapi pada saat diberi beban hasil pengujian terukur adalah 5,63 volt. Beban yang digunakan adalah 1 buah motor servo. Untuk penyearah 6 volt terdapat error sebesar:

�����

=������������������������ − �������������������������

������������������������ �100%

�����= 6−5,63

6 �100%

= 6,57%

Berdasarkan perhitungan error yang dilakukan pada penyearah 6 volt, diperoleh nilai error sebesar 6,57%. Hal tersebut tidak mempengaruhi kinerja sistem secara keseluruhan dan kinerja mikrokontroler dikarenakan tegangan kerja dari mikrokontroler berkisar 4,5 – 5,5 volt.

4.6.

Pembahasan Software

4.6.1.

Program Utama

Listing program utama dan instruksi yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 4.22.

Program ini akan dieksekusi pada saat user menekan tombol start. Pada saat tombol start ditekan, maka portD.6 pada mikrokontroler akan berlogika high. Output dari portD.6

tersebut akan berfungsi sebagai tegangan input mikrokontroler untuk memulai proses secara keseluruhan.

Setelah portD.6 berlogika high, maka pada LCD tertampil tulisan “loading…” setelah itu mikrokontroler akan melakukan proses pemotongan. Jika user tidak menekan tombol, maka program tidak dapat dieksekusi, pada LCD akan tertampil tulisan “Tekan tombol start”. Gambar 4.22. menunjukan listing program utama.

Gambar 4.22. Listing Program Utama

Gambar 4.23. Tampilan kondisi sebelum tombol di tekan

4.6.2.

Program pemotongan

Program pemotongan ini akan di eksekusi setelah tombol start ditekan kemudian portB.0 akan berlogika high yang menandakan relay yang terhubung pada blender dalam kondisi

ON dan kemudian timer akan aktif selama 300 detik (5menit). Setelah itu relay akan OFF

dan proses pemotongan akan selesai. Gambar 4.24. menunjukan listing program pemotongan.

Gambar 4.24. Listing Program Pemotongan

Gambar 4.25. Tampilan proses pemotongan setelah di eksekusi

4.6.3.

Pengaturan motor dc

Pengaturan motor dc akan dieksekusi setelah proses pemotongan selesai. Motor 1 akan ON bergerak naik (cw) sampai menyentuh limit2 yang terhubung pada portB.5, dan motor1 akan OFF. Setelah motor1 OFF, maka motor2 akan ON memutar kekanan (cw) untuk menuangkan akar senggugu pada blender ke dalam gelas sampai menyentuh limit4 yang terhubung pada portB.7, kemudian motor akan berputar berlawanan arah jarum jam (ccw) untuk kembali pada posisi semula sampai menyentuh limit3 yang terhubung pada portB.6. Setelah blender menyentuh limit3, motor1 akan turun (ccw) sampai menyentuh limit1 yang terhubung pada portB.4 lalu motor1 akan OFF. Gambar 4.26. menunjukan listing program pengaturan motor DC.

5.

6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.

Gambar 4.27. Motor1 naik Gambar 4.28. Motor2 naik (tuang)

4.6.4. Program pengeringan dan pemanasan air

Pada perancangan ini semula program untuk pengeringan dan panaskan air akan dieksekusi akan dikerjakan bersamaan setelah motor 1 dan motor 2 OFF, maka heater pengering kondisi ON, pemanas air kondisi ON dan kran kondisi OFF. Setelah heater

pengering kondisi ON, pemanas air kondisi ON dan kran kondisi OFF kemudian akan menampilkan suhu heater dan pemanas air. Jika suhu pada heater pengering < 60°C dan suhu pemanas air < 100° C, kemudian status akan tertampil pada LCD. Jika suhu pada

heater < 60°C dan suhu pemanas air > 100° C, maka heater pengering akan ON dan

pemanas air OFF lalu status akan tertampil pada LCD. Jika suhu pada heater > 60°C dan suhu pemanas air < 100° C, maka heater pengering akan OFF dan pemanas air ON, kemudian status akan tertampil pada LCD. Jika suhu pada heater > 60°C dan suhu pemanas air > 100° C, maka pemanas air OFF dan heater pengering akan OFF, lalu status akan tertampil pada LCD. Setelah pemanas air OFF dan heater pengering akan OFFmaka kran air akan terbuka selama 5 detik lalu kran akan OFF dan proses selesai. Namun program tersebut dinilai kurang efektif karena memerlukan kontrol dua subsistem yang berulang, yaitu pada saat pengeringan telah selesai dan pemanas air ON, pengering harus memgecek suhu apakah msh 60°C atau tidak, jika tidak maka heater pengering harus ON lagi supaya suhu pengering tidak turun. Proses tersebut membutuhkan waktu lama dalam operasionalnya. Oleh karena itu digunakan program sederhana yang lebih efektif, yaitu program pengeringan dan panaskan air akan dieksekusi setelah proses pengaturan motor DC selesai atau setelah motor1 menyentuh limit1. Proses pengeringan akan berlangsung ketika portB.2 yang terhubung pada relay heater berlogika high, heater akan ON sampai suhu 60°C selama 1 menit lalu OFF.

Setelah proses pengeringan selesai, relay pemanas air yang terhubung pada portB.1 akan

ON sampai suhu 100°C. Proses ini akan berlangsung selama 10 menit 48 detik. Untuk

proses pengaturan suhu menggunakan fungsi ADC yang terdapat pada portA.6 dan

portA.7 mikrokontroler. Gambar 4.30. menunjukan listing program pengeringan dan

Gambar 4.31. Tampilan suhu proses pengeringan dan pemanasan air pada LCD

4.6.5.Program pergerakan kran air

Listing program pergerakan kran air ditunjukkan pada gambar 4.32. Pada saat

fungsi ini dieksekusi, mikrokontroler akan memberikan logika high pada motor servo untuk menggerakkan kran air.

Gambar 4.32. Listing program pengendali motor servo

Program ini akan dieksekusi setelah pemanas air OFF. Untuk membuka kran air dipergunakan 1 buah motor servo. Motor servo akan bergerak dengan sudut 90° pada saat mikrokontroler memberikan pulsa sebesar 2ms, kran air akan terbuka selama 30 detik setelah itu kran air akan menutup kembali dan proses selesai.

lcd_gotoxy(3,1);

lcd_putsf("PEMOTONGAN"); }

} out: }

void START(void) {

lcd_clear(); while(1) {

POTONG(); delay_ms(1000); lcd_clear(); KERINGKAN(); lcd_clear(); goto out; }

out: //Semua Proses Selesai }

void main(void) {

// Declare your local variables here // Input/Output Ports initialization // Port A initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T

PORTA=0x00; DDRA=0x00;

// Port B initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTB=0b11110000;

DDRB=0b00001111; //PortB 7-0

// Port C initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTC=0x00;

DDRC=0x00; //LCD

// Port D initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTD=0x00;

DDRD=0xFF;

// Timer/Counter 0 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: 11,719 kHz // Mode: Normal top=FFh // OC0 output: Disconnected

TCCR0=0x05; TCNT0=0x8A;

OCR0=0x00; TCCR1A=0xa3; TCCR1B=0x0b;

TCNT1=0x0000;//000016 bit OCR1A=0x03ff;

OCR1B=0x03ff;

// Timer/Counter 2 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: 1500.000 kHz // Mode: Normal top=FFh // OC2 output: Disconnected

ASSR=0x00; TCCR2=0x00; TCNT2=0x00; OCR2=0x00;

// External Interrupt(s) initialization // INT0: Off

// INT1: Off // INT2: Off

MCUCR=0x00; MCUCSR=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization TIMSK=0x01;

// Analog Comparator initialization // Analog Comparator: Off

// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off

ACSR=0x80; SFIOR=0x00;

// ADC initialization

// ADC Clock frequency: 750,000 kHz // ADC Voltage Reference: AREF pin // ADC High Speed Mode: Off

// ADC Auto Trigger Source: Free Running

ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0xA4;

SFIOR&=0x0F;

// LCD module initialization lcd_init(16);

// Global enable interrupts #asm("sei")

PORTD.7=1; //memberikan pulsa high

delay_ms(2); //pulsa servo high diberikan selama 2 ms sudut 90 kran tutup PORTD.7=0;

delay_ms(20); lcd_gotoxy(3,0);

lcd_putsf("MASUKAN"); lcd_gotoxy(3,1);

delay_ms(1000); lcd_clear(); while (1) {

// Place your code here

if(PIND.6==1) //Tombol Start Di Tekan {

lcd_clear(); lcd_gotoxy(3,0);

lcd_putsf("LOADING..."); delay_ms(500);

lcd_clear(); START(); }

else {

lcd_gotoxy(2,0);

lcd_putsf("TEKAN TOMBOL"); lcd_gotoxy(5,1);

lcd_putsf("START"); }

}; }