IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 DESAIN ALAT PENGERING TIPE VERTICAL BED DRYER SKALA PERCOBAAN
PERCOBAAN
4.1.1 Deskripsi Mesin dan Cara Kerja
Pengering tipe vertical bed dryer adalah pengering yang memanfaatkan udara lingkungan untuk mengeringkan bahan jagung. Komponen utama pada pengering tipe ini adalah blower, manometer, drain valve, termometer, reducer, bak pengering dan penyangga. Luas penyangga pengering adalah 70 cm x 70 cm dengan tinggi total 210 cm. Bak pengering dilapisi armaflex dengan tebal 12 mm, dan almuniumfoil polynum sebagai isolator, agar panas dari luar pengering tidak mempengaruhi pengeringan dalam mesin pengering.
Gambar 16. Desain Pengering tipe Vertical Bed Dryer
Pada penelitian ini digunakan hasil pertanian berupa jagung pipil, dengan jenis jagung Pioneer. Kapasitas maksimum pengering sebesar 60 kg jagung pipil dan kapasitas optimum pengering ini adalah 50 kg jagung pipil. Bagian – bagian pengering ini terdiri atas turbo blower CKE seri CZR 110watt, manometer, katup buang, pintu dan slider jagung. Desain pengering ini dibuat sekedap mungkin agar tidak terjadi kebocoran karena sistem pengeringan bertumpu pada tekanan dan laju aliran udara. Tekanan udara yang dibutuhkan untuk mesin pengering ini cukup tinggi, hal ini dikarenakan untuk agar udara dapat terdorong keatas dan mengalir pada jagung dari bagian bawah hingga ke bagian atas pengering. Gambar teknik dapat terlihat pada Lampiran 1.
4.1.2 Rancangan Fungsional
Fungsi utama mesin yang dirancang adalah mengeringkan jagung dengan menggunakan udara lingkungan. Pemilihan bahan untuk membuat dan merancang mesin merupakan hal yang paling penting. Namun pemilihan bahan-bahan tersebut harus disesuaikan dengan ketersediaan bahan yang ada dipasaran .Secara garis besar mesin pengering vertical bed dryer yang dirancang terdiri dari beberapa bagian yang penting yaitu: bak penampung, reducer, rangka penyangga, spacer, saluran masuk atau feed trough dan turbo blower. Berikut ini bagian – bagian utama pengering vertical bed dryer dengan fungsinya :
1. Bak Penampung
Berfungsi sebagai tempat menyimpang jagung yang akan dikeringkan dengan ukuran tinggi 130 cm dan lebar sisi 25 cm x 25 cm dengan kapasitas maksimum 60 kg.
2. Reducer
Reducer berperan mengalirkan udara dari blower ke bak penampung agar tidak terjadi perubahan luas penampang secara bertahap. Sehingga aliran udara yang mengalir pada bak penyebarannya merata pada sistem pengeringan. Serta sebagai penghubung antara bak penampung dan spacer.
3. Rangka
Rangka merupakan tempat bertumpunya semua komponen mesin yang dirancang. Rangka mesin yang dibuat berasal dari besi siku tepatnya besi siku yang berbentuk L. Rangka ini dirancang kaku dan kuat agar dapat menopang semua beban yang menumpu pada rangka. 4. Spacer
Spacer berfungsi sebagai tempat kendali dari tekanan udara dan mengalirkan udara dari blower ke reducer. Spacer memiliki dua bagian tambahan, yang pertama manometer sebagai alat ukur untuk membaca pressure drop dari tekanan udara yang mengalir ke bahan pengeringan. Yang kedua drain valve yang berfungsi mengurangi debit dan tekanan udara ke bak penanpung pengering.
5. Screen
Screen ini berfungsi sebagai saluran masuk udara ke bak penampungan yang bersi jagung juga sebagai penahan jagung agar tidak jatuh ke blower. Terbuat dari dua lembar kawat ram 1 cm.
6. Saluran masukataufeed troughdan pintu
Feed trough merupakan lubang yang berada diatas bak pengering sebagai tempat masuknya jagung ke bak penampung. Agar memudahkanmemasukan bahan ke bak penampung. Pintu berfungsi untuk mengeluarkan jagung dari bak penapung keluar, juga dilengkapi slider agar memudahkan aliran bahan keluar dari bakpenampung dan dipidahkan kedalam karung.
7. Kipas (Fan)
Kipas yang digunakan adalah turbo blower dari CKE berfungsi untuk menghasilkan udara bertekanan tinggi yang dapat mengalirkan udara ke bak penampung. Karena alat pengering ini bertipe bed dryer jadi dibutuhkan turbo blower agar udara dapat mengalir dari bagian bawah bak penampung hingga ke bagian atas. Motor listrik yang digunakan adalah motor listrik CKE tipe CZR 180 watt 1 fasa dengantekanan sebesar 1000 Pa dan kecepatan putar 1500 rpm dengan debit 409 m3/jam.
4.1.3 Rancangan Struktural
Rancangan struktural mesin pengering jagung tipe vertical bed dryer dibuat berdasarakan kriteria desain dan data-data yang diperoleh dari tinjauan pustaka. Bagian yang dirancang adalah:
1. Bak penampung
Bak pengering berukuran 25 cm x 25 cm x 130 cm dengan bahan plat PVC 6 mm. konektor untuk bak pengering berukuran untuk sisi dalam 36 cm x 36 cm dengan lubang baut diameter 4 mm. memiliki pintu berukuran 20 cm x 30 cm yang diberi dua buah engsel dan 1 buah slot kunci. Bak pengering dilapisi dengan armaflex 12 mm dan almunium polynum 5mm. Bentuk struktur bak pengering dapat lihat pada Gambar 17.
Gambar 17. Bak Penampung
2. Rangka bak pengering
Rangka ini berukuran 35 cm x 35 cm dengan bahan besi siku 20 mm x 20 mm x 4 mm, ukuran ini disesuaikan dengan ukuran bak pengering. Berfungsi untuk menopang dan menguatkan bak pengering juga agar dapat lebih mudah digabungkan dengan bagian lain pada alat pengering. Bentuk dan struktur bahan dapat lihat pada Gambar 18.
Gambar 18. Rangka bak pengering
3. Screen
Screen berukuran 30 cm x 30 cm adalah dua buah kawat ram 1 cm x 1 cm yang dirangkat menjadi persegi ukuran 0.5 cm x o.5 cm per lubang. Berfungsi untuk menahan jagung dalam bak pengering serta dapat mengalirkan udara dari blower ke dalam bak pengering.
4. Reducer
Dirancang dengan bentuk atas mengikuti bak pengering yang berbentuk persegi dengan ukuran 25 cm x 35 cm. dan bentuk bagian bawah mengikuti control spacer dengan bentuk lingkaran berdiameter 10 cm dengan tinggi 30 cm dapat dilihat pada Gambar 19. Berfungsi agar perubahan ukuran penampang berubah secara bertahap sehingga tidak terjadi turbulensi dan penyumbatan udara.
Gambar 19. Reducer 5. Control spacer
Control spacer memiliki dirancang sebagai pengalir udara dari blower ke bak pengering. Memiliki ukuran diameter dalam 2 ½” dengan tinggi 30 cm dan tebal 6 mm. struktur control spacer ini dapat dilihat pada gambar 20. Control spacer memiliki 2 bagian tambahan yaitu :
Gambar 20. Control spacer
5.1 Drain valve
Berfungsi untuk membuang udara yang dimaksudkan menurunkan tekanan udara pada ruang pengering. Drain valve memiliki ukuran 2”. Struktur drain valve ini dapat dilihat pada Gambar 21.
Gambar 21. Drain valve 5.2 Manometer
Berfungsi untuk membaca pressure drop yang terjadi pada saat udara dialirkan ke bak pengering. Dirancang dengan ukuran pipa tegak 15 cm dan pipa miring 20 cm dengan sudut kemiringan 30o. Manometer ini terbuat dari kaca pirex. Pemasangan manometer ini dilengkapi dudukan manometer yang terbuat dari bahan besi plat 20 cm x 30 cm yang disambungkan dengan ring penjepit 3”. Sruktur manometer dapat dilihat pada Gambar 22.
Gambar 22. Manometer 6. Rangka penyangga
Rangka penyangga didesain untuk menopang seluruh beban dari mesin pengering. Memiliki ukuran 70cm x 70cm dengan tinggi 100cm, terbuat dari bahan besi siku 40mm x 40mm x 5mm. dengan ronggga – rongga yang dilapisi plat dan memiliki slider yang berfungsi memudahkan pengeluaran jagung dari bak pengering. Rangka ini juga dilengkapi dengan tangga yang terbuat dari besi siku 40mm x 40mm x 5mm dengan sudut kemiringan 25o yang berfungsi memudahkan pengguna untuk menaiki pengering. Sruktur rangka penyangga utama dapat dilihat pada Gambar 23.
Gambar 23. Rangka Penyangga
7. Blower (turbo blower)
Turbo blower dengan merk CKE tipe CZR 180Watt 220V 1A dengan daya ½ hp, memiliki tekanan 1000 Pa. Dibutuhkan karena disesuaikan dengan kebutuhan pengeringan agar dapat mengalirkan udara keseluruh bagian pengering. Sruktur blower dapat dilihat pada Gambar 24.
Gambar 24. Blower
8. Rangka penyagga blower
Dirancang untuk menopang dan menyeimbangkan blower dan memiliki fungsi untuk mengatur kerataan blower. Memiliki 4 kaki yang dilengkapi baut yang dapat di atur sesuai kebutuhan. Sruktur rangka penyangga blower dapat dilihat pada Gambar 25.
4.2 DESAIN SISTEM KENDALI
4.2.1
Perangkat keras
Sistem kendali didesain dalam suatu chasing berukuran 25cm x 50 cm x 20 cm yang menutupi rangkaian dengan posisi tertutup dan dengan sistem slider sebagai penutup dari chasing tersebut. Sistem kendali dengan menggunakan sistem kontrol otomatis sehingga dilengkapi dengan catu daya dengan travo CT 3A, dengan output yang digunakan 5V, 9V dan 12V untuk memenuhi kebutuhan dari IC pada rangkaian kendali dan Mikrokontroler DT-51 petrafuzz ver 3.3, DT-51 lowcost mikro system ver 2.2, rangkaian zerocrossing, dan modul lain seperti LCD, keypad, dan sensor SHT75 lalu dilengkapi dengan saklar ON/OFF, kipas pendingin 220V AC, 3 buah input RG64 dan rangkaian LED sebagai penerangan. Komponen utama pada mikrokontroler tipe Petrafuz MinSys ver 3.3 adalah DT- 51 Lowcost Mikro ver. 2.2, DT-51 Petrafuzz ver3.3, IC 7405, 7409, 7412, LM339, BTA41, kapasitor 2200µF 50V, Dioda 3A, resistor 100Ω, 407Ω, 304Ω, 639Ω 1kΩ,10kΩ.
Gambar 26. Desain chasing sistem kendali
Pada sistem ini terdapat DT-51 petrafuz MinSys ver 3.3 yang berfungsi sebagai mikrokontroler utama dan DT-51 lowcost microsistem ver 2.2 berfungsi sebagai mikrokontroler pendamping. Mikrokontroler utama berfungsi sebagai unit distributor data, penulisan dan pembacaan sensor SHT75 secara digital melalu port control, pembacaan input keypad melalui port C dan data input output LCD melalui port LCD serta sistem akuisisi data kecomputer melalui port serial USB. Mikrokontroler pendamping berfungsi sebagai driver motor AC yang akan menerima keluaran dari parameter kelembaban melalui port 2. Mekanisme ini dirancang untuk menjaga kontinyuitas dari pembacaan data sensor dari mikrokontroler utama dalam selang waktu tertentu. Keluaran data suhu dan
kelembaban yang terbaca pada sensor dan diubah kedalam data pada DT51 petrafuz MinSys ver 3.3 dan di kondisikan sesuai fungsi logika yang telah dirancang dan output data diteruskan ke DT51 lowcost mikro system ver 2.2 dan menerjemahkan logika melalui rangkaian zerocrossing untuk mengatur keluaran tegangan yang dapat mengatur kecepatan putar dari motor AC. Kofigurasi masing- masing modul pada DT-51 Petrafuz MinSys ve 3.3 dapat dilihat sebagai berikut :
a. Modul SHT75
Sebuah chip SHT75 memiliki 4 buah pin yang terdiri atas pin 1 : SCK, pin 2 : VDD, pin 3 : GND dan pin 4 : DATA. Pin 1 dan 4 selanjutnya dihubungkan masing – masing dengan port 3.2, 3,4, dan port 3.3, 3.5 DT51 Petrafuz MinSys ver 3.3 sedangkan pin 2 dan 3 dengan catu daya dapat dilihat pada Gambar 27. Hubungan antara sensor dan DT51 Petrafuz dihubungkan dengan rangkaian penggabung jalur dari ketiga buah sensor yang digunakan, yang bertujuan mengurangi tingkat kerumitan pemasangan sambungan kabel antara sensor dan DT51 Petrafuz. Rangkaian penggabung jalur sensor dapat dilihat pada Gambar 28 dibawah ini.
Gambar 27. Kofigurasi sensor SHT 75 pada DT51 Petrafuz MinSys ver 3.3
Gambar 28. Rangkaian penggabung jalur sensor ke DT51 Petrafuz MinSys ver 3.3 b. Modul LCD
LCD memiliki port tersendiri pada DT51 Petrafuz MinSys ver 3.3 sehingga pemasangan dapat dilakukan dengan kabel pelangi 16 pin yang dihubungkan dengan ampenol LCD dan conector port pada ujung lainnya. Jenis LCD yang digunakan memiliki maksimum 16 karakter dan 2 baris dengan warna hijau. Dapat dilihat pada Gambar 29.
Gambar 29. Konfigurasi LCD pada DT51 Petrafuz MinSys ver 3.3
Sebuah LCD tipe LMB162A memiliki konfigurasi 16 pin dengan spesifikasi masing – masing seperti pada Tabel 7.
Tabel 7. Konfigurasi pin LMB162A Pin No Symbol Details
1 GND Ground
2 Vcc Supply voltage +5V
3 Vo Contrast adjustment
4 RS 0->Control input 1-> Datainput
5 R/W Read/write 6 E Enable 7 to 14 D0 to D7 Data 15 VB1 Backlight +5V 16 VB0 Backlight Ground c. Modul Keypad
Keypad 4x4 memiliki 8 pin, dihubungkan dengan 2 buah konektor deret 4 yang tersambung dari keypad ke port C pada DT51 petrafuz MinSys ver 3.3. Setiap pin mempunyai fungsi yang berbeda. Seperti pada Gambar 30.
Gambar 30. Konfigurasi Keypad pada DT51 Petrafuz MinSys ver 3.3 d. Modul Driver Motor AC
Driver motor AC ini terdiri atas DT51 Lowcost mikrosystem ver 2.2 yang dihubungkan dengan rangkaian zerocrossing sebagai detector tegangan AC. DT51 lowcost mikro ver 2.2 ini menerima data dari logika yang telah di baca dan di olah pada DT51 Petrafuz MinSys ver 3.3 lalu mngolah pada ketentuan yang telah dibuat pada gerbang logika untuk mengendalikan kecepatan motor melalui rangkaian zerocrossing yang mengolah logika dari DT51 lowcost mikro ver 2.2 dan mengatur
perubahan tegangan agar kecepatan putar motor dapat dikendalikan sesuai yang dinginkan. Hasil dari rangkaian yang dibuat dapat dilihat pada Gambar 31.
Gambar 31. Rangkaian Zerocrossing Detector tegangan AC e. Akuisisi Data
Proses akuisisi data dilakukan dengan menghubungkan personal computer dengan DT51 Petrafuzz melalui port serial dengan USB downloader. Sedangkan untuk DT51 lowcost menggunakan downloader berupa DT-HIQ AT89S untuk menghubungkan antara personal computer dan mikrokontrolernya. Dengan program µC-51 dapat mentransfer logika yang telah di buat dari personal computer ke mikrokontroler seperti pada Gambar 32.
Gambar 32. Akuisisi data PC dengan DT51 Petrafuz MinSys ver 3.3
4.2.2 Perangkat lunak
Pengaktifan beberapa modul seperti pembacaan sensor SHT75 sebagai sumber data, peragaan LCD dan jalur dua arah pada serial port DT51 Petrafuz dilakukan dengan menyusun perintah dalam bahasa C dalam software µC51.
Pemrograman didahului dengan perintah pengaktifan DT51Petrafuz, pembacaan 3 buah sensor SHT75 pada setiap selang waktu tertentu untuk di olah dan di kirim ke menu tampilan suhu dan RH serta pengiriman data ke serial port pada LCD. Program pembacaan dan penulisan pada LCD 16x2 serta pembacaan tombol keypad 4x4. Disamping itu terdapat perintah pembacaan output dari serial port untuk dilanjutkan ke motor AC. Pada mikrokontroler ke dua yaitu DT51 lowcost mikro ver 2.0 juga terdapat program assembler khusus untuk driver motor AC yang terdiri atas rangkaian Zerocrossing. Perintah keseluruhan tercantum pada Lampiran 2 yang merupakan perintah utuh assembler untuk perangkat keras sistem kendali ini.
Program simulasi ini dikembangkan untuk memperoleh sebuah algoritma yang secara spesifik sesuai dengan desain kendali yang diinginkan. Sebelum algoritma tersebut dijalankan pada sistem yang sebenarnya. Desain antar muka mencakup input set point suhu dan kelembaban dan tampilan pergerakan suhu dan RH. Pengkondisian data ini berfungsi sebagai input peralatan analog pada motor
AC. Hal ini dilakukan agar output menjadi data yang sesuai dengan besaran input peralatan yang digunakan yakni dalam bentuk selang tegangan (penyesuaian tegangan).
Algoritma yang telah disusun dan diuji selanjutnya digunakan untuk mengolah data suhu dan RH yang dihasilkan oleh sensor SHT75. Keluaran algoritma pengendalian berupa nilai timer dikirimkan ke mikrokontroler lowcost ver 2.2 yang selanjutnya digunakan untuk meredam gelombang AC pada rangkaian zerocrossing sehingga kipas berputar dengan kecepatan sesuai dengan yang direncanakan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Lampiran 3.