Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan daripembahasan yang dilakukan dari tugas akhir ini serta saran apakah rangkaian ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan perakitannya pada suatu metode lain yang mempunyai sistem kerja yang sama.
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
Mikrokontroler adalah mikroprosesor yang telah dilengkapi dengan memori, IO, dan peripheral dalam satu chip [1]. Dengan kelengkapan tersebut sebuah mikrokontroler dapat melakukan komputasi juga pegontrolan suatu sistem secara mandiri . Namun diperlukan rangkaian tambahan untuk melakukan eksekusi program yang ada di dalam mikrokontroler tersebut. Rangkaian ini biasa disebut dengan rangkaian sistem minimum mikrokontroler.
Sistem minimum atau yang biasa disingkat sismin. Merupakan suatu rangkaian dasar pada rangkaian mikrokontroler yang merupakan syarat minimum dari suatu mikrokontroler untuk bekerja. Rangkaian sistem minimum pada dasarnya terdiri dari komponen kristal, kapasitor nonpolar dan rangkaian suplai tegangan.
Perhatikan gambar :
Gambar 2.1 sistem minimum
Gambar 2.2 rangkaian sistem minimum
5
Rangkaian sistem minimum berfungsi sebagai pengatur clock pada mikrokontroler. Rangkaian ini sebagai rangkaian penabuh yang digunakan untuk satuan frekuensi pada mikrokontroler. Juga berfungsi sebagai rangkaian minimum untuk melakukan pemrograman mikrokontroler. Komponen yang berfungsi untuk membangkitkan frekuensi ini adalah komponen kristal. Ada berbagai tipe mikrokontroler yang beredar di pasaran, dalam tugas akhir ini digunakan mikrokontroler ATmega 328P.
2.1.1 ATMEGA 328P
AT-Mega 32P merupakan jenis mikrokontroler yang memiliki performa tinggi dengan konsumsi daya rendah. Mikrokontroler ini merupakan mikrokontroler seri 8 bit yang dimiliki oleh Atmel AVR [2].ATMega328 memiliki beberapa fitur antara lain :
a) 1. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.
b) 2. 32 x 8-bit register serba guna.
c) 3. Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.
d) 4. 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
e) 5. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanent karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
f) 6. Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
g) 7. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.
h) 8. Master / Slave SPI Serial interface.
Mikrokontroller ATmega 328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan kerja dan parallelism. Instruksi – instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program.
6
Konsep inilah yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU (Arithmatic Logic unit) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X ( gabungan R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z ( gabungan R30 dan R31 ). Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit. Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16-
bit atau 32-bit. Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register control Timer/
Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainnya.
Register – register ini menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh. Pada gambar 2.3 dapat dilihat PIN MAP ATmega 328P.
Gambar 2.3 Pin Map ATmega 328P
2.2 SENSOR
Sensor adalah transduser yang berfungsi untuk mengolah variasi gerak, panas, cahaya atau sinar, magnetis, dan kimia menjadi tegangan serta arus listrik.
Transduser sendiri memiliki arti mengubah, resapan dari bahasa latin traducere Bentuk perubahan yang dimaksud adalah kemampuan merubah suatu energi kedalam bentuk energi lain. Sensor yang sering menjadi digunakan dalam berbagai rangkaian elektronik antara lain sensor cahaya atau sinar, sensor suhu, serta sensor tekanan.
7
2.2.1 Sensor Berat / Loadcell
Sensor ini sebetulnya mengubah besaran berat ke dalam bentuk perubahan resistansi, namun loadcell biasanya sudah terdiri dari rangkaian bridge seperti pada gambar 2.4.
Gambar 2.4 Rangkaian Sensor load cell
Perubahan nilai resistansi pada RA dan RB akan mengakibatkan perubahan tegangan dalam ordo mili volt pada titik A dan B. Oleh karena itu sensor ini tidak lagi memerlukan resistor bias seperti pada sensor suhu dan dapat diumpankan langsung ke instrument amplifier.
2.3 LCD(Liquid Crystal Display)
Liquid Crystal Display (LCD) adalah komponen yang dapat menampilkan tulisan. Salah satu jenisnya memiliki dua baris dengan setiap baris terdiri atas enam belas karakter. LCD seperti itu biasa disebut LCD 16x2.
Gambar 2.5 LCD (Liquid Crystal Display)
LCD memiliki 16 pin dengan fungsi pin masing-masing seperti yang terlihat pada table 2.1.
8
Pengatur kontras, menurut datasheet, pin iniperlu dihubungkan dengan pin vss melalui resistor Variabel. untuk membaca data di LCD
2.3.1 Cara kerja LCD
Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah “0”.Bus data terdiri dari 4bit atau 8 bit. Jika jalur data 4 bit maka yang digunakan ialah DB4 sampai dengan DB7. Sebagaimana terlihat pada table deskripsi, interface LCD merupakan sebuah parallel bus, dalam hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8bit dikirim ke LCD secara 4bit atau 8bit pada satu waktu
Jika mode 4bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat sepenuhnya 8bit (pertama dikirim 4bit MSB lalu 4bit LSB dengan pulsa clock EN setiap nibblenya). Jalur control EN digunakan untuk memberitahu LCD bahwa mikrokontroler mengirimkan data ke LCD. Untuk mengirim data ke LCD program harus menset EN ke kondisi high “1” dan kemudian menset dua jalur control lainnya (RS dan R/W) atau juga mengirimkan data ke jalur data bus. Saat jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke “0” dan tunggu beberapa saat, dan set EN kembali ke high “1”. Ketika jalur RS berada dalam kondisi low “0”, data yang dikirimkan ke LCD dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus
9
(seperti bersihkan layar, posisi kursor dll). Ketika RS dalam kondisi high atau
“1”, data yang dikirimkan adalah data ASCII yang akan ditampilkan dilayar.
Misal, untuk menampilkan huruf “A” pada layar maka RS harus diset ke
“1”. Jalur control R/W harus berada dalam kondisi low (0) saat informasi pada data bus akan dituliskan ke LCD. Apabila R/W berada dalam kondisi high “1”, maka program akan melakukan query data dari LCD. Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status, lainnya merupakan instruksi penulisan, Jadi hamper setiap aplikasi yang menggunakan LCD, R/W selalu di set ke “0”. Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur.Mengirimkan data secara parallel baik 4bit atau 8bit merupakan 2 mode operasi primer.
Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan mode operasi merupakan hal yang paling penting. Mode 8bit sangat baik digunakan ketika kecepatan menjadi keutamaan dalam sebuah aplikasi dan setidaknya minimal tersedia 11 pin I/0 (3pin untuk control, 8pin untuk data).Sedangkan mode 4bit minimal hanya membutuhkan 7bit (3pin untuk control, 4 pin untuk data). Bit RS digunakan untuk memilih apakah data atau instruksi yang akan ditransfer antara mikrokontroler dan LCD. Jika bit ini diset (RS = 1), maka byte pada posisi kursor LCD saat itu dapat dibaca atau ditulis. Jika bit ini di reset (RS = 0), merupakan instruksi yang dikirim ke LCD atau status eksekusi dari instruksi terakhir yang dibaca.
10
BAB III
PERANCANGAN SISTEM 3.1 UMUM
Perancangan merupakan suatu tahap yang sangat penting didalam penyelesaian pembuatan suatu alat ukur. Pada perancangan dan pembuatan alat ini akan ditempuh beberapa langkah yang termasuk kedalam langkah perancangan antara lain pemilihan
komponen yang sesuai dengan kebutuhan serta pembuatan alat. Dalam perancangan ini dibutuhkan beberapa petunjuk yang menunjang pembuatan alat seperti buku buku teori, data sheet atau buku lainnya dimana buku petunjuk tersebut memuat teori- teori perancangan maupun spesifikasi komponen yang akan digunakan dalam pembuatan alat, melakukan percobaan serta pengujian alat.
3.2 TUJUAN PERANCANGAN
Tahap terpenting dalam pembuatan suatu alat adalah perancangan.Hal- hal yang perlu diperhatikan dalam perancangan suatu alat meliputi prinsip kerja rangkaian, spesifikasi komponen yang terdapat pada rangkaian sehingga tidak terjadi kerusakan pada saat pemasangan komopnen.Tujuan perancangan adalah untuk memudahkan dalam pembuatan suatu alat serta mendapatkan suatu alat yang baik seperti yang diharapkan dengan memperhatikan penggunaan komponen dengan harga ekonomis serta mudah didapat dipasaran. Selain itu, itu perancangan juga bertujuan untuk membuat solusi dari suatu permasalahan dengan penggabungan prinsip- prinsip elektronik dan mekanik, serta dengan literatur dengan produk yang ada.
11
3.3 DIAGRAM BLOK
Diagram blok sangat efektif untuk menyederhanakan sistem yang rumit agar mudah dimengerti. Dalam tugas akhir ini sistem terdiri atas blok diagram yang terlihat pada gambar 3.1.
Gambar 3.1 Blok Diagram
Adapun fungsi masing masing blok diagram pada gambar 3.1 adalah sebagai berikut :
1. Blok Sensor
Berfungsi sebagai inputan data ke mikrokontroler yang kemudian akan diproses untuk melakukan kerja tertentu
2. Blok Mikroprosesor
Berfungsi sebagai pemroses sinyal sensor dan pengontrol yang memiliki tujuan tertentu yang terdiri atas mikrokontroler dan sistem minimum 3. Blok PSU
Berfungsi sebagai Power Supply untuk menyuplai tegangan ke mikrokontroler.
12
3.4 FLOWCHART SISTEM
Gambar 3.2 Flowchart Sistem 3.5 RANGKAIAN LCD DAN MIKROKONTROLER
Rangkaian LCD dan mikrokontroler dapat dilihat pada gambar 3.3.
Gambar 3.3 Rangkaian LCD dan ATmega 328P
13
3.6 RANGKAIAN SENSOR DAN MIKROKONTROLER Rangkaian sensor dan mikrokontroler dapat dilihat pada gambar 3.4.
Gambar 3.4 Rangkaian Sensor dan ATmega 328P
3.7 RANGKAIAN KESELURUHAN SISTEM
Rangkaian keseluruhan sistem dapat dilihat pada gambar 3.5.
Gambar 3.5 Rangkaian Keseluruhan Sistem
14
BAB IV
PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA RANGKAIAN 4.1 PENGUJIAN MIKROKONTROLER
Pengujian mikrokontroler dapat dilakukan dengan membuat rangkaian seperti gambar 4.1 lalu menghubungkan rangkaian ke komputer via USB dan memasukan program awal seperti berikut :
void setup() {
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
delay(1000);
}
Gambar 4.1 Rangkaian pengujian Mikrokontroler ATmega 328P
15
4.2 PENGUJIAN LCD
Pengujian LCD dilakukan dengan memasukkan program kedalam mikrokontroler sebagai berikut :
#include <LiquidCrystal.h>
const int rs = 12, en = 11, d4 = 5, d5 = 4, d6 = 3, d7 = 2;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);
void setup() { lcd.begin(16, 2);
lcd.print("hello, world!");
}
void loop() {
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(millis() / 1000);
}
Hasil yang di tampilkan pada layar LCD adalah sebagai berikut :
Gambar 4.2 Hasil Pengujian LCD display
4.3 Hasil Pengujian Alat Sensor
Pengujian sensor adalah dengan menempatkan sensor sedemikian rupa sehingga gejala fisis yang akan diukur dapat di baca oleh sensor. Kemudian hasil pembacaan akan di catat sebagai acuan untuk dilakukan kalibrasi. Kalibrasi dilakukan dengan membandingkan nilai pembacaan antara sensor dengan alat
16
ukur sebenarnya. Pengujian alat dilakukan dengan menggunakan sample dari 2 kg biji kopi sebelum dan sesudah disangrai selama 30 menit. Dimana sample akan di ukur sebanyak 3x, maka hasil yang didapat adalah sebagai berikut :
Tabel 2.2 Data hasil pengujian alat
Pengujian ke Sebelum Pengujian Sesudah Pengujian
1 5,01 Kg 4,86Kg
2 5,01Kg 4,86Kg
3 5,01 Kg 4,86Kg
Data yang didapatkan pada saat pengukuran massa jagung sebelum digongseng adalah konstan, dikarenakan alat ukur yang digunakan telah di kalibrasi sebelumnya. Dari 3 kali pengukuran yang dilakukan pada sample jagung yang telah digongseng, ternyata jagung tersebut mengalami penyusutan yang dari massa sebelumnya. Faktor yang mempengaruhi penyusutan tersebut adalah perubahan suhu dari alat penggongseng tersebut, semakin panas maka semakin berkurang dasar air dalam kopi tersebut. Hal inilah yang mengakibatkan penyusutan.
17
4.3.1 Gambar hasil pengukuran massa jagung sebelum dan sesudah penggongsengan
Percobaan 01 Percobaan 02
Percobaan 03
Gambar 4.3 Hasil Pengukuran Massa Jagung Sebelum Penggongsengan
18
Percobaan 01 Percobaan 02
Percobaan 03
Gambar 4.4 Hasil Pengukuran Massa Jagung Setelah Penggongsengan
19
Grafik Massa vs Waktu
Grafik 2.1 Grafik Massa vs Waktu
4.3.2 Program Alat
Sensor akan membutuhkan waktu yang relative untuk menyetabilkan tegangan dan kondisi sensor. Cara kerja sensor loadcell ini adalah mendeteksi adanya berat beban dari sample kopi yang akan menimbulkan beda potensial pada sensor, dan akan dibaca oleh HX711. Kemudian data dari HX7111 dikirim ke mikrokontroller, pada mikrokontroller dikalibrasi untuk mendapatkan nilai yang sebenarnya. Setelah dikalibrasi data akan ditampilkan di LCD.
Berikut adalah program untuk menampilkan data di LCD :
$regfile = "m8def.dat"
20
Count = Count Xor &H800000 Adsk = 0
Strdatok = Fusing(dataok , "#.##") Upperline
21
4.4 Analisa Percobaan
Dari tabel dan grafik diatas maka dapat dapat disimpulkan bahwa ,semakin lama waktu penggongsengan maka massa sample biji kopi akan mengalami penyusutan dari massa mula-mula. Hal tersebut dikarenakan semakin tinggi temperatur udara penggongsengan maka makin tinggi energi panas yang dibawa udara sehingga makin banyak jumlah massa cairan yang diuapkan dari permukaan bahan. Dengan lama waktu penggongsengan maka akan temperatur bahan akan naik dan menyebabkan tekanan uap air di dalam bahan lebih tinggi daripada tekanan uap air di udara, sehingga terjadi perpindahan uap air dari bahan ke udara/ perpindahan massa. Jadi disini dapat dikatakan bahwa semakin lama waktu penggongsengan, maka gradient dari grafik tersebut semakin turun, maka apabila penyusutan yang terjadi pada massa biji kopi tersebut dipengaruhi dari perubahan temperature dari waktu ke waktunya.
22
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 KESIMPULAN
Dari perancangan dan pengujian alat dapat disimpulkan hal hal sebagai berikut :
1. Massa jagung rata-rata sebelum dilakukan penggongsengan adalah 5,00 kg. Setelah dilakukan penggongsengan selama waktu 30 menit, maka massa jagung rata-rata menjadi 4.86 Kg 2. Setelah dilakukannya pengujian sistem secara keseluruhan
dengan memanfaatkan loadcell Atmega 328P kedalam sebuah sistem yang terintegrasi dapat diketahui bahwa rangkaian yang dirancang telah bekerja dengan baik.
3. Pada massa jagung terjadi perubahan karena beberapa faktor yaitu perubahan suhu dari mesin penggongseng dan perubahan kadar air pada Jagung tersebut. Semakin tinggi suhu pada alat penggongseng mengakibatkan berkurangnya kandungan air pada jagung tersebut.
5.2 SARAN
Untuk Pengembangan selanjutnya perlu diperhatikan hal – hal sebagai berikut : 1. Pembuatan casing yang lebih rapih dan stabil sehingga beban
terdistribusi secara merata.
2. Untuk menambah kemampuan pengukuran sensor dapat dilakukan dengan menambahkan sensor berat secara pararel.
3. Sebaiknya pada saat pengambilan data, sumber panas atau api yang dihasilkan dari kompor lebih diperhatikan, karna akan memperlambat proses penggongsengan jagung.
23
DAFTAR PUSTAKA
[1] Atmel,”ATmega328/P”.microchip,November 2016 [online].Tersedia : http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-42735-8-bit-AVR-Microcontroller-ATmega328-328P_Summary.pdf [diakses 20 april 2018].
[2] Sumardi,” MIKROKONTROLER belajar AVR mulai dari nol”. Edisi pertama . Yogyakarta: Graha Ilmu, 2013.