Kadar Air Kesetimbangan
D. LAJU PENGERINGAN
Laju pengeringan adalah banyaknya air yang diuapkan tiap satuan waktu atau penurunan kadar air bahan dalam satuan waktu. Penurunan kadar air produk selama proses pengeringan dinyatakan dengan
∆
∆ ………. (5)
Keterangan:
dW/dt = laju pengeringan (%b.k/jam) wt = kadar air pada waktu t (%b.k)
wt+Δt = kadar air pada waktu t + Δt (%b.k)
11
E.
SENSOR SUHU DAN KELEMBABAN RELATIF
SHT10
SHT10 merupakan sebuah chip/sensor digital yang dapat mengukur suhu dan kelembaban relatif dengan biaya yang terjangkau (lebih rendah dari harga sensor SHT yang lainnya). Adapun spesifikasi SHT10 adalah sebagai berikut:
¾ Konsumsi energi : 80uW
¾ RH Jarak operasi : 0 - 100% RH
¾ T Jarak operasi : -40 - 125 ° C (-40 - 257 ° F)
¾ Output : digital
¾ Akurasi maksimal batas RH dan suhu:
Gambar 3(a). Akurasi maksimal RH SHT10 Gambar 3(b). Akurasi maksimal suhu SHT10
SHT11
SHT11 merupakan sensor suhu dan kelembaban relatif . Sensor ini dapat digunakan sebagai alat pengindra suhu dan kelembaban dalam aplikasi pengendali suhu dan kelembaban ruangan maupun aplikasi pemantau suhu dan kelembaban relatif ruangan. Adapun spesifikasi SHT11 adalah sebagai berikut:
¾ Konsumsi energi : 80uW
¾ RH Jarak operasi : 0 - 100% RH
¾ T Jarak operasi : -40 - 125 ° C (-40 - 257 ° F)
¾ Output : digital dan telah terkalibrasi
¾ Akurasi maksimal batas RH dan suhu:
12
SHT15
SHT15 adalah sebuah chip/sensor digital yang dapat mengukur suhu dan kelembaban relatif khusus untuk memperoleh kualitas pengukuran yang baik dan presisi. Sensor ini telah teruji kualitas dan keakurasiannya. Adapun spesifikasi SHT15 adalah sebagai berikut:
Konsumsi energi : 80uW
¾ RH Jarak operasi : 0 - 100% RH
¾ T Jarak operasi : -40 - 125 ° C (-40 - 257 ° F)
¾ Output : digital
¾ Akurasi maksimal batas RH dan suhu:
Gambar 5(a). Akurasi maksimal RH SHT15 Gambar 5(b). Akurasi maksimal suhu SHT15
SHT21
SHT21 merupakan salah stu sensor untuk mengukur suhu dan kelembaban relatif. Adapun spesifikasi SHT21 adalah sebagai berikut:
¾ Output : I2C digital
¾ Konsumsi energi : 3.2uW
¾ RH Jarak operasi : 0 - 100% RH
¾ T Jarak operasi : -40 - 125 ° C (-40 - 257 ° F)
¾ Akurasi maksimal batas RH dan suhu:
13
SHT25
SHT25 adalah sensor suhu dan kelembaban model terbaru yang diproduksi sensirion. Adapun spesifikasi SHT25 adalah sebagai berikut:
¾ Output : I2C digital
¾ Konsumsi energi : 3.2uW
¾ RH Jarak operasi : 0 - 100% RH
¾ T Jarak operasi : -40 - 125 ° C (-40 - 257 ° F)
¾ Akurasi maksimal batas untuk RH dan suhu:
Gambar 7(a). Akurasi maksimal RH SHT25 Gambar 7(b). Akurasi maksimal suhu SHT25
SHT71
SHT71 adalah sensor suhu dan kelembaban yang menggabungkan akurasi yang layak dengan harga yang kompetitif. Kalibrasi internal memungkinkan untuk penggantian sederhana dan sepenuhnya telah terkalibrasi dan menyediakan output digital. Adapun spesifikasi SHT71 adalah sebagai berikut:
¾ Konsumsi energi : 80uW
¾ RH Jarak operasi : 0 - 100% RH
¾ T Jarak operasi : -40 - 125 ° C (-40 - 257 ° F)
¾ Output : digital
¾ Akurasi maksimal batas RH dan suhu:
14
SHT75
SHT75 adalah sensor digital yang dapat mengukur suhu dan kelembaban dengan kualitas yang baik dan presisi. SHT75 sepenuhnya telah terkalibrasi dan menyediakan output digital. Adapun spesifikasi SHT75 adalah sebagai berikut:
¾ Konsumsi energi : 80uW
¾ RH Jarak operasi : 0 - 100% RH
¾ T Jarak operasi : -40 - 125 ° C (-40 - 257 ° F)
¾ Output : digital dan telah terkalirasi
¾ Akurasi maksimal batas RH dan suhu:
Gambar 9(a). Akurasi maksimal RH SHT75 Gambar 9(b). Akurasi maksimal suhu SHT75
Tabel 3. Jenis-jenis sensor suhu dan kelembaban dengan tingkat keakurasiannya.
Sensor Suhu dan Kelembaban Max, RH Tolerance MAX, T Tolerance Sensor Output SHT10 ±4.5%RH ±0.5OC Digital SHT11 ±3%RH ±0.4OC Digital SHT15 ±2%RH ±0.3OC Digital SHT21 ±3%RH ±0.4OC I2C SHT25 ±2%RH ±0.3OC I2C SHT71 ±3%RH ±0.4OC Digital SHT75 ±1.8%RH ±0.3OC Digital
Pada penelitian ini, sensor yang akan digunakan adalah sensor SHT11 dan SHT 75 karena memiliki tingkat keakurasian yang tinggi.
F.
KONVERSI NILAI OUTPUT SHT11 DAN SHT75
Untuk mengetahui nilai RH maka nilai output sensor harus dikonversi terlebih dahulu dengan menggunakan persamaan berikut:
15 Keterangan: C1 = -4 C2 = 0.0405 C3 = -2.8 x 10-6
SORH = Keluaran sensor untuk RH (dalam desimal)
Dalam pengkonversian nilai output sensor ke nilai RH diperlukan koefisien konversi yang terdiri atas C1, C2, dan C3, Sedangkan SORH yang digunakan adalah 12 bit seperti terdapat pada
Tabel 3 dibawah.
Tabel 4. Nilai koefisien konversi RH, (Sensirion. Crop. 2008)
SORH C1 C2 C3
12 bit -4 0.0405 -2.8 * 10-6
8 bit -4 0.648 -7.2 * 10-4
Untuk mengkonversi nilai suhu hasil keluaran dari pembacaan sensor SHT11 dan SHT75 digunakan persamaan sebagai berikut:
Suhu = d1 + d2SOT ………. (7)
Keterangan: d1 = -40oC
d2 = 0.01 oC
SOT = Keluaran sensor untuk suhu (dalam desimal)
Untuk mengubah nilai output sensor ke nilai suhu digunakan koefisien konversi yang terdiri atas d1 dan d2. Nilai dari koefisien konversi d1 dan d2 dapat dilihat pada Tabel 4. Nilai SOT yang digunakan adalah 12 bit dengan tegangan catu sebesar 5Volt seperti terlihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Koefisien konversi suhu berdasarkan SOT, (Sensirion. Crop. 2008)
SOT d1(oC) d2 (oF)
14 bit 0.01 0.018
12 bit 0.04 0.072
Tabel 6. Koefisien konversi temperature berdasarkan VDD, (Sensirion. Crop. 2008) VDD d1(oC) d2(oF) 5V -40.00 -40.00 4V -39.75 -39.50 3.5V -39.66 -39.35 3V -39.60 -39.28 2.5V -39.66 -39.35
16
III.
METODOLOGI PENELITIAN
A.
TEMPAT DAN WAKTU PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Lab. TET, Lab. Egrotronika dan Lab. Surya Departemen Teknik Mesin dan Biosistem IPB, Bogor. Waktu penelitian dimulai pada bulan April 2011 sampai dengan Oktober 2011.
B.
ALAT DAN BAHAN
ALAT
Adapun peralatan yang digunakan dalam pengeringan jagung pipilan tipe tumpukan ini adalah sebagai berikut:
¾ Satu unik alat pengering tipe Deep Bed Dyer (diameter x tinggi = 19.5 cm x 100cm)
¾ Blower 1 phase dengan daya 90Watt dan laju udara 410m3/jam
¾ Satu unik rangkaian sistem kendali strategi pengendalian kipas
¾ Hybrid Rekorder Yokogawa
¾ Termokopel tipe CC (Copper Costanta)
¾ Digital Grain Moisture Meter model TD-3
¾ Timbangan digital EK-1200 A
¾ Watt Meter DW-6091
¾ Anemometer Kanomax tipe 6011
BAHAN
Bahan yang digunakan dalam penelitian mengenai pengeringan jagung pipilan ini adalah jagung pipilan varietas hybrida dengan kadar air rata-rata 23%b.b dengan beban sebanyak ± 22.5kg yang diperoleh dari BALITRO dan kelompok tani di desa iwul kecamatan parung, Bogor.
C.
PROSEDUR PENELITIAN
Prosedur penelitian yang akan dilakukan meliputi perancangan, pembuatan dan pengujian alat pengering, merancang perangkat keras dan perangkat lunak sistem kendali, perancangan strategi pengendalian, pengujian sistem kendali pada alat pengering dan pengambilan data pengeringan jagung pipilan. Gambar 10 dibawah menunjukkan prosedur penelitian yang dilakukan.
17 Gambar 10. Prosedur Penelitian
D.
DESAIN ALAT PENGERING
Pada penelitian ini alat pengering yang digunakan adalah pengering tipe tumpukan yang berbentuk silinder dengan kapasitas penampungan sebesar ± 22.5 kg jagung pipilan. Adapun bagian – bagian dari alat pengering tipe tumpukan ini adalah sebagai berikut:
¾ Bak penampung
Bak penampung berfungsi untuk menampung jagung yang akan dikeringkan. Bak penampung yang akan didesain mengunakan pipa paralon yang berbentuk silinder dengan diameter x tinggi yaitu 19.5cm x 100cm dan ketebalan dinding 4mm. Bagian bawah bak penampung dipasang kawat kasa sebagai dasar bak penampung dengan kerengangan kasa lebih kecil dibandingkan dengan biji jagung sehinga jagung tidak jatuh. Dinding bak penampung diinsulasi dengan glasswool sebagai insolator agar tidak terjadi pemanasan oleh radiasi matahari sehingga dapat mempengaruhi kondisi suhu di dalam dalam bak penampung saat proses pengeringan berlangsung. Pada dinding bak penampung ini dibuat lima lubang dengan jarak 18 cm antar lubang dan berfungsi sebagai lubang pengukuran suhu dengan diameter 4 mm dan tiga lubang yang berfungsi sebagai lubang pengambilan sampel kadar air
Pengujian alat pengering Mulai
Merancang alat pengering jagung pipilan
Merancang perangkat keras kendali Suhu dan kelembaban relatif (RH) Merancang perangkat lunak sistem
kendali
Pengujian sistem kendali pada alat pengering
Bekerja dengan baik?
Pengambilan data pengeringan jagung pipilan menggunakan sistem kendali
Selesai T Y Bekerja dengan baik? T Pengambilan data pengeringan jagung pipilan
tanpa sistem kendali Y
18 yang terletak pada bagian bawah, tengah dan atas dinding dengan diameter ± 1 cm seperti terlihat pada Gambar 11.
¾ Penyangga/Dudukan
Penyangga/Dudukan berfungsi sebagai penyangga/dudukan alat pengering sehingga alat pengering dapat berdiri kokoh. Penyangga/dudukan ini akan didesain menggunakan tiga kaki yang terbuat dari besi tulangan dengan diameter 1.5cm dengan tinggi 70cm.
¾ Blower
Blower berfungsi untuk mengambil udara dari lingkungan yang kemudian mengalirkan udara tersebut ke tumpukan jagung pipilan yang akan dikeringkan. Spesifikasi blower yang digunakan adalah sebagai berikut:
Blower = 1 phase laju udara = 410 m3/jam RPM = 2800
Daya = 90 Watt Tegagan =220Volt
0.2m
Karton (0.5m)
Lubang pengukuran suhu Lubang pengambilan sampel Kadar air Bak penampung (1m) Insulasi (glasswool) Penyambung pipa paralon
Gambar 11. Desain alat pengering tipe tumpukan (batch)
E.
DESAIN SISTEM KENDALI
Sistem kendali yang akan didisain berfungsi sebagai pengontrolan putaran kipas selama proses pengeringan berdasarkan kondisi suhu dan RH yang dideteksi sensor. Adapun bagian- bagian dari sistem kendali adalah sebagai berikut:
¾ Mikrokontroler DT51 Petrafuz ver.3.3
Program yang digunakan untuk sistem pengendalian akan di input ke dalam mikrokontroler DT51 Petrafuz. Selain itu, mikrokontroler ini akan mengolah nilai suhu dan RH yang dideteksi sensor menjadi nilai suhu dan RH yang sebenarnya dengan menggunakan persamaan (6) dan (7) serta mengolah nilai suhu dan RH tersebut menjadi nilai kadar air kesetimbangan (Me).
19
¾ Rangkaian LCD
Nilai suhu dan RH sebenarnya yang telah diolah dalam mikrokontroler akan ditampilkan dalam LCD untuk proses pengambilan data nilai suhu dan RH yang dideteksi sensor selama proses pengeringan. Rangkaian LCD terhubung dengan mikrokontroler DT51 Petrafuz ver. 3.3 pada port LCD.
¾ Rangkaian Catu daya dan Power supplay
Catu daya yang akan digunakan adalaha trafo CT 2A yang kemudian dihubungkan pada rangkaian power supplay untuk mensupplay tegangan yang dibutuhkan untuk rangkaian lain.
¾ Rangkaian pengaturan kecepatan putar kipas (zero crossing).
Rangkaian pengaturan kecepatan putar kipas AC terdiri dari IC LM339, BTA41, IC MOC 3021 yang berfungi untuk medeteksi zero crossing (kondisi dimana terjadi perubahan dari ‘1’ ke ‘0’ atau sebaliknya pada gelombang pulsa), pembangkit gelombang segiempat dan waktu delay.
¾ Mikrokontroler DT-51 Low cost micro sistem ver. 2.2
Mikrokontroler ini bertugas untuk mendeteksi terjadinya zero crossing dimana tegangannya ditahan dengan nilai ‘0’ atau ‘1’ selama waktu tertentu tergantung keluaran yang diinginkan.
¾ Sensor
Pada sistem kendali untuk pengeringan jagung pipilan ini, digunakan dua sensor yang memiliki keakurasian yang tinggi dalam pembacaan suhu dan kelembaban yaitu Sensor SHT11 dan SHT75.
F.
STRATEGI PENGENDALIAN
Strategi pengendalian pada proses pengeringan jagung pipilan dengan tipe tumpukan dilakukan dengan cara mengatur tingkat kecepatan putar kipas berdasarkan perbandingan nilai Me lingkungan dengan Me di dalam tumpukan pada lapisan bawah dan diatas tumpukan paling atas. Terdapat tujuh tingkatan kecepatan putar kipas yaitu kecepatan maksimal, kecepatan tingkat 1, kecepatan tingkat 2, kecepatan tingkat 3, kecepatan tingkat 4, kecepatan tingkat 5 dan tidak berputar (mati). Jika Me lingkungan < Me tumpukan jagung lapisan bawah maka kipas akan berputar maksimal, sebaliknya jika Me lingkungan > Me tumpukan jagung lapisan atas maka kipas tidak akan berputar. Sedangkan jika Me tumpukan jagung lapisan bawah < Me lingkungan < Me tumpukan jagung lapisan atas maka kipas akan berputar pada tingkat kecepatan 1 sampai kecepatan 5 sesuai dengan hasil perbandingan dari ketiga Me tersebut (terlihat pada Gambar 12). Nilai kadar air keseimbangan diperoleh dari persamaan (4) dimana nilai suhu dan kelembaban relatif yang digunakan diperoleh dari pembacaan oleh sensor SHT11 dan SHT75.
Penulisan program sistem kendali disusun dalam bahasa C yang terdiri dari tiga modul (subprogram). Modul pertama adalah modul akuisisi data, dimana modul ini digunakan untuk penulisan dan pembacaan sensor SHT11 dan SHT75. Modul kedua adalah modul yang digunakan untuk menghitung Me berdasarkan persamaan (4) dan penentuan lebar pulsa sebagai tingkat kecepatan putar kipas. Sedangkan modul yang ketiga adalah modul yang digunakan untuk sistem pengendalian kipas berdasarkan lebar pulsa yang telah ditentukan pada modul kedua. Secara umum modul pertama dan kedua disebut bagian akuisisi data sedangkan modul ketiga disebut bagian pengendalian.
20 Gambar 12. Strategi pengendalian
Mulai
0.6 M M
M M .8
TLingk,RHLingk,TAtas,RHAtas
TBawah,RHBawah Hitung MAmbien,MBawah,MAtas Mambien>Matas Mambien<Mbawah 0.8 M M M M 0.4 M M M M .6 0.2 M M M M .4 0 M M M M . Kadar air ≤ 14% Kipas On (V1) Kipas On (V5) Kipas On (V4) Kipas On (V3) Kipas On (V2) Kipas On (max) Kipas Off Sistem pengendalian diteruskan Kipas Off Selesai Y Y Y Y Y Y Y Y T T T T T T T T Y T
21
G.
METODE PENGAMBILAN DATA
Pada penelitian ini, jagung pipilan yang ingin dikeringkan dicurah ke dalam bak pengering (diameter x tinggi yaitu 19.5 cm x 100 cm) dengan beban ±22.5kg. Adapun data yang diukur selama proses pengeringan meliputi:
1. Suhu Udara
Titik pengukuran suhu udara meliputi suhu lingkungan dan suhu tumpukan jagung pipilan seperti terlihat pada Gambar 13. Pengukuran suhu udara dilakukan dengan termokopel tipe CC setiap 30 menit.
2. Kelembaban Relatif (RH) Udara
Pada penelitian ini terdapat dua titik pengukuran RH yaitu RH lingkungan dan RH tumpukan jagung paling atas seperti terlihat pada Gambar 13. Pengukuran RH dilakukan dengan menggunakan termokopel bola basah dan termokopel bola kering tipe CC setiap 30 menit.
3. Daya, Tegangan dan Arus Listrik
Pengukuran daya, tegangan dan arus yang digunakan untuk memutar kipas selama proses pengeringan diukur dengan menggunakan Watt meter. Waktu pengukuran daya, tegangan dan arus dilakukan setiap 30menit hingga pengeringan selesai.
4. Kecepatan aliran udara
Terdapat dua titik pengukuran kecepatan aliran udara yaitu pada aliran udara masuk (inlet) dan pada aliran udara setelah melewati tumpukan jagung lapisan atas seperti terlihat pada Gambar 13. Adapun pengukuran kecepatan aliran udara tersebut dilakukan dengan menggunakan anemometer setiap 30menit.
5. Kadar air bahan
Terdapat tiga titik pengukuran kadar air bahan yaitu bagian bawah, tengah dan atas (Gambar 13). Pengukuran kadar air bahan dilakukan dengan menggunakan Grain Moisture Meter dengan interval waktu 1.5 jam hingga kadar air akhir mencapai 12-14%b.b.
Gambar 13. Letak titik-titik pengukuran data
Titik pengambilan sample kadar air Titik pengukuran suhu tumpukan Titik pengukuran kecepatan angin setelah melewati tumpukan (outlet) Titik pengukuran kecepatan angin yang
masuk (intlet) Udara masuk
Titik pengukuran termokopel bola basah dan bola kering Titik pengukuran
termokopel bola basah dan bola kering
Titik pengukuran SHT11 Titik pengukuran SHT75 Titik pengukuran SHT75
22
H.
PENGOLAHAN DATA
1. Kadar Air Jagung
Kadar air jagung selama proses pengeringan dihitung dengan menggunakan persamaan (1) dan (2).
2. Kadar air keseimbangan
Nilai kadar air keseimbangan dihitung dengan menggunakan persamaan (4) 3. Kelembaban Mutlak
.
……… (8) keterangan:
H = Kelembaban mutlak (g uap/ kg u.k) Pv = Tekanan uap
Patm = Tekanan atmosfir 4. Laju pengeringan
Laju pengeringan dapat dihitung menggunakan persamaan (5) 5. Energi listrik
Q = P x t Keterangan :
Q = Energi listrik untuk mengerakan kipas (mJ) P = Daya listrik (Watt)
t = Waktu pengeringan 6. Konsumsi energi spesifik
KES = ………. (9) Keterangan :
KES = Konsumsi energi spesifik (kJ/kg uap air) Q = Energi listrik untuk menggerakan kipas (Watt) muap = Massa air jagung yang menguap (kg)
23
IV.
HASIL DAN PEMBAHASAN
A.
ALAT PENGERING JAGUNG PIPILAN
Penelitian mengenai pegeringan jagung pipilan telah banyak dilakukan dengan berbagai metode dan berbagai alat pengering. Pada penelitian ini, alat pengering yang digunakan adalah pengering tipe tumpukan (Batch Dryer) dimana udara lingkungan digunakan sebagai media pengering. Gambar 14 merupakan alat pengering jagung pipilan yang telah didisain.
Gambar 14. Alat pengering tipe tumpukan (Batch Dryer) Adapun bagian-bagian dari alat pengering tipe tumpukan ini terdiri dari: a) Bak penampung
Bak penampung yang telah dirancang terbuat dari pipa paralon dengan diameter 19.5 cm dengan tinggi 100 cm dan kapasitas 22.5 kg. Bagian dasar tabung di tutup/tempel dengan mengunakan kasa yang kerengangannya lebih kecil daripada biji jagung pipilan yang akan dikeringkan. Dinding luar bak penampung diinsulasi menggunakan glasswool dan kemudian ditutup dengan menggunakan alumunium foil sehingga panas dari luar tidak mempengaruhi panas di dalam bak penampung. Pada dinding bak penampung terdapat tiga lubang pengambilan sampel kadar air yaitu bagian bawah, tengah dan atas dengan diameter 1cm dengan jarak antar lubang 36 cm dan lima lubang pengukuran suhu dengan diameter 4 mm dengan jarak antar lubang adalah 18 cm.
b) Blower
Blower berfungsi sebagai penghisap (pengambil) udara lingkungan dan kemudian menghembuskan/mengalirkan udara tersebut ke tumpukan jagung. Untuk meyalurkan udara lingkungan tersebut ke bak penampung (tumpukan jagung) digunakan penyambung pipa Alat kontrol kipas
dan pembacaan sensor Tabung penampung Lubang inlet Lubang pengukuran kecepatan udara masuk Penghubung antara bak penampung dengan kipas Lubang pengukuran kecepatan udara keluar Kipas Penyangga/ dudukan Lubang pengambilan sampel kadar air
24 paralon berdiameter 10.16 cm ke 20.32 cm sebagai penghubung antara kipas dan bak penampung. Adapun spesifikasi blower yang digunakan adalah sebagai berikut:
¾Blower = 1 phase
¾laju udara = 410 m3/jam
¾RPM = 2800
¾Daya = 90 Watt
¾Tegagan = 220Volt c) Penyangga/Dudukan
Penyangga/ dudukan pada alat pengeringan ini terbuat dari besi beton tulangan dengan diameter 1.5 cm. Penyangga terdiri dari tiga buah kaki dengan tinggi 70 cm seperti terlihat pada Gambar 14.
d) Lubang Pengukuran kecepatan angin
Pada alat pengering jagung pipilan ini terdapat dua lubang pengukuran kecepatan angin yaitu pada lubang inlet (masuknya udara) dan pada outlet (lubang tumpukan jagung paling atas/ setelah melewati tumpukan paling atas) yang dirancang dengan menggunakan karton seperti terlihat pada Gambar 14.
B.
SISTEM KENDALI
B.1 Perangkat Keras Sistem Kendali (Hardware)
Sistem kendali untuk strategi pengendalian didisain meliputi rangkaian catu daya, rangkaian pengaturan kecepatan putar blower (zero crossing), rangkaian pembacaan sensor SHT11, SHT75 dan rangkaian LCD. Sistem kendali di desain pada dua buah papan akrilik. Untuk rangkaian catu daya, rangkaian LCD dan rangkaian pembacaan sensor di desain pada papan akrilik yang berukuran 50 cm x 50 cm dengan menggunakan 2 buah trafo CT 2A sebagai sumber catu daya untuk rangkaian-rangkaian tersebut. Sedangkan untuk rangkaian zero crossing yang terdiri dari mikrokontroler low cost micro system ver. 2.2, IC LM 339, IC MOC 3021 dan BTA 41 di desain pada papan akrilik berukuran 18 cm x 20 cm dengan menggunakan 1 buah trafo CT 2A sebagai sumber catu daya. Gambar 15 merupakan rangkaian sistem kendali untuk pembacaan sensor. LCD, catu daya dan Gambar 16 merupakan rangkaian zero crossing.
Gambar 15. Rangkaian pembacaan sensor, LCD dan catu daya
Gambar 16. Rangkaian pengaturan putaran blower (zero crossing)
25 Sistem kendali ini menggunakan dua buah mikrokontroler yaitu mikrokontroler DT51 petrafuzz ver 3.3 dan mikrokontroler low cost micro system ver. 2.2. Mikrokontroler DT51 petrafuzz ver 3.3 bertugas untuk mendeteksi nilai suhu dan kelembaban sensor SHT11 dan SHT75, mengkonversi nilai output suhu dan kelembaban yang dideteksi sensor menjadi nilai suhu dan kelembaban yang sebenarnya dengan persamaan (6) dan (7), menampilkan nilai tersebut pada LCD, serta bertugas menggolah data suhu dan RH yang dideteksi sensor menjadi nilai kadar air kesetimbangan (Me) dengan menggunakan persamaan EMC Henderson. Nilai Me inilah yang digunakan sebagai acuan strategi pengendalian (untuk pengaturan lebar pulsa (tegangan) atau tingkat kecepatan kipas). Sedangkan mikrokontroler DT-51 low cost micro system ver. 2.2 bertugas untuk menerima nilai tegangan (sinyal biner ‘0’ atau ‘1’) yang dikirim oleh mikrokontroler DT51 petrafuzz ver 3.3. Gambar 17 merupakan modul mikrokontroler DT-51 Low Cost Micro System ver 2.2 dan Gambar 18 merupakan mikrokontroler DT51 Petrafuzz ver 3.3.
Gambar 17. Modul mikrokontroler DT-51 Low Cost Micro System ver 2.2
Gambar 18. Modul mikrokontroler Petrafuzz ver 3.3
B.2 Modul SHT11 dan SHT75
Sensor yang digunakan pada penelitian ini ada 3 buah modul sensor yaitu satu modul sensor SHT11 dan dua modul sensor SHT 75. Modul sensor SHT11 (Gambar 19) memiliki 8 buah pin, tetapi hanya 4 pin yang digunakan yaitu pin 1 yang berfungsi sebagai jalur Data, pin 3 berfungsi sebagai jalur SCK, pin 4 berfungsi sebagai jalur Ground, pin 8 berfungsi sebagai jalur +5VDC. Keempat pin tersebut dihubungkan ke rangkaian catu daya dengan trafo CT 2A untuk pengaktifan sensor. Sedangkan modul SHT75 (Gambar 20) memiliki 4 pin yaitu pin1 berfungsi sebagai jalur SCK, pin 2 berfungsi sebagai jalur +5VDC, pin 3 berfungsi sebagai jalur Ground, sedangkan pin 4 berfungsi sebagai jalur Data. Pin SCK digunakan untuk Serial Clock Input yang diberi tegangan +5VDC yang dihubungkan secara seri dengan resistor 10 kΩ. Pin 1 dari kedua modul SHT75 dihubungkan ke port 1 pin 4 dan port 1 pin 6 sedangkan pin 4 pada kedua modul dihubungkan ke port 1 pin 5 dan port 1 pin 7 pada DT51 petrafuzz ver 3.3. Gambar 21 akan memperlihatkan jalur penghubung antara mikrokontroler DT51 petrafuzz ver 3.3 dengan pin pada sensor SHT 75.
26 Gambar 19. Module SHT11 Gambar 20. Modul SHT75
Gambar 21. Jalur penghubung antara SHT75 dengan port pada mikrokontroler SCK DATA Pin Data Pin SCK Pin Ground Pin +5VDC
27
B.3 Modul LCD
Pada sistem kendali ini, modul LCD terhubung dengan port tersendiri yaitu port LCD (P1) pada DT51 petrafuzz ver 3.3 sehingga mempermudah pemasangan (Gambar 20). Pemasangan dilakukan menggunakan kabel pelangi 16 pin yang ujungnya dipasang konektor untuk dihubungkan ke LCD dan ujung lainnya dipasang ke port LCD pada DT51 petrafuzz ver 3.3 dengan menggunakan IDC. Jenis LCD yang digunakan adalah LMB162AFC yang memiliki 16 karakter dan 2 baris dengan spesifik seperti dijelaskan pada Tabel 7 di bawah ini.
Gambar 22. Rangkaian LCD yang terhubung dengan port pada Mikrokontroler Tabel 7 Spesifikasi pinpada LCD tipe LMB162AFC
No. Pin Simbol Detail
1 GND Ground
2 VCC Supply Voltage +5V
3 Vo Contrast Adjustment
4 RS 0→Control input, 1→Data input 5 R/W Read/Write
6 E Enable
7 to 14 D0 to D7 Data
15 VB1 Backlight +5V
16 VB0 Backlight Ground
B.4
Zero Crossing (Pengendali Kecepatan Blower)
Driver blower merupakan rangkaian yang terdiri atas pembanding tegangan (voltage comporator), triac optoisolator, dan mikrokontroler. Rangkaian pembanding menggunakan IC LM 339, BTA dan MOC 3021.
Sumber tegangan kontrol device bersumber dari listrik AC 220V yang dihubungkan ke trafo CT 2A untuk menurunkan tegangan. Kemudian dari trafo dihubungkan ke rangkaian catu daya untuk mengubah tegangan AC menjadi DC dengan pertimbangan lebih aman untuk perangkat kendali. IC pengatur tegangan yang digunakan pada catu daya adalah IC regulator 7805/7809 untuk keluaran 5 dan 9 VDC. Kemudian dari rangkaian catu daya dialirkan ke perangkat kendali. Trafo dan rangkaian catu daya dapat dilihat pada Gambar 23.
28 Gambar 23. Trafo dan Catu daya
Selanjutnya jalur mikrokontroler terhubung dengan rangkaian driver blower (zero crossing) yang berperan penting sebagai switching ON-OFF dan lima tingkat kecepatan putar blower