DISAIN KENDALI LAJU ALIRAN UDARA DAN SISTEM
PENGUMPAN BAHAN-BAKAR BIOMASSA BERBASIS
FUZZY PADA PENGERING JAGUNG ERK-HYBRID
MUH. TAHIR
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI TESIS
DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Disain Kendali Laju Aliran Udara dan Sistem Pengumpan Bahan-bakar Biomassa berbasis Fuzzy pada Pengering Jagung ERK-Hybrid adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, Agustus 2009
Muh. Tahir
ABSTRACT
Muh. Tahir. Design of the Air Flow Rate and Feeder System of Biomass Fuel Controller base on Fuzzy for Hybrid Greenhouse Effect Corn Dryer. Under direction of I Dewa Made Subrata and Y. Aris Purwanto
Spesifically, the term of this drying refers to the removal of relatively small amount of moisture from an agriculture commodities by evaporation. Therefore, drying involves both heat (energy) and mass transfer operations simultaneously. The optimum condition of air (hot, dry and moves) used in this drying could be gained through controlling methods, one of them is Fuzzy Logic Controller (FLC). The FLC has been arranged of four inputs namely temperature error, RH error and each error change. The process of fuzzy yield two outputs and used to control the air flow rate and feeder system of biomass fuel in Hybrid Greenhouse Effect Corn Dryer. Devices such as biomass stove, AC motor driver, DC motor driver feeding for mechanism and microcontroller base measurement system have been designed under this research. The testing of the FLC on Hybrid-Greenhouse Effect dryier with 1526 kg of corn yields average drying air of 46.8 oC with deviation of 3.6 oC to the desired temperature. The average relative humidity of 41,8 % provides deviation of 6.1 % to the desired RH and both parameter needs 10 menit rising time to each desired value (47 oC and 45 %RH). The fuzzy controlling yields air flow rate of 1.25 m/sec and rotation speed of feeder 0.95 RPM. Biomass energy had the greater portion; 85.2% of the total energy consumption and 12.3 kg/hour rate of feeding. Solar and electrical energy consumption had portion of 9.6% and 5.2% respectively. The specific energy consumption (SEC) of this drying was 13.7 MJ/kg with drying efficiency 2.87%. The air drying condition which resulted by fuzzy controlling could increase the drying rate of 1.30 %db/hour as indicator of the drying effectiveness.
RINGKASAN
Muh.Tahir. Disain Kendali Laju Aliran Udara dan Sistem Pengumpan Bahan-bakar Biomassa berbasis Fuzzy pada Pengering Jagung ERK-Hybrid. Dibimbing oleh I Dewa Made Subrata dan Y. Aris Purwanto.
Secara khusus pengeringan diartikan sebagai proses pemindahan air dari komoditas hasil pertanian melalui proses penguapan. Pengeringan mencakup proses pindah panas (energi) dan pindah massa dalam operasi yang kontinyu. Kondisi udara pengering yang optimum dapat diperoleh melalui metode pengendalian, salah satu metode pengendalian yang dapat digunakan adalah kendali logika fuzzy (KLF). Kendali logika fuzzy disusun dari empat buah input yaitu error suhu, error RH dan laju errornya masing-masing. Proses fuzzynya menghasilkan dua buah keluaran yang digunakan untuk mengendalikan laju aliran udara dan sistem pengumpan bahan-bakar biomassa pada pengering jagung Efek Rumah Kaca (ERK)-Hybrid. Peralatan yang didisain meliputi tungku biomassa, driver motor AC, driver motor DC pengumpan tongkol dan mikrokontroler untuk sistem pengukuran. Pengujian sistem kendali logika fuzzy pada pengeringan dengan beban menghasilkan suhu rata-rata udara pengering 46,8 oC dengan simpangan 3,6 oC dan RH rata-rata udara pengering 41,8 % dengan simpangan 6,1 % serta waktu 10 menit untuk mencapai nilai masing-masing set point. Pengendalian pada nilai masing-masing set point menghasilkan rata-rata laju aliran udara 1,25 m/detik dan rata-rata putaran motor pengumpan 0,95 RPM. Bahan bakar biomassa merupakan konsumsi energi terbesar yakni 85,2% dari total konsumsi energi dengan laju pengumpanan 12,3 kg/jam. Konsumsi energi surya dan listrik masing-masing sebesar 9,6% dan 5,2%. Konsumsi energi spesifik (KES) sebesar 13,7 MJ/kg dengan nilai efisiensi pengeringan sebesar 2,87%. Kondisi udara pengering yang terbentuk melalui pengendalian logika fuzzy mampu meningkatkan laju penurunan kadar air bahan sebesar 1,30 %bk/jam yang merupakan indikator efektifitas pengeringan.
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2009 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB
DISAIN KENDALI LAJU ALIRAN UDARA DAN SISTEM
PENGUMPAN BAHAN-BAKAR BIOMASSA BERBASIS
FUZZY PADA PENGERING JAGUNG ERK-HYBRID
MUH. TAHIR
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada
Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul Tesis : Disain Kendali Laju Aliran Udara dan Sistem Pengumpan Bahan-bakar Biomassa berbasis Fuzzy pada Pengering Jagung ERK-Hybrid.
Nama : Muh. Tahir
NRP : F151070011
Disetujui
Komisi Pembimbing
Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, M.Agr Dr. Ir. Y. Aris Purwanto, M.Sc
Ketua Anggota
Diketahui
Ketua Mayor Teknik Mesin Dekan Sekolah Pascasarjana Pertanian dan Pangan (TMP)
Dr. Ir. Radite P.A. Setiawan, M.Agr Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S
PRAKATA
Dengan segala kerendahan hati, penulis memanjatkan puji syukur ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan tesis ini. Tulisan ini menyajikan kegiatan dengan judul ”Disain Kendali Suhu dan Kelembaban Relatif Udara berbasis Logika Fuzzy pada Pengering ERK-Hybrid”.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Leopold Oscar Nelwan, M.Si selaku ketua peneliti pada proyek penelitian KKP3T atas bimbingannya yang sangat berharga bagi penulis selama pendidikan dan penelitian, Bapak Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, MAgr selaku ketua komisi pembimbing atas segala koreksi, bimbingan dan motivasinya, Bapak Dr. Ir. Y. Aris Purwanto, M.Sc sebagai anggota komisi pembimbing, yang telah meluangkan waktu, pemikiran dan masukan-masukan dalam penyelesaian tesis, Bapak Prof. Dr. Ir. Kudang Boro Seminar, M.Sc selaku dosen penguji luar komisi pembimbing pada ujian tesis, atas segala masukan dan saran bagi penulisan tesis ini serta Bapak Dr. Ir. Radite Praeko Agus Setiawan, M.Agr selaku ketua mayor atas segala masukan dan arahan pada ujian tesis.
Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, Departemen Pertanian RI melalui Proyek Penelitian KKP3T Tahap II Tahun 2008 yang telah membantu pembiayaan penelitian ini. Tak lupa ungkapan terima kasih disampaikan kepada teman-teman TEP angkatan tahun 2007 dan teknisi serta laboran Laboratorium Energi dan Elektrifikasi Fateta IPB yang telah banyak membantu selama penelitian berlangsung. Pihak lain yang tidak disebutkan satu per satu.
”Semoga karya ilmiah ini bermanfaat”
Demikian sekelumit pengantar untuk penelitian ini dan sebelumnya saya ucapkan terima kasih.
Bogor, Agustus 2009
RIWAYAT HIDUP
Muh. Tahir dilahirkan di Distamar Kanjira pada tanggal 14 Nopember 1972, adalah putra bungsu dari tujuh bersaudara dari Bapak Purn (Alm) Zainuddin Rala dan Ibu Siti Bentoeng.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ... v
DAFTAR GAMBAR ... vi
DAFTAR LAMPIRAN... viii
1. PENDAHULUAN ... 1
2.6 Pengubah Digital ke Analog (Digital Analog Converter, DAC) ... 14
2.6.1 DAC Penjumlahan Resistor ... 15
2.6.2 DAC Jaringan R-2R Ladder ... 15
3.5 Deskripsi Sistem Pengeringan dan Pengendalian ... 24
3.6 Parameter ukur ... 25
3.7 Perhitungan Performansi Teknis ... 26
4. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 30
4.1 Disain Tungku dan Pengumpan Tongkol Jagung ... 30
4.3 Disain Driver Motor DC dengan DAC0808 ... 32
4.4 Disain Driver Motor AC ... 33
4.5 Hasil Disain Sistem Kendali Logika Fuzzy ... 34
4.5.1 Perangkat Keras ... 34
4.5.2 Perangkat Lunak ... 39
4.6 Skema Disain Kendali Logika Fuzzy pada Pengering ERK-Hybrid ... 41
4.7 Uji Kinerja Tungku ... 43
4.8 Uji dan Kalibrasi Sensor SHT75 ... 43
4.9 Uji Fungsi Keypad, LCD dan Akuisisi Data... 44
4.10 Uji Fungsi Driver Motor DC ... 46
4.11 Uji Fungsi Driver Motor AC ... 47
4.12 Uji Sistem Kendali Logika Fuzzy pada Pengering ERK-Hybrid ... 48
4.12.1 Uji sistem kendali logika fuzzy tanpa beban pengeringan ... 48
4.12.2 Uji sistem kendali logika fuzzy dengan beban pengeringan ... 50
5. SIMPULAN DAN SARAN ... 59
5.1 Simpulan ... 59
5.2 Saran ... 60
DAFTAR PUSTAKA ... 61
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Nilai koefisien konversi RH ... 14
2. Koefisien konversi temperatur berdasarkan SOT ... 14
3. Koefisien konversi temperatur berdasarkan VDD ... 14
4. Konfigurasi pin LMB162A ... 36
5. Perubahan suhu outlet dan inlet air dalam bak... 43
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Fungsi keanggotaan fuzzy; triangular dan trapesium ... 11
2. Proses Fuzzifikasi ... 11
3. Proses Evaluasi Aturan ... 12
4. Proses Penegasan ... 12
5. Sensor SHT11(a) dan SHT75(b) dan rangkaiannya ... 13
6. DAC Penjumlahan Resistor 4 bit biner ... 15
7. DAC R-2R Ladder 4 bit biner ... 15
8. Skema DAC 0808 (MC1408) ... 16
9. Rangkaian output dengan impedansi input yang rendah ... 17
10. Pin LM 339 ... 17
11. Rangkaian triac optocoupler ... 18
12. Perpindahan titik P, A dan B ... 20
13. Translasi gerak P2 dan P4 ... 20
14. Algoritma pengendalian dengan logika fuzzy ... 22
15. Tungku pembakaran tongkol jagung ... 30
16. Disain mekanisme pengumpan tungku ... 31
17. Unit Tungku dengan Pengumpanan Kincir ... 32
18. Rangkaian khas DAC 0808 dengan Op-Amp ... 33
19. Rangkaian driver motor AC untuk kipas ... 33
20. Skema teknik delay bentuk gelombang tegangan AC ... 34
21. Konfigurasi sensor SHT75 pada DT51 Petrafuz ... 35
22. Konfigurasi LCD pada DT51 Petrafuz ... 36
23. Konfigurasi Keypad pada DT51 Petrafuz ... 37
24. Konfigurasi driver motor DC pada DT51 Petrafuz ... 37
25. Regulator tegangan 2N3055 dengan pendingin ... 37
26. Rangkaian Zero Crossing Detector tegangan AC ... 38
27. Akuisisi Data DT51 Petrafuz dengan Personal Komputer ... 38
29. Skema Disain Kendali Logika Fuzzy pada Pengering ERK-Hybrid ... 42
30. Perbandingan suhu udara ... 44
31. Perbandingan RH udara ... 44
32. Tampilan mode suhu dan RH dua buah sensor ... 45
33. Tampilan mode input set point suhu dan RH ... 45
34. Tampilan suhu, RH dan set point pada disain antar muka ... 45
35. Hubungan nilai digital dengan tegangan DC keluaran ... 46
36. Hubungan suhu udara & putaran motor DC ... 46
37. Hubungan nilai digital dengan tegangan AC keluaran ... 47
38. Hubungan RH udara dan kecepatan aliran udara ... 48
39. Pola dan sebaran suhu udara pengering tanpa beban ... 48
40. Pola putaran motor pengumpan pada pengeringan tanpa beban ... 49
41. Pola dan sebaran RH udara pengering tanpa beban ... 49
42. Pola laju udara keluar pada pengeringan tanpa beban ... 50
43. Pola dan sebaran suhu udara pengering dengan beban ... 51
44. Pola pengendalian putaran motor pada pengeringan dengan beban ... 51
45. Pola dan sebaran RH udara pengering dengan beban ... 52
46. Pola pengendalian laju aliran udara pada pengeringan dengan beban ... 53
47. Pola dan sebaran suhu maupun RH udara ruang pengering ... 54
48. Penurunan kadar air pada beberapa titik pengukuran ... 54
49. Komposisi penggunaan jenis energi pada pengeringan ... 55
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Perhitungan performansi teknis ... 65
2. Perintah dalam bahasa Assembly ... 68
3. Perintah dalam bahasa Delphi 7.0 ... 84
4. Perintah Assembly Driver motor AC ... 98
5. Skema titik pengukuran tampak samping ... 100
6. Skema titik pengukuran tampak atas ... 101
1.
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Jagung merupakan tanaman pangan penting selain padi dan gandum. Beberapa
daerah di Indonesia menggunakan jagung sebagai makanan pokok dan atau substitusi.
Selain digunakan sebagai bahan makanan karena mempunyai kandungan karbohidrat
yang tinggi, tanaman jagung juga digunakan sebagai pakan ternak (hijauan atau biji),
diambil minyaknya (dari biji), dibuat tepung (dari biji, dikenal istilah tepung jagung
atau maizena), bahan baku industri (dari tepung biji dan tepung tongkolnya).
Pengembangan hasil tanaman jagung sebagai komoditas perdagangan dan industri
menyebabkan pentingnya aspek pengeringan sebagai pra pengolahan pada tahap pasca
panen menuju pengolahan industri. Rachman (2002) didalam Mulyantara (2008)
menyebutkan bahwa kebutuhan jagung cenderung meningkat dengan laju 0,34% per
tahun seiring dengan pesatnya permintaan jagung sebagai bahan baku industri pakan
ternak yang membutuhkan kontinuitas pasokan.
Pengembangan peralatan pengering berlangsung seiring dengan tuntutan tingkat
performansi alat yang tinggi dengan berbagai faktor pembatas seperti ketersediaan
sumber energi, material, dan teknologi yang dibutuhkan. Oleh karena itu jenis
pengering akan sangat bervariasi dan sifatnya khusus terutama dalam kaitannya
dengan jenis komoditas atau produk yang akan dikeringkan. Lebih dari 400 jenis
pengering telah dilaporkan pada literatur dan lebih dari 100 jenis telah tersedia di
pasaran umum (Mujumdar et al., 2001).
Jenis alat pengering yang banyak dikembangkan adalah pengering efek rumah
kaca (ERK) yang memadukan kolektor panas surya sebagai pembangkit panas udara
dengan ruang pengering untuk mengurangi biaya konstruksi (Abdullah, 1993, 2007).
ERK dapat dibangun dalam berbagai konfigurasi tergantung pada jenis komoditas
yang dikeringkan, luas lahan tersedia, intensitas dan lama penyinaran surya. Sumber
pembangkitan panas udara dapat dikombinasikan dengan sumber energi lain sehingga
disebut dengan pengering ERK-Hybrid.
Pengeringan yang efektif dapat terjadi jika kondisi udara pengering ideal
berkaitan secara erat dan sangat perlu untuk menjaga masing-masing faktor berada
pada kondisi yang tepat. Istilah untuk tingkat kekeringan udara adalah kelembaban,
semakin rendah tingkat kelembaban berarti semakin kering udara tersebut.
Kelembaban relatif (Relative Humidity, RH) udara merupakan istilah yang paling
sering digunakan yang menyatakan rasio antara uap air dalam udara dengan kondisi
udara yang jenuh dengan air. Penerapan ketiga kondisi udara yang tepat secara
terus-menerus pada proses pengeringan menyebabkan waktu tempuh untuk mencapai suatu
tingkat kandungan air bahan yang dikeringkan menjadi lebih singkat. Perbandingan
antara perubahan kandungan air bahan dengan waktu yang dibutuhkan disebut dengan
istilah laju penurunan kandungan air bahan. Semakin besar nilai laju penurunan
kandungan air bahan menunjukkan proses pengeringan yang efektif dan semakin kecil
nilai laju pengeringan bahan menunjukkan proses pengeringan yang kurang efektif.
Dengan demikian maka laju penurunan kadar (kandungan) air bahan atau disebut juga
laju pengeringan merupakan faktor yang dijadikan indikator efektifitas pengeringan.
Pengeringan merupakan proses yang dinamis menyangkut penggunaan energi
dan kondisi udara yang akan memindahkan sejumlah tertentu kadar air bahan.
Penggunaan energi sangat intensif sebagai akibat dari panas laten penguapan yang
tinggi dan ketidakefisienan penggunaan udara panas sebagai media pengering (paling
umum). Berbagai kajian melaporkan bahwa konsumsi energi nasional untuk operasi
pengeringan di industri berkisar dari 10-15% untuk Amerika Serikat, Kanada, Prancis,
Inggris dan hingga 20-25% untuk Denmark dan Jerman. Konsumsi energi dalam
pengeringan berkisar dari nilai terendah di bawah 5% untuk industri proses kimiawi
dan hingga 35% untuk operasi pembuatan kertas, (Mujumdar et al., 2001).
Tungku biomassa dalam pengeringan ditujukan untuk menyediakan panas baik
ketika intensitas penyinaran surya berkurang atau tidak tersedia sama sekali.
Pemanfaatan biomassa sebagai sumber energi dimaksudkan untuk memanfaatkan
bahan bakar yang tersedia secara lokal dan berpotensi sebagai limbah sehingga biaya
operasional pengeringan dapat ditekan serendah mungkin. Berbagai sumber yang
berpotensi sebagai energi biomassa adalah limbah pertanian (tongkol jagung, sekam,
dll.), limbah perkebunan (kayu, sabut & tempurung kelapa, dll), limbah peternakan
(kotoran ternak sebagai biogas, dll.) dan limbah beberapa jenis industri, (Abdullah
Mulyantara (2008) menguji tungku biomassa model silinder dengan tipe
pengumpan sistem auger (screw conveyor) pada pengering ERK-Hybrid.
Pengumpanan kontinyu secara mekanis masih sulit dilakukan dan digantikan dengan
cara manual karena rancangannya yang belum sempurna.
Konsumsi energi pada pengering ERK-Hybrid selama proses pengeringan
berasal dari energi radiasi surya, biomassa dan listrik. Pengeringan kakao dengan rak
berputar membutuhkan konsumsi energi spesifik sebesar 7,9 – 9,9 MJ/kg (Nelwan,
2005). Sedangkan Mulyantara (2008) melaporkan pengeringan jagung pipilan dengan
silinder berputar membutuhkan konsumsi energi spesifik sebesar 6,03 – 8,01 MJ/kg.
Konsumsi energi surya akan sangat tergantung pada kondisi cuaca dan iklim setempat.
Persentase konsumsi energi surya pada kedua percobaan pengeringan berlainan
komoditas tersebut masing-masing berkisar 10,7 – 16,4% dan 13,78 – 15,01%.
Persentase energi biomassa dan listrik oleh Mulyantara (2008) masing-masing berkisar
76,59 – 79,36% dan 6,87 – 8,39%. Serta laju penggunaan tongkol jagung rata-rata
sebesar 5,57 kg/jam. Diduga konsumsi energi spesifik masih bisa diperkecil apabila
pemasukan energi tambahan (biomassa) dilakukan dengan sistem kendali sesuai
kebutuhan.
Penggunaan energi pada pengering ERK-Hybrid yang dilakukan tanpa
pengendalian dapat mengakibatkan ketidakoptimalan penggunaan energi. Sehingga
dipandang perlu menerapkan suatu sistem kendali yang secara pintar dapat mengatur
penggunaan energi biomassa dan energi listrik sesuai dengan tingkat kebutuhan proses
pengeringan.
1.2 Perumusan Masalah
Kondisi udara pengering yang optimum pada sistem pengeringan ERK-Hybrid
dapat diperoleh dengan cara:
- mengendalikan pengumpanan bahan bakar biomassa (tongkol jagung) pada sistem
tungku sesuai dengan tingkat suhu udara pengeringan yang diharapkan.
- mengendalikan laju aliran udara yang menyebabkan kondisi RH ruang pengering
rendah sehingga proses pengeringan berlangsung efektif.
- menerapkan metode pengendalian logika fuzzy untuk mengakomodasi kedua point
pustaka menunjukkan bahwa metode binary tidak dapat diterapkan karena
memiliki pola pengendalian yang tidak kontinyu. Sementara metode
Proporsional-Integral-Derivatif (PID) sebagai penyempurnaan metode binary (On/Off) untuk
kasus kontinyu membutuhkan data respon transien pada metode binary sebagai
dasar perhitungan konstanta PID.
1.3 Tujuan Penelitian
1.3.1 Tujuan Umum
Melakukan rancangan dan pengujian sistem kendali logika fuzzy untuk
pengeringan jagung pipilan pada pengering jagung ERK-Hybrid.
1.3.2 Tujuan Khusus
o Merancang unit tungku dan sistem pengumpanan tongkol jagung secara mekanis.
o Merancang perangkat keras kendali laju aliran udara keluar dan sistem
pengumpanan bahan bakar biomassa (tongkol jagung).
o Merancang perangkat lunak sistem kendali dengan logika fuzzy berbasis komputer
dan mikrokontroler.
o Melakukan uji performansi sistem pengering secara keseluruhan.
1.4 Manfaat Penelitian
o Tersedianya rancangan sistem pengumpan tongkol jagung secara mekanis dan
terkendali pada suatu unit tungku.
o Proses pengeringan yang lebih efektif dari segi waktu pada pengering jagung
ERK-Hybrid dengan adanya kondisi udara pengering yang optimum.
o Tersedianya rancangan pengendalian algoritma fuzzy pada pengering ERK-Hybrid
skala lapangan.
1.5 Lingkup Penelitian
Penelitian mencakup perangkat keras meliputi disain tungku dan sistem
pengumpan tongkol jagung, disain sistem mikrokontroler, disain sistem akuisisi data
dan perangkat lunak meliputi disain antar muka akuisisi data, pemrograman logika
fuzzy, pembacaan sensor, LCD dan keypad. Serta pengujian sistem kendali logika
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Jagung
Jagung (Zea mays L) merupakan tanaman semusim yang termasuk famili
rumput-rumputan. Selain jagung, tanaman lain yang termasuk dalam famili yang sama
adalah gandum, barley, gandum hitam, dan sorgum (Wallace et al., 1949).
Jagung memiliki bunga jantan dan bunga betina yang terpisah dalam satu
tanaman. Bunga jantan tumbuh dibagian puncak tanaman, berupa karangan bunga
(inflorescene) dengan serbuk sari berwarna kuning dan beraroma khas. Sedangkan
bunga betina tersusun dalam tongkol yang tumbuh dari ruas/buku diantara batang dan
pelepah daun. Pada umumnya, satu tanaman hanya dapat menghasilkan satu tongkol
produktif meskipun memiliki sejumlah bunga betina. Beberapa varietas unggul dapat
menghasilkan lebih dari satu tongkol produktif dan disebut sebagai varietas profilik.
Biji jagung kaya akan karbohidrat, yang sebagian besar terdapat pada endospermium.
Kandungan karbohidrat dapat mencapai 80 % dari seluruh bahan kering biji.
Karbohidrat dalam bentuk pati umumnya berupa campuran amilosa dan amilopektin
(Estiningrum, 2007).
Kondisi pengeringan biji jagung yang direkomendasikan (Chakraverty & Singh,
2001) diantaranya pemanasan maksimum suhu udara pengering yang akan mengenai
bahan untuk benih 43 oC, pangan 54 oC dan pakan 82 oC. Kedalaman bak jagung
untuk model pengeringan statis dengan udara yang dipanaskan adalah 40-60 cm. Laju
aliran udara minimum yang dibutuhkan pada kadar air 20-30% adalah 2,4-4,0
m3/menit. Serta kadar air jagung saat pemanenan untuk pengeringan jemur sebesar
25% dan untuk pengeringan dengan udara yang dipanaskan sebesar 35%.
Dari aspek persyaratan mutu biji jagung untuk pedagangan menurut Standar
Nasional Indonesia (SNI), dikelompokkan menjadi dua bagian, yaitu persyaratan
kualitatif dan persyaratan kuantitatif (Sulikah, 2007). Persyaratan kulitatif jagung
meliputi: produk harus terbebas dari hama dan penyakit, produk terbebas dari bau
busuk maupun zat kimia lainnya (berupa asam), produk harus terbebas dari bahan dan
sisa-sisa pupuk maupun pestisida, memiliki suhu normal. Sedangkan persyaratan
kuantitatif diantaranya kadar air untuk mutu I dan II sebesar 14% , mutu III sebesar
2.2 Sistem Pengeringan
Terdapat banyak jenis mesin pengering yang sering digunakan dalam proses
pengeringan untuk berbagai kriteria diantaranya dari aspek modus operasi, jenis
masukan panas, keadaan bahan dalam mesin pengering, tekanan operasi, media
pengeringan (konveksi), suhu pengeringan, jumlah tahapan dan lainnya.
Pengelompokan mesin pengering berdasarkan mode masukan energi panas dibedakan
atas mesin pengering langsung dan mesin pengering tak-langsung (Mujumdar et al.,
2001).
Pengering yang banyak dikaji akhir-akhir ini adalah sistem pengeringan yang
memanfaatkan efek rumah kaca (ERK) yang menggunakan sumber energi terpadu dari
jenis surya, listrik dan biomassa (Hybrid). Pada sistem pengeringan ini, Nelwan
(2005) melakukan simulasi penggunaan energi untuk parameter suhu dan kelembaban
udara pengering dengan kendali logika fuzzy pada pengering yang perbesar (scale up)
hingga kapasitas 500 kg. Skenario yang dihasilkan terdiri atas tiga pilihan yakni (1)
pada skenario VI: suhu udara pengeringan 55 oC dan RH 35 %, (2) skenario VII: suhu
udara pengeringan 45 oC dan RH 50 % dan (3) skenario VIII: suhu udara pengeringan
40 oC dan RH 70 %. Hasil masing-masing skenario menyebabkan perubahan laju
pembakaran tungku dan laju udara pengeringan yang bervariasi. Lama pengeringan
untuk skenario VI; 16,5 jam, skenario VII; 26 jam dan skenario VIII; 39 jam. Laju
pembakaran untuk skenario VI, VII dan VIII adalah 12, 7 dan 3 kg/jam.
Kondisi suhu dan RH udara lingkungan dan ruang pengeringan dalam penelitian
Mulyantara (2008) memberikan kisaran suhu lingkungan antara 28,7 – 38,7°C dengan
rata-rata suhu sebesar 33,5°C, pengujian II mempunyai suhu antara 31,3 – 37,9°C
dengan rata-rata suhu 34,7°C, dan pada pengujian III suhu berlangsung antara 30,7 –
37,4°C, dengan rata-rata suhu adalah 34,9°C. Kelembaban relatif (RH) lingkungan
pengujian I berkisar antara 62,1 – 98,1%, pengujian II mempunyai kisaran 65,9 –
82,5% dan pengujian III antara 58,7 – 80,3% dengan rata-rata RH masing-masing
berturut-turut adalah 79,4%, 76,1%, dan 69,7% .
Omid et al., (2006) melakukan pengeringan gabah dengan model lapisan tipis
pada sebuah pengering dengan teknik kontrol suhu dan kelembaban udara. Dengan
setelah rak bahan, sistem pengontrolan mampu mempertahankan suhu pada tingkat
yang digunakan; 30, 40, 50, 60 dan 70 oC. Bahan dengan kadar air awal 27%bk dan
tingkat suhu yang digunakan 50, 60, 70 oC, pengeringan berlangsung dalam waktu 100
– 160 menit. Kecepatan udara yang digunakan pada tingkat yang berbeda yakni 0,25,
0,5, 0,75 dan 1 m/detik. Kecepatan udara optimum yang diperoleh pada tingkat 0,75
m/detik menunjukkan korelasi yang kuat antara suhu dengan laju pengeringan.
Hendarto (2008) melakukan pengeringan biji jagung pada Instore Drying (ISD)
dengan teknik kontrol on/off beralgoritma PID pada blower penghembus udara keluar
bin. Kondisi blower on pada saat kadar air kesetimbangan biji jagung (Me) dalam bin
yang diasumsikan besarannya sama dengan perhitungan suhu dan kelembaban udara
yang terdeteksi melalui sensor SHT75; lebih besar dari kadar air kesetimbangan udara
lingkungan. Dengan memanfaatkan udara lingkungan bersuhu rata-rata 32,8 oC,
jagung dari kadar air 17,6 % dapat dikeringkan hingga kadar air 12,4 % dalam waktu
49 jam.
Harital (1999) melakukan kajian pengembangan sistem pengontrolan suhu
dengan algoritma PID pada sistem pemeraman buatan (artificial ripening). Terdapat
empat tahapan penyusunan program PID sebelum digunakan untuk proses pemeraman
yakni program kalibrasi sensor, program respon transien, program pengujian
parameter PID dan program pemeraman akhir. Program respon transien disusun
berdasarkan data sistem kontrol On/Off sehingga diperoleh data keluaran berupa
konstanta (K), waktu integral (Ti), dan waktu diferensial (Td) sebagaimana terlihat
pada persamaan dasar aksi kontrol PID berikut.
⎥
dimana u adalah variabel keluaran kontrol, e adalah nilai error parameter kontrol (Set
Point-Aktual). Keluaran kontrol sebanding dengan penjumlahan tiga bagian yakni: P
(sebanding dengan error), I (sebanding dengan integral error) dan D (sebanding
dengan diferensial error).
Nizar J.E. (1997) melakukan pengendalian suhu dalam ruang pengering model
matriks keputusan 3x3, 7x7 dan 11x11 untuk pengeringan tanpa beban menunjukkan
bahwa matriks unjuk kerja 11x11 memiliki keluaran yang lebih baik dan halus.
Pemberian set point suhu yang berbeda; 45 oC, 50 oC dan 55 oC pada matriks unjuk
kerja 11x11 menunjukkan bahwa kenaikan suhu tiap derajat Celcius pada nilai set
point yang lebih tinggi menjadi lebih cepat. Perlakuan beban pengeringan berupa
irisan wortel menyebabkan waktu pencapain suhu set point menjadi lebih lama
dibandingkan dengan tanpa beban.
Senjaya I. (1998) menerapkan sistem kontrol fuzzy untuk mengatur suhu pada
ruang pengering model rumah kaca berukuran panjang 36 cm, lebar 36 cm dan tinggi
27 cm. Pengujian dilakukan dengan set point suhu yang berbeda; 40 oC, 50 oC dan 60
o
C serta menghitung RH udara melalui persamaan psychrometric. Hasil menunjukkan
bahwa dari ketiga set point suhu, pengontrolan pada nilai 40 oC memberikan waktu
pencapaian yang lebih cepat serta simpangan yang lebih kecil. Kelembaban udara
ruang pada set point suhu 40 oC berkisar 58 – 59 %RH, pada suhu 50 oC berkisar 39 –
42 %RH dan pada suhu 60 oC berkisar 30 – 33 %RH.
Stawczyk dan Czapnik (2004) mengembangkan sistem kontrol pada pengeringan
tipe semprot (spray drying). Sistem kontrol logika fuzzy digunakan sebagai cara
praktis untuk mengatasi permasalahan dalam bidang rekayasa khususnya model non
linier dan model kompleks tak konsisten (ambiguity). Logika fuzzy mampu memberi
solusi pada data diskrit (discrepancies) dan semu (polysemy) ketika pengolahan data
real. Logika fuzzy dipandang sebagai suatu metode/alat untuk optimasi parameter
operasi pada proses pengeringan.
Mansor H., et al., (2008) menerapkan pengontrolan logika fuzzy pada proses
pengeringan biji-bijian. Proyek pengering biji-bijian tersebut sebelumnya sulit untuk
dikontrol karena panjangnya proses waktu tunda dan karakteristiknya yang non linier.
Pengontrolan terdiri atas dua input; error antara kadar air biji-bijian dan set point dan
laju perubahan errornya serta satu output fuzzy digunakan untuk menggerakkan laju
aliran biji-bijian. Seluruh pengujian menunjukkan hasil yang baik dan kontrol logika
fuzzy stabil dan kuat terhadap gangguan (noise) serta respon yang sangat cepat
Lu C., et a.l. (2006) merancang sistem kontrol fuzzy pada alat pengering cepat
(microwave) untuk tanaman obat-obatan China. Sistem kontrol juga menggunakan
chip prosessor tunggal 8051 dan sensor temperatur model NJL9103. Dengan
menerapkan teknik kontrol fuzzy, sistem pengeringan memiliki karakter pintar
(intellectualized) dan hanya membutuhkan daya atau energi kecil.
Darjat (2008) menerapkan sistem pengendalian suhu dan kelembaban pada
mesin pengering kertas dengan logika fuzzy. Sistem kontrol memanfaatkan
mikrokontroller Atmega 8535 dengan sensor suhu dan kelembaban SHT11 digunakan
untuk memperoleh hasil pengeringan berupa kertas kering ideal dengan suhu 33-35 oC
dan kelembaban 41 %. Dengan pengujian 3 nilai set point yang berbeda; 40 oC, 45 oC
dan 50 oC, Set point 50 oC memberikan hasil yang bersesuaian dengan suhu kertas 38
o
C dan kelembaban 40,9 %. Sedangkan set point 40 oC dan 45 oC masing-masing
menghasilkan suhu kertas 34,7 oC dan 36,1 oC serta kelembaban 49,2 % dan 43,5 %.
2.3 Logika Fuzzy
Sistem fuzzy yang diperkenalkan oleh Prof. L.A. Zadeh di Barkeley pada tahun
1965 adalah teori yang memasukkan seluruh anggota himpunan semesta menjadi
anggota suatu himpunan tertentu berdasarkan nilai atau derajat keanggotaan. Berbeda
dengan konsep himpunan yang sejak dahulu banyak digunakan, yaitu himpunan crisp
yang memiliki batasan yang jelas, himpunan fuzzy tidak memiliki batasan yang jelas
(kabur).
Himpunan fuzzy (fuzzy sets) merupakan media komunikasi yang berbicara
mengenai logika alami dan kompleksitas di antara manusia dan pengetahuan sosial
(Marimin, 2002 didalam Nugroho, 2007). Himpunan fuzzy dan fungsi
keanggotaannya didefenisikan sebagai berikut: “Jika x adalah koleksi dari objek-objek
yang dinotasikan sebagai X, maka suatu himpunan fuzzy A dalam x adalah himpunan
dari pasangan nilai:
A = {(x, µA(x)}|x Є X},
dimana µA(x) disebut sebagai fungsi keanggotaan untuk himpunan fuzzy A. Fungsi
keanggotaan tersebut memetakan setiap elemen dari x ke sebuah derajat keanggotaan
Logika fuzzy merupakan bagian dari logika boolean, yang digunakan untuk
menangani konsep derajat keanggotaan, misalnya derajat keanggotaan bilangan
diantara selang 0 dan 1. Logika fuzzy sering menggunakan informasi linguistik dan
verbal yang disebut label. Dalam logika fuzzy terdapat beberapa proses (inferensi
fuzzy), yaitu penentuan gugus fuzzy, penerapan aturan if-then, dan penegasan
(defuzzy).
2.4 Inferensi fuzzy
Sistem inferensi fuzzy merupakan penduga numerik yang terstruktur dan
dinamik. Sistem ini mempunyai kemampuan untuk mengembangkan sistem intelijen
dalam lingkungan yang tidak pasti dan tidak tepat. Sistem ini menduga suatu fungsi
dengan logika fuzzy (Marimin, 2002 didalam Nugroho, 2007).
Inferensi fuzzy adalah suatu proses perumusan model untuk mendapatkan sebuah
keluaran menggunakan logika fuzzy dari suatu masukan. Model yang ada dapat
dijadikan suatu dasar untuk pengambilan keputusan atau pembedaan pola.
Sistem inferensi fuzzy telah berhasil diterapkan pada beberapa bidang seperti
kontrol automatis, klasifikasi data, analisis keputusan, sistem pakar dan computer
vision. Karena itu, sistem inferensi fuzzy biasa dikenal dengan nama fuzzy-rule-based
system, fuzzy expert system, fuzzy modeling, fuzzy associative memory, dan fuzzy logic
controllers ([Math works] 2004 didalam Nugroho, 2007).
2.4.1. Penentuan gugus fuzzy
Penentuan gugus atau keanggotaan fuzzy melalui suatu fungsi yang
memetakan tiap elemen himpunan ke suatu nilai keanggotaan yang besarnya antara
0 dan 1. Beberapa jenis fungsi keanggotaan fuzzy adalah trapezoidal, triangular,
gaussian dan sigmoidal. Jenis trapezoidal adalah fungsi keanggotaan yang
berbentuk trapesium, dan triangular adalah fungsi keanggotaan yang berbentuk
segitiga. Keduanya adalah fungsi keanggotaan yang paling sederhana karena
hanya tersusun dari beberapa garis lurus. Contoh himpunan dan keanggotaan
fuzzy; sebuah sistem fuzzy untuk mengukur suhu mempunyai 5 buah membership
function dengan label sangat dingin, dingin, hangat, panas dan sangat panas. Nilai
yang diperoleh dari crisp input adalah 47 oC maka penentuan gugus fuzzy (fuzzy
Gambar 1. Fungsi keanggotaan fuzzy; triangular dan trapesium
Dua buah fuzzy input masing-masing adalah dingin (x2) dan hangat (x1)
dapat dicari melalui persamaan garis. Kedua nilai berupa x2 dan x1 selanjutnya
menjadi fuzzy input bagi proses evaluasi aturan fuzzy atau fuzzy rules.
Input Fuzzy Input Crisp
Input Fungsi
Keanggotaan Fussifikasi
Gambar 2. Proses Fuzzifikasi
2.4.2. Penerapan aturan if-then atau Fuzzy Rules
Fuzzy rules atau banyak dikenal dengan fuzzy if-then rules berbentuk: if ξ is
A and ψ is B then γ is C, dimana A, B dan C adalah nilai linguistik yang
didefenisikan oleh himpunan fuzzy. “ξ is A” dan “ψ is B” sering disebut sebagai
antecendent atau premise, sedangkan “γ is C “ disebut sebagai consequence atau
conclusion ([Math Works] 2004 didalam Nugroho, 2007).
Proses ini berfungsi untuk mencari suatu nilai fuzzy output dari fuzzy input.
Operator yang digunakan dalam penyusunan fuzzy rules dapat berupa AND, OR
dan NOT. Operator OR memproses nilai input terbesar dan NOT untuk nilai
kebalikan (1- x). Jika operator yang digunakan adalah AND maka input yang
diproses adalah input terkecil, misalnya:
o If suhu1 is hangat (x1) and suhu2 is dingin (x2) then pengumpan is cepat.
Nilai fuzzy output dari pernyataan tersebut adalah x2 karena x2 < x1 pada gambar
Output Fuzzy Input Fuzzy
Aturan Evaluasi Aturan
Gambar 3. Proses Evaluasi Aturan
2.4.3. Penegasan (Defuzzy)
Penegasan atau defuzzy merupakan suatu proses pengubahan output fuzzy ke
output yang bernilai tunggal (crisp). Terdapat beberapa metode defuzzifikasi,
namun yang paling sering digunakan adalah metode centroid dan maksimum
(Marimin, 2002 didalam Nugroho, 2007). Ilustrasi penegasan atau defuzzy terlihat
pada gambar 4.
Output Crisp Fuzzy Output
Output Fungsi
Keanggotaan Defuzzifikasi
Gambar 4. Proses Penegasan
Rumus yang digunakan dalam proses ini adalah:
∑
2.5 Sensor Suhu dan Kelembaban
Sensor yang digunakan adalah SHT11 dan SHT75 yang terdiri atas sensor suhu
dan kelembaban yang menyatu dalam satu bentuk fisik (two in one). Sensor SHT11
dan SHT75 adalah sensor digital untuk temperatur sekaligus kelembaban pertama di
dunia diproduksi oleh pabrik pembuatnya, Sensirion Corp. Kedua sensor dirancang
dengan 2 wire serial antarmuka, output digital dan terkalibrasi penuh. Sensor SHT11
SHT11 adalah salah satu sensor temperatur dan kelembaban yang dikemas dalam
− Sensor RH dengan selang: 0 – 100% RH, resolusi 0,03%RH, akurasi ± 3,5%RH
− Sensor suhu dengan selang: -40 s.d. 123,8oC, resolusi 0,01oC, akurasi ±0,5oC Sensor SHT75
SHT75 merupakan sensor temperatur dan kelembaban khusus untuk memperoleh
kualitas pengukuran yang baik dengan presisi tinggi. Adapun spesifikasi SHT75
ini adalah sebagai berikut:
− Sensor RH dengan selang: 0 – 100% RH, resolusi 0,03%RH, akurasi ± 2,0%RH
− Sensor suhu dengan selang: -40 s.d. 123,8oC, resolusi 0,01oC, akurasi ±0,4oC
Sensor SHT11 dan SHT75 adalah sensor yang terdiri atas 4 pin yakni pin SCK,
pin Data, pin VDD dan pin Ground. Pada modul SHT11 pin SCK berada pada jalur 3,
pin Data pada jalur 1, pin VDD pada jalur 8 dan pin Ground pada jalur 4. Sedangkan
pada SHT75, Pin SCK berada pada jalur 1, pin Data pada jalur 4, pin VDD pada jalur
2 dan pin Ground pada jalur 3. Pin SCK digunakan untuk serial clock input yang
diberi tegangan 5 volt DC yang dihubung seri dengan resistor 10 kΩ. Hal ini sama
untuk pin DATA yang merupakan serial data bidirectional. Sedangkan pin VDD dan
Ground masing-masing digunakan untuk sumber tegangan dan ground. Secara
lengkap modul dan rangkaian untuk SHT11 & SHT75 ditunjukkan pada Gambar 5.
Untuk mengkonversi nilai output sensor SHT11 dan SHT75 ke nilai RH
menggunakan persamaan sebagai berikut, (Sensirion.Corp. 2008):
RHlinear = C1 + C2 x SORH + C3 x SORH2 ... (2)
(a) (b)
Koefisien konversi yang digunakan untuk mengubah nilai output sensor ke nilai RH
terdiri atas C1, C2, dan C3. Sedangkan SORH yang digunakan adalah 12 bit seperti
terdapat pada tabel 1.
Tabel 1. Nilai koefisien konversi RH, (Sensirion.Corp. 2008).
SORH c1 c2 c3
12 bit -4 0,0405 -2,8 * 10-6
8 bit -4 0,648 -7,2 * 10-4
Sedangkan persamaan yang digunakan untuk mengkonversi nilai suhu dari
keluaran pembacaan sensor SHT11 dan SHT75 yang berupa digital adalah sebagai
berikut:
Suhu = d1 + d2 x SOT ... (3)
Koefisien konversi yang digunakan untuk mengubah nilai output sensor ke nilai
temperatur terdiri atas d1 dan d2, tabel 3, sedangkan nilai. SOT yang digunakan adalah
12 bit dengan tegangan catu (VDD) adalah 5 Volt seperti pada tabel 2.
Tabel 2. Koefisien konversi temperatur berdasarkan SOT, (Sensirion.Corp. 2008)
SOT d2 (oC) d2 (oF)
14 bit 0,01 0,018
12 bit 0,04 0,072
Tabel 3. Koefisien konversi temperatur berdasarkan VDD, (Sensirion.Corp. 2008)
VDD d1 (oC) d1 (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
2.6 Pengubah Digital ke Analog (Digital Analog Converter, DAC)
Pada sistem kendali dan pengaturan secara digital, data hasil olahan biasanya
harus diubah menjadi besaran analog agar dapat menggerakkan peralatan analog
seperti motor listrik. Oleh karena itu diperlukan piranti pengubah digital ke analog
yang berdasarkan metode konversinya (Dailey, 1989) dapat dibedakan menjadi dua
2.6.1DAC Penjumlahan Resistor
DAC jenis ini menghasilkan sinyal analog berdasarkan penjumlahan nilai resistor
(R) secara paralel pada jalur masukan penguat. Ilustrasi rangkaian untuk 4 bit
seperti gambar 6 dan tegangan outputnya mengikuti persamaan:
⎟⎟
Gambar 6. DAC Penjumlahan Resistor 4 bit (Dailey, 1989)
2.6.2DAC Jaringan R-2R Ladder
DAC jenis ini paling sering digunakan karena hanya membutuhkan dua nilai
resistor untuk berbagai masukan biner. Ilustrasi rangkaian seperti gambar 7
berikut.
Gambar 7. DAC R-2R Ladder 4 bit (Dailey, 1989)
Persamaan tegangan output (Vo) dari rangkaian pada gambar 7 untuk 4 bit biner
adalah:
DAC 0808 adalah jenis pengubah digital ke analog jenis R-2R Ladder yakni
pemasangan nilai resistor pada jalur inputnya dengan pola R-2R; R = 10 KΩ maka
2R-nya = 20 KΩ. Pemasangan nilai resistor seperti itu dimaksudkan untuk
mendapatkan Vout yang linier (kenaikan per step nya tetap). Gambar skema dan
tampak atas DAC 0808 terlihat pada gambar 8 berikut ini.
Current switches
Gambar 8. Skema DAC 0808 (MC1408), (National Semiconductor, 2008)
Keluaran arus (Io) dari DAC 0808 (Dailey, 1989) dinyatakan dalam persamaan :
⎥⎦
Pengubah digital ke analog DAC 0808 mengubah data 8-bit arus berkecepatan
tinggi menjadi data analog. Dengan menambahkan sebuah rangkaian penguat
(Op-amp) ke pin 4 sebagai arus output, keluaran analog dengan impedansi input
rendah dapat diperoleh. Hubungan antara arus output (Io) dengan rangkaian
variabel untuk keluaran penguatan yang positif mengikuti persamaan berikut ini
(Basak, 1991).
FS O
O I I
mA
x
R
V
I
REF REF FS
256
255
−
≈
... (8)Dimana : IFS : arus pada skala (beban) penuh, Amp
VREF : Tegangan referensi, Volt
RREF : Tahanan resefernsi, Ω
Gambar 9. Rangkaian output dengan impedansi input yang rendah (Basak, 1991)
2.7 Driver Motor AC
Driver motor AC adalah rangkaian yang terdiri atas pembanding tegangan
(voltage comparator), triac optoisolator dan mikrokontroler. Rangkaian pembanding
tegangan menggunakan LM339 dan rangkaian triac optocoupler dengan BTA41 dan
MOC3021.
LM339 terdiri atas empat pembanding tegangan akurat dan independen dengan
spesifikasi tegangan offset rendah sebesar maksimum 2 mV untuk semua komparator.
Hal ini dirancang untuk dapat berfungsi pada sumber tegangan tunggal dengan suatu
selang tertentu (2 – 36 VDC).
1 2 3 4 5 6 7
8 9
10 11
12 13
14
Gambar 10. Pin LM 339 (National Semiconductor, 2009)
Rangkaian ini ditujukan untuk mendeteksi tegangan nol pada arus yang
Teknik kontrol (switch) fase tegangan selanjutnya menggunakan triac
(BTA/BTB41) yang dirangkai dengan optocoupler (MOC3021) sebagai suplai
tegangan bagi motor AC sehingga putarannya dapat divariasikan.
Gambar 11. Rangkaian triac optocoupler (Fairchild Semiconductor Corp. 2003)
Jalur ’HOT’ pada rangkaian adalah jalur tegangan yang dikontrol dan beban
dihubungkan dengan ’ground’. Tahanan 39 Ω dan kapasitor 0,01 µF sebagai ’snubber’
triac dan tahanan 360 Ω dan kapasitor 0,05 µF sebagai ’snubber’ optocoupler.
2.8 Tungku Pembakaran
Tungku dimaksudkan sebagai tempat pembakaran bahan agar energi panas yang
dihasilkan dapat dimanfaatkan secara optimum. Rancangan tungku sangat
menentukan sempurna tidaknya proses pembakaran berlangsung dan menetukan laju
pembakaran bahan. Proses pembakaran sempurna terjadi dari rancangan tungku yang
memungkinkan jumlah oksigen tersedia dan kontak dengan partikel karbon pada
bahan bakar. Demikian pula pembuangan gas dan sisa hasil pembakaran harus lancar
terbuang keluar sistem. Hal lain yang perlu diperhatikan adalah bahan tungku dalam
kaitannya dengan proses pindah panas baik kedalam sistem yang dikehendaki maupun
keluar sistem (lingkungan) yang tidak dikehendaki (Abdullah dkk., 1998).
2.9 Pindah Panas
Salah satu aspek penting termodinamika adalah menyangkut kuantitas pindah
panas dari sebuah sistem yang berlangsung dalam suatu keadaan setimbang ke
keadaan setimbang lainnya. Pertimbangan yang lebih penting dalam fenomena ini
adalah laju berlangsungnya pindah panas dalam merancang mesin atau peralatan
dimana panas harus dipertukarkan dengan sekitarnya, ukuran peralatan pindah-panas,
material konstruksinya dan perlatan tambahan yang dibutuhkan dalam
Evaluasi-evaluasi yang sering dilakukan meliputi kuantitatif laju-laju dan
kuantitas-kuantitas dari panas tersebut dengan tiga mekanisme dasar transfer panas
yakni konduksi, konveksi dan radiasi. Analisis hukum pertama termodinamika pada
suatu fluida yang mengalami pindah panas akan menghasilkan (Welty et al., 2004):
T Cp
q= Δ
Δ (m• ) ... (9)
dimana Δq : laju perpindahan kalor dalam Joule/detik
m : laju massa dalam kg/detik
Cp : panas jenis fluida dalam J/kgoC
ΔT : perbedaan suhu dalam Celcius
Laju pembentukan kalor dari sebuah materi yang mengandung nilai kalor
tertentu mengikuti persamaan:
dimana: Nk : Nilai kalor materi dalam J/kg
Pembakaran adalah cara yang dikenal paling sederhana dalam proses pemecahan
panas (termal) dan merupakan sumber panas secara langsung. Berbagai jenis materi
yang dapat melangsungkan proses tersebut dengan cara pembakaran diantaranya
biomassa. Biomassa adalah bahan organik yang dihasilkan dari proses fotositesis baik
berupa produk, buangan dan hasil ekskresi. Sebagai sumber energi, biomassa tersedia
cukup melimpah dan berkelanjutan terutama pada sektor pertanian, perkebunan dan
kehutanan.
2.10 Perpindahan Gerak
Kecepatan sudut dari suatu bagian mesin seringkali dinyatakan dalam
putaran/menit (disingkat RPM) dan ditulis dengan n. Mengingat setiap putaran sama
dengan 2π rad maka,
n 2π
=
ω ... (11)
Karena pergeseran sudut dan kecepatan sudut suatu titik P dalam gambar 12
memenuhi persamaan:
Dengan bentuk akhir substitusi limitnya adalah
ω =R
Gambar 12. Perpindahan titik P, A dan B (Martin, 1985).
Maka diperoleh persamaan yang menyatakan hubungan antara kecepatan sudut dengan
kecepatan linier sebagai berikut (Martin, 1985):
Rn 2π
=
V ... (14)
Dimana V : kecepatan linier (m/detik) R : Jari-jari dalam (m)
n : kecepatan sudut (RPM)
Mengingat jari-jari dari putaran untuk semua titik dalam sebuah benda yang
berputar mempunyai kecepatan sudut yang sama ω, dan dari persamaan 14 bahwa
besar dari kecepatan liniernya adalah berbanding langsung dengan jari-jarinya maka
titik A dan B memiliki hubungan:
B A
B A
R R
V V
= ... (15)
Rasio kecepatan sudut yang konstan terbentuk pada kasus perpindahan gerak
(transmisi) dari suatu peralatan dengan jari-jari yang berbeda. Kasus pada gambar 13
berikut memberikan persamaan (Martin, 1985):
2 4
4 2
R R
= ω ω
... (16)
3. METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan di Lab. EEP dan Ergotronika, Departemen Teknik
Pertanian IPB, Bogor dan Desa Cijulang Kec. Cikembar Kab. Sukabumi sebagai
lokasi pengujian. Waktu penelitian dimulai pada bulan Agustus 2008 sampai dengan
Mei 2009.
3.2 Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian mencakup:
1. Pengering ERK hybrid karya Nelwan dkk (2007) yang dimodifikasi tahun 2008.
2. Bahan uji jagung pipilan diperoleh dari Koperasi BAGUS di Cijangkar Sukabumi.
3. Bahan bakar berupa tongkol jagung dan minyak bakar pemantik.
4. Peralatan untuk aplikasi sistem kendali logika fuzzy meliputi: a. Personal Computer (PC) dengan prosesor Intel Pentium IV b. Mikrokontroler DT-51 MinSys PetraFuz ver 3.3
c. Rangkaian zero crossing detecor dan triac optocoupler
d. Rangkaian driver motor DC dengan DAC 0808 e Sensor SHT11 dan SHT75
f. Keypad 4x4 dan LCD 16x2 g. Gear Motor 5A, 24 Volt DC.
h. Kipas/blower dengan daya 250 Watt, AC 220V, 50Hz
5. Peralatan untuk pengambilan data meliputi:
a. Sistem akuisisi dengan alat kendali on/off sensor SHT11 dan SHT75 g. Chino Recorder dan termokopel tipe CC dan CA
d. Timbangan digital AND Model EK-1200A e. Anemomaster Kanomax Model 6011 f. Tongkat sampel jagung
g. Moisture Tester
h. Pyranometer, Klamp meter dan AVO meter
3.3 Prosedur Penelitian
Prosedur yang digunakan dalam pelaksanaan penelitian adalah:
1. Merancang unit tungku dan sistem pengumpan tongkol jagung secara mekanis.
2. Merancang sistem kendali yang terdiri atas perangkat keras dan perangkat lunak.
3. Merancang sistem akuisisi data dan simulasi pemrograman logika fuzzy dalam
4. Pengujian sistem kendali, akuisisi data dan mekanisme drivernya.
5. Kalibrasi sensor SHT11 dan SHT75
6. Penyiapan tongkol jagung sebagai bahan bakar tungku biomassa.
7. Ujicoba sistem kendali logika fuzzy pada ERK-hybrid dan unit tungku biomassa
tanpa beban pengeringan.
8. Penyiapan tongkol jagung sebagai bahan bakar dan jagung pipilan sebagai beban
uji pengeringan.
9. Ujicoba sistem kendali logika fuzzy pada ERK-hybrid dan unit tungku biomassa
dengan beban pengeringan.
3.4 Metode Pengendalian
Algoritma pengendalian dan akuisisi data pada sistem kendali logika fuzzy
dijabarkan dalam bentuk diagram seperti pada gambar 14.
Set Point T, RH
Baca & rekam T, RH
Hitung:
Error T & dError T Error RH & dError RH
Mulai
Output Fuzzy dengan
Input Peralatan Analog. Jagung Kadar Air ≤ 15%bb
Gambar 14. Algoritma pengendalian dengan logika fuzzy
- Error dan dError suhu/RH
Error_Suhu/RH = Data_Suhu/RH – Set_point Suhu/RH ... (17)
- Fuzzifikasi Suhu/RH (Penentuan derajat keanggotaan)
Proses ini dilakukan dengan memetakan input suhu dan RH pada selang nilai yang
dapat terjadi secara ril (dapat mengacu ke data penelitian sebelumnya tentang selang
nilai suhu dan RH udara). Pada rancangan ini universe of discourse nilai suhu yang
digunakan adalah 20 – 100 oC dan nilai RH sebesar 15 – 90 %. Sedangkan selang nilai
derajat keanggotaan (degree of membership) secara umum ditetapkan sebesar 0 – 1.
Keterangan (label) yang digunakan adalah Negatif Besar (NBE), Negatif Sedang
(NSE), Negatif Kecil (NKE), Zero (ZE), Positif Kecil (PKE), Positif Sedang (PSE)
dan Positif Besar (PBE) yang menggambarkan kondisi suhu dan kelembaban dari
kriteria rendah ke kriteria tinggi secara proporsional. Sedangkan bangun yang
digunakan untuk merepresentasikan batas scope/domain adalah bentuk segitiga dan
trapesium. Bangun trapesium terjadi pada batas bawah dan batas atas domain
sedangkan bangun segitiga terjadi diantara kedua bangun trapesium tersebut. Nilai
analog (Crisp input) yang digunakan untuk mencari derajat keanggotaan adalah NBE
= -0,75 , NSE = -0,50 , NKE = -0,25 , ZE = 0 , PKE = 0,25 , PSE = 0,5 dan PBE =
0,75. Scope domain dalam konsep ini adalah bangun yang dibatasi oleh
masing-masing crisp input yakni bangun trapesium pada nilai <= -0,75 atau bangun segitiga
pada nilai 0 – 0,25.
- Defuzzy (Penegasan)
Proses penegasan dilakukan untuk memperoleh nilai analog dari konsep
penerapan aturan if then (fuzzy rules) terhadap penentuan derajat keanggotaan dari
Error suhu/RH dan dError suhu/RH. Penerapan aturan if then (fuzzy rules) tidak
terpisah sebagai sebuah tahapan melainkan digunakan baik pada proses penentuan
derajat keanggotaan, penegasan maupun penyesuaian nilai keluaran fuzzy pada input
peralatan analog. Penegasan menggunakan metode pembobotan Center of Gravity
yakni dengan menggunakan persamaan 1.
- Adjusting (Penyesuaian Nilai)
Proses ini dimaksudkan untuk menyesuaikan kecenderungan keluaran fuzzy
yang dihasilkan dengan kecenderungan pengendalian yang diinginkan. Nilai keluaran
yang diatur terdiri atas tegangan digital motor DC dan tegangan digital blower.
Tegangan digital motor DC dari kondisi diam hingga kecepatan putar maksimum
memperoleh empat mode kecepatan motor DC maka selang nilai tegangan tersebut
dibagi menjadi nilai 40-53 Volt untuk kondisi diam hingga motor DC mulai berputar,
65 Volt untuk kecepatan lambat, 75 Volt untuk kecepatan sedang dan 85 Volt untuk
kecepatan penuh. Hubungan antara tegangan digital dengan kecepatan putar motor DC
memiliki korelasi yang positif. Sedangkan tegangan digital blower untuk kondisi
kecepatan lambat, sedang dan kecepatan putar penuh sesuai rancangan diperoleh pada
nilai 152 – 0 Volt. Nilai tegangan 152 Volt untuk kecepatan putar lambat, 76 Volt
untuk kecepatan putar sedang dan 0 Volt untuk kecepatan putar penuh. Hal ini terjadi
mengingat hubungan antara tegangan digital dengan kecepatan putar blower memiliki
korelasi yang negatif.
3.5 Deskripsi Sistem Pengeringan dan Pengendalian
Pengeringan berlangsung dengan memindahkan kandungan air jagung pipilan
ke udara dalam ruangan yang dibatasi oleh dinding transparan dengan lingkungan.
Perpindahan air dari jagung ke udara dalam sistem ini menyebabkan kelembaban
udara relatif (RH) meningkat disamping menyebabkan efek pendinginan udara. Jika
kondisi ini terjadi secara terus-menerus maka udara dalam ruangan berubah ke kondisi
jenuh sehingga proses penguapan air selanjutnya akan terganggu.
Pada kondisi inilah mekanisme pengendalian diterapkan yakni dengan
mengatur laju aliran udara keluar ruangan melalui blower. Kecepatan putar blower
yang akan mengalirkan udara keluar ruangan diatur sesuai dengan tingkat kelembaban
udara ruang pengering. Jika kondisi kelembaban udara pengering tinggi (meningkat)
maka kecepatan putar blower akan bertambah cepat dan sebaliknya jika kelembaban
udara pengering rendah (menurun) maka kecepatan putar blower akan berkurang.
Dengan demikian aksi kecepatan putar blower akan berubah sesuai dengan besarnya
uap air yang pindah dari jagung ke udara dalam ruangan (sistem).
Perpindahan uap air ke udara disamping meningkatkan kelembaban relatif
udara juga menyebabkan efek pendinginan udara. Oleh karena itu pengendalian suhu
udara juga dilakukan dengan mengatur banyaknya tongkol jagung yang akan terbakar
melalui sistem pengumpan kincir yang digerakkan oleh motor DC. Putaran motor DC
pengumpan yang cepat akan menyuplai tongkol jagung ke tungku untuk selanjutnya
terbakar dan menghasilkan panas yang akan dipindahkan oleh air ke udara melalui
maka kecepatan putar motor DC akan pelan atau bahkan berhenti sehingga tidak
terjadi pengumpanan bahan bakar. Pada konteks ini kecepatan konversi kalor bahan
bakar menjadi panas sehingga suhu udara pengering meningkat akan diatur melalui
mekanisme kecepatan putar motor DC. Kondisi suhu udara pengering yang tinggi dan
kelembaban udara yang rendah menjadi faktor yang mempercepat proses penguapan
air bahan (pengeringan).
3.6 Parameter Ukur
Parameter yang akan diukur pada sistem pengeringan ini meliputi:
1. Suhu udara
Titik pengukuran suhu meliputi suhu tungku, suhu udara pengering, suhu bahan
pada 2 titik yakni awal mengenai bahan dan saat meninggalkan bahan pada silinder
sirkulasi udara baik pada bahan untuk hembusan udara ruas kiri maupun kanan
(skema pada lampiran 3 dan 4). Suhu udara bola basah dan kering pada blower
udara buangan dan suhu udara bola basah dan kering pada lingkungan. Pengukuran
dilakukan dengan termokopel tipe C dan K, sensor SHT11, SHT75 dan
termometer alkohol.
2. Kelembaban udara
Pengukuran kelembaban udara dilakukan pada titik sebelum masuk ke silinder
sirkulasi dan mengenai bahan baik pada hembusan udara ruas kiri maupun kanan
(skema pada lampiran 3 dan 4). Kelembaban udara pada blower udara buangan
dan kelembaban udara lingkungan. Pengukuran dilakukan dengan sensor SHT11,
SHT75, termokopel tipe C dan termometer alkohol untuk bola basah dan bola
kering.
3. Kadar air bahan
Pengukuran kadar air bahan dilakukan sebelum pengeringan, saat pengeringan
dengan interval waktu 30 menit hingga mencapai kadar air akhir yang diinginkan
yakni 19 %bk atau 16 %bb. Pengukuran kadar air dilakukan dengan alat moisture
tester dan penimbangan berat untuk metode Oven Drying.
4. Massa dan kadar air tongkol jagung
Pengukuran massa tongkol jagung sebagai bahan bakar dilakukan sepanjang
analog berkapasitas 100 kg. Pengukuran kadar air tongkol jagung dilakukan untuk
melihat pengaruhnya terhadap proses pembakaran pada unit tungku.
5. Tegangan dan arus
Pengukuran tegangan dan arus pada motor baik yang menggerakkan blower
maupun pengumpan tongkol dengan menggunakan alat Klamp Meter.
6. Kecepatan Udara
Kecepatan udara diukur dengan menggunakan anemomaster. Titik pengukuran
adalah udara keluar bangunan yakni pada blower udara buangan yang akan
dikendalikan dengan logika fuzzy (skema pada lampiran 4 dan 5).
7. Iradiasi Surya
Pengukuran data iradiasi surya dilakukan pada lingkungan sekitar alat pengering
dengan menggunakan pyranometer. Keluaran dari pyranometer berupa tegangan
(mV). Tegangan keluaran dari piranometer sebesar 1 mV setara dengan 1000/7
watt/m2, maka akan diperoleh iradiasi sesaat.
3.7 Perhitungan Performansi Teknis
1. Energi Total Pengeringan
Energi total pengeringan merupakan energi yang digunakan dalam penguapan
sejumlah massa air dari udara panas selama proses pengeringan.
t
2. Energi Total Sistem
Energi yang dibutuhkan dalam sistem pengeringan merupakan penjumlahan dari
energi biomassa (tongkol jagung), energi surya dan energi listrik dalam persamaan
QS = energi surya (kJ)
QL = energi listrik (kJ)
a. Energi Biomassa (tongkol jagung)
Energi biomassa (QB) berupa tongkol jagung merupakan sumber panas utama
bagi pengeringan jagung yang diperoleh melalui proses pembakaran pada unit
tungku. Besarannya dihitung melalui jumlah massa yang terbakar dikali nilai
kalor bahan.
Nkb
mb
Q
B=
.
... (21)Mb = massa tongkol jagung yang digunakan selama pengeringan (kg) Nkb = Nilai kalor bahan (kJ/kg)
b. Energi Surya
Energi surya dihitung melalui iradiasi sesaat yang dikalikan dengan jumlah jam
penyinaran selama proses pengeringan.
t
σα = transmisivitas dan absorbsivitas dinding transparan t = lamanya penyinaran surya (jam)
Total iradiasi surya harian (Ih) dihitung secara matematis dengan menggunakan
metode Simpson (Purcell et al., 1990) didalam Mulyantara (2008).
[
+∑
+∑
+]
Energi listrik merupakan sumber penggerak motor baik yang digunakan oleh
blower penghembus udara maupun motor pompa air dan pengumpan tongkol
jagung. Motor listrik dapat berupa motor satu fase (24) maupun tiga fase (25).
t
i = arus rata-rata nominal alat (Amp) t = lama penggunaan alat (jam)
3. Energi Berguna
Energi berguna merupakan energi atau panas yang terlibat langsung dalam
memanaskan suhu bahan, menguapkan air bahan dan panas yang pindah ke udara
pengering.
a. Panas yang diterima udara pengering
t
Cpu = panas jenis udara (kJ/kgoC) Tr = Suhu udara ruang pengering (oC) Tl = Suhu udara lingkungan (oC)
b. Panas untuk menaikkan suhu bahan
)
c. Panas untuk menguapkan air bahan
) ( Sp Ud TP
Uap Q Q Q
Q = − + ... (28)
d. Panas untuk menaikkan dan menguapkan air bahan
Uap Sp
SpUap Q Q
Q = + ... (29)
4. Efisiensi Penggunaan Energi
Efisiensi termal bangunan merupakan perbandingan antara energi panas yang
masuk dalam sistem yang digunakan untuk memanaskan udara pengering
(Nelwan, 1997).
Parameter lain berupa Komsumsi Energi Spesifik (KES) merupakan jumlah energi
yang diterima dibandingkan dengan satu satuan massa air bahan yang diuapkan.
uap TS
m Q
muap = massa air yang diuapkan selama pengeringan (kg).
5. Kadar Air Bahan
Perhitungan kadar air bahan (Brooker et al., 1992) dalam kategori basis basah dan
basis kering menggunakan persamaan berikut.
%
6. Efektifitas Proses Pengeringan
Laju penurunan kadar air bahan yang menunjukkan efektifitas proses pengeringan
menggunakan persamaan berikut.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Disain Tungku dan Pengumpan Tongkol Jagung
Unit tungku ditujukan untuk memanaskan air yang akan dimanfaatkan
panasnya melalui penukar panas. Bahan bakar yang digunakan adalah tongkol jagung
sebagai material limbah pada usaha produksi jagung pipilan. Unit tungku dirancang
agar dapat melangsungkan pembakaran tongkol jagung sesuai dengan tingkat suhu
udara yang diharapkan terbentuk pada ruang pengering. Bak berisi air yang akan
dipanaskan berbentuk silinder (drum) dengan diameter 0,92 meter dan posisinya
duduk di atas tungku. Agar nyala api selalu berada pada pusat diameter bak maka
ruang pembakaran tongkol jagung didisain mengerucut ke bawah seperti pada gambar
15 berikut ini.
0.92 m
Gambar 15. Tungku pembakaran tongkol jagung
Tongkol jagung yang terbakar pada ruang tungku memiliki besar volume yang
diatur melalui pengumpan yang digerakkan dengan motor DC 5A 24 Volt dan 150
RPM. Motor dilengkapi dengan reduksi gear box 1 : 24 sehingga keluarannya menjadi
6,25 RPM. Untuk memperoleh putaran kincir maksimum pengumpan sebesar 2 RPM
maka digunakan sistem sproket dan rantai dengan bantuan persamaan 16:
1 2
1 2
2 1
n n R R
= = ω ω
Dimana: R, n = jari-jari sproket, atau jumlah gigi sproket ke-1 dan ke-2.
ω = kecepatan sudut dalam RPM sproket ke-1 dan ke-2.
Gerak putar motor pengumpan selanjutnya diformulasikan dalam kendali
logika fuzzy dengan menu umpan kecepatan penuh, umpan kecepatan sedang, umpan
berhubungan dengan tingkat suhu udara ruang pengering yang terdeteksi sensor dan
set point suhu yang ditetapkan. Kecepatan penuh jika suhu udara pengering berbeda
jauh dengan suhu set point dan motor diam jika suhunya mendekati atau sama dengan
suhu set point.
Disain pengumpan berupa kincir dengan 8 buah sudu-sudu yang berfungsi
sebagai pengatur jumlah tongkol yang akan jatuh ke ruang tungku dengan sudut luncur
40o. Putaran motor diatur agar memutar kincir ke arah sisi/bidang yang dapat
terdorong dan tarik dengan mekanisme engsel dan per. Rancangan ini dimaksudkan
untuk menghindari gaya tolak dinding pada tongkol yang digerakkan oleh kincir
sehingga putaran motor tidak berhenti. Skema disain mekanisme pengumpan seperti
pada gambar 16 berikut.
Gambar 16. Disain mekanisme pengumpan tungku
Untuk menampung sejumlah tongkol yang akan diumpan maka wadah
berbentuk silinder dipasang pada bagian atas rumah kincir dengan ukuran tertentu agar
pengisian hanya dilakukan sebanyak 2 hingga 3 kali selama 1 batch proses
pengeringan. Dimensi tinggi silinder adalah 1,1 meter dan diameter 0,8 meter.
4.2 Hasil Disain Tungku dan Pengumpan Biomassa
Unit tungku biomassa didisain untuk proses pembakaran tongkol jagung
sehingga menghasilkan panas yang akan dimanfaatkan oleh sistem pengeringan
melalui penukar panas tipe fluida. Bak berisi air yang akan dipanaskan ditempatkan
diatas tungku dan dihubungkan ke penukar panas melalui selang air dengan sistem
Bagian lain dari tungku dan bak air adalah silinder penampung tongkol jagung
kering yang dilengkapi dengan kincir pengumpan tongkol ke ruang pembakaran.
Kincir pengumpan ini digerakkan dengan motor DC yang selanjutnya dikontrol
putarannya melalui driver motor DC yang merupakan bagian dari sistem kontrol
beralgoritma fuzzy.
a. b. c.
Gambar 17. Unit Tungku dengan Pengumpanan Kincir
Pola tongkol jagung pada kincir dapat merupakan tumpukan yang padat (c)
sehingga secara relatif dapat memberikan beban berat pada motor penggerak akibat
gesekan yang timbul antara kincir yang berputar (bagian dinamis) dengan rumah
kincir (bagian statis). Hal ini diatasi dengan menciptakan salah satu sisi dinding rumah
kincir yang fleksibel sehingga dapat terdorong keluar dan tertarik masuk oleh per.
4.3 Disain Driver Motor DC dengan DAC 0808
Sumber gerak yang digunakan untuk proses pengumpanan bahan bakar tongkol
jagung adalah Motor DC 24 volt, 5 amp. Spesifikasi motor ini memungkinkan
terjadinya gerak putar yang beragam kecepatannya pada variasi nilai tegangan antara 0
hingga 24 volt. Proses pengontrolan kecepatan gerak putar motor tersebut dilakukan
dengan rangkaian driver yang menggunakan DAC0808 (MC1408) dan Op-Amp LF
353N serta transistor 2N3055. Arus keluar (Iout) selanjutnya dikonversi ke tegangan
dengan beban resistif atau Op-Amp yang terisolasi (rf dari Vout ke V- dan V+ ke
ground).
Dua buah transistor 2N3055 yang disusun paralel dimaksudkan sebagai
rangkaian saklar atau regulator tegangan output dari Op-Amp yang bervariasi sebelum
karakteristik kepekaan terhadap penguatan yang tinggi juga memiliki tingkat suhu
operasi yang tinggi yakni hingga 200 oC. Untuk meredam panas yang timbul maka dua
buah transistor ini diletakkan pada plat dan kipas pendingin.
Gambar 18. Rangkaian khas DAC0808 dengan Op-Amp
4.4 Disain Driver Motor AC
Driver motor AC terdiri atas mikrokontroler AT89C51, rangkaian Comparator
LM339 yang difungsikan sebagai zero crossing detector dan rangkaian triac
optocoupler sebagai teknik kontroltegangan keluaran yang bervariasi.
3 12 5 4
1K 10 K
1K
LM 339
1K
5
Gambar 19. Rangkaian driver motor AC untuk kipas
Rangkaian pembanding tegangan LM339 sebagai pengubah gelombang sinus
menjadi gelombang segiempat selanjutnya dibaca oleh mikrokontroler AT89C51
