ABSTRAK
REALISASI VISKOMETER DIGITAL DENGAN PRINSIP KECEPATAN PUTAR BALING-BALING PADA MINYAK GORENG MENGGUNAKAN SENSOR OPTOCOUPLER BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535
Oleh Een Enniyawati
Telah direalisasikan alat pengukur kualitas minyak goreng dengan parameter viskositas dan kecepatan putar motor DC dengan tampilan komputer. Alat tersebut terdiri dari sensor optocoupler, motor DC, mikrokontroler ATMega 8535, baling-baling, piringan dengan 2 lubang dan komputer. Proses kerja alat yaitu ketika motor DC dihidupkan maka baling-baling yang bersentuhan langsung dengan minyak goreng dan piringan yang berada di luar minyak akan ikut bergerak, yang mengakibatkan sensor bekerja. Pada saat sensor optocoupler bertemu lubang pada piringan maka sensor optocoupler mengalirkan arus listrik dan mikrokontroler akan membaca keluaran dari sensor, dan akan dihitung oleh program sebagai nilai kecepatan motor lalu nilai viskositas yang didapatkan merupakan hasil dari uji lab menggunakan metode bola jatuh.
ABSTRACT
REALIZATION OF DIGITAL VISCOMETER WITH PRINCIPLE SPEED OF PROPELLER ON COOKING OIL USING SENSOR OPTOCOUPLER BASED
MICROCONTROLLER ATMEGA 8535
By Een Enniyawati
The has been realized gauge quality of cooking oil with viscosity parameters and rotational speed DC motor with a computer display. The instrument consists of a sensor optocoupler, DC motors, microcontroller ATMega 8535, propeller, disc with two holes and a computer. The work process tool that is when the DC motor is turned on, the propeller are in direct contact with cooking oil and a dish that is outside the oil will also move, causing the sensor to work. At the time of the optocoupler sensor meets a hole on the disc then an electric current optocoupler sensor and the microcontroller will read the output from the sensor, and will be calculated by the program as the value of the motor speed and the viscosity value obtained is the result of lab tests using the falling balls.
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Ketapang, Kotabumi Lampung Utara pada tanggal 21 April 1989, anak keenam dari pasangan Saman (Alm) dan Saipah. Penulis menyelesaikan pendidikan di SD N 1 Ketapang pada tahun 2001, SMP N 6 Kotabumi pada tahun 2004 dan SMA N 2 Kotabumi pada tahun 2007. Selanjutnya, pada tahun 2007 penulis terdaftar sebagai mahasiswi di Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru ( SPMB).
MOTO
Mimpi Adalah Kunci Untuk Kita Menaklukan Dunia ---Laskar Pelangi---
“Success is a state of mind. If you want success, start thinking of yourself as a success”
(Dr. Joyce Brothers)
Perjalanan sejauh apapun dimulai dengan satu langkah pertama. Tanpa mengambil langakah pertama tersebut,
perjalanan tidak akan bias dimulai.
SANWACANA
Assalamu’alaikum Wr.Wb
Puji syukur senantiasa penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, Tuhan pencipta langit dan bumi serta penguasa semesta alam, karena atas kuasa-Nya penulis masih diberi kesempatan untuk mengucapkan terima kasih kepada :
1. Ibu Dr. Yanti Yulianti, M.Si. selaku Ketua Jurusan Fisika.
2. Bapak Prof. Dr. Warsito, D.E.A. selaku pembimbing 1 sampai seminar hasil, terimakasih atas judul skripsi yang diberikan, bantuannya, do’a dan dukungan yang diberikan sampai penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
3. Bapak Arif Surtono. S.Si, M.Si. M.Eng selaku pembimbing 1 yang menggantikan pembimbing 1 sebelumnya setelah seminar hasil sampai penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dan selaku Pembimbing Akademik. 4. Bapak Gurum Ahmad Pauzi, S.Si, M.T selaku Pembimbing II.
5. Bapak Drs Amir Supriyanto M.Si selaku dosen Penguji. 6. Dosen dan Karyawan di Jurusan Fisika FMIPA Unila.
7. Teman-teman, Kis, Mardi, Miftah, Arum, Yuyun, Fikri, Ricky dan teman-teman yang lain yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu serta semua pihak yang telah membantu penulis selama penelitian ini.
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan kekuatan, kesempatan serta kesabaran kepada Penulis, sehingga dapat menulis dan menyelesaikan Skripsi ini. Skripsi ini berjudul “Realisasi Viskometer Digital Dengan Prinsip Kecepatan Putar Baling-baling Pada Minyak Goreng Menggunakan Sensor Optocoupler Berbasis Mikrokontroler ATMEGA 8535” sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains (S.Si) pada Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung.
Skripsi ini menjelaskan karakteristik dan kegunaan sensor optocoupler untuk mendeteksi kecepatan putar motor DC serta antarmuka atau akuisisi data ke komputer melalui jalur komunikasi serial USB.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini belum sempurna dan masih terdapat kekurangan, sehingga saran dan kritik yang bersifat membangun sangat dinantikan. Akhir kata Penulis sampaikan, “selamat membaca dan mempelajari skripsi ini dengan sebaik-baiknya, semoga tulisan yang sederhana ini berguna dan bermanfaat bagi kita semua”. Amin.
Bandar Lampung, 2015
ii
H. Pemograman Visual Basic 6.0 20
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian 21
B. Alat dan Bahan 21
C. Langkah Kerja 22
D. Prosedur Penelitian 24
1. Rancangan perangkat keras 24
iii
b. Diagram Blok Penelitian 25
c. Rancangan Sensor Optocoupler 26
2. Perancangan perangkat Lunak 27
IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Penelitian 29
B. Pembahasan 31
V. KESIMPULAN
DAFTAR PUSTAKA
iv
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
3.1 Pengukuran viskositas menggunakan bola jatuh 28 3.2 Pengukuran kecepatan motor menggunakan RPM Digital 28
4.1. Pengujian rangkaian sensor 33
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1 Aliran Viskos 10
2.2 Viskometer Silinder Sesumbu 12
2.3 PIN Mikrokotroler ATMega8535 16
2.4 Sensor Optocoupler 17
2.5 Tampilan Awal Visual Basic 6.0 20
3.1 Rancangan Perangkat Keras Mekanik. 23
3.2 Diagram Blok Penelitian 24
3.3 Diagram alir Penelitian 25
3.4 Rangkaian sensor Optocoupler 26
3.5 Diagram Alir Perangkat Lunak 27
3.6 (a) Grafik η, (b) Grafik V 28
4.1 Perangkat keras 30
4.2. Rangkaian sensor Optocoupler 32
4.3 Piringan yang telah dilubangi 32
4.4 Alat Ukur viskositas secara keseluruhan 38
4.5. Tampilan pada Komputer 39
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Minyak goreng merupakan salah satu kebutuhan pokok manusia sebagai alat pengolahan bahan-bahan makanan. Minyak goreng berfungsi sebagai media penggorengan sangat penting dan kebutuhannya semakin meningkat. Minyak dapat bersumber dari tanaman, misalnya minyak zaitun, minyak jagung, minyak kelapa sawit dan minyak biji bunga matahari (Ketaren, 1986).
Diantara macam-macam minyak goreng tersebut minyak kelapa sawit dalam proses pemasarannya mampu mengisi dan bersaing dengan minyak nabati lainnya. Dilihat dari nilai gizi nya, penggunaan minyak kelapa sawit sebagai minyak goreng sangat menguntungkan, adanya karoten dan tokoferol yang terkandung didalamnya menyebabkan minyak kelapa sawit tidak mudah tengik, selain itu minyak kelapa sawit dapat dikatakan sebagai minyak goreng non kolesterol.
2
maupun tidak langsung mempengaruhi sistem kesehatan tubuh kita yang mengkonsumsi minyak goreng tersebut (Ketaren, 1986).
Minyak kelapa sawit merupakan benda yang berwujud cair, setiap benda yang berwujud cair akan memiliki suatu tetapan kekentalan, kekentalan yang dimiliki setiap zat akan berbeda bergantung pada konsentrasi dari zat atau fluida tersebut, kekentalan dari suatu zat cair disebut dengan viskositas.
Viskositas dapat dinyatakan sebagai tahanan aliran fluida yang merupakan gesekan antara molekul-molekul cairan satu dengan yang lain. Bila suatu zat cair mudah mengalir, maka zat cair tersebut memilki viskositas yang rendah, dan sebaliknya bila zat cair tersebut sulit mengalir, maka zat cair tersebut memilki viskositas yang tinggi. Oleh karena itu, minyak kelapa sawit seharusnya memiliki kekentalan yang kecil saat suhu rendah dan tinggi.
Ada beberapa metode yang dapat digunakan dalam pengukuran viskositas cairan, yaitu bola jatuh (Falling ball), bola bergulir (Rolling ball), pipa kapiler, rotasi silinder konsentris (Couette), rotasi kerucut-plat, pelat paralel dan ford-cup (Walters, 1996). Dari metode-metode tersebut ada beberapa metode yang tidak bisa menggunakan cairan dengan tingkat kekentalan yang sangat tinggi, yang dapat diakibatkan oleh sensor yang tidak dapat menembus cairan dengan tingkat kekentalan yang sangat tinggi. Untuk mengatasi masalah ini, maka dibuat cara lain yaitu dengan meletakkan sensor diluar cairan, dan baling-baling yang langsung bersentuhan dengan cairan.
3
secara kualitatif ditunjukkan bahwa oli yang paling baik yaitu oli dengan nilai viskositas yang besar, pada penelitian tersebut pembacaan dilakukan menggunakan LCD.
Selanjutnya pada penelitian ini akan dilakukan perancangan alat ukur viskositas (viskometer) dengan cara mengukur kecepatan putar baling-baling menggunakan sensor optocoupler dan pembacaannya menggunakan PC. Sensor optocoupler adalah sensor yang bersifat saklar. Sensor ini mampu mensaklar (on/of) bila terkena cahaya serta menghasilkan output digital. Sifat dari sensor optocoupler ini dimanfaatkan oleh peneliti untuk merealisasikan sebuah alat yang dapat menampilkan kecepatan putar.
B. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah
1. Direlisasikannya sistem pengukuran index kekentalan (viskometer) berbasis optocoupler dengan metode pengukuran kecepatan putar baling-baling.
2. Mengetahui kualitas minyak goreng dari variasi jenis minyak goreng dengan pengukuran kecepatan putar baling-baling pada minyak goreng tersebut. 3. Mengetahui aplikasi sensor optocoupler (tak langsung) pada sistem
4
C. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah
1. Dapat mengetahui tingkat kekentalan minyak kelapa sawit dari kecepatan putar baling-baling pada minyak kelapa sawit tersebut.
2. Dapat mengetahui waktu pemakaian minyak kelapa sawit yang baik dengan menggunakan prinsip kecepatan putar baling-baling yang didapatkan.
D. Batasan Masalah
Adapun batasan masalah pada penelitian ini adalah
1. Menggunakan minyak goreng dengan tiga jenis sebagai bahan uji. 2. Menggunakan sensor optocoupler sebagai pendeteksinya.
3. Volume larutan uji harus sesuai dengan kapasitas bejana/tabung yang digunakan.
4. Minyak goreng dipanaskan dengan waktu yang telah ditetapkan.
E. Rumusan Masalah
Dalam melakukan penelitian ini telah dirumuskan beberapa masalah sebagai berikut
1. Bagaimana merancang sistem mekanik alat ukur kekentalan minyak goreng menggunakan baling-baling dan sensor optocoupler sebagai pendeteksi kecepatan motor DC.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Penelitian Lain yang Terkait
6
Lalu pada penelitian menentukan viskositas berikutnya dengan judul Rancang Bangun Viskometer Dengan Metode Rotasi Berbasis Komputer yang dilakukan oleh Samdara (2008), Viskometer yang dibuat Samdara dirancang dengan standar Searle, dimana silinder dalam diputar dan silinder luar dibiarkan bebas. Kecepatan rotasi silinder luar sebanding dengan viskositas fluida yang diukur. Jumlah rotasi silinder luar dihitung oleh program melalui port paralel. Konversi data dari kecepatan rotasi menjadi besaran viskositas mengikuti persamaan : viskositas = 1,7711 x kecepatan rotasi – 232,77. Program menampilkan hasil pengukuran dan menyimpannya dalam database. Alat yang telah dibuat memiliki resolusi pengukuran 1,7711 cP dan error sebesar 4,23 % dan fluida yang digunakan sebagai sampel; minyak goreng, oli SAE 10, oli SAE 20, oli SAE 30, dan oli SAE 40.
B. Fluida
7
relatif besar, fluida tersebut bersifat incompressible. Tetapi jika densitasnya peka terhadap perubahan variabel temperatur dan tekanan, fluida tersebut digolongkan compresible. Zat cair biasanya dianggap zat yang incompresible, sedangkan gas umumnya dikenal sebagai zat yang compresible.
Perilaku zat cair yang mengalir sangat bergantung pada kenyataan apakah fluida itu berada di bawah pengaruh bidang batas padat atau tidak. Di daerah yang pengaruh gesekan dinding kecil, tegangan geser dapat diabaikan dan perilakunya mendekati fluida-ideal, yaitu incompresible dan mempunyai viskositas 0. Aliran fluida ideal yang demikian disebut aliran potensial. Pada aliran potensial berlaku prinsip-prinsip mekanika Newton dan hukum kekekalan massa. Aliran potensial mempunyai 2 ciri pokok:
1. tidak terdapat sirkulasi ataupun pusaran sehingga aliran potensial itu disebut aliran irotasional
2. tidak terjadi gesekan sehingga tidak ada disipasi (pelepasan) dari energy mekanik menjadi kalor. (Sutrisno, 1997)
Berdasarkan penjelasan tersebut maka dapat didefinisikan bahwa fluida adalah suatu zat yang dapat mengalir. Dimana fluida meliputi cairan yang mengalir dibawah pengaruh gravitasi sampai menempati daerah terendah yang mungkin dari penampungnya, dan gas yang mengembang mengisi penampungnya tanpa peduli bentuknya. (Halliday, 1984)
8
Minyak kelapa sawit merupakan salah satu jenis fluida, dikarenakan minyak bukan merupakan benda tegar, minyak kelapa sawit juga tidak mudah untuk dimampatkan.
Minyak kelapa sawit adalah minyak yang dihasilkan dari inti kelapa sawit (palm kernel oil). Minyak kelapa sawit terutama dikenal sebagai bahan mentah minyak dan lemak pangan yang digunakan untuk menghasilkan minyak goreng, shortening, margarin, dan minyak makan lainnya. Dengan kandungan karoten yang tinggi, minyak sawit merupakan sumber provitamin A yang murah dibandingkan dengan bahan baku lainnya. Minyak sawit ini dihasilkan dari ekstraksi bagian sabut buah dan biji buah kelapa sawit. Minyak yang dihasilkan dari bagian kulit atau sabut tersebut dikenal dengan nama Crude Palm Oil (CPO) dan bagian dari biji buahnya disebut Palm Kernel Oil (PKO).
Minyak kelapa sawit mengandung asam lemak tidak jenuh dengan perbandingan yang hampir sama, yaitu 40% asam oleat, dan 44% asam palmitat. Minyak sawit juga merupakan sumber vitamin E, tokoferol dan tokotrienol yang berperan sebagai antioksidan, yaitu suatu zat yang dapat mencegah terjadinya oksidasi. Tokoferol dan tokotrienol dapat menangkap radikal bebas dan mencegah kanker.
9
C. Viskositas
Viskositas adalah fluida yang memiliki gesekan internal yang besarnya tertentu, atau dapat dinyatakan sebagai tahanan aliran fluida yang merupakan gesekan antara molekul-molekul cairan satu dengan yang lain. Viskositas dalam cairan ditimbulkan oleh gesekan dalam lapisan-lapisan dalam cairan, sehingga makin besar gesekan yang terjadi maka viskositasnya semakin besar, begitu juga jika gesekan yang terjadi lebih kecil, maka viskositasnya juga kecil. (Sutiah, 2008)
semakin besar kekentalan suatu zat cair, maka akan semakin sukar zat cair itu
Fluiditas yaitu kemudahan suatu zat cair untuk mengalir. Dari rumus diatas dapat dilihat bahwa Fluiditas berbanding terbalik dengan koefisien kekentalan (Koefisien Viskositas). (Kanginan, 2005)
10
Viskositas juga dapat dinyatakan sebagai tahanan aliran fluida yang merupakan geseka antara molekul–molekul cairan satu dengan yang lain. Suatu jenis cairan yang mudah mengalir, dapat dikatakan memiliki viskositas yang rendah, dan sebaliknya bahan yang sulit mengalir dikatakan memiliki viskositas yang tinggi. Aliran viskos dapat digambarkan dengan dua buah bidang sejajar yang dilapisi fluida tipis diantara kedua bidang tersebut seperti ditunjukkan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1. Aliran viskos
Suatu bidang permukaan bawah yang tetap dibatasi oleh lapisan fluida setebal h, sejajar dengan suatu bidang permukaan atas yang bergerak seluas A. Jika bidang bagian atas itu ringan, yang berarti tidak memberikan beban pada lapisan fluida dibawahnya, maka tidak ada gaya tekan yang bekerja pada lapisan fluida. Suatu gaya F dikenakan pada bidang bagian atas yang menyebabkan bergeraknya bidang atas dengan kecepatan konstan v, maka fluida di bawahnya akan membentuk suatu lapisan-lapisan yang saling bergeseran. Setiap lapisan tersebut akan
memberikan tegangan geser (σ) sebesar F/A yang seragam, dengan kecepatan
11
(2) Menurut Newton hubungan antara gaya-gaya suatu aliran viskos sebagai geseran dalam ( viskositas ) fluida adalah konstan sehubungan dengan gesekannya. Hubungan tersebut berlaku untuk fluida Newtonian, dimana perbandingan antara
tegangan geser (σ) dengan kecepatan gesernya (γ) konstan. Parameter inilah yang
disebut dengan viskositas. Pada fluida Newtonian perbandingan antara besaran kecepatan geser dan tegangan geser adalah konstan,
σ η.γ (3)
Parameter (η) ini didefinisikan sebagai viskositas absolut (dinamis) dari suatu
fluida. Besaran viskositas dapat dinyatakan dengan :
⁄⁄ .
. (4) Besaran viskositas berbanding terbalik dengan perubahan temperatur. Kenaikan temperatur akan melemahkan ikatan antar molekul suatu jenis cairan sehingga akan menurunkan nilai viskositasnya.
Viskometer rotasi.
12
silinder diam. Fluida yang akan diukur ditempatkan pada celah di antara kedua silinder. Persamaan matematis untuk menghitung viskositas diturunkan dari hukum Newton tentang aliran viskos.
Gambar 2.2. Viskometer silinder sesumbu.
Silinder dalam dengan jari–jari rd dan tinggi h berputar dengan kecepatan sudut
konstan (ω) pada silinder luar dengan jari – jari rl. Gaya (F) yang bekerja terhadap
fluida pada jarak r di antara kedua silinder menghasilkan tegangan geser (σ) pada fluida sebesar :
⁄
. . . . (5) T merupakan torsi yang bekerja pada fluida yang merupakan hasil kali antara gaya (F) yang diberikan oleh putaran silinder dalam dengan jarak fluida dari pusat silinder (r). Kecepatan geser dapat dinyatakan sebagai :
(6) Hubungan antara kecepatan geser dengan tegangan geser menghasilkan persamaan viskositas untuk fluida Newtonian sebagai :
13
keterangan :
η : viskositas absolut
f : kecepatan rotasi silinder dalam h : tinggi silinder dalam
rd : jari-jari silinder dalam
rl : jari-jari silinder luar
T : torsi.
Berdasarkan persamaan ini, tampak bahwa nilai viskositas fluida dalam silinder sebanding dengan torsi yang timbul pada silinder luar. Jika silinder luar memiliki gaya gesekan tertentu, maka silinder luar akan berotasi dengan kecepatan tertentu. (Rida, 2008)
D. Kecepatan sudut
Kecepatan tangensial dan kecepatan sudut partikel yang bergerak melingkar dapat dinyatakan dalam periode dan frekuensi. Besar kecepatan partikel yang melakukan gerak melingkar dinyatakan melalui persamaan :
14
E. Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik dan umumnya dapat menyimpan program didalamnya. Mikrokontroler umumnya terdiri dari CPU (Central Processing Unit), memori, I/O tertentu dan unit pendukung seperti Analog-to-Digital Converter (ADC) yang sudah terintegrasi di dalamnya. Kelebihan utama dari mikrokontroler ialah tersedianya RAM dan peralatan I/O pendukung, sehingga ukuran board mikrokontroler menjadi sangat ringkas.
ATMega8535 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit daya-rendah berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computing). Kebanyakan instruksi dikerjakan pada satu siklus clock, ATMega8535 mempunyai throughput mendekati 1 MIPS per MHz, hal ini membuat ATMega8535 dapat bekerja dengan kecepatan tinggi walaupun dengan penggunaan daya rendah.
(winoto, 2010)
ATMega8535 sendiri mempunyai fitur-fitur sebagai berikut:
1. Sistem mikrokontroler 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.
2. Memiliki memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte dan EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte. 3. Memiliki ADC (Analog Digital Converter) internal dengan ketelitian 10 bit
sebanyak 8 saluran.
15
6. Enam pilihan mode sleep, untuk menghemat penggunaan daya listrik.
Bagian – bagian ATMega8535
Adapun bagian-bagian ATMega8535 adalah
1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, port B, port C, dan port D 2. CPU yang memiliki 32 buah register.
3. SRAM sebesar 512 byte.
4. Flash memory sebesar 8kb yang memiliki kemampuan Read While Write. 5. EEPROM sebesar 512 byte dapat diprogram selama beroperasi.
6. Tiga buah timer/counter dengan kemampuan pembanding. 7. Two wire serial Interface.
8. Port antarmuka SPI.
9. Unit interupsi internal dan eksternal. 10. Port USART untuk komunikasi serial. 11. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.
Konfigurasi Pin ATMega8535
1. VCC untuk tegangan pencatu daya positif. 2. GND untuk tegangan pencatu daya negatif.
3. PortA (PA0 – PA7) sebagai port Input/Output dan memiliki kemampuan lain yaitu sebagai input untuk ADC.
4. PortB (PB0 – PB7) sebagai port Input/Output dan juga memiliki kemampuan yang lain.
16
6. PortD (PD0 – PD7) sebagai port Input/Output dan juga memiliki kemampuan yang lain.
7. RESET untuk melakukan reset program dalam mikrokontroler. 8. XTAL1 dan XTAL2 untuk input pembangkit sinyal clock. 9. AVCC untuk pin masukan tegangan pencatu daya untuk ADC. 10. AREF untuk pin tegangan referensi ADC.
Gambar 2.3. PIN Mikrokotroler ATMega8535.
(Anonimous , 2012)
F. Sensor Optocoupler
17
Gambar 2.4. Sensor Optocoupler
Optocoupler terdiri dari dua bagian yaitu:
1. pada transmitter dibangun dari sebuah LED infra merah. Jika dibandingkan dengan menggunakan LED biasa, LED infra merah memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap sinyal tampak. Cahaya yang dipancarkan oleh LED infra merah tidak terlihat oleh mata telanjang.
2. pada bagian receiver dibangun dengan dasar komponen photodiode. Photodiode merupakan suatu transistor yang peka terhadap cahaya. Suatu sumber cahaya menghasilkan energi panas, begitu pula dengan spektrum infra merah. Karena spektrum infra menpunyai efek panas yang lebih besar dari cahaya tampak,maka photodiode lebih peka untuk menangkap radiasi dari sinar infra merah. ( Zemansky, 1982 ).
18
G. Interfacing
Komputer saat ini telah menjadi alat bantu utama bagi manusia dan digunakan bukan hanya untuk menyelesaikan permasalahan di temapat kerja, membuat program atau bermain game, tetapi dapat digunakan untuk mengontrol alat melalui berbagai port yang tersedia dan dikenal dengan istilah Interfacing komputer. Interfacing (antar muka) adalah bagian dari disiplin ilmu komputer yang mempelajari teknik-teknik menghubungkan komputer dengan peralatan elektronika lainnya. Sistem komputer yang berpusat pada pemroses utama (baik itu Mikroprosesor maupun Mikrokontroler) memiliki kemampuan yang besar dalam memecahkan masalah tetapi tidak ada manfaatnya tanpa menghubungkan dengan peralatan lainnya. Suatu teknik khusus diperlukan untuk dapat menghubungkan dengan peralatan-peralatan tersebut. Menghubungkan pemroses utama dengan peralatan elektronik lainnya bukanlah persoalan yang mudah. Kita tidak dapat langsung menghubungkan pemroses utama dengan peralatan tersebut, disebabkan oleh hal-hal berikut:
1. Terdapat beraneka ragam peralatan/ piranti yang memiliki metode operasi beragam.
2. Laju transfer data dalam piranti seringkali lebih lambat dibandingkan dengan laju transfer data dengan pemroses utama (Mikroprosesor).
3. Piranti seringkali menggunakan format data yang berbeda dengan pemroses utama (Mikroprosesor).
19
1. Perangkat lunak, berupa program, yakni suatu prosedur tertentu untuk menjalankan piranti. Dalam dunia komputer, program ini lebih dikenal sebagai Driver/installer. Adapula perangkat lunak yang dimasukkan kedalam perangkat keras yang disebut sebagai Firmware.
2. Perangkat keras, yakni berupa piranti khusus mulai dari serpih (IC) yang terintegrasi dalam sebuah papan induk (Chipsets-Onboard), berupa sebuah port atau bahkan terintegrasi kedalam papan yang ditancapkan pada system bus (Card).
jadi interfacing bukanlah ilmu yang berdiri sendiri tetapi berkaitan erat dengan ilmu komputer lainnya. Pemahaman yang mendalam dari ilmu lainnya yang berkaitan dengan bahasan interfacing ini akan sangat membantu untuk memahami materi-materi yang disajikan selanjutnya. Ilmu komputer ini adalah Elektronika Analog dan Digital, Mikroprosesor, Organisasi dan Arsitektur Komputer, Komunikasi Data serta pendukung Bahasa Pemrograman, baik berbasis Teks seperti Bahasa Rakitan/ Assembly, C, Basic, Pascal maupun berbasis Grafis seperti Visual Basic, Visual C, Delphi bahkan berbasis Web seperti Java. (Putra, 2002).
H. Pemrograman Visual Basic 6.0
20
dibanding dengan bahasa pemrograman yang lain adalah mampu menambahkan sendiri sebagian kode program secara otomatis ke dalam program (Setyadi, 2000).
Dengan menggunakan Visual Basic 6.0 dapat menghasilkan berbagai macam jenis program. Aplikasi yang dibuat dapat diintegrasikan dengan database, hardware lain (interface) dan sebagainya.Gambar 2.3 merupakan tampilan Visual Basic 6.0.
III. METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Julisampai dengan September 2014 di Lab Elektronika Dasar Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung.
B. Alat dan Bahan
Adapun alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah 1. Komputer ( untuk membuat dan mengkompile program). 2. Solder ( untuk menyatukan tiap komponen ).
3. Gergaji besi ( untuk memotong bahan). 4. Penggaris ( untuk mengukur ).
5. Downloader ( untuk mendownload program ).
Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah 1. Optocoupler ( sebagai sensor ).
2. Mikrokontroler (sebagai pengontrol pengiriman program ). 3. Motor DC ( untuk pemutar piringan ).
4. Minyak kelapa sawit ( sebagai sampel penelitian )
22
6. Larutan FeCl3 ( untuk membentuk jalur rangkaian ).
7. Papan PCB (sebagai tempat untuk membuat jalur rangkaian ). 8. Besi batang ( untuk membuat kerangka alat ).
9. Timah gulungan/tenol ( untuk merekatkan komponen ke rangkaian). 10. Bejana 500 ml ( sebagai wadah sampel ).
11. Lem ( untuk merekatkan komponen /kerangka ). 12. Adaptor ( sebagai power suply motor dc ). 13. Kapasitor ( untuk menyimpan muatan lisrik ). 14. Resistor ( sebagai penahan arus ).
C. Prosedur Penelitian
Dalam penelitian ini alat yang dibuat memiliki bagian sebagai berikut: 1. Rancangan perangkat keras
23
Gambar 3.1.Rancangan Perangkat Keras Mekanik.
Perancangan mekanik dalam penelitian ini adalah:
a. Menyusun perangkat keras seperti pada gambar 3.1 diatas.
b. Ketika motor DC memutar sumbu/poros, secara otomatis piringan akan ikut berputar begitu juga dengan baling-baling yang berada di dalam minyak. c. Kecepatan piringan tersebut akan selalu sama dengan kecepatan putar
baling-baling yang berada di dalam minyak.
d. Pada saat piringan berputar, maka sensor optocoupler mulai aktif mendeteksi cepat putar piringan tersebut.
Piringan Motor DC
Baling-baling
tabung
24
b) Diagram Blok Penelitian
Gambar 3.2. Diagram Blok Penelitian.
Perancangan diagram blok dalam penelitian ini adalah
1) Sensor yang digunakan dalam penelitian ini adalah sensor optocoupler yang berfungsi untuk pengukuran putaran. Sensor ini termasuk ke dalam golongan sensor switch, karena output dari sensor ini hanya mempunyai dua keadaan yaitu high atau low. Catu daya sensor diambil dari adaptor.
2) Keluaran dari sensor diumpankan ke pin A.2 pada mikrokontroler ATMega8535. Mikrokontroler berfungsi sebagai media penyimpan program. 3) Lalu dari mikrokontroler tersebut akan dikirim perintah pada komputer.
Komputer berfungsi untuk menampilkan jumlah rotasi persatuan waktu (sekon).
Diagram alir perancangan alat disajikan pada gambar 3.3 berikut ini:
MOTOR DC + PIRINGAN SENSOR
OPTOCOUPLER
25
Gambar 3.3.Diagram alir Penelitian
c). Rancangan Sensor Optocoupler
Sensor yang digunakan pada penelitian ini adalah sensor optocoupler yang berfungsi untuk mengukur jumlah putaran persatuan waktu (sekon). Sensor ini membutuhkan supply daya 4,5 Volt sampai dengan 6 Volt, sensor ini dapat bekerja mendeteksi banyaknya putaran yang dihasilkan motor DC. Output dari rangkaian ini akan masuk ke port mikrokontroler sebagai data input yang kemudian akan diproses. Apabila sensor optocoupler pada rangkaian terhalang,
maka output dari rangkaian ini akan memberikan logika ’low’. Sedangkan apabila
Mulai
Motor berputar
baling-baling dan piringan berputar
Mikrokontroler
Selesai Motor berhenti Data Digital Sensor
Baca kecepatan motor
26
sensor optocoupler pada rangkaian ini tidak terhalang, maka output dari rangkaian
ini akan memberikan logika ’high’. Rangkaian sensor kecepatan dapat dilihat
pada gambar berikut.
Gambar 3.4 Rangkaian sensor optocoupler
2. Perancangan Perangkat Lunak
27
Gambar 3.5.Diagram Alir Perangkat Lunak.
3. Pengkalibrasian Alat
Pengkalibrasian alat dilakukan dengan mengukur kecepatan motor dc menggunakan RPM digital dan mengukur viskositas menggunakan metode bola jatuh, sehingga didapatkan data kecepatan motor dan viskositas dari minyak goreng tersebut. Setelah dilakukan pengukuran tersebut, maka dibuat tabel seperti pada Tabel 3.1.
start
End Baca Data Sensor
Konversi Data Sensor Ke Kecepatan
Mengolah Data Kecepatan Motor Inisialisasi Port A.2
Tampilkan Data Kecepatan Ke
28
Tabel 3. 1 Pengukuran viskositas menggunakan bola jatuh
Jenis minyak
T (Waktu) η (Viskositas)
Table 3.2. Pengukuran kecepatan motor menggunakan RPM Digital
Jenis minyak
T (Waktu) RPM(kecepatan
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Kesimpulan dari hasil penelitian kami adalah sebagai berikut.
1. Telah direalisasikan alat viskositas minyak kelapa sawit menggunakan sensor optik berupa optocoupler berbasis mikrokontroler ATMega 8535.
2. Nilai viskositas berbanding terbalik dengan nilai kecepatan yang dihasilkan oleh alat.
3. Kecepatan yang dihasilkan oleh alat dan tachometer menunjukkan bahwa minyak
dengan 1 kali pemanasan (10 menit) memiliki kualitas yang lebih baik dibandingkan
dengan 2 kali pemanasan (30 menit).
B. Saran
DAFTAR PUSTAKA
Andriyanto, 2008. Desain dan Realisasi Viscometer Digital. Unila. Bandar Lampung
Anonymous . 2007. Prinsip-prinsip Dasar Mikrokontroler.
http://www.electroniclab.com /index.php?option=com. Diakses pada tanggal 6 Mei 2012 pukul 10.55 WIB.
Departemen Perindustrian. 2012. Gambaran Sekilas Industri Minyak Kelapa Sawit. http://www.depperin.go.id. Diakses pada tanggal 10 september 2014 pukul 13.00 WIB.
Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Jilid I. Jakarta: Erlangga
Haliday dan Resnick. 1991. Fisika jilid 1 Terjemahan Edisi Kelima. Jakarta: Erlangga
Kanginan, Marthen.2005. Seribu Pena Fisika SMA untuk Kelas XI. Erlangga. Cimahi.
Ketaren, S. 1986. Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan. UI Press. Jakarta
Lister, E.C. 1988. Mesin dan Rangkaian Listrik. Erlangga. Jakarta
Putra, A.E. 2002. Teknik AntarMuka Komputer. Konsep dan aplikasi, Graha Ilmu. Yogyakarta.
Rida Samdara, dkk. 2008. Rancang Bangun Viskometer Dengan Metode Rotasi Berbasis Komputer. Jurnal Gradien Vol.4 No.2. FMIPA Universitas Bengkulu, Indonesia.
Setyadi, D. 2005. Belajar Pemrograman Visual Basic 6.0. Andi. Yogyakarta. Suryatmo, F. 1995. Teknik Listrik Arus Searah. Bumi Aksara. Jakarta. Halaman
Sutiah, dkk. 2008. Studi Kualitas Minyak Goreng dengan Parameter Viskositas dan Indeks Bias. Jurnal Fisika Volume 11 No 2. FMIPA Universitas Diponegoro.
Tipler, P.A. 1996. Fisika Untuk Sains Dan Teknik Edisi Ketiga Jilid 2. Erlangga. Jakarta. Halaman 253-256.
Walters, K. And Jones, W.N. 1996. Measurement of Viscosity. Instrumentation Reference Book. Butterwoth-Heineman. Oxford.
Winoto, Ardi. 2010. Mikrokontroler AVR Atmega8/32/16/8535 dan Pemrogramannya dengan Bahasa C pada WinAVR. Informatika. Bandung.
