ABSTRAK
PEMBUATAN DAN PENGUJIAN SISTEM KONTROL OTOMATIS UNTUK PROSES PENGERINGAN BIJI KOPI MENGGUNAKAN
MIKROKONTROLER ARDUINO UNO Oleh
Ahmad Yonanda
Kopi merupakan salah satu jenis tanaman perkebunan yang sudah lama dibudidayakan di provinsi Lampung, karena memiliki nilai ekonomis yang cukup tinggi serta memiliki peranan penting bagi pertumbuhan perekonomian. Pada kenyataannya sebagian besar petani kopi di provinsi Lampung memiliki kendala dalam proses pengeringan yaitu ketergantungan dengan cuaca sehingga waktu pengeringan menjadi lebih lama. Pengeringan yang terlalu lama mengakibatkan kualitas kopi yang kurang baik sehingga nilai jual kopi ikut menurun yang berakibat para petani merugi.
Oleh karena itu perlu adanya perbaikan dalam proses pengeringan kopi, salah satunya dengan cara otomasi. Otomasi memiliki tujuan memberikan kemudahan, meningkatkan efektifitas kerja sistem sehingga produktifitas meningkat dan biaya produksi menurun. Maka dalam penelitian ini, dilakukan pembuatan dan pengujian sistem alat kontrol pengatur suhu otomatis pada ruang pengering kopi berbasis mikrokontroler Arduino uno agar dapat diperoleh proses pengeringan kopi yang lebih berkualitas.
Langkah-langkah proses pembuatan meliputi, perangkat keras dan perangkat lunak. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan menunjukan bahwa, sistem kontrol otomatis dapat berjalan dengan baik untuk berbagai beban pengeringan yang berbeda. Hal ini dapat ditunjukan dari hasil pengujian dengan beban biji kopi 4 kg dan 8 kg suhu ruang pengering kopi tetap terjaga.
ABSTRACT
FABRICATION AND TESTING OF AUTOMATIC CONTROL SYSTEM FOR COFFE BEANS DRYING PROCESS USING MICROCONTROLLER
WITH ARDUINO UNO By
Ahmad Yonanda
Coffee is a type of crop that has been long cultivated in Lampung province because it has a high economic value and has an important role for the economic growth. In fact, most coffee farmer in Lampung province has problems in coffee drying process, because there is a dependency with weather for sundrying, so it become longer to produce a good dryed coffee bean. Long drying produce poor quality coffee, so that it decreased the selling value and incured losses for the farmer.
Therefore it was necessary to improve the coffee drying process, with automation. The purpose of automation is making easier and increases the effectiveness of the drying system so the productivity will be higher and the costs of production decreased. In this research, the fabrication and testing system by means of automatic temperature control in coffee drying chamber using microcontroller with Arduino uno. By doing so, higher quality of coffee drying process can be obtained use the system.
Fabrication and testing, the automatic control system for coffee beans drying using microcontroller with Arduino uno including hardware and software. The research shows that, automatic control system can work properly for a variety of the weight.
PEMBUATAN DAN PENGUJIAN SISTEM KONTROL OTOMATIS UNTUK PROSES PENGERINGAN BIJI KOPI MENGGUNAKAN
MIKROKONTROLER ARDUINO UNO
Oleh
AHMAD YONANDA
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bandar Lampung pada tanggal 10 Januari 1993 sebagai anak ke tiga dari pasangan Bapak Arum Binang dan Ibu Erlina.
Pendidikan penulis diawali dari Taman Kanak-Kanak Armatatani kec. Tanjung senang, Bandar lampung pada tahun 1997, kemudian melanjutkan di Sekolah Dasar Negeri 3 Labuhan dalam, Bandar lampung pada tahun 1998 dan diselesaikan pada tahun 2004. Pada tahun 2004 melanjutkan di Sekolah Menengah Pertama Al-kautsar, Bandar lampung yang diselesaikan pada tahun 2007. Kemudian pada tahun 2007 melanjutkan di Sekolah Menengah Atas Al-kautsar, Bandar lampung diselesaikan pada tahun 2010. Pada tahun 2010 penulis diterima sebagai mahasiswa Program Studi S1 Teknik Mesin di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung melalui jalur SNMPTN.
Selain itu, penulis juga pernah menjadi anggota Forum Silaturahim dan Studi Islam (FOSSI) Fakultas Teknik pada periode 2012 - 2013. Kemudian penulis juga pernah menjadi asisten dosen Praktikum Teknik Pendingin.
Penulis melakukan Kerja Praktik di PT. Krakatau steel divisi Cold Rolling Mill
(CRM) pada tanggal 2 September sampai 2 Oktober 2013, dengan judul “Analisa
jenis dan berat cacat serta faktor penyebab terjadinya cacat pada baja lembaran dingin (strip) di line recoiling divisi CRM PT. Krakatau Steel Cilegon-Banten”.
Penulis mengambil konsentrasi pilihan pada bidang Konversi Energi. Pada tahun 2014, penulis melakukan penelitian dengan judul “Pembuatan dan Pengujian Sistem Kontrol Otomatis Untuk Proses Pengering Biji Kopi Dengan Pengolahan Basah Menggunakan Mikrokontroler Arduino uno”, dengan bantuan dosen pembimbing utama yaitu Bapak Martinus, S.T., M.Sc dan dosen pembimbing kedua yaitu bapak Harmen, S.T., M.T. serta bapak Dr. Amrizal, S.T., M.T. sebagai dosen penguji.
Dengan kerendahan hati
dan
harapan menggapai ridho-Nya
kupersembahkan karya kecilku ini untuk
Ayahanda
: “Arum Binang”
dan Ibunda
: “Erlina”
Atas segala pengorbanan yang tak terbalaskan, kesabaran, keikhlasan,
doa, cinta dan kasih sayangnya
Kakak dan Adik-Adikku
Alm. Nora Frasisca, S.Pd
Yulia Putri, S.Pd.
Arlini Putri
Brig.Pol. Dafri Indra bangsawan, S.H
Nayla Khairina
Sumber inspirasi dan kebanggaan
Keluarga Besar Penulis
Teman-teman Seperjuangan Penulis
Teknik Mesin 2010
Motto
Jangan pernah malu dengan kegagalan , karena kegagalan itulah
akan menjadikan kamu menjadi yang lebih dewasa dan guru yang
paling baik.
Simpan keluhan seperti engkau menyimpan aibmu. Jangan biarkan
orang lain tahu bagaimana susahnya kau bejuang, sebab manusia
menilai hanya sebatas luar, kau kan disebut “tukang mengeluh”.
Nanti, akan ada saatnya kau tunjukan pada dunia bahwa kaupun
pantas diberi “tepuk tangan”
Orang-orang hebat banyak berasal dari anak muda yang tadinya
banyak masalah, tapi segera memperbaiki diri.
SANWACANA
Alhamdulillaahirabbil'aalamiin, puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat, dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung. Shalawat serta salam juga disampaikan kepada Nabi Muhammad SAW yang akan kita tungu syafa’atnya di
yaumil akhir nanti.
Skripsi dengan judul “ Pembuatan dan Pengujian Sistem Kontrol Otomatis Untuk
Proses Pengering Biji Kopi Menggunakan Mikrokontroler Arduino uno”, ini dapat diselesaikan berkat partisipasi, bantuan, dukungan dan doa dari berbagai pihak. Sebagai rasa syukur, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Suharno, M.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung.
3. Bapak Martinus, S.T., M.Sc selaku dosen Pembimbing Utama yang telah memberikan bimbingan, pengetahuan, saran, serta nasehat selama proses penyelesaian skripsi ini.
4. Bapak Harmen, S.T., M.T. selaku dosen Pembimbing Pendamping atas kesediaannya untuk memberikan bimbingan, masukan, dan saran dalam proses penyelesaian skripsi ini.
5. Bapak Dr. Amrizal, S.T., M.T. selaku dosen Pembahas yang telah bersedia menyempatkan waktunya dan memberikan masukan sebagai penyempurnaan penulisan skripsi ini.
6. Bapak Dr. Amrul. S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik yang telah memberikan banyak masukan dan motivasi dalam kegiatan akademik.
7. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Mesin atas ilmu yang diberikan selama penulis melaksanakan studi, baik materi akademik maupun teladan dan motivasi untuk masa yang akan datang.
8. Ayah, Mama, Alm. eses Nora , uni Yuli, atin Dafri, dan adik Arlini serta ponakan Nayla kairina, atas doa, kasih sayang, motivasi, dukungan dan pengorbanannya selama penulis menjalani pendidikan di Universitas Lampung.
9. Keluarga Besar dan saudara-saudara penulis yang senantiasa memberikan motivasi dan doa.
10. Mas Marta, Mas Dadang dan Mas Nanang yang telah membantu baik dalam proses pengambilan data maupun seminar.
12. Rekan–rekan satu tim TA pengering kopi : Yulian Nugraha, Ramli, Chikal Noviansyah, dan Ramlan (angkatan 2012).
13. Rekan–rekan senior Teknik Mesin: kak Nandar, kak Ardiansyah (alumni 2006), bang Bahar (alumni 2007), kak Dimas, bang Jaya, bang Andareas, bang Yoan, bang La, (alumni 2008), kak Yoga pratama, kak Yusuf, Aprilian (angkatan 2008) atas partisipasinya dalam kelancaran skripsi ini.
14. Rekan-rekan Teknik Mesin angkatan 2010: Rabi’ah, Bowo, Bondan, Baron, Galih koritawa, Doni, Yayang, Galih pamungkas, Salpa, Mario, Imron, Agung Ap, Rendy, Ilham, Yoga, Irvan, teman-teman D3 dan rekan-rekan lainnya Teknik Mesin 2010 yang tidak bisa disebut namanya satu persatu atas partisipasinya dalam kelancaran skripsi ini. Semoga kebersamaan ini tetap terjaga hingga akhir hayat, “Solidarity Forever”.
15. Rekan-rekan Badminton Crew: Pak Pardi, pak Siswanto, pak Zul, Pak Manurung, Riyon, Budi, Marco, Bolem, Kodam, Bili, Amad, Yusuf, Dimas, Nazar, dan Nazam yang telah memberikan motivasi untuk penulis.
16. Rekan-rekan Crew: Riko, Ery, Reza, Leo, Topan, Tyas pramono, Amad, Yoga, Oyin, Bangkit, Juniro, Inop, Pandu, Uyung, Aris, Nazam, Juned, Dimas dan kumpulan Tugu Muda yang telah memberikan dukungan juga teguran untuk penulis sehingga tercapainya skripsi ini.
17. Keluarga Besar Himpunan Mahasiswa Teknik Mesin Universitas Lampung. 18. Semua pihak yang tidak mungkin penulis sebutkan namanya satu persatu,
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih banyak kekurangan. Oleh sebab itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari semua pihak. Penulis berharap skripsi ini bermanfaat bagi semua yang membaca dan bagi penulis sendiri.
Bandar Lampung, Januari 2015 Penulis,
i
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR ISI ... i
DAFTAR TABEL ... v
DAFTAR GAMBAR ... vi
I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Tujuan Penelitian ... 3
1.3 Batasan Masalah ... 3
1.4 Sistematika Penulisan ... 3
II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tanaman Kopi ... 5
2.2 Jenis-Jenis Kopi ... 6
2.2.1 Kopi arabika ... 6
2.2.2 Kopi robusta ... 7
2.3 SNI (Standar Nasional Indonesia) Kopi ... 8
2.4 Proses Pengolahan Kopi ... 9
2.4.1 Pengolahan cara kering ... 9
ii
2.5 Metode Pengeringan Kopi ... 17
2.5.1 Pengeringan alami ... 17
2.5.2 Pengeringan buatan ... 18
2.5.3 Pengeringan kombinasi alami dan buatan ... 19
2.6 Otomasi ... 20
2.6.1 Penggunaan sistem otomasi ... 21
2.6.2 Konfigurasi pengendalian ... 22
2.7 Mikrokontroler ... 24
2.7.1 Pengertian mikrokontroler ... 24
iii
3.3 Diagram Alir Penelitian (Flow Chart) ... 36
3.4 Prosedur Penelitian ... 38
3.4.1 Mekanisme sistem pengering ... 38
3.4.2 Otomasi sistem pengeringan ... 39
3.4.3 Desain kontrol sistem pengeringan ... 40
3.4.4 Pembuatan perangkat keras ... 42
3.4.5 Pembuatan perangkat lunak ... 42
3.5 Prosedur Pengamatan dan Pengujian ... 43
3.5.1 Alat kontrol otomatis ... 43
3.5.2 Ruang pengering tanpa beban ... 43
3.5.3 Ruang pengering menggunakan beban ... 43
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pembuatan ... 44
4.1.1 Perangkat keras... 45
4.1.2 Perangkat lunak ... 53
4.2 Hasil Pengujian ... 58
4.2.1 Pengujian alat kontrol otomatis ... 58
4.2.2 Pengujian keakuratan sensor LM-35 ... 59
4.2.3 Pengujian ruang pengering tanpa beban ... 60
iv
V. SIMPULAN DAN SARAN
5.1 Simpulan ... 66 5.2 Saran ... 67 DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1 Buah kopi ... 5
2.2 Buah kopi robusta ... 7
2.3 Alur proses pengolahan kopi secara kering (dry process) ... 10
2.4 Alur proses pengolahan kopi secara basah (wet process) ... 13
2.5 Diagram blok sistem kontrol ... 20
2.6 Diagaram blok pengendali feedback ... 22
2.7 Blok diagram I/O untuk konfigurasi sistem inferential ... 23
2.8 Arduino uno ... 25
2.9 Sensor DHT-21 ... 26
2.10 Sensor suhu LM-35 ... 27
2.11 LCD (liquid crystal display) ... 29
2.12 Relay ... 30
2.13 Rangkaian prinsip kerja relay ... 31
2.14 Buzzer ... 31
3.1 Diagram alir (flow chart) penelitian ... 37
3.2 Skema ruang pengering ... 38
3.3 Rancangan sistem otomasi sensor temperatur ... 40
3.4 Rancangan sistem otomasi sensor kelembaban ... 41
vii
4.2 Foto rangkaian keseluruhan sistem kontrol otomatis ... 46
4.3 Rangkaian power supply ... 47
4.4 Rangkaian sensor ... 48
4.5 Rangkaian LCD ... 49
4.6 Rangkaian driver motor exhaust fan ... 50
4.7 Rangkaian driver motor HE fan ... 51
4.8 Rangkaian driver buzzer ... 52
4.9 Sistem loop otomasi keseluruhan sistem ... 53
4.10 High level state diagram keseluruhan sistem ... 54
4.11 Diagram alur pembuatan program arduino ... 55
4.12 Penulisan programuntuk sistem pengeringan biji kopi ... 56
4.13 Hasil pembacaan suhu dan kelembaban a. Data logger ... 57
b. LCD ... 57
4.14 Grafik perbandingan pengukuran suhu antara sensor LM-35 dengan termometer ... 59
4.15 Grafik pengujian ruang pengering tanpa beban ... 60
4.16 Grafik pengujian lama waktu pengeringan terhadap temperatur Pengeringan ... 61
4.17 Grafik perubahan suhu terhadap respon waktu ... 62
4.18 Grafik pengujian lama waktu pengeringan terhadap kadar air .. 63
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Negara Indonesia memiliki banyak jenis macam perkebunan, salah satunya yaitu perkebunan kopi. Kopi merupakan salah satu jenis tanaman perkebunan yang sudah lama dibudidayakan di Indonesia khususnya di provinsi Lampung. Kopi di provinsi Lampung memiliki nilai ekonomis yang cukup tinggi serta memiliki peranan penting bagi pertumbuhan perekonomian sehingga sebagian besar penduduk di provinsi Lampung bekerja dibidang pertanian, khususnya perkebunan kopi (Hasan, 2009).
Pada kenyataannya sebagian besar petani kopi di provinsi Lampung memiliki kendala dalam proses pengeringan kopi. Dimana proses pengeringan kopi masih dilakukan secara tradisional dan sederhana, yaitu pengeringan menggunakan panas matahari. Karena hanya bergantung pada panas matahari pada saat penjemuran, apabila cuaca hujan atau mendung saja maka penjemuran kopi tidak akan maksimal dikarenakan waktu penjemuran menjadi lebih lama. Penjemuran yang terlalu lama mengakibatkan kualitas kopi kurang baik sehingga nilai jual kopi ikut menurun yang berakibat para petani merugi (Nuryani, 2010).
2
secara tradisional sehingga biaya yang dibutuhkan relatif lebih kecil dan proses pengering tidak tergantung dari cuaca sehingga lebih cepat serta lebih kontinyu pengeringannya, dari pada pemakaian sinar matahari atau cara dijemur. Dalam proses pengeringan pada mesin pengering, temperatur pengeringan harus dijaga yaitu pada temperatur sesuai dengan standar pengeringan biji kopi agar menghasilkan proses pengeringan kopi yang lebih berkualitas (Rahardjo, 2012).
Oleh karena itu perlu adanya perbaikan dalam proses pengeringan kopi, salah satunya dengan cara otomasi. Otomasi adalah proses yang secara otomatis mengontrol operasi dan perlengkapan sistem dengan perlengkapan mekanik atau elektronika yang dapat mengganti manusia dalam mengamati dan mengambil keputusan. Otomasi memiliki tujuan memberikan kemudahan, meningkatkan efektifitas kerja sistem sehingga produktifitas meningkat dan biaya produksi menurun(Martinus, 2012).
3
1.2 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah membuat sistem alat kontrol pengatur suhu otomatis pada ruang pengering kopi berbasis mikrokontroler Arduino uno, agar dapat diperoleh proses pengeringan kopi yang lebih berkualitas.
1.3 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah yang diberikan agar penelitian ini lebih fokus dan terarah dalam hal penganalisaan yaitu sebagai berikut:
1. Sistem kontrol dengan berbasis mikrokontroler Arduino uno. 2. Proses pengolahan kopi cara basah (wet process).
3. Tidak melakukan perancangan boiler, heat exchanger, dan ruang pengering.
4. Sensor yang digunakan pada penelitian ini adalah sensor temperatur dan sensor kelembaban udara.
1.4 Sistematika Penulisan
Adapun sistematika penulisan dari penelitian ini adalah: BAB I : PENDAHULUAN
Terdiri dari latar belakang, tujuan, batasan masalah, dan sistematika penulisan dari penelitian ini.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
4
BAB III : METODOLOGI PENELITIAN
Terdiri atas hal-hal yang berhubungan dengan pelaksanaan penelitian, yaitu tempat penelitian, bahan penelitian, peralatan penelitian, prosedur pembuatan dan diagram alir pelaksanaan penelitian.
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN
Berisikan hasil penelitian dan pembahasan dari data-data yang diperoleh setelah pengujian.
BAB V : SIMPULAN DAN SARAN
Berisikan hal-hal yang dapat disimpulkan dan saran-saran yang ingin disampaikan dari penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA
Memuat referensi yang dipergunakan penulis untuk menyelesaikan laporan Tugas Akhir.
LAMPIRAN
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tanaman Kopi
Kopi merupakan salah satu jenis tanaman perkebunan yang sudah lama dibudidayakan dan memiliki nilai ekonomis yang lumayan tinggi. Kopi berasal dari Afrika, yaitu daerah pegunungan di Etopia. Namun, kopi sendiri baru dikenal oleh masyarakat dunia setelah tanaman tersebut dikembangkan di luar daerah asalnya, yaitu Yaman di bagian selatan Arab (Rahardjo, 2012).
Gambar 2.1 Buah kopi
(Yusnan, 2012)
6
dari 400 ribu ton kopi per tahunnya. Di samping rasa dan aromanya yang menarik, kopi juga dapat menurunkan risiko terkena penyakit kanker, diabetes, batu empedu, dan berbagai penyakit jantung (Danarti dan Najayati, 2004).
2.2 Jenis-Jenis Kopi
Varietas kopi merujuk kepada subspesies kopi. Biji kopi dari dua tempat yang berbeda biasanya juga memiliki karakter yang berbeda, baik dari aroma (dari aroma jeruk sampai aroma tanah), kandungan kafein, rasa dan tingkat keasaman. Ciri-ciri ini tergantung pada tempat tumbuhan kopi itu tumbuh, proses produksi dan perbedaan genetika subspesies kopi. Terdapat dua jenis kopi yang telah dibudidayakan di provinsi Lampung yakni kopi arabika dan kopi robusta
(Cahyono, 2012).
2.2.1 Kopi arabika
Kopi arabika masuk ke Indonesia pada tahun 1696 yang dibawa oleh perusahaan dagang Dutch East India Co. dari Ceylo (Yahmadi, 2007). Kopi
7
2.2.2Kopi robusta
Kopi robusta atau yang disebut dengan Coffea canephora, pada awalnya hanya dikenal sebagai semak atau tanaman liar yang mampu tumbuh hingga beberapa meter tingginya. Hingga akhirnya kopi robusta pertama kali ditemukan di Kongo pada tahun 1898 oleh Emil Laurent. Namun terlepas dari itu ada yang menyatakan jenis kopi robusta ini telah ditemukan lebih dahulu oleh dua orang pengembara Inggris bernama Richard dan John Speake pada tahun 1862 (Yahmadi, 2007).
Gambar 2.2 Buah kopi robusta (Yahmadi, 2007)
8
2.3 SNI (Standar Nasional Indonesia) Kopi
Buah kopi setelah dibuang kulit, daging buah serta kulit tanduknya menghasilkan kopi beras. Kopi beras yaitu kopi biji kering berwarna seperti telur asin dan biasanya dijual atau diekspor. Secara umum kopi beras mengandung air, gula, lemak, selulosa, kafein, dan abu.
Sejak tahun 1990, standar mutu kopi di Indonesia telah diterapkan berdasarkan system nilai cacatnya yang mengacu pada SNI 01 – 2907 – 2008. Standar mutu sangat penting untuk dijadikan sebagai petunjuk dalam pengawasan mutu kopi. Berikut tabel spesifikasi persyaratan mutu biji kopi bedasarkan SNI 01-2907-2008.
Tabel 2.1 Spesifikasi persyaratan mutu biji kopi
No. Jenis Uji Satuan Persyaratan
1. Kadar air (b/b) % Maksimal 12
9
2.4 Proses Pengolahan Kopi
Rahardjo (2012) menyatakan bahwa, kopi yang sudah dipetik harus segera diolah lebih lanjut dan tidak boleh dibiarkan begitu saja selama lebih dari 12 sampai 20 jam. Bila kopi tidak segera diolah dalam jangka waktu tersebut maka kopi akan mengalami fermentasi dan proses kimia lainnya yang bisa menurunkan mutu dari kopi tersebut. Apabila terpaksa belum diolah, maka kopi harus direndam terlebih dahulu dalam air bersih yang mengalir. Menurut Ciptadi dan Nasution (1985), proses pengolahan kopi dibagi menjadi dua yaitu proses olah kering (dry process) dan proses olah basah (wet process).
2.4.1 Pengolahan cara kering
Menurut Ciptadi dan Nasution (1985), metode pengolahan cara kering cocok untuk pengolahan ditingkat petani dengan lahan yang tidak luas atau kapasitas olahan yang kecil. Untuk perkebunan besar pengolahan kopi cara kering hanya khusus untuk kopi buah yang berwarna hijau, kopi yang mengambang, dan kopi yang terserang bubuk. Perbedaan mengenai cara pengolahan yang dilakukan oleh petani dan yang dilakukan oleh perkebunan-perkebunan menyebabkan perbedaan mutu kopi yang dihasilkan.
10
Adapun secara berurutan tahapan pengolahan kopi cara kering dapat dilihat pada skema berikut:
Gambar 2.3 Alur proses pengolahan kopi secara kering (dry process)
(Ciptadi dan Nasution, 1985)
Menurut Ciptadi dan Nasution (1985) bedasarkan gambar 2.3, alur proses pengolahan kopi secara kering atau dry process melalui beberapa proses berikut ini:
1. Sortasi buah
Sortasi buah kopi sebetulnya sudah dimulai dilakukan sejak pemetikan, tetapi harus diulangi pada waktu pengolahan. Sortasi pada awal pengolahan ini dilakukan setelah kopi datang dari kebun. Kopi bewarna hijau, hampa, dan terserang bubuk disatukan, sedangkan yang bewarna merah dipisahkan. Tingkat kematangan buah yang dapat dicirikan dengan warna kulit buah akan mempengaruhi kualitas biji kopi yang dihasilkan. Buah kopi yang dipetik saat matang akan menghasilkan kualitas biji kopi
Panen
Sortasi Buah
Pengeringan
Pengemasan dan penyimpanan Sortasi Biji Kering
11
yang lebih baik daripada kopi yang belum masak atau lewat masak. Cara pemisahan buah kopi yaitu bedasarkan berat jenis, dengan perendaman buah kopi dengan air di dalam bak. Pada perendaman tersebut buah kopi yang masih muda dan terserang bubuk akan mengapung, sebaliknya buah yang sudah tua akan tenggelam. Setelah ditiriskan kemudian dilakukan pengeringan. Di tingkat petani, karena kebutuhan ekonomi kadang-kadang tidak dilakukan sortasi lebih dahulu, melainkan semua buah kopi hasil pemetikan langsung dikeringkan dengan penjemuran.
2. Pengeringan
Kopi yang sudah dipetik dan disortasi harus sesegera mungkin dikeringkan agar tidak mengalami proses kimia yang bisa menurunkan mutu. Kopi dikatakan kering apabila waktu diaduk terdengar bunyi gemerisik. Beberapa petani mempunyai kebiasaan merebus kopi gelondong lalu dikupas kulitnya, kemudian dikeringkan. Kebiasaan merebus kopi gelondong lalu dikupas kulit harus dihindari karena dapat merusak kandungan zat kimia dalam biji kopi sehingga menurunkan mutu. Apabila udara tidak cerah pengeringan dapat menggunakan alat pengering mekanis. Pengeringan memerlukan waktu 2-3 minggu dengan cara dijemur.
3. Pengupasan kulit (hulling)
Pengupasan kulit atau hulling pada pengolahan kering bertujuan untuk memisahkan biji kopi dari kulit buah, kulit tanduk dan kulit arinya.
12
4. Sortasi biji kering
Tujuan sortasi untuk membersihkan biji kopi dari kotoran dan benda asing seperti tanah, debu, ranting, kerikil, serangga, dan sortasi bedasarkan ukuran. Biji kecil berukuran 8 mesh biji tidak lolos ayakan dengan ukuran 3 x 3mm sedangkan biji dengan ukuran besar yaitu 3,5 mesh biji tidak lolos ayakan ukuran 5,6 x 5,6 mm. Sortasi ini biasanya dilakukan oleh
reprocessor dan eksportir untuk mendapatkan kopi yang memenuhi syarat mutu. Sortasi dapat dilakukan dengan mesin Catador, dengan pemisahannya bedasarkan sfesifikasi grafiti dan trommol zeaf bedasarkan ukuran biji.
2.4.2 Pengolahan cara basah
Ciptadi dan Nasution (1985) menyatakan bahwa untuk pengolahan basah, buah kopi yang sudah dipetik selanjutnya dimasukan kedalam pulper untuk melepaskan kulit buahnya. Dari mesin pulper buah yang sudah terlepas kulitnya kemudian dibiarkan ke bak dan direndam selama beberapa hari untuk fermentasi. Setelah direndam buah kopi lalu dicuci bersih dan akhinya dikeringkan. Pengeringan dilakukan dengan dijemur dipanas matahari atau dengan menggunakan mesin pengering. Kemudian dimasukan ke mesin
huller atau ditumbuk untuk menghilangkan kulit tanduknya, akhirnya dilakukan sortasi.
13
basah hanya digunakan untuk mengolah kopi yang baik atau bewarna merah (Rahardjo, 2012). Adapun secara berurutan tahapan pengolahan kopi cara basah dapat dilihat pada skema berikut :
Gambar 2.4 Alur proses pengolahan kopi secara basah (wet process)
(Ciptadi dan Nasution, 1985)
Menurut Ciptadi dan Nasution (1985) bedasarkan gambar 2.4 alur proses pengolahan kopi secara basah atau wet process melalui beberapa proses berikut ini:
1. Sortasi buah
Sortasi buah dimaksudkan untuk memisahkan kopi merah yang berbiji dan sehat dengan kopi yang hampa dan terserang bubuk. Cara pemisahan buah kopi yaitu bedasarkan berat jenis, dengan perendaman buah kopi dengan air di dalam bak. Pada perendaman tersebut buah kopi yang masih muda dan terserang bubuk akan mengapung, sebaliknya buah yang sudah tua
Panen Pilih
Sortasi Buah
Pengupasan kulit buah merah (pulper)
Fermentasi
Pencucian
Pengeringan
14
akan tenggelam. Buah kopi yang tenggelam selanjutnya disalurkan ke mesin pulper, sedangkan buah kopi yang terapung akan diolah secara kering.
2. Pengupasan kulit buah
Pengupasan kulit buah dilakukan dengan menggunakan alat dan mesin pengupas kulit buah (pulper). Dengan cara air dialirkan kedalam silinder bersamaan dengan buah yang akan dikupas. Sebaiknya buah kopi dipisahkan atas dasar ukuran sebelum dikupas.
3. Fermentasi
Proses fermentasi bertujuan untuk melepaskan daging buah berlendir yang masih melekat pada kulit tanduk dan pada proses pencucian akan mudah terlepas, sehingga mempermudah proses pengeringan. Untuk proses fermentasinya yaitu dilakukan secara kering dan basah.
a. Fermentasi kering
15
Cara yang kedua yaitu, setelah melalui pencucian terlebih dahulu, biji kopi dapat langsung dikeringkan dengan tujuan untuk menghilangkan lendir yang melekat pada biji kopi tersebut. Proses pengeringan dilakukan dengan temperatur 50 – 55◦C sampai kadar air mencapai 40%. Setelah itu dilanjutkan dengan mencuci kembali biji kopi tersebut. b. Fermentasi basah
setelah biji tersebut melewati proses pencucian pendahuluan segera ditimbun dan direndam dalam bak fermentasi. Bak fermentasi ini terbuat dari bak plester semen dengan alas miring. Ditengah-tengah dasar dibuat saluran dan ditutup dengan plat yang berlubang-lubang. Perendaman dilakukan selama 12 jam dan setiap 3 jam airnya diganti. Selama proses fermentasi dengan bantuan kegiatan jasad renik, terjadi pemecahan komponen lapisan lendir tersebut, maka akan terlepas dari permukaan kulit tanduk biji kopi.
4. Pencucian
Pencucian bertujuan untuk menghilangkan lapisan sisa lendir dan kotoran lainnya yang masih tertinggal setelah fermentasi atau setelah keluar dari mesin pulper. Untuk kapasitas kecil, pencucian dikerjakan secara manual di dalam bak atau ember, sedangkan kapasitas besar perlu dibantu mesin pencuci agar pencucian lebih cepat.
5. Pengeringan
16
semi basah mengacu kepada cara pengeringan secara basah. Sedangkan untuk pengeringan biji kopi labu (biji kopi yang masih ada lendir), dilakukan dua tahap sebagai berikut :
a. Pengeringan awal
proses pengeringan dapat dilakukan dengan penjemuran selama 1-2 hari sampai kadar air mencapai sekitar 40 %, dengan tebal lapisan kopi kurang dari 3 cm dengan alas dari terpal atau lantai semen. Setelah kadar air mencapai 40 % biji kopi dikupas kulitnya sehingga diperoleh biji kopi beras.
b. Pengeringan lanjutan
proses pengeringan dilakukan dalam bentuk biji kopi beras sampai kadar air 12 % (untuk olah basah).
6. Pengupasan kulit kopi
Pengupasan kulit tanduk pada kondisi biji kopi yang masih relatif basah (kopi labu) dapat dilakukan dengan menggunakan mesin pengupas (huller). Agar kulit tanduk dapat dikupas maka kondisi kulit harus cukup kering walaupun kondisi biji yang ada didalamnya masih basah. Pengupasan dimaksudkan untuk memisahkan biji kopi dari kulit tanduk. 7. Sortasi biji
17
2.5 Metode Pengeringan Kopi
Kombinasi suhu dan lama pemanasan selama proses pengeringan pada komoditi biji-bijian dilakukan untuk menghindari terjadinya kerusakan biji. Suhu udara, kelembaban relatif udara, aliran udara, kadar air awal bahan dan kadar akhir bahan merupakan faktor yang mempengaruhi waktu atau lama pegeringan (Brooker dan Hall, 1974). Menurut Aak (1980), metode pengeringan kopi dapat dilakukan dengan 3 cara yaitu:
1. Pengeringan dengan sinar matahari, dengan cara semua biji kopi diletakkan dilantai penjemuran secara merata.
2. Pengeringan dengan menggunakan mesin pengering (buatan), dimana pada mesin pengering tersebut terdiri atas tromol besi dengan dindingnya berlubang – lubang kecil.
3. Kombinasi cara alami dengan buatan.
2.5.1 Pengeringan alami
18
minggu. Sedangkan dengan proses olah basah pengeringan biji kopi untuk mencapai kadar air 12% biasanya antara 4 sampai 7 hari, hal ini juga bergantung pada cuaca saat penjemuran. Menurut Aak (1980), Sistem pengeringan alami dilakukan dengan cara mula-mula kopi dihamparkan dilantai penjemur dengan ketebalan sekitar 4 cm. Setiap 1-2 jam hamparan kopi dibolak-balik dengan alat menyerupai garu yang terbuat dari bambu agar kopi cepat kering dan merata. Semakin cepat kering maka mutu kopi semakin baik, karena frementasi cepat berakhir.
Menurut Hasan (2009) pada pengeringan alami, panas yang dipancarkan oleh matahari sebagian banyak yang hilang pada saat melalui atmosfir dan kehilangan itu tergantung dari cuaca. Hanya sekitar 45% sinar sampai di bumi dan kehilangan panas tersebut bisa karena radiasi dan perbedaan elevasi yang satu dengan yang lain. Dari 45% ini hanya sekitar 7 – 13% yang dapat dipakai untuk pengeringan kopi basah, karena efisiensi yang rendah maka untuk pengeringan dengan cara penjemuran diperlukan tempat yang luas.
2.5.2 Pengeringan buatan
19
Menurut Rahardjo (2012) pada perkebunan, pengeringan kopi lebih banyak dilakukan menggunakan mesin pengering dengan alasan utamanya adalah: 1. Dengan naiknya ongkos buruh, maka biaya relatif lebih kecil karena
perlu tenaga kerja lebih sedikit dari pada penjemuran.
2. Pemakaian mesin pengering tidak tergantung dari cuaca sehingga lebih cepat pengeringannya.
3. Effiseinsi panas yang lebih tinggi dari pada pemakaian sinar matahari atau cara dijemur.
Dalam proses pengeringan biji kopi, uap yang terkandung dalam biji kopi tidak langsung keluar saat biji kopi dimasukan keruangan pengering. Proses penguapan berlangsung saat temperatur yang diinginkan tercapai yaitu 50°C. Jika temperatur ruangan semakin tinggi maka kadar biji kopi akan cepat kering tetapi kualitas kopi yang dihasilkan kurang baik.
2.5.3 Pengeringan kombinasi alami dan buatan
20
2.6 Otomasi
Otomasi adalah proses yang secara otomatis mengontrol operasi dan perlengkapan sistem dengan perlengkapan mekanik atau elektronika yang dapat mengganti manusia dalam mengamati dan mengambil keputusan. Ide dasar otomasi ini yaitu penggunaan elektrik atau mekanik untuk menjalankan mesin atau alat tertentu disertai otak yang mengendalikan mesin atau alat tersebut sehingga produktifitas meningkat dan biaya produksi menurun.
Otomasi memiliki tujuan memberikan kemudahan, meningkatkan efektifitas kerja sistem dan meningkatkan jaminan keselamatan kepada para operator. Sistem yang dirancang untuk melakukan empat fungsi pengendalian yaitu mengatur, membandingkan, menghitung dan mengkoreksi. Perbedaan yang ada yaitu pada pengoperasian sistem, dimana sistem pengendalian otomatis tidak lagi dikerjakan oleh operator, tetapi sepenuhnya dikerjakan oleh sebuah kontrol (Martinus, 2012).
Sistem
INPUT OUPUT R(s) C(s) Gambar 2.5 Diagram blok sistem kontrol
(Martinus, 2012)
Diagram (gambar 2.5) menunjukan diagram model matematis suatu sistem. R(s) = transformasi Laplace dari input
C(s) = transformasi Laplace dari output
G(s) = transformasi Laplace dari hubungan input dan output dari sistem.
21
2.6.1 Penggunaan sistem otomasi
Ada beberapa alasan dalam penggunaan sistem otomasi antara lain sebagai berikut:
1. Meningkatkan produktifitas perusahaan
Peningkatan produktifitas ini ditandai dengan lebih besarnya output per jam-orang apabila sistem otomasi manufaktur diterapkan.
2. Tingginya biaya tenaga kerja
Kecenderungan meningkatnya biaya kerja di dunia industri mendorong pengusaha untuk menginvestasikan fasilitas otomasi yang relatif mahal. Sistem otomasi dapat meningkatkan laju produksi menyebabkan harga perproduk lebih rendah.
3. Kurangnya tenaga kerja untuk kemampuan tertentu
Ini juga akibat dari industri pelayanan sehingga semakin sulit untuk mendapatkan tenaga kerja dengan skill tertentu. Dengan sistem otomasi manufaktur, jumlah dan kemampuan yang dibutuhkan untuk menghasilkan produk berkualitas lebih rendah.
4. Tenaga kerja cenderung berpindah ke sektor pelayanan.
Kecenderungan di negara maju khususnya Amerika Serikat, di mana tenaga kerja lebih menyukai sektor pelayanan.
5. Keamanan
22
MASUKAN
6. Tingginya harga bahan baku
Mahalnya harga bahan baku sebagai input produksi, membutuhkan efisiensi pemakaian bahan baku. Dengan otomasi manufaktur dapat mengurangi bahan baku yang terbuang.
7. Meningkatkan kualitas produk.
Otomasi tidak hanya dapat menghasilkan produk pada laju yang lebih cepat, tetapi juga dapat meningkatkan kualitas produk dibandingkan dengan menggunakan metode manual.
2.6.2 Konfigurasi pengendalian
Ada tiga tipe konfigurasi pengendalian, antara lain sebagai berikut:
1. Feedback control configuration
Konfigurasi ini mengukur secara langsung variabel yang dikendalikan untuk mengatur harga variabel yang dimanipulasi. Tujuan pengendalian ini yaitu mempertahankan variabel kendali pada level yang diinginkan. Pada pengaturan tetutup, aksi pengendalian dipengaruhi oleh sinyal kesalahan penggerak (selisih antara sinyal referensi dengan sinyal umpan balik). Sistem pengaturan kalang tertutup melibatkan umpan balik negatif. Secara umum, diagram blok sistem pengaaturan ini dapat dilihat pada gambar 2.6.
Gambar 2.6 Diagram blok pengendali feedback (Martinus, 2012)
KELUARAN
PENGENDALI
FEED BACK
23
Keluaran 2. Feedforward control configuration
Konfigurasi sistem pengendali feedforward memanfaatkan pengukuran langsung pada disturbance untuk mengatur harga variabel yang akan dimanipulasi. Tujuan pengendalian adalah mempertahankan variabel
output yang dikendalikan pada nilai yang diharapkan.
3. Inferential Control Configuration
Konfigurasi sistem pengendali inferential memanfaatkan data hasil pengukuran output sekunder (secondary measurement) untuk mengatur harga variabel yang akan dimanipulasi. Hal ini dilakukan karena variabel
output yang akan dikendalikan tidak dapat diukur secara langsung. Tujuan pengendalian ini adalah mempertahankan variabel unmeasured output
tersebut pada harga yang ditetapkan pada set point.
Gambar 2.7 Blok diagram I/O untuk konfigurasi sistem inferential (Martinus, 2012)
Kontrol
SENSOR Aktuator
Sistem
Aktuator
24
2.7 Mikrokontroler
2.7.1 Pengertian mikrokontroler
Mikrokontroler adalah salah satu bagian dasar dari suatu sistem komputer. Meskipun mempunyai bentuk yang jauh lebih kecil dari suatu komputer pribadi dan komputer mainframe, mikrokontroler dibangun dari elemen – elemen dasar yang sama. Secara sederhana, komputer akan menghasilkan
output spesifik berdasarkan input yang diterima dan program yang dikerjakan.
Seperti umumnya komputer, mikrokontroler adalah alat yang mengerjakan instruksi-instruksi yang diberikan kepadanya. Artinya, bagian terpenting dan utama dari suatu sistem terkomputerisasi adalah program itu sendiri yang dibuat oleh seorang programmer. Program ini menginstruksikan komputer untuk melakukan jalinan yang panjang dari aksi – aksi sederhana untuk melakukan tugas yang lebih kompleks yang diinginkan oleh programmer
(Sutanto, 2005).
2.7.2 Arduino uno
Arduino uno adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada
ATmega328 (datasheet). Arduino uno mempunyai 14 pin digital input/output,
6 input analog, sebuah osilator Kristal 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah
power jack, sebuah ICSP header, dan sebuat tombol reset. Arduino uno
25
Gambar 2.8 Arduino uno
(Foto, Ahmad Yonanda)
Arduino uno berbeda dari semua board Arduino sebelumnya, Arduino uno
tidak menggunakan chip driver FTDI USB-to-serial. Sebaliknya, fitur-fitur
Atmega16U2 (Atmega8U2 sampai ke versi R2) diprogram sebagai sebuah pengubah USB ke serial. Revisi 2 dari board Arduino uno mempunyai sebuah
resistor yang menarik garis 8U2 HWB ke ground, yang lebih mudah untuk diletakkan ke dalam DFU mode (Romano, 2012).
2.8 Sensor
26
2.8.1 Sensor DHT-21
Salah satu contoh sensor digital yang dapat mengukur suhu dan kelembaban udara adalah sensor DHT-21. Sensor ini sangat mudah digunakan bersama dengan Arduino. Memiliki tingkat stabilitas yang sangat baik serta fitur kalibrasi yang sangat akurat. Koefisien kalibrasi disimpan dalam OTP program memory, sehingga ketika internal sensor mendeteksi sesuatu maka
module ini menyertakan koefisien tersebut dalam kalkulasinya. Teknologi ini memastikan keandalan tinggi dan sangat baik stabilitasnya dalam jangka panjang.
Gambar 2.9 Sensor DHT-21 (Kalman, 2013)
Pada gambar 2.9 menunjukan sensor DHT-21 memiliki 3 warna kabel yaitu warna merah, kuning, dan hitam. Kabel warna merah dihubungkan dengan
27
2.8.2 Sensor LM-35
Salah satu komponen yang bisa digunakan untuk mengukur suhu adalah LM-35DZ. Sensor suhu LM-35 salah satu jenis sensor yang merubah besaran suhu ke besaran listrik dalam bentuk tegangan. LM-35 memiliki seri integrated circuit (IC) yang mengandung tiga buah pin. Yaitu pin Vs yang dihubungkan dengan power 5v, untuk pin Vout dihubungkan dengan arduino sedangkan pin GND dihubungkan dengan tegangan negatif atau ground.
Gambar 2.10 Sensor suhu LM-35 (Foto, Ahmad Yonanda)
28
2.9 Aktuator
Kadir (2012) menyatakan bahwa, aktuator adalah bagian keluaran untuk mengubah energi suplai menjadi energi kerja yang dimanfaatkan. Sinyal keluaran dikontrol oleh sistem kontrol dan aktuator bertanggungjawab pada sinyal kontrol melalui elemen kontrol terakhir. Jenis lain dari bagian keluaran digunakan untuk mengindikasi status kontrol sistem aktuator adalah elemen yang mengkonversikan besaran listrik analog menjadi besaran lainnya. Misalnya kecepatan putaran dan merupakan perangkat elektromekanik yang menghasilkan daya gerakan sehingga dapat menghasilkan gerakan pada robot untuk meningkatkan tenaga mekanik.
Aktuator dapat melakukan hal tertentu setelah mendapat perintah dari kontroler. Misalnya pada suatu robot pencari cahaya, jika terdapat cahaya sensor akan memberikan informasi kepada kontroler yang kemudian akan memerintahkan kepada aktuator untuk bergerak mendekati arah cahaya. Dengan kata lain
aktuator adalah sebuah peralatan mekanis untuk menggerakkan atau mengontrol sebuah sistem yang biasa digunakan sebagai proses lanjutan dari keluaran suatu proses olah data yang dihasilkan oleh suatu sensor atau kontroler.
Aktuator dalam perspektif kontrol dapat dikatakan sebagai : 1. Aktuator sebagai pintu kendali ke sistem
2. Aktuator sebagai pengubah sinyal listrik menjadi besaran mekanik
3. Batasan aktuatorriil sebagai sinyal kemudi terkecil, saturasi.
29
misalnya display untuk menampilkan keadaan sensor ataupun aktuator. Display
dapat berupa LED, seven segment ataupun LCD. Berikut ini adalah contoh dari
aktuator yaitu LCD, relay, dan buzzer.
2.9.1 Liquid Crystal Display (LCD)
LCD dapat menampilkan perintah-perintah yang harus dijalankan oleh sistem. LCD mempunyai kemampuan untuk menampilkan tidak hanya angka, huruf abjad, kata-kata tapi juga simbol- simbol. LCD mempunyai dua bagian penting yaitu backlight yang berguna jika digunakan pada malam hari dan contrast yang berfungsi untuk mempertajam tampilan.
Gambar 2.11 LCD (liquid crystal display)
(Foto, Ahmad Yonanda)
Prinsip kerjanya ialah ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik, molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan
elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan
30
2.9.2 Relay
Kadir (2012) menyatakan bahwa, relay adalah saklar (switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen elektromekanikal yang terdiri dari dua bagian utama yaitu elektromagnet (coil) dan mekanikal (seperangkat kontak switch). Relay menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakkan kontak saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi.
Gambar 2.12 Relay (Foto, Ahmad Yonanda)
Menurut Kadir (2012), kontak poin relay terdiri dari 2 jenis yaitu :
1. Normally close yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi tertutup.
31
Gambar 2.13 Rangkaian prinsip kerja relay (Frey, 2013)
Berdasarkan gambar 2.13, sebuah besi (iron core) yang dililit oleh kumparan
coil yang berfungsi untuk mengendalikan besi tersebut. Apabila kumparan
coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya elektromagnet yang kemudian menarik armature untuk berpindah dari posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi open atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil membutuhkan arus listrik yang relatif kecil untuk mengaktifkan elektromagnet dan menarik contact point ke posisi close (Frey, 2013).
2.9.3 Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer
32
sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya.
Gambar 2.14 Buzzer (Foto, Ahmad Yonanda)
Karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (Kadir, 2012).
III. METODELOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
Tempat dan waktu penelitian yang telah dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
3.1.1 Tempat penelitian
Penelitian dan pengambilan data dilakukan di Laboratorium Termodinamika dan Mekatronika, Teknik Mesin Universitas Lampung. Selanjutnya proses pengukuran kadar air biji kopi dilakukan di Laboratorium Teknologi Hasil Pertanian (THP) Universitas Lampung.
3.1.2 Waktu penelitian
Penelitian dilakukan pada bulan Juli hingga November 2014 dengan jadwal kegiatan tersusunpada tabel 3.1.
Tabel 3.1 Jadwal kegiatan penelitian
Kegiatan Juli Agustus September Oktober November
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 Studi Literatur
2 Perancangan (desain) `
3 Pembelian alat dan bahan
4 Pembuatan sistem kontrol
5 Eksperimen
34
3.2 Alat dan Bahan 3.2.1 Alat
Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Solder listrik
Solder listrik digunakan untuk menempelkan timah pada papan PCB dan rangkaian elektronika lainya.
2. Breadboard
Breadboard digunakan sebagai tempat rangkaian percobaan sebelum dipindah ke papan PCB.
3. Termometer
Fungsi termometer ialah sebagai perbandingan persentase ketepatan dengan sensor suhu yang digunakan.
4. Multimeter digital
Multimeter digital berfungsi untuk mengukur arus dan tegangan pada rangkaian otomatis yang akan dibuat.
5. Adaptor
35
3.2.2 Bahan
Adapun bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Timah solder listrik
Timah solder digunakan sebagai perekat komponen elektronik pada PCB.
2. Kabel listrik
Jenis kabel listrik yang akan digunakan yaitu jenis kawat. Kabel ini berfungsi sebagai penghubung komponen elektronik ke komponen-komponen rangkaian lain.
3. PCB
PCB digunakan sebagai papan tempat meletakan komponen elektronik secara permanen.
4. Sensor
Sensor yang digunakan adalah sensor temperatur udara dan sensor kelembaban yaitu menggunakan sensor LM-35 dan DHT-21.
5. Mikrokontroler
Mikrokontroler yang digunakan dalam penelitian ini ialah Arduino uno. Mikrokontroler berfungsi sebagai alat pengendali sistem yang sebelumnya di isi program terlebih dahulu.
6. Aktuator
36
3.3 Diagram Alir Penelitian (Flow Chart)
Adapun alur proses penelitian yang akan dilakukan ialah sebagai berikut:
Mulai
2. Akuator yang akan digunakan: 1 buah buzzer
37
Berhasil Gagal
Gambar 3.1 Diagram alir (flow chart) penelitian
Pengambilan data menjadi tabel dan grafik
Analisa dan pembahasan
Kesimpulan dari penelitian A
Pemeriksaan
Pengujian, meliputi:
1. Alat kontrol otomatis. 2. Ruang pengering tanpa beban
3. Ruang pengering menggunakan beban Memasukan listing program
menggunakan software arduino
Pengujian
38
3.4 Prosedur Penelitian
Adapun prosedur penelitian yang akan dilakukan meliputi mekanisme sistem pengering, otomasi sistem pengering, desain kontrol sistem, pembuatan perangkat keras dan pembuatan perangkat lunak.
3.4.1 Mekanisme sistem pengering
Proses ini merupakan proses yang utama sebelum melanjutkan ke tahap berikutnya. Adapun mekanisme kerja alat sistem kontrol ini yaitu di dalam ruang pengering menggunakan sensor DHT-21 dan LM-35. Dimana sensor
DHT-21 ialah sebagai sensor kelembaban udara sedangkan, LM-35 sebagai sensor suhu. Masing-masing sensor mempunyai fungsi yang berbeda-beda. Sensor suhu berfungsi untuk menjaga suhu di dalam ruang pengering agar tetap 50◦C. Sedangkan sensor kelembaban berfungsi untuk membaca nilai kelembaban udara atau kandungan uap air di dalam ruang pengering.
39
Ruang pengering kopi ini terdiri dari 2 buah kipas yaitu, kipas 1 yang dipasang pada bagian atas ruang pengering sebagai exhaust dan kipas 2 yang dipasang di bawah heat exchanger (HE). Pada saat proses awal pengeringan, biji kopi dimasukan ke dalam ruang pengering. Dalam waktu tertentu,
Untuk mengetahui kadar air biji kopi selama proses pengeringan berlangsung, maka dilakukan pengukuran kadar air biji kopi secara manual. Artinya selama proses pengeringan berlangsung maka setiap jamnya, diambil sampel biji kopi untuk diuji ke laboratorium dengan tujuan mengetahui waktu proses pengeringan untuk mencapai kadar air biji kopi 12%. Apabila proses pengeringan kopi telah selesai maka sistem akan mengeluarkan peringatan yang berupa bunyi yang keluar dari buzzer.
3.4.2 Otomasi sistem pengeringan
40
kipas keluar dan kemudian switch kipas heat exchanger berpindah posisi yang awalnya posisi switch 1 berpindah ke switch 3. Dengan tujuan untuk membuang panas yang berlebihan melalui exhaust fan serta menurunkan panas yang masuk ruang pengering melalui pengontrolan switch tersebut agar panas di dalam ruang pengering tetap stabil.
3.4.3 Desain kontrol sistem pengeringan
Adapun desain kontrol sistem yang akan dibuat dalam penelitian yaitu rancangan loop sistem otomasi ruang pengering. Rancangan tersebut meliputi
loop sistem otomasi sensor temperatur dan kelembaban.
Gambar 3.3 Rancangan sistem otomasi sensor temperatur
41
Kelembaban
Sistem loop pada gambar 3.3 menggunakan sifat loop tertutup, artinya sistem kendali yang sinyal keluarannya mempunyai pengaruh langsung terhadap aksi pengendaliannya (Martinus, 2012). Dimana pada proses awal, sistem akan membaca sensor temperatur pengeringan. Apabila nilai temperatur pengeringan belum sesuai dengan set point yang ditentukan maka sistem akan terjadi looping terus-menerus antara sensor (input) dan kipas (aktuator) sampai temperatur pengeringan sesuai dengan nilai set point yang telah ditentukan.
Gambar 3.4 Rancangan sistem otomasi sensor kelembaban
42
3.4.4 Pembuatan perangkat keras
Tahap ini meliputi semua proses yang mengacu pada pembuatan perangkat keras yang terdiri dari pembuatan elektronika dan mekanis. Pembuatan perangkat elektronika meliputi pembuatan rangkaian keseluruhan sistem, rangkaian power supply, rangkaian sensor, rangkaian LCD dan rangkaian
aktuator. Sedangkan pembuatan mekanis meliputi perencanaan rangkaian, percobaan sementara, pembuatan papan rangkaian tercetak (PRT), serta pemasangan komponen yang terhubung pada mikrokontroler.
3.4.5 Pembuatan perangkat lunak
Tahap ini mencakup semua hal yang berkaitan dengan perangkat lunak bagi sistem. Termasuk listing program yang digunakan pada tugas akhir ini dibuat menggunakan software Arduino 1.0.5 dengan bahasa pemrograman C
untuk target mikrokontroler Arduino uno. Bahasa C merupakan perangkat lunak yang menjadi bagian dari sistem yang berupa program yang mengatur kerja dari mikrokontroler Arduino uno dan keseluruhan perangkat keras (hardware) yang dihubungkan dengan mikrokontroler Arduinouno.
Langkah-langkah pembuatan perangkat lunak tersebut yaitu sebagai berikut: 1. Membuat loop sistem kontrol (flowchart) dari program yang akan dibuat. 2. Membuat program menggunakan pemrograman C dengan referensi
diagram blok dari sistem kontrol yang akan dibuat.
43
3.5 Prosedur Pengamatan dan Pengujian
Setelah prosedur penelitian dilakukan maka, proses selanjutnya yaitu pengamatan apakah loop berjalan dengan baik atau tidak. Apabila tidak sesuai, maka dilakukan peninjauan kembali atau dilakukan proses trouble shooting. Kemudian setelah semuanya selesai selanjutnya dilakukan pengujian. Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian alat kontrol otomatis, pengujian ruang pengering tanpa beban, dan pengujian ruang pengering menggunkan beban.
3.5.1 Alat kontrol otomatis
Pengujian alat kontrol otomatis ini bertujuan untuk mengetahui apakah kipas keluar (exhaust fan) dan kipas HE (heat exchanger fan) serta buzzer berjalan sesuai yang diperintahkan sistem.
3.5.2 Ruang pengering tanpa beban
Pengujian ruang pengering tanpa beban biji kopi dilakukan dengan 2 cara yaitu ruang pengering tanpa kontrol dan dengan kontrol otomatis. Hal ini bertujuan untuk mengetahui perbedaan suhu ruang pengering tanpa kontrol dan dengan kontrol.
3.5.3 Ruang pengering menggunakan beban
V. SIMPULAN DAN SARAN
5.1 Simpulan
Berdasarkan hasil pengujian terhadap keseluruhan sistem kontol otomatis untuk proses pengeringan biji kopi yang telah dibuat, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Sistem kontrol otomatis pengeringan biji kopi menggunakan mikrokontroler
Arduino uno dapat berjalan dengan baik untuk berbagai beban pengeringan yang berbeda. Hal ini dapat ditunjukan dari hasil pengujian dengan beban biji kopi 4 kg dan 8 kg suhu ruang pengering kopi tetap terjaga.
2. Lama pengeringan tergantung pada suhu pengeringan dan jumlah beban atau kopi yang dikeringkan. Hal ini terlihat dalam hasil pengujian untuk nilai 12% kadar air, dengan beban biji kopi 4 kg yaitu selama 7 jam sedangkan dengan beban biji kopi 8 kg yaitu selama 10 jam.
3. Proses pengeringan kopi yang sudah dilengkapi dengan sistem kontrol
67
5.2 Saran
Untuk lebih memaksimalkan dalam pembuatan sistem kontol otomatis untuk proses pengeringan biji kopi, disarankan untuk melakukan hal berikut:
1. Pada proses pengeringan perlu adanya grain moisture sensor untuk mengetahui kadar air dari biji kopi secara langsung.
2. Perlu adanya sensor kelembaban yang memiliki tingkat respon lebih cepat, karena sensor DHT-21 memiliki respon pembacaan yang lambat.
DAFTAR PUSTAKA
Aak. 1980. Budidaya Tanaman Kopi. Yayasan Kanisius: Yogyakarta.
Brooker, FW dan CW Hall. 1974. Drying Cereal Grains. The AVI publishing Company, Inc. Wesport: USA.
Cahyono, Bambang. 2012. Sukses Berkebun Kopi. Penerbit Mina: Jakarta.
Ciptadi dan MZ Nasution. 1985. Pengolahan Kopi. Agro Industri Press: Bogor.
Danarti dan Najayati, S. 2004. Kopi : Budidaya dan Penanganan Pasca Panen.
Penebar Swadaya: Jakarta.
Frey, Adam. 2013. Connecting and Breadboarding. http://www.arduino-info. wikispaces.com. Diakses pada 29 April 2014.
Hasan, Achmad. 2009. Mesin Pengering produk Pertanian bertenaga Panas Bumi. PT Mediyatama Sarana Perkasa: Jakarta.
Kadir, Abdul. 2012. Panduan Praktis Mempelajari Aplikasi Mikrokontroler dan Pemrogramannya menggunakan Arduino. Edisi pertama. CV Andi Offset: Yogyakarta.
Martinus. 2012. BukuAjarMekatronika. Universitas Lampung: Lampung.
Nuryani, Fitri. 2010. Budidaya Tanaman Kopi di Provinsi Lampung. PT Mediyatama Sarana Perkasa: Jakarta.
Rahardjo, Pudji. 2012. Panduan Budidaya dan Pengolahan Kopi Arabika dan Robusta. Penebar Swadaya: Jakarta.
Romano, Zeo. 2012. Arduino Uno. http://www.arduino.cc. Diakses pada 29 April 2014.
Standar Nasional Indonesia (SNI). 2008. Biji Kopi. SNI 01-2907-2008.
Sutanto, Hermawan. 2005. Konsep Mikrokontroler. http://www.mikrokontroler. tripod.com. Diakses pada 29 April 2014.
Yahmadi, Mudrig. 2007. Rangkaian Perkembangan dan Permasalahan Budidaya & Pengolahan Kopi di Indonesia. PT Bina Ilmu Offset: Jawa Timur.
