LAMPIRAN
-Gambar Rangkaian Keseluruhan
3.5 Flowchart Sistem Tangki berpengaduk
START
Jika Sensor Suhu bawah <38°C Atau
LAMPIRAN
Listing Program Dengan Software Arduino IDE #include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h> #include <LiquidCrystal.h>
#define ONE_WIRE_BUS A4 //pin sensor become to pin 18 digital #define pinPWM 10
lcd.setCursor(0,1);
void kontrol_kp() //fungsi PROPORSIONAL {
int error,Pro,pwm;
digitalWrite(dir1,HIGH); digitalWrite(dir2,LOW);
attachInterrupt(0, count, FALLING); // Optocoupler PIN D2 }
if(upper == true && dsBawah <= 36) {
heater = true;
digitalWrite(pemanas, ON); // Heater nyalakan upper = false;
}
else if(upper == false) {
if(dsBawah < 38 || dsAtas < 38) {
heater = true;
digitalWrite(pemanas, ON); // Heater nyalakan }
else // diatas 38 heater padam {
heater = false;
LAMPIRAN
LAMPIRAN
DAFTAR PUSTAKA
(1) Daryanto. 2008. Pengetahuan Teknik Elektronika. Bumi Aksara. Jakarta. (2) Kadir, Abdul. 2015. “Arduino” Jakarta; Penerbit Andi
(3) Mike Tooley. 2003. Rangkaian Elektronik Prinsip dan Aplikasi. Edisi Kedua. Erlangga. Jakarta.
(4) Muhammad Syahwil. 2013. Panduan Mudah Simulasi dan Praktek Mikrokontroler Arduino. Andi Offset. Yogyakarta.
(5) Owen Bishop. 2004. Dasar-Dasar Elektronika. Erlangga. Jakarta.
(6) Prasetyo Dwi Budi. 2016. Perancangan Miniatur Sistem Kendali Dan Monitoring Suhu Tangki Bepengaduk Menggunakan PLC Dan LabView Dengan Metode Fuzzy Mamdani [Tugas Akhir].Medan :Universitas Sumatera Utara.
(7) Setiawan, Iwan 2006. “Progammable Logic Controller Dan Teknik
Perancangan Sistem Kontrol” Penerbit Andi, Yogyakarta.
(8) Wardoyo, Siswo dan surya PramudyoAnggoro. 2015 “ Pengantar
Mikrokontroler dan Aplikasi pada Arduino” Yogyakarta; Teknosaim
(9) Winarno dan Deni Arifianto. 2011. Bikin Robot Itu Gampang. Kawan Pustaka. Jakarta.
(10) [Online].Datasheet DS1820D. Diakses Pada 15 Mei 2016. http://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=DS1820D
(11) [Online].Realisasi Kontrol PID dn proportional . Diakses Pada 15 Mei 2016.http://elektro-kontrol.blogspot.co.id/2011/06/realisasi-kontrol-pid-proporsional.html
(12) [Online].Temperature monitoring menggunakan onewire DS18B20.Diakses Pada 15 Mei 2016.
https://geeknesia.freshdesk.com/support/solutions/articles/6000107339-temperature-monitoring-menggunakan-onewire-ds18b20-
(13) [Online].Pengadukan dan Pencampuran. Diakses Pada 15 Mei 2016
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Unit Kegiatan Mahasiswa robotik Sistem Kontrol Dan Elektronika (UKM Robotik SIKONEK)Universitas Sumatera Utara meliputi perancangan dan perakitan sistem elektronika serta pengujian sistem sensor dan motor dc serta komponen system pendukung. Dalam pengujian adjustmen dan kalibrasi untuk sensor DS1820D menggunakan metode perbandingan langsung dengan membandingkan antara alat dengan standar termometer digital.
Waktu penelitian dimulai pada tanggal 07 September 2016 sampai dengan tanggal 07Januari 2017.
3.2. Peralatan, Bahan dan Komponen
3.2.1. Peralatan
Peralatan yang digunakan dalam penelitian antara lain: a. Laptop Komputer
b. Solder
c. Vacum desoldering d. Multimeter
e. USB Arduino ISP Programmer f. Gergaji
n. Tang Pengupas Kabel o. Pisau Cutter
p. Roll Siku
Bahan dan Komponen elektronika yang dipakai dalam penelitian dan pembuatan skripsi ini antara lain:
a. Microkontroler ATMega328 b. LCD 16x2 karakter
c. Driver motor L298 d. Motor dc
e. Optocoupler modul speed f. Relay
v. Minyak kelapa sawit CPO w. Pemanas Heater
x. Sensor DS1820B y. Terminal Block z. Bearing Ø 6mm aa. Doubletip
bb. Kabel USB Serial TTL
3.3.1 Diagram Blok Penelitian
Dalam menjalankan penelitian, terdapat tahapan-tahapan yang harus dikerjakan untuk mencapai hasil akir penelitian yang sesuai dan tepat waktu. Pada aplikasinya system ini membutuhkan beberapa tahapan dalam pembuatannya yakni mulai dari hardware atau miniature tangkinya kemudian bagian eletrikal hingga pada bagian software untuk memonitoring proses pada system.
Tahapan tersebut dijelaskan dalam diagram blok pada Gambar 3.1.
STUDI LITERATUR
---Karakteristik minyak CPO, Motor DC, Kontrol Proportional,
Sensor DS1820d, Driver motor L298N, Arduino nano
PERANCANGAN KONSTRUKSI SISTIM TANGKI BERPENGADUK DAN
SISTEM SENSOR
PEMROGRAMAN
---Program microcontrollerAtmega 328 (dengen
kompiler Arduino)
SENSOR
---Temperature Sensor probe (DS1820d),
optocoupler
RANGKAIAN ELEKTRONIKA, EMBEDED SYSTEM
---Sistem Minimum, LCD, Power Suplay,
PENGUJIAN & OPTIMALISASI
---Respon sensor, linearitas, stabilitas,
keberulangan (repeatability)
PENGUJIAN & OPTIMALISASI
---Power Suplay , Kinerja LCD, Kinerja Sistem
Minimum, heater, Kecepatan Motor dc , ATmega328,
PENGGABUNGAN SISTEM
---Sensor + Rangkaian Elektronik Embeded
System + Program
PENGUJIAN PEMANASAN MEDIA MINYAK CPO
---Pemanasan 0, 5, 10, 15, 20 menit
Suhu 30-40oC
Gambar 3.1. Tahapan-tahapan yang dilalui dalam Penyusunan Skripsi
Dalam penerapan dan aplikasinya sistim ini dirancang agar dapat bekerja seara otomatis. Mikrokontroler Atmega328 dalam hal ini difungsikan sebagai pengedali proses dari system tangki berpengaduk berintegerasi dengen sensor – sensor dan heater/ pemanas sebagai input, motor dc yang bekerja sesuai perintah dari mikrokontroler.
Berikut ini adalah diagram alir mekanisme kerja alat dalam melakukan pengukuran kerusakan minyak goring (gambar 3.2)
Sensor (2)
Gambar 3.2. Diagram Blok Perancangan Sistem Kendali Tangki Berpengaduk
Diagram blok merupakan diagram dasar dari rancangan sistem dari beberapa bagian yaitu: Input, Proses dan Output, seperti yang digambarkan pada diagram blok diatas.
pusat kendali sistem, mengendalikan sistem pengendali dan mengendalikan putaran kecepatan putar motor dc yang menggunakan metode proportional kecepatan putar motor dan pengolah data serial ke LCD dan pc komputer menggunakan software LabVIEW.
Bahwa pada gambar diagram blok diatas terdapat komponen tambahan yang dibutuhkan untuk dapat menjalankan system tangki berpengaduk diantaranya power suplay, sensor, driver motor, relay, LCD, dan optocoupler. Dari bentuk perancangannya pada gambar 3.3 dibawah ini menunjukkan gambar rangkaian dari system tangki berpengaduk.
Gambar 3.3. Gambar Rangkaian Keseluruhan Sistem Tangki Berpengaduk
Tangki berpengaduk dirancang dengan menggunakan wadah plastik tabung berukuran diameter ±23cm dengan ketinggian ±30 cm dengan matan volume nominal sebesar 11 Liter atau skala 1 : 1100 dengan kapasitas tangki sebenarnya yaitu 11000liter. Terpasang dua buah sensor DS18b20 yang diletakkan pada atas dan bawah, satu buah pada bagian bawah ± 3cm dari dasar tangki dan satu buah lagi terpasang pada bagian atas ±5cm dari atas permukaan cairan minyak cpo tangki. Hal ini bertujuan untuk memberikan kesamaan jarak pembacaan antara dasar media cairan minyak cpo dengan diatas permukaan cairan. Kemudian dipasang satu buah pemanas air yang di letakkan bersebrangan dengan sensor.
Motor dc digunakan sebagai pengaduk air yang bertujuan untuk menjaga temperature suhu cairan minyak cpo tetap homogen atau dengan kata lain temperatur suhu cairan merata pada setiap bagiannya. Motor dc dipasang kopling dan besi as batangan dengan ketebalan ±6mm yang sudah di las dengan propeller/ baling baling pengaduk berdiameter dengan ketebalam ±2mm dengan panjang propeller kipasnya ±7mm di pasang pada bagian dasar tangki tepatnya berada diatas sensor ds18b20 bagian bawah. hal ini di tujukan untuk menghindari dari kerusakan sensor akibat putaran yang dihasilkan motor dan diletakkan pada bagian bawah agar putaran media cairan dapar berputar dengan merata. Gambar 3.4 dibawah ini menunjukkan gambar rancangan dari miniatur sistem tangki berpengaduk yang digunakan.
3.4.1 Power Suplay
Pada perancangan skripsi ini menggunakan power suplay external adaptor AC-DC, dengan menghubungkan adaptor AC-DC ke jack power DC Arduino. Adaptor AC-DC yang digunakan ialah adaptor bertegangan 12V.dan juga menggunakan arus AC 220V sebagai supplay tegangan ke heater pemanas yang di kendalikan oleh Mikrokontroler dan relay sebagai saklar yang bekerja untuk menghidupkan atau mematikan heater pemanas sesuai perintah dari mikrokontroler ATmega328. Board Arduino mampu beroperasi dengan power suplay yang memiliki rentang tegangan antara 6-20V. Namun ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam rentang tegangan ini. Jika diberi rentang tegangan kurangdari 7V, pin 5V tidak akan memberikan nilai murni 5V, yang mungkin akan membuat rangkaian bekerja dengan tidak sempurna. Jika diberi tegangan lebih dari 12V, regulator tegangan bisa overheat yang akhirnya dapat merusak pcb. Dengan demikian tegangan yang direkomendasikan adalah 7V-12V.Adapun bentuk fisik dari adaptor yang digunakan adalah seperti pada gambar 3.4 dibawah ini.
Gambar 3.5 Adaptor AC-DC 12V Arduino.
3.4.2 Rangkaian Sensor DS18B20
Pada Perancangan alat ini digunakan 2 buah sensor DS18B20 yang diletakkan pada posisi (1) yaitu 3 cm dari atas permukaan cairan sensor DS18B20 (2) berada pada posisi dibawah 3 cm dari dasar tangki yang indikator adanya perbedaan suhu yang tidak homogen antara suhu cairan dibawah dan diatas.
Ditampilkan juga ke PC komputer melalui Sofware Labview.Skematik rangkaian Sensor DS18B20 dapat dilihat pada gambar 3.6 dibawah ini.
Gambar 3.6 Skematik Rangkain Sensor DS18B20 yang terhubung ke pin A4 mikrokontroler ATmega328.
3.4.3 Display LCD
Dalam perancangan skripsi ini, LCD yang digunakan adalah LCD karakter 16x2, sehingga hanya mampu menampilkan angka, huruf, dan simbol sebanyak 2 baris dan disetiap baris mampu menampilkan 16 karakter. Pin-pin pada LCD terhubung langsung ke pin-pin Arduino. Dimana pin VSS dan VDD pada LCD terhubung ke pin VCC dan GND Arduino, pin VEE LCD terhubung ke resistor variabel untuk mengatur kecerahan LCD, pin RS terhubung ke pin D7, pin RW terhubung ke pin ground, pin E terhubung ke pin 6, kaki D4 dan D5 terhubung ke pin D8 dan D4, kaki D6 dan D7 terhubung ke pin D3 dan D2. Skematik LCD terhubung ke Arduino dapat dilihat pada gambar 3.7 berikut :
3.4.4 Relay dan Heater Pemanas
Dalam perancangan skripsi ini, menggunakan Relay dan heater yang bekerja sesuai perintah dari mikrokontroler yang di kendalikan sesuai dengan keadaan kondisi yang tidak homogen pada suhu cairan dari perbedaan output pembacaan nilai sensor atas dan bawah. Relay difungsikan sebagai saklar untuk mengendalikan heater pemanas yang di hubungkan pada pin 13 arduino. Rangkaian skematik Relay dan heater pemanas pada gambar 3.8 berikut :
Gambar 3.8 Rangkaian skematik Relay dan heater pemanas
3.3.5 Optocoupler speed Module
Rangkaian optocoupler Speed Module dalam perancangan skripsi ini menggunakan modul sensor yang sudah siap pakai dari pabrikan. Dalam skripsi ini type sensor optocoupler yang digunakan memiliki 4 buah pin diantaranya input vcc, ground, pin do (digital output), dan AO (analog outpu). Namun dalam skripsi ini hanya digunakan 3 buah pin saja vcc, ground, dan digital output yang terhubung ke pin D2 mikrokontroler sebagai output penerima tegangan high dan low yang dihasilkan dari sensor optocoupler yang dikendalikan oleh mikrokontroler dan dikonversi menjadi nilai rpm sebagai indicator nilai kecepatan motor dc. Skematik rangkaian yang digunakan sebagai berikut :
Gambar 3.9 Rangkaian skematik sensor optocoupler
3.4.6 Motor DC
Dalam Perancangan skripsi ini, motor dc yang digunakan memiliki spesifikasi dapat bekerja diantara 12V sampai dengan 24V dengan kondisi terbuka dapat mencapai kecepatan 180 rpm (rotation per-minute) dan menggunakan modul driver motor dari L298. Menggunakan pin 11 dan 12 digital mikrokontroler sebagai direction dan pin 10 (analog input) untuk mengaktif enable A dan mengendalikan pwm pada motor dc-nya. Rangkaian skematik motor dc dan driver motor L298 seperti pada gambar 3.10 berikut :
3.5 Flowchart Sistem Tangki berpengaduk
Jika Sensor Suhu bawah <38°C Atau
BAB IV
PEMBAHASAN DAN HASIL PENGUJIAN
Setelah sistem ini direalisasikan, perlu dilakukan berbagai pengujian untuk mengetahui cara kerja perangkat dan menganalisa datanya. Selain itu pengujian ini juga dilakukan untuk mengetahui tentang bagaimana pengkondisian sistem ,inisialisasi pada setiap pin mickrokontroler, dan sensor juga komponen pedukung seperti driver motor,relay, optocoupler ini dapat bekerja sesuai dengan perencanaan dan optimal.
Pengujian yang akan dilakukan memiliki tahapan, yaitu sebagai berikut :
- Pengujian pada komponen system pendukung di antaranya, LCD, Sensor Ds18B20, pengujian relay dan heater/pemanas, pengujian optocoupler , dan pengujian Motor DC menggunakan metode proportional.
4.1 Pengujian Arduino dan LCD
Pengujian Arduino dan LCD dilakukan dengan mengupload salah satu program ke Arduino. Jika program tersebut berjalan lancar maka dapat dipastikan Arduino dan LCD dalam keadaan baik. Dalam pengujian Arduino dan blok LCD ini dilakukan dengan mengupload kode program seperti pada Gambar 4.1 dan hasilnya terlihat seperti pada Gambar 4.2 berikut ini.
Gambar. 4.2 Gambar Pengujian LCD
Dari hasil pengujian tersebut, terlihat bahwa eksekusi program dapat berjalan.Hal ini menunjukkan bahwa Arduino dan LCD dalam keadaan baik.
4.2 Pengujian Sensor Ds18B20
5. 41.3 40. 39.
6. 41.3 41. 40.
7. 41.3 41. 40.
8. 41.3 41. 40.
9. 41.4 41. 40.
10 .
41.4 41. 40.
Tabel 4.1 Data hasil kalibrasi terhadap thermometer digital
Dari table diatas diketahui Termometer Digital standar memiliki pembacaan minimum 41.1 dan maximum 43.4 ,sedangkan untuk sensor DS Atas untuk nilai minimum pembacaan suhu 40. dan maximum 41. sedangkan untuk sensor DS Bawah memiliki Pembacaan Suhu minimum 39. dan maximum 40. sehingga dapat disimpulkan bahwa sensor ds18b20 yang dirancang masih dalam batas maximum yang di izinkan yaitu ±2°C
Gambar 4.3 Grafik data hasil kalibrasi Sensor DS Atas dan Bawah
4.3 Pengujian Motor Dc
Perlakuan pengujian motor dc ini dilakukan dengan memasang kopling dan propeller / baling-baling pengaduk cairan minyak Cpo pada motor dc dan suhu tetap terjaga dengan range 38°C sampai dengan 40°C. Pengujian Ini dilakukan untuk memastikan bahwa sistem penggerak motor dc bekerja dengan baik sesuai dengan konsep yang diharapkan . Dalam Hal ini Pengujian dilakukan dengan beberapa tahapan yaitu :
4.3.1 Penentuan Nilai Pwm Minimum
Menentukan Nilai pwm terendah dan yang disesuaikan dengan nilai Kp digunakan sebagai minium dalam penggerak kecepatan motor yang bertujuan dalam kondisi jika suhu mencapai homogen terjadi maka motor dc tetap bekerja dengan kecepatan minimum , Nilai pwm minimum yang didapat dan rpm minimum yang didapat yaitu 75 untuk nilai pwm dan 48.33 untuk rata-rata nilai rpm. Sedangkan untuk nilai maximum dibatasi, guna menghindari meluapnya media cairan akibat perputaran motor dc yang terlalu cepat maka kita batasi untuk nilai maximumnya sebesar 100 untuk nilai pwm. Dari pengujian pertama didapat data sebagai berikut :
N
Tabel 4.2 Data penentuan nilai pwm minimum
dapat bekerja lebih efisien dan hamat dalam segi pengeluaran baik dalam materil maupun bahan yang digunakan juga kebutuhan elestris sperti membutuhkan tenaga listrik yang besar namun jika dapat di perkecil tanpa tidak mengurani kualitas produk, tentu akan lebih memilih yang lebih efisien. Dari table di atas semakin besar setting nilai pwm yang diberikan berbanding lurus atau semakin besar pula tegangan yang dikonsumsi oleh driver motor untuk menggerakkan motor, untuk menghindari kekentalan cairan akibat menurunnya temperature pada media cairan minyak sebesar 2°C yang berdampat terhadap kecepatan putar motor, dapat disimpulkan untuk nilai pwm minimum yang digunakan sebesar 75 pwm dengan setting nilai konstanta proportional sebesar 50.
4.3.2 Pengujian menentukan Nilai pwm VS rpm
4.3.3 Pengujian Waktu Tempuh Sampai Suhu Homogen
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui perbedaan waktu tempuh suhu yang dicapai sampai homogen dari kondisi awal dengan menggunakan nilai konstanta proportional dan tidak menggunakan nilai konstanta proportional, waktu tempuh yang di ukur menggunakan alat ukur stopwatch digital dengan kondisi suhu berada pada kondisi ambient (suhu ruangan) dengan data sebagai berikut :
-percobaan dilakukan pada suhu 30°C -suhu cairan pada 27°C
Tabel 4.4 Waktu Tempuh Sampai Suhu Homogen
Dari Percobaan dan data diatas akibat dari pengaruh nilai konstanta proportional dapat mempengaruhi lamanya waktu tempuh yang dibutuhkan motor dc untuk meratakan suhu cairan didalam tangki. Semakin besar nilai konstanta yang diberikan maka semakin cepat kecepatan motor yang dihasilkan dan berbanding lurus dengan waktu tempuh yang didapat semakin cepat untuk menghomogenkan suhu cairan didalam tangki.
4.3.4 Pengujian Waktu Tempuh Rpm Awal → Rpm Akhir Kp:50
dan pengaruhnya terhadap waktu tempuh kecepatan motor dc sampai kembali menghomogenkan suhu cairan, dalam hal ini waktu tempuh kecepatan awal motor dc menuju ke kecepatan akhir motor dc. Perlakuan pengujian dengan :
-Diagram alir control proportional :
ket: sa (sensor atas) ; sb (sensor bawah) ; kp (konstanta proportional)
-Pemrograman dalam fungsi proportional :
void kontrol_kp () // fungsi PROPORSIONAL {
int error, Pro, pwm;
error = abs(dsBawah - dsAtas); Pro = kp*error; Dari diagram control proportional dan listing pemrograman diatas dapat disimpulkan bahwa, perbedaan yang terjadi antara sensor DS18b20 bawah dengan atas jika terjadi error sebesar <=0 maka akan diperkuat dengan mengalikan nilai konstanta proportional dengan mengabsolutkan besar nilai perbedaan suhu bawah dengan suhu sensor. Dituliskan :
-Pengambilan data diambil 1 jam setelah suhu homogen. -Suhu cairan terjaga pada 38 °C sampai 40°C.
Data Pe gujia waktu te puh Rp awal → rp akhir
Nilai Pwm
Nilai Rpm waktu dalam (det)
waktu tempuh
Tabel 4.5 Data Pengujian waktu tempuh Rpm awal → rpm akhir kp:50
Gambar 4.5 Waktu tempuh dengan nillai 75 pwm
Gambar 4.6 Waktu tempuh dengan nillai 80 pwm
Gambar 4.7 Waktu tempuh dengan nillai 85 pwm
Gambar 4.8 Waktu tempuh dengan nilai 90 pwm
4.4 Pengujian Monitoring menggunakan Software LabVIEW
Dalam penguijan ini dilakukan perlakuan komunikasi serial antar software arduino nano dengan software labVIEW menggunakan kabel usb serial komunikasi. Setelah komunikasi di aktifkan maka didapat hasil monitoring di bawah ini :
Gambar 4.10 Gambar diagram pemrograman block NI VISA
Gambar 4.11 Front Panel monitoring LabVIEW
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari percobaan dan pembahasan yang telah dilakukan pada bab sebelumnya didapat beberapa kesimpulan antara lain :
1. Perubahan nilai konstanta proportionalmengakibatkan perubahan kecepatan putar motor dc yang mempengaruhi waktu tempuh yang dibutuhkan motor dc untuk menghomogenkan suhu pada media cairan. 2. Hasil pengujian kalibrasi sensor DS18B20 atas dan DS18B20 Bawah
membuktikan bahwa hasil pembacaan sudah mendekati linear dan masih berada pada batas kesalahan yang di izinkan atau ±2°C dengan pembacaan digital termometer Standar .
3. Semakin besar setting nilai pwm yang diberikan berbanding lurus atau semakin besar pula tegangan yang dikonsumsi oleh driver motor untuk menggerakkan motor, untuk menghindari kekentalan cairan akibat menurunnya temperature pada media cairan minyak sebesar 2°C yang berdampat terhadap kecepatan putar motor, dapat disimpulkan untuk nilai pwm minimum yang digunakan sebesar 75 pwm dengan setting nilai konstanta proportional sebesar 50
4. Pengaruh nilai konstanta proportional dapat mempengaruhi lamanya waktu tempuh yang dibutuhkan motor dc untuk meratakan suhu cairan didalam tangki. Semakin besar nilai konstanta yang diberikan maka semakin cepat kecepatan motor yang dihasilkan dan berbanding lurus dengan waktu tempuh yang didapat semakin cepat untuk menghomogenkan suhu cairan didalam tangki
Beberapa saran yang ingin diberikan sehubung dengan pelaksanaan tugas akhir ini antara lain sebagai berikut :
1. Untuk pembacaan kecepatan motor dc yang lebih baik, sebaiknya juga menambahkan control ki, dan control kd.
ABSTRAK
Keberhasilan proses pengolahan suatu bahan dalam proses industri sangat bergantung kepada efektifitas pengadukan dan pencampuran zat cair memiliki kehomogenan merata dalam suatu proses untuk mengeluarkan suatu produk. Oleh karena itu dalam tugas akhir ini dirancang miniature sistim tangka berpengaduk yang menggunakan mikrokontroler sebagai sistem kendali. Penggunaan Software Arduino sebagai compiler pemrograman dan Software LabView sebagai antar mukan menggunakan usb TTL serial interface danLcdsebagai display pembacaan untuk memonitoring Sistem. Sistem kendali ini memanfaatkan control proportional sebagai penguat kecepatan motor yang dipengaruhi oleh selisih nilai pembacaan sensor suhu DS18B20 atas dengan bawah.
ABSTRACT
The success of Materials Processing An industrial process very depending shown to the effectiveness of the stirring and mixing the liquid has uniform homogeneity hearts A review process for issuing a Product. Therefore hearts singer designed Final miniaturized system tangka That stirred using a microcontroller as control systems. Use Arduino Software as a programming compiler and Software LabView as an mukan using usb TTL serial interface and LCD display as a readout for review monitoring system. Singer Control Systems utilizing a proportional amplifier control motor speed Yang influenced by temperature sensor readings Value difference DS18B20 with differences Down.
RANCANG BANGUN SISTEM PENGATUR KECEPATAN
MOTOR UNTUK MENJAGA KEHOMOGENAN SUHU PADA
MINIATUR TANGKI BERPENGADUK DENGAN METODE
PROPORTIONAL BERBASIS MIKROKONTROLER
ATMEGA 328
SKRIPSI
Diajukan Oleh :
JEPRI PURWANTO
140821019
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKAN DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
RANCANG BANGUN SISTEM PENGATUR KECEPATAN
MOTOR UNTUK MENJAGA KEHOMOGENAN SUHU PADA
MINIATUR TANGKI BERPENGADUK DENGAN METODE
PROPORTIONAL BERBASIS MIKROKONTROLER
ATMEGA 328
SKRIPSI
Diajukan Untuk MelengkapiTugas dan Memenuhi Syarat
Mencapai GelarSarjanaSains
JEPRI PURWANTO
140821019
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PERSETUJUAN
Judul : Rancang Bangun Sistem Pengatur Kecepatan
MotorUntukMenjaga Kehomogenan Suhu Pada Miniatur Tangki Berpengaduk Dengan Metode Proportional Berbasis Mikrokontroler Atmega 328
Kategori : Skripsi
Nama : Jepri Purwanto
Nomor Induk Mahasiswa : 140821019
Program Studi : Sarjana (S1) Fisika
Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Disetujui di Medan, Januari 2017
Pembimbing I
Prof.Dr.MarhaposanSitumorang NIP.195510301980031003
Diketahui/disetujioleh Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
PERNYATAAN
RANCANG BANGUN SISTEM PENGATUR KECEPATAN
MOTOR UNTUK MENJAGA KEHOMOGENAN SUHU PADA
MINIATUR TANGKI BERPENGADUK DENGAN METODE
PROPORTIONAL BERBASIS MIKROKONTROLER
ATMEGA 328
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Januari 2017
PENGHARGAAN
Alhamdulillahirobbil’alamin,
Segala puji dan syukur bagi Allah SWT yang telah melimpahkan barokah, rahmat, hidayah-Nya dan menganugerahkan kemudahan serta kelancaran sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan judul Rancang Bangun Sistem Pengatur Kecepatan Motor Untuk Menjaga Kehomogenan Suhu Pada Miniatur Tangki Berpengaduk Dengan Metode Proportional Berbasis Mikrokontroler Atmega 328 Dengan Kompiler Arduino. Tak lupa juga sholawat dan salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Rasulullah Muhammad Sallallahu’alaihiwassalam sang pembawa petunjuk dan selalu menjadi inspirasi dan teladan bagi penulis.
Demi kelancaran dalam penyelasaian laporan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak terutama khususnya kepada kedua orang tua tercinta Bapak Suparno,Sp dan Ibunda Sri Sudharsih sertakakakku tercinta Median Sefiherawati dan Tiwi Utami, terimakasih atas doa restu dan dukungannya, yang telah memberikan bantuan moril maupun materil, semangat dan do’a yang begitu besar kepada penulissejak dari awal mulai perkuliahan sampai penulis hingga dapat mnyelesaikan tugas akhir ini.
Penulis menyadari bahwa tersusunnya skripsi ini dari Do’a, perhatian, bimbingan, motivasi dan dukungan berbagai pihak, sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Prof.Dr. Marhaposan Situmorang,sebagai dosen pembimbing yang telah membantu penulis dalam memberikan kritik dan bimbingannya kepada penulis selama penulis mengerjakan skripsi ini.
2. Bapak dosen penguji, Drs. Kurnia Brahmana,M.Si, Drs. Takdir Tamba , M.Eng.Sc, Drs.Herli Ginting Prof.Dr.Marhaposan Situmorang, yang telah memberikan kritik dan bimbingannya kepada penulis selama penulis mengerjakan skripsi ini.
4. Bang Johaiddin Saragih, M.Si, sebagai staf pegawai Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan saran dan masukkan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
5. Kepada Unit Kegiatan Mahasiswa (UKM) Robotik Sikonek Universitas Sumatera Utara, sebagai wadah penulis belajar ilmu elektronika memberikan dukungan semangat kepada penulis selama penulis mengerjakan skripsi ini.
6. Kepada PT.International Cargo Surveyor, Bapak Fauzi Amir, Ibu Rosmida, Abangda Salidin Maha, Abangda Andri Arif, Bapak Safril Alamsyah, Dan Bapak Ade Hafitri yang telah memberikan bimbingannya, baik saran, moril dan meluangkan waktunya kepada penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
7. Abangda Dwi Budi Prasetyo,ST “the professor”, yang telah membantu penulis dalam berdiskusi ketika penulis mengalami kesulitan dalam menyelesaikan skripsi ini.
8. Kepada Pak De Arifin yang sudah membantu mengerjakan mekanik Tugas akhir penulis dan tidak sungkan-sungkan untuk memberikan masukan motivasi dan bimbingan sampai pada akhir penyelesaian tugas akhir ini. 9. Bapak Sindu Artovan dan Bapak Maimun Effendi, Syukur Pane yang telah
memberikan dukungan yang luar biasa kepada penulis.
10.Tim (WSN) Wireless Sensor Network Dwi Budi Prasetyo,ST , Roby Yetsun Jaya S.Si. Fadly Tomi S.Kom yang telah memberikandukungan yang luar biasa kepada penulis
11.Teman-teman seperjuangan yang sudah susah senang sama-sama selama kuliah di jurusan fisika ini, Nuril Akhyar S.Si, Dian Hermaya S.Si, Muhammad Irsan S.Si, Abdullah Nasution S.Si, Juli Suhartika S.Si, Devi Larasati S.Si, Ketty S.Si, AbralS.Si dan Junita S.Si Putri Puspita S.Si. 12.Teman-teman Metrologi, Fadhly, Cahya, Ocak, Anie, Nisa, Astrid,
13.Kepada seluruh alumni mahasiswa/i D-III Metrologi dan Instrumentasi angkatan 2011 alhamdulillah sebagian dari kita sudah sarjana dan kita doakan semoga yang lain cepat menyusul
14.Teruntuk yang spesial, yang jauh disana yang sudah memantu dan yang selalu terus mendoakan secara diam-diam terimah kasih untuk semuanya semoga dan semoga saja kita bisa bertemu di tempat yang Allah janjikan terhadap dua insan yang selalu menjaga diri nya dari fitnah wanita, menjaga pandangan dari setiap wanita.
15.Dan semua pihak yang telah membantu penulis namun tidak dapat disebutkan satuper satu.Jazakumullah khairan katsiran
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan skripsi ini.
Semoga skripsi ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca. Amin Yaa Rabbal’alamin
Medan, Febuari 2017
Hormat Saya,
ABSTRAK
Keberhasilan proses pengolahan suatu bahan dalam proses industri sangat bergantung kepada efektifitas pengadukan dan pencampuran zat cair memiliki kehomogenan merata dalam suatu proses untuk mengeluarkan suatu produk. Oleh karena itu dalam tugas akhir ini dirancang miniature sistim tangka berpengaduk yang menggunakan mikrokontroler sebagai sistem kendali. Penggunaan Software Arduino sebagai compiler pemrograman dan Software LabView sebagai antar mukan menggunakan usb TTL serial interface danLcdsebagai display pembacaan untuk memonitoring Sistem. Sistem kendali ini memanfaatkan control proportional sebagai penguat kecepatan motor yang dipengaruhi oleh selisih nilai pembacaan sensor suhu DS18B20 atas dengan bawah.
ABSTRACT
The success of Materials Processing An industrial process very depending shown to the effectiveness of the stirring and mixing the liquid has uniform homogeneity hearts A review process for issuing a Product. Therefore hearts singer designed Final miniaturized system tangka That stirred using a microcontroller as control systems. Use Arduino Software as a programming compiler and Software LabView as an mukan using usb TTL serial interface and LCD display as a readout for review monitoring system. Singer Control Systems utilizing a proportional amplifier control motor speed Yang influenced by temperature sensor readings Value difference DS18B20 with differences Down.
DAFTAR ISI
Daftar Singkatan ... xii
Daftar Lampiran ... …... xiii
Bab 1 Pendahuluan ... 1
1.7 Sistematika Penulisan ... 5
Bab 2 Tinjauan Pustaka ... 7
2.1 Dinamika dan Model Kontrol Proses Industri ... 7
2.2 Perpindahan Aliran Panas ... 13
2.3 Minyak CPO (Crude palm Oil) ... 14
2.4 Mikrokontroler ATMega328 ... 16
2.4.1 Arduino ... 19
2.4.2 Board Arduino Nano ... 20
2.4.3 Pemrograman Arduino ... 23
2.5 Komponen Pendukung Sistem ... 28
2.5.1 Driver Motor ... 29
2.5.2 Sensor Optocoupler Modul Speed... 29
2.5.3 Relay... 31
2.5.4 LCD (liquid Crystal Display) ... 32
2.6 Komponen Sistem Tangki Berpengaduk ... 33
Bab 3 Metodologi Penelitian ... 41
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ... 41
3.2 Peralatan, Bahan dan Komponen ... 41
3.2.1 Peralatan ... 41
3.2.1 Bahan Dan Komponen ... 42
3.3 Diagram Blok ... 43
3.3.1 Diagram Blok Penelitian ... 43
3.3.2 Diagram Blok Perancangan Sistem ... 44
3.4 Perancangan Miniatur Tangki Berpengaduk ... 46
3.4.1 Power Suplay ... 47
3.4.2 Rangkaian Sensor DS18B20 ... 47
3.4.3 Display LCD ... 48
3.4.4 Relay Dan Heater/pemanas ... 49
3.4.5 Optocoupler Speed Module ... 49
3.4.6 Motor DC ... 50
Bab 4 Pembahasan Dan Hasil Pengujian ... 53
4.1 Pengujian Arduino dan LCD ... 51
4.2 Pengujian Sensor DS18B20 ... 52
4.3 Pengujian Motor Dc ... 56
4.3.1 Penentuan Nilai pwm Minimum ... 56
4.3.2 Pengujian menentukan nilai pwm VS rpm ... 57
4.3.3 Pengujian Waktu tempuh Sampai Suhu homogen ... 58
4.3.4 Pengujian waktu tempuh rpm awal→ rpm akhir ... 58
4.4 Pengujian Monitoring menggunakan Sofware LabView ... 63
Bab 5 Kesimpulan dan Saran ... 64
5.1 Kesimpulan ... 60
5.2 Saran ... 61
Daftar Pustaka ... 62
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1.FOSFA Heating Themperature Recommendation ... 15
Tabel 2.2.Konfigurasi fungsi Port B ... 18
Tabel 2.3.Konfigurasi fungsi Port C ... 18
Tabel 2.4.Konfigurasi fungsi Port D ... 19
Tabel 2.5.Fungsi kaki/PIN LCD 16x2 ... 33
Tabel 4.1.Data hasil kalibrasi terhadap thermometer digital ... 53
Tabel 4.2.Data penentuan nilai pwm minimum ... 54
Tabel 4.3.Data pwm VS rpm ... 55
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Digram blok model proses ... 8
Gambar 2.2. Manipulasi MV dilakukan oleh kontroler lewat penggerak ... 8
Gambar 2.3. Penggerak dapat dianggap sebagai bagian tak terpisahkan ... 8
Gambar 2.4. PID blok diagram ... 10
Gambar 2.5. Blok diagram untuk pengendali proportional ... 10
Gambar 2.6. Proportional band dari kontroler proportional ... 12
Gambar 2.7. Sebelum diberi Kp ... 12
Gambar 2.8. Setelah diberi Kp ... 16
Gambar 2.9. Konfigurasi pin mikrokontroler ATMega328 SMD ... 17
Gambar 2.10.Architecture ATmega328 ... 19
Gambar 2.11.Papan/Board Arduino Nano ... 21
Gambar 2.12.Tampilan pemrograman Arduino dengan Software Arduino ... 24
Gambar 2.13.Modul driver motor L293D ... 29
Gambar 2.14a Rangkaian dasar Sensor Optocoupler ... 30
Gambar 2.14bSensor Optocoupler module speed ... 30
Gambar 2.15LCD (Liquid Crystal Display) 16x ... 32
Gambar 2.16a Keterangan kaki-kaki IC DS18B20 ... 35
Gambar 2.16bPackaging waterproff sensor DS18B20 ... 35
Gambar 2.17Motor DC ... 35
Gambar 2.18a Pengaduk jenis baling-baling ... 37
Gambar 2.18bDaun dipertajam ... 37
Gambar 2.18cBaling-baling kapal ... 37
Gambar 2.19.Heater/pemanas ... 38
Gambar 2.20.Front Panel LabVIEW ... 39
Gambar 2.21.Block Diagram NI VISA ... 39
Gambar 3.1. Tahapan-tahapan yang dilalui dalam Penyusunan Skripsi ... 39
Gambar 3.2. Diagram Blok Perancangan Sistem ... 44
Gambar 3.3. Gambar Rangkaian keseluruhan sistem tangki berpengaduk ... 45
Gambar 3.4. Gambar rancangan miniatur tangki berpengaduk ... 46
Gambar 3.5. Adaptor AC-DC 12V Arduino. ... 47
Gambar 3.6. Skematik rangkain sensor DS18B20. ... 48
Gambar 3.7. Skematik rangkaian LCD. ... 48
Gambar 3.8. Rangkaian skematik relay dan heater pemanas. ... 49
Gambar 3.9. Rangkaian skematik sensor optocoupler. ... 49
Gambar 3.9. Rangkaian Motor dc dan driver motor L298. ... 50
Gambar 4.1. Listing program pengujian LCD. ... 51
Gambar 4.2. Gambar pengujian LCD. ... 52
Gambar 4.3. Grafik data hasil kalibrasi Sensor DS Atas dan Bawah... 53
Gambar 4.4. Diagram alir control proportional. ... 56
Gambar 4.5. Waktu tempuh dengan nillai 75 pwm. ... 58
Gambar 4.6. Waktu tempuh dengan nillai 80 pwm. ... 58
Gambar 4.7. Waktu tempuh dengan nillai 85 pwm. ... 50
Gambar 4.8. Waktu tempuh dengan nillai 90 pwm ... 50
DAFTAR SINGKATAN
CPO = crude palm oil
FOSFA = Federation of Oils, Seeds and Fats Associations RBDPO = Refined Bleached and Deodorized Palm Oil BHA = Butil Hidroksi Anisol
BHT = Butil Hidroksitoluena
LabVIEW = Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench DC = Direct Current
PID = Proportional Integral Derivative LED = Light Emiting Diode
I/O = Input/Output
AC = Alternating Current DC = Direct Current
IPDT = Integerating Plus Dead Time FOPDT= First Order Plus Dead Time MV= Manipulated Variable
CISC= Completed Instruction Set Computer RISC= Reduce Instruction Set Computer
EEPROM= Electrically Erasable Programmable Read Only Memory PWM= Pulse Width Modulation
ALU= Arithmatic Logic unit DIP= Dual Inline Package
IDE= Integrated Development Environment RS= Register select
RW = Read Write
GGL=Gaya Gerak Listrik GUI= graphical User Interface BPS=bit per second
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Skematik keseluruhan rangkaian ... 68
Lampiran 2 Flowchart sistem tangki berpengaduk... 69
Lampiran 3 Listing program dengan software Arduino IDE ... 70
Lampiran 4 Gambar alat secara keseluruhan dan saat pengujian ... 74
Lampiran 5 Datasheet Arduino Nano ... 77
