Aplikasi bahasa mesin pada perangkat mikroprosesor Z-80 untuk kontrol digital cara proporsional pada mdel pengeringan benih jagung (Zea mays L.)

(1)

APLIKASI BAHASA MESIN PADA PERANGKAT

MIKROPROSESOR Z-80 UNTUK KONTROL DIGITAL CARA

PROPORSIONAL PADA MODEL PENGERINGAN BENIH

JAGUNG

(Zea mays

L.)

SKRIPSI

MASLIKAH FAJRI K A R T I K A SARI

F14104070

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

(2)

MACHINE LANGUAGE APPLICATION ON MICROPROCESSOR Z-80

FOR PROPORTIONAL DIGITAL CONTROL ON MAIZE

(Zea mays L.)

SEED DRIER MODEL

Susilo Sarwono and Maslikah Fajri Kartika Sari

Department of Agricultural Engineering, Faculty of Agricultural Technology, Bogor Agricultural UniversityJPB Darmaga Campus, PO BOX 220, Bogor, West Java, Indonesia

ABSTRACT

Microprocessor, known as Central Processing Unit (CPU), was the center of data calculation and

analysis that made from a chip. Chip was well known as an Integrated Circuit (IC). It was small, made from

silicon plate and consisted of 10 million transistors. Microprocessor was a CPU that built in a semi-conductor

single chip. IC 280 was the main brain of a microcomputer or Single Plate Computer Z80 that analyzed some

instructions which was stored in the memoiy. Z80 has six control input channels. Those were: timer input (CLK),

interruption request (INT), non-blocked or non-maskable interruption input (NMI), waiting request input (WAIT),

bus request input (BUSREQ) and RESET input. One of this temperature control application was for maize seed

drier room. Maize seeds were harvested from mature plants. Drier room temperature and humidity control was

needed for controlling maize germination level. Low temperature and high humidity will induce early seed

germination while high temperature will destruct the seed. Automatic control could maintain the appropriate and

optimum temperature for maize seed.

(3)

MASLIKAH FAJRI KARTIKA SARI. F14104070. Aplikasi Bahasa Mesin Pada Perangkat Mikroprosesor Z-80 Untuk Kontrol Digital Cara Proporsional Pada Model Pengeringan Benih Jagung (Zea Mays L.). Di bawah bimbingan : Susilo Sarwono. 2010

RINGKASAN

Mikroprosesor merupakan suatu komponen rangkaian elektronik yang telah menimbulkan perubahan besar dalam cara perancangan sistem elektronik. Dalam penerapannya yang beraneka ragam, mikroprosesor telah digunakan dalam kalkulator saku, instrumen laboratorium, barang komsumer, sistem pengendalian pesawat terbang dan sistem-sistem komputer.

Salah satu aplikasi dari pengontrolan suhu ini adalah pada ruang pengering benih jagung. Benih jagung berupa butiran biji jagung yang diperoleh dari tanaman yang telah tua. Untuk menjaga tingkat germinitas benih, maka perlu dilakukan pengontrolan suhu dan kelembaban pada ruang pengeringnya. Suhu yang terlalu rendah dan kelembaban tinggi akan menyebabkan benih tumbuh sebelum waktunya. Sedangkan suhu yang terlalu tinggi akan menyebabkan benih menjadi rusak dan tidak dapat ditanam. Dengan kontrol otomatik maka kondisi suhu dapat terjaga dalam kisaran suhu yang aman dan optimal bagi benih jagung.

Tujuan penelitian adalah untuk membuat dan modifikasi bahasa mesin mikroprosesor Z-80 untuk kontrol suhu secara proporsional, mengkombinasikan perangkat keras dan perangkat lunak mikroprosesor Z-80 pada proses pengeringan benih jagung, penggunaan sistem minimum mikroprosesor Z-80 sebagai instrumen pengendali suhu, dan pengujian dengan model pengering untuk pengeringan benih jagung. Penelitian dilakukan di laboratorium Center for Instrument Technics Service (CITS), gedung Pusat Antar Universitas (PAU), Institut Pertanian Bogor.

Metode pengujian dilakukan berfungsi untuk mengetahui karakteristik dan kinerja dari masing-masing unit penyusun sistem pengendali suhu proporsional dengan sistem minimum mikroprosesor Z-80 untuk pengeringan benih jagung. Pengujian dilakukan secara bertahap berdasarkan urutan proses, diantaranya adalah kalibrasi sensor yang dilakukan untuk mengetahui faktor konversi suhu menjadi tegangan dengan bantuan NTC, pengujian unit peraga dan aktuator yaitu pengujian peraga yang dimaksud berupa rangkaian LED yang dihubungkan dengan output dari aktuator. Aktuator mengubah data biner menjadi sistem nyala atau mati lampu pijar pemanas. Aktuator menjadi penghubung antara sistem digital dengan keluaran analog yang dihasilkan, pengujian kontrol suhu proporsional yaitu pengujian kontrol suhu secara proporsional yang dilakukan bila semua unit yang dibutuhkan sudah ada dan teruji dengan benar. Program kontrol suhu secara proporsional disusun berdasarkan konstanta kalibrasi dan karakteristik kerja dari unit sensor, ADC, KPT Z-80 dan aktuator serta pemanasnya, dan pengujian pengeringan benih jagung dimana pengujian ini dilakukan untuk mengetahui karakteristik dan performasi kerja pengeringan dengan menggunakan bahan berupa benih jagung. Benih jagung diukur kadar air dan berat awalnya, kemudian ditentukan kadar air yang diharapkan setelah pengeringan. Adapun kontrol suhu yang digunakan bervariasi mulai dari suhu 40, 45, dan 50º C, sedangkan konstanta proporsional yang digunakan adalah konstanta proporsional (kp) ditandai dengan susunan daya lampu pijar 5, 10, 15, 25, 40, 60, 75, dan 100 watt.

Pengujian dengan kontrol suhu dengan setpoint 40° C pada konstanta proporsional sebesar 330 watt dengan beban pengeringan benih jagung mencapai suhu konstan pada menit ke 19 dengan penggunaan daya sebesar 150 watt, pada setpoint 45° pengeringan benih jagung mencapai suhu konstan pada menit ke 15 dengan penggunaan daya sebesar 95 watt, sedangkan pada setpoint 50° pengeringan benih jagung mencapai suhu konstan pada menit ke 20 dengan penggunaan daya sebesar 215 watt. Kondisi rata-rata suhu konstan dari ketiga setpoint berada pada menit ke 18 dan daya rata-rata yang digunakan mencapai 153 watt.

(4)

APLIKASI BAHASA MESIN PADA PERANGKAT

JAGUNG

(Zea mays L.)

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian,

Institut Pertanian Bogor

Oleh

MASLIKAH FAJRI KARTIKA SARI

F14104070

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(5)

Judul Skripsi : Aplikasi Bahasa Mesin Pada Perangkat Miroprosesor Z-80 Untuk Kontrol Digital Cara Proporsional Pada Model Pengeringan Benih Jagung (Zea mays L.)

Nama : Maslikah Fajri Kartika Sari NIM :F14104070

Menyetujui,

Pembimbing,

(Ir. Susilo Sarwono) NIP 19482509 107310.1.003

Mengetahui, Ketua Departemen,

(Dr. Ir. Desrial, M. Eng) NIP 19661201 199103.1.004

(6)

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI

Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul Aplikasi Bahasa Mesin Pada Perangkat Miroprosesor Z-80 Untuk Kontrol Digital Cara Proporsional Pada Model Pengeringan Benih Jagung (Zea mays L.)adalah hasil karya saya sendiri dengan arahan Dosen Pembimbing Akademik, dan belum diajukan dalam bentuk apapun pada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Bogor, Novemver 2010 Yang membuat pernyataan

(7)

Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari Institut Pertanian Bogor, sebagian atau

(8)

BIODATA PENULIS

Maslikah Fajri Kartika Sari. Lahir di Klaten, 24 Februari 1986. Putri pertama dari Sumarno, S. Pd dan Sudarmi, S. Pd. I.

Tahun 1998 penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SDN Gatak 1 Klaten, kemudian menyelesaikan pendidikan menengah pertama di SLTPN 6 Klaten pada tahun 2001. Penulis melanjutkan pendidikan menengah atas di SMA Muhammadiyah 1 Klaten dan menyelesaikannya pada tahun 2004. Pada tahun 2004 penulis diterima di Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur USM1 (Undangan Seleksi Masuk IPB) pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Petanian. Pada tahun 2006 penulis mengambil sub-program studi Ergonomika dan Elektronika Pertanian.

Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif di Lembaga Dakwah Kampus (LDK Al-Hurriyyah IPB) dan Lembaga Dakwah Fakultas (Forum Bina Islami Fateta-FBI-F). Penulis aktif di organisasi daerah KMK (Keluarga Mahasiswa Klaten) pada tahun 2005 sampai 2008 sebagai pengurus dan anggota. Pada tahun 2005 penulis pernah aktif di organisasi ekstra kampus KAMMI (Kesatuan Aksi Mahasiswa Muslim Indonesia) komisariat IPB sebagai pengurus. Pada tahun 2006 penulis pernah menjadi SR (Senior Resident) di Asrama Putri TPB IPB selama 6 bulan. Pada tahun 2007 sampai 2009 penulis pernah menjadi asisten mata kuliah Pendidikan Agama Islam pada kegiatan Asistensi PAI TPB IPB. Pada waktu terjadi gempa bumi di DIY dan Klaten, penulis bersama rekan-rekan perjuangan di KAMMI Komisariat IPB meluncur ke Yogyakarta untuk menjadi relawan pendidikan selama dua pekan di daerah tersebut.

(9)

KATA PENGANTAR

Bismillahirrohmanirrohim...

Assalamu 'alaykum Warohmatullohi Wabarokatuh

Alhamdulillahirobbil 'alamin penulis panjatkan hanya kepada Alloh Robbul Izzati atas segala limpahan rahmat dan hidayah yang telah diberikan, dan sholawat serta salam senantiasa tercurahkan kepada Pemimpin Terbaik Dunia, Rosululloh Muhammad saw beserta keluarga dan para sahabat sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul "Aplikasi Bahasa Mesin Pada Perangkat Mikroprosesor Z-80 untuk Kontrol Digital Cara Proporsional Pada Model Pengeringan Benih Jagung (Zea Mays L.)". Tugas akhir ini dilaksanakan dari bulan Januari hingga Juli 2010.

Tugas akhir ini tersusun atas bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak selama penulisan berlangsung. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada:

1. Bapak Ir. Susilo Sarwono sebagai dosen pembimbing akademik, atas semua bimbingan, nasehat, dan saran selama penelitian berlangsung.

2. Orang tua (Ibu, Bapak) atas segala do'a, restu, bimbingan, nasehat, kesabaran, dan harta yang telah diberikan kepada anaknya. Semoga Alloh memberikan surga untuk Ibu Bapak kelak. 3. Dr. Achmad dan Ibu Yudiwanti sebagai orang tua di pesantren Al-Iffah atas segala

pengorbanan harta dan waktu yang telah diberikan .

4. Bapak Hari Agung dan Ibu Ade Irma Rufaidah sebagai orang tua di madrasah peradaban atas segala bimbingan yang telah diberikan.

5. Rekan-rekan Mujahid Dakwah di Bogor Tengah atas spirit perjuangan yang selalu membara dan tak kan pernah padam. Teruskan Perjuangan!

6. Rekan-rekan Ukhti Sholihah Al-Iffah atas ukhuwah yang indah dan luar biasa. Ana ukhibukum fitlah (aku mencintai kalian karena Alloh).

7. Rekan-rekan TEP angkatan 41 atas semangat untuk tetap bertahan. Teruskan perjuangan sebagai seorang Engineer.

8. Pak Edy yang telah banyak membantu peneltian di Lab. Terimakasih banyak Pak, semoga Alloh membalas segala kebaikan Bapak dengan sebaik-baik balasan.

9. Seluruh Dosen dan karyawan Departemen Teknik Pertanian IPB atas bantuan dan keikhlasan yang telah diberikan.

(10)

Penulis menyadari adanya kelemahan dan kekurangan dalam penulisan tugas akhir ini, untuk itu penulis mengharapkan saran dan masukan positif dari pembaca untuk kebaikan tulisan ini. Semoga tulisan kecil ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Aamiin.

Wassalamu 'alaykum Warohmatullohi Wabarokatuh

Bogor, Agustus 2010

(11)

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ... vi

DAFTAR ISI ... viii

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR LAMPIRAN ... xii

I. PENDAHULUAN ... 1

A. LATAR BELAKANG ... 1

B. TUJUAN ... 2

II. TINJAUAN PUSTAKA ... 3

A. MIKROPROSESOR ... 3

B. JENIS MIKROPROSESOR ... 3

C. MIKROPROSESOR Z-80 ... 6

D. PEGERINGAN BENIH JAGUNG ... 10

E. KONTROL PENGERINGAN ... 12

F. MORFOLOGI JAGUNG ... 14

G. MUTU BENIH... 14

III. METODE PENELITIAN ... 16

A. WAKTU DAN TEMPAT ... 16

B. ALAT DAN BAHAN ... 16

C. PENDEKATAN DESAIN ... 17

D. PROSEDUR PENGUJIAN ... 22

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 27

A. UNIT PENGERING BENIH... 27

B. PENGUJIAN ... 27

V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 36

(12)

B. SARAN ... 36

DAFTAR PUSTAKA ... 37

(13)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Jenis mikroprosesor berdasarkan teknologi bahannya ... 4

Tabel 2. Jenis mikroprosesor atas dasar lebar bus dan pabrik pembuatnya... 4

Tabel 3. Register CPU Mikroprosesor Z-80 ... 8

Tabel 4. Kode instruksi uji konversi ADC 0809 ... 23

Tabel 5. Kode instruksi subrutin dela/ tunda ... ... 23

Tabel 6. Kode instruksi uji peraga dan aktuator ... ... 25

(14)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. IC Mikroprosesor Zilog 80. ... 6

Gambar 2. Skema IC Mikroprosesor Zilog Z-80 CPU... 8

Gambar 3. Arsitektur Sistem Minimum Mikroprosesor Z-80 ... 10

Gambar 4. Blok Diagram Kontrol Proporsional ... ... 14

Gambar 5. Diagram unit konversi analog ke digital ... 18

Gambar 6. Diagram unit aktuator ... 19

Gambar 7. Diagram unit komputer papan tunggal Z-80 ... 19

Gambar 8. Diagram unit catu daya ... 20

Gambar 9. Diagram unit pengering benih ... 20

Gambar 10. Diagram alir proses pengendalian suhu secara proporsional .. ... 21

Gambar 11. Grafik hubungan daya pada kp dengan daya tiap lampu yang digunakan ... 27

Gambar 12. Grafik pengujian kontrol suhu proporsional dengan setpoint 35° C pada kp 330 Wat ... 28

Gambar 13. Grafik pengujian kontrol suhu proporsional dengan setpoint 40° C pada kp 330 Watt ... 29

Gambar 16. Grafik Hubungan daya terhadap waktu pada kontrol suhu proporsional dengan setpoint 35°C pada kp 330 watt ... 30

Gambar 17. Grafik Hubungan daya terhadap waktu pada kontrol suhu proporsional dengan setpoint 40°C pada kp 330 watt ... 31

(15)

Gambar 19. Grafik Hubungan daya terhadap waktu pada kontrol suhu proporsional dengan

setpoint 50°C pada kp 330 watt ... 32

Gambar 20. Grafik pengujian kontrol suhu pengeringan benih jagung dengan setpoint 40° C

pada kp 330 watt………. ... 32

pada kp 330 watt………. ... 33

Gambar 23. Grafik Hubungan Daya Terhadap Waktu Pada Pengeringan Benih Jagung

dengan Kontrol Suhu Proporsional setpoint 40° C dan kp 330 watt ... 34

Gambar 24. Grafik Hubungan Daya Terhadap Waktu Pada Pengeringan Benih Jagung

dengan Kontrol Suhu Proporsional setpoint 45° C dan kp 330

watt……….. ... 34 Gambar 25. Grafik Hubungan Daya Terhadap Waktu Pada Pengeringan Benih Jagung

(16)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Gambar Model Rak Pengering Jagung

Lampiran 2. Tabel hasil pengujian kontrol proporsional pada setpoint 35°C …… 40

Lampiran 5. Tabel hasil pengujian kontrol proporsional pada setpoint 50°C ……. 43

Lampiran 6. Tabel hasil pengujian pengeringan benih jagung dengan kontrol

proporsional pada setpoint 40°C ……… 44

Lampiran 7. Tabel hasil pengujian pengeringan benih jagung dengan kontrol

proporsional pada

setpoint

45°C ………. 45

Lampiran 8. Tabel hasil pengujian pengeringan benih jagung dengan kontrol

(17)

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Dalam industri, kontrol otomatik sangat diperlukan dalam operasi-operasi industri untuk mengontrol tekanan, suhu, kelembaban, derajat keasaman (pH), dan sebagainya. Kemajuan dalam teori dan praktek kontrol otomatik memberikan kemudahan dalam mendapatkan penampilan dari sistem dinamik, meningkatkan kualitas, meningkatkan laju produksi dan meniadakan pekerjaan-pekerjaan rutin dan membosankan yang harus dilakukan manusia.

Di industri pertanian yang menerapkan teknologi pasca panen tidak terlepas dari kebutuhan akan pengontrol kegiatan produksi yang cepat, tepat, cermat, dan efisien. Salah satu parameter umum penting dalam pengolahan pangan adalah parameter suhu. Pengontrolan suhu yang cermat pada proses tersebut menentukan mutu komoditi yang akan dihasilkan.

Salah satu aplikasi dari pengontrolan suhu ini adalah pada ruang pengering benih jagung. Benih jagung berupa butiran biji jagung yang diperoleh dari tanaman yang telah tua. Untuk menjaga tingkat germinitas benih, maka perlu dilakukan pengontrolan suhu dan kelembaban pada ruang pengeringnya. Suhu yang terlalu rendah dan kelembaban tinggi akan menyebabkan benih tumbuh sebelum waktunya. Sedangkan suhu yang terlalu tinggi akan menyebabkan benih menjadi rusak dan tidak dapat ditanam. Dengan kontrol otomatik maka kondisi suhu dapat terjaga dalam kisaran suhu yang aman dan optimal bagi benih jagung.

Di Indonesia, jagung merupakan bahan pangan penting sumber karbohidrat kedua setelah beras. Di samping itu, jagung juga digunakan sebagai bahan makanan ternak (pakan) dan bahan baku industri. Penggunaan sebagai bahan pakan yang sebagian besar untuk ternak ayam ras menunjukkan tendensi makin meningkat setiap tahun dengan laju kenaikan lebih dari 20%. Sebaliknya, penggunaan sebagai bahan pangan menurun.

(18)

B. Tujuan Penelitian

Penelitian dengan judul Aplikasi Bahasa Mesin Pada Perangkat Mikroprosesor Z-80 Untuk Kontrol Digital Cara Proporsional Pada Model Pengeringan Benih Jagung (Zea mays L.) bertujuan untuk :

1. Membuat dan modifikasi bahasa mesin mikroprosesor Z-80 untuk kontrol suhu secara proporsional.

2. Mengkombinasikan perangkat keras dan perangkat lunak mikroprosesor Z-80 pada proses pengeringan benih jagung.

(19)

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Mikroprosesor

Setiap komputer yang kita gunakan di dalamnya pasti terdapat mikroprosesor. Mikroprosesor, dikenal dengan sebutan Central Processing Unit (CPU) yang artinya unit pengolahan pusat. CPU adalah pusat dari proses perhitungan dan pengolahan data yang terbuat dari sebuah lempengan yang disebut "chip". Chip sering disebut juga dengan "Integrated Circuit (IC)", bentuknya kecil, terbuat dari lempengan silikon dan bisa terdiri dari 10 juta transistor. Mikroprosesor pertama adalah intel 4004 yang dikenalkan tahun 1971, tetapi kegunaan mikroprosesor ini masih sangat terbatas, hanya dapat digunakan untuk operasi penambahan dan pengurangan. Mikroprosesor pertama yang digunakan untuk komputer di rumah adalah intel 8080, merupakan komputer 8 bit dalam satu chip yang diperkenalkan pada tahun 1974. Tahun 1979 diperkenalkan mikroprosesor baru yaitu 8088. Mikroprosesor 8088 mengalami perkembangan menjadi 80286, berkembang lagi menjadi 80486, kemudian menjadi Pentium, dari Pentium I sampai dengan sekarang, Pentium IV.

Mikroprosesor adalah sebuah CPU yang dibangun dalam sebuah single chip semikonduktor. Mikroprosesor terdiri dari kalkulator yang terbagi dalam register dan ALU dan sebuah pengkode serta unit pengontrol.

Dalam hubungan kerja dengan pulsa pembangkit berkala, (yaitu sebagai unit terpisah atau sebagai komponen yang terpadu dalam mikroprosesor) unit pengontrol menjamin urutan yang tepat dan urutan yang logis dari siklus yang berlangsung di dalam mikroprosesor, ditinjau dari sistem keseluruhannya. Dalam tinjauan praktis dan aplikasi yang umum contoh dari sbuah mikroprossor adalah mikroprosesor 8080, 8086, prosesor intel 386, 486, pentium 100 Mhz, sampai dengan generasi terbaru, AMD, prosesor Motorola, posesor Texas Instrument.

B.

Jenis Mikroprosesor

1. Atas Dasar Teknologi Bahannya

(20)

Tabel 1. Jenis Mikroprosesor berdasarkan teknologi bahannya

Prosesor Teknologi _Konsumsi Daya

Siklus Instruksi INTEL 8008 PMOS 420mW lOus INTEL 8085 NMOS 400mW l,3us INTEL 80286 HCMOS 2500mW 0,1 us RCA 1802C CMOS 400mW 6,4us MOTOROLA MC6800 NMOS 600mW 2,0us MOTOROLA MC68000 HCMOS 1750mW 0,08us MOS Tecchnology 6502 NMOS 250mW 3,0us National 32032 HCMOS luOOmW 0,1 us Zilog Z80 NMOS 400mW l,3us

2. Atas Dasar Lebar Bus Data dan Pabrik Pembuatnya

Jenis mikroprosesor berdasarkan lebar bus data dan pabrik pembuatnya dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Jenis mikroprosesor berdasarkan lebar bus data dan pabrik pembuatnya

Prosesor Pabrik Lebar Data

Teknologi Tahun 4004 INTEL 4-bit PMOS 1971 4040 ' INTEL 4-bit PMOS 1971 PPS-4 Rockwell 4-bit PMOS 1972 8008 INTEL 8-bit PMOS 1972 8080 INTEL 8-bit NMOS 1974 F8 Fairchild 8-bit NMOS 1974 6800 Motorola 8-bit NMOS 1974 Z80 Zilog 8-bit NMOS 1976 6801 Motorola 8-bit NMOS 1978 6809 Motorola 8-bit NMOS 1978 9900 Texas Inst. 16-bit NMOS 1976 68000 Motorola 16-bit NMOS

Z8000 Zilog 16-bit NMOS

3. Jenis Mikroprosesor

a. INTEL 4004,1971

Mikroprosesor ini dikeluarkan pada tahun 1971 oleh Intel Corporation, merupakan mikroprosesor pertama di dunia.

Spesifikasi:

(21)

» Memori program: 4 KB » Memori data: 640 bytes » Memori Stack: 3-level » No interrupts

» Jumlah pin: 16-pin DIP

b. INTEL 4040

Spesifikasi:

Lebar bus data: 4-bit » Clock: 740 KHz

» Memori program: 2 x 4 KB » Memori data: 640 bytes » Memori Stack: 7-Ievel » No interrupts

» Jumlah pin: 24-pin DIP

c. INTEL 8008, Januari 1972

Merupakan mikroprosesor 8-bit yang mampu melaksanakan 48 instruksi dengan ukuran memori 16 Kbyte (16K x 8-bit). Adanya instruksi tambahan menyebabkan prosesor ini dapat diaplikasikan dalam sejumlah aplikasi yang lebih maju.

d. INTEL 8080, November 1973

Merupakan mikroprosesor modern 8-bit yang pertama dan diperkenalkan pada November 1973. Dapat melaksanakan instruksi 10 kali lebih cepat dari 8008.

e. INTEL 8085, 1977

Merupakan versi yang lebih baru dari 8080, diperkenalkan oleh Intel Corporation pada tahun 1977. Tidak ada kemajuan yang berartidari versi ini, menangani jumlah memori yang sama, melaksanakan jumlah instruksi yang sama, kemajuannya hanya pada penambahan 1,3 Us kontroler instruksi yang merupakan komponen eksternal dari sistem berdasar 8080.

f.INTEL 8086/8088,1978

(22)

g. INTEL 80286/80386/80486

h. INTEL PENTIUM I/II/III/IV

C. Mikroprosesor Z-80

Mikroprosesor generasi ketiga yang pertama dikeluarkan adalah Mikroprosesor Z-80. Mikroprosesor ini diperkenalkan pada bulan April 1976 oleh pembuatnya, Zilog. Dibuat dengan proses pembuatan CMOS saluran N bebas modus pengosongan dan hanya membutuhkan satu catudaya 5 volt. Selain itu dibutuhkan satu pewaktu dengan catudaya 5 volt di luar mikroprosesor tersebut. Z-80 dikemas dalam DIP dengan 40 penyemat seperti halnya mikroprosesor 8080. Bentuk dari mikroprosesor zilog 80 dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. IC Mikroprosesor Zilog 80

IC Z80 merupakan otak dari mikrokomputer atau Komputer Papan Tunggal Z80 dalam mengolah sederetan instruksi-instruksi yang tersimpan dalam memori. Z80 mempunyai enam saluran masukan pengendali, yaitu masukan pewaktu (CLK), masukan permintaan interupsi (INT), masukan interupsi yang tidak dapat dihalangi atau nonmaskable (NMI), masukan permintaan tunggu (WAIT), masukan permintaan bus (BUSREQ), masukan RESET. Pada dasarnya CPU berfungsi untuk:

1. Menjemput dan menerima instruksi yang ada di memori 2. Menyimpan dan menahan data dari memori

3. Menyimpan dan menahan data dari bagian I/O 4. Mengawasi seluruh fungsi-fungsi sistem

Sedangkan bentuk-bentuk program yang ada itu adalah: 1. Instruksi untuk menjumlah dua besaran

2. Instruksi untuk mengurangi dua buah besaran 3. Menyimpan besaran di memori

(23)

Untuk melaksanakan semua itu, KPT memiliki tiga jalur komunikasi, semuanya berasal dari CPU. Jalur komunikasi itu disebut BUS, terdiri dari:

1. Jalur (BUS) DATA, terdiri dari 8 jalur yaitu DO - D7

2. Jalur (BUS) ALAMAT, terdiri dari 16 jalur AO - A16, sehingga dapat menghubungi memori 65.526 alamat memori.

3. Jalur (BUS) KONTROL, untuk mengaktifkan dan menon-aktifkan bagian yang dihubungi. Jalur data digunakan khusus untuk melaksanakan lalu lintas data (isi memori), dan arah aliran informasi yang berlalu lintas di dalam jalur ini, bias dari CPU ke memori ataupun dari luar ke arah CPU (lalu lintas dua arah). Arah lalu lintas ini diatur oleh perintah yang harus dilaksanakan oleh CPU (penerima atau mengirim).

Jalur alamat, berasal dari CPU saja, karena dia hanya akan menunjukkan alamat yang diingini, untuk dibuka (siap menerima atau diisi atau siap diambil isinya). Alamat yang bisa dibukanya adalah sejumlah 65.526 buah alamat, yang berbeda satu dengan yang lainnya. Pengalamatan ini bekerja sewaktu CPU harus melaksanakan perintah untuk mengambil atau menuliskan instruksi dan memori. Z80 mempunyai saluran keluaran control sebanyak delapan buah, yaitu HALT, MREQ, IORQ, RD, WR, BUSAK, MI, RFSH.

Arsitektur dari Z-80 sangat mirip dengan 8080 dengan perbedaan sangat menyolok, bahwa dalam Z-80 register-register di dalamnya lebih dari dua kali register-register yang terdapat dalam 8080, seperti yang ditunjukkan dalam Tabel 1. Kumpulan-kumpulan dari Z-80 ada 158 buah, termasuk 78 instruksi dari 8080.

Z-80 mempunyai 16 saluran alamat dan mampu berhubungan dengan memori sebesar 64 kilobyte.Selain itu juga mempunyai bus data dua arah sebanyak 8 bit. Masukan pengendali pada Z-80 meliputi:

1. Masukan pewaktu (pin 6)

2. Masukan permintaan interupsi (pin 16) 3. Masukan interupsi tak terhalangi (pin 24) 4. Masukan permintaan bus (pin 25) 5. Masukan reset (pin 26)

(24)

Tabel 3. Register CPU Mikroprosesor Z-80 16 bit

8 bit 8 bit

A F

B C

D E

H L

IX IV

I F

SP PC A' F'

B' C

D' E' H' L'

(25)

Mikroprosesor Z-80 adalah IC untuk I/O terprogram, yaitu IC yang perilakunya dapat distel dengan menggunakan program komputer. Di dalam sistem minimum selain mikroprosesor juga terdapat RAM, ROM, dan antar muka I/O.

RAM (Random Access Memory) merupakan alat simpan yang mempunyai akses baca dan tulis yang acak dan bersifat sementara. Hal ini disebabkan karena ketika energi listrik dihilangkan dari IC RAM, data yang ada dalam memori akan hilang. RAM yang biasa digunakan yaitu mengunakan IC 6264 dengan alamat RAM yaitu 2000H-3FFFH. Ada tiga jenis RAM, yaitu:

1. SRAM (Static RAM), pada RAM ini data disimpan dalam deretan flip-flop, sehingga data dapat ditulis dan dibaca. Jika catu daya dimatikan data akan hilang.

2. DRAM (Dinamic RAM), data disimpan dengan mengisi kapasitor kecil sehingga hanya dapat bertahan beberapa milidetik. Sebelum data hilang harus dilakukan penyegaran (refresh). Jika catu daya dimatikan, data akan hilang.

3. NOVRAM (Non-Valatile RAM), berisi RAM statik dan EPROM yang dipasang parallel. Jika catu daya mati, data dari RAM dengan cepat ditransfer ke EEPROM. Jika catu daya kembali hidup, data ditransfer kembali ke RAM.

ROM (Read Only Memory) merupakan tipe semikonduktor memori yang dapat menyimpan data atau perintah secara permanen.Data tersebut dapat dibaca, namun tidak dapat ditulis seperti pada RAM.Jenis ROM yang digunakan yaitu jenis EPROM (Erasable Programmable ROM/ Ada beberapa ROM yang ada di pasaran saat ini, diantaranya:

1. ROM (Read Only Memory) adalah memori yang deprogram oleh pabriknya dan tidak dapat deprogram ulang:

2. PROM (Pragramable ROM) adalah memori yang hanya ditulisi program sekali saja dan tidak dapat deprogram ulang ataupun dihapus.

3. EPROM (Erasable PROM) adalah memori yang dapat deprogram dengan cara mengisi gerbang tersekat pada piranti. Dapat dihapus dengan memberikan sinar ultraviolet melalui jendela pada bagian atas IC. Setelah kosong dapat dilakukan pengisian program. EPROM dapat diprogram oleh pengguna dan dapat pula dihapus serta diprogram ulang sebanyak yang kita inginkan. EPROM tersebut akan menyimpan data selama data tidak dihapus. Program yang merupakan urutan-urutan perintah yang harus dilaksanakan oleh mikroprosesor disimpan dalam media penyimpanan permanen EPROM.EPROM yang biasa digunakan adalah tipe 2764 berkapasitas 8KB.Alamat ROM yaitu 000FH-1FFFH.

4. EEPROM (Electrically Erasable PROM) adalah memori yang dapat deprogram dengan cara mengisi gerbang tersekat pada piranti. Dapat dihapus secara listrik tanpa menggunakan sinar UV dan dapat diprogram ulang.

(26)

80H-87H.Alamat 80H-83H digunakan sebagai port ekspansi, alamat 84H-85H digunakan untuk komunikasi dengan display dan alamat 86H digunakan untuk tombol masukan. Skema arsitektur sistem minimum Mikroprosesor Z-80 dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Arsitektur Sistem Minimum Mikroprosesor Z-80

D. Pengeringan Benih Jagung

Pengeringan dapat dilakukan dengan penjemuran dengan sinar matahari {sun drying) atau dengan alat pengering {artificial drying). Penjemuran dengan panas matahari {sun drying) merupakan cara tradisonal yang dilakukan di Indonesia. Keuntungannya adalah energi yang didapat dari sinar matahari murah dan berlimpah, terutama di daerah tropis. Kerugian dari cara ini adalah kadar air benih tidak merata, penjemuran tergantung pada cuaca, waktu yang diperlukan lebih lama dan banyak membutuhkan tenaga kerja (Sutopo, 2002).

Pengeringan buatan dengan alat mekanis {artificial drying) dikenal tiga cara pengeringan, diantaranya adalah: (1) pengeringan tanpa pemanasan, yaitu pengeringan yang dilakukan di daerah dengan udara relatif kering, kelembaban nisbi di bawah atau sekitar 70%, (2) pengeringan dengan pemanasan tinggi, yaitu pengeringan yang dilakukan dengan aliran dan tiupan udara kontinyu tinggi, yang dihasilkan dengan mengalirkan udara melalui suatu alat pemanas, dan (3) pengeringan menggunakan suhu rendah, sehingga dapat menjaga kualitas benih serta lebih aman dalam pelaksanaannya. Keuntungan dengan cara buatan ini adalah suhu dapat diatur, kadar air benih dapat merata, tidak tergantung iklim, waktu pengeringan lebih pendek dan mudah diawasi dalam pelaksanaannya (Soedarsono, 1974).

(27)

air yang rendah sesudah pengeringan maka akan memakan waktu pengeringan yang lama, selain itu tebal tipisnya kulit benih juga menentukan lamanya pengeringan, (2) tebalnya timbunan benih, tebal tipisnya timbunan benih mempengaruhi lamanya pengeringan, hal ini juga tergantung pada jenis, besar, bentuk dan berat benih, (3) temperatur udara, semakin tinggi temperatur udara makin cepat pengeringan. Sebaiknya temperatur untuk pengeringan diatur antara 35-40" C (94-104° F), temperatur yang terlalu tinggi akan merusak benih, (4) kelembaban nisbi udara, makin tinggi kelembaban nisbi udara makin lama pengeringan berlangsung, dan (5) aliran udara, angin yang mengangkut uap air dari benih akan mempercepat proses pengeringan, kecepatan angin besar maka pengeringan dapat berlangsung lebih cepat (Soedarsono, 1974).

Setelah panen, tongkol-tongkol jagung dikeringkan.Namun, sebelum dikeringkan biasanya jagung hasil panen dibiarkan petani untuk sementara waktu di rumah-rumah petani.Cara ini lebih dikenal dengan penyimpanan sementara (bulk storage).

Pengeringan jagung dapat dilakukan secara sederhana di bawah sinar matahari atau dengan alat pengering.Bila pengeringan dilakukan dengan alat pengering maka pengatur suhu alat harus berfungsi dengan baik. Untuk menghasilkan benih berkadar air di atas 18%, suhu maksimum alat pengering harus diatur pada angka 32° C. Untuk menghasilkan benih berkadar air 10-18%, suhu alat pengering dinaikkan hingga 38° C. Sementara kadar air benih di bawah 10%, suhu alat pengering dinaikkan hingga 43° C. Bila benih yang akan dihasilkan berkadar air tinggi dan dikeringkan dengan suhu tinggi (sekitar 40° C) maka akan terjadi penggumpalan enzim sehingga dapat menurunkan daya kecambahnya. Biasanya pengeringan benih dilakukan hingga kadar airnya mencapai 18% (Adisarwanto dan Yustina, 2002).

Sistem pengeringan yang banyak dikembangkan oleh para peneliti meliputi bath drying dan continuons drying. Bath drying atau pengeringan statis dapat dibedakan menjadi full bin, loyer, coloum, batch in bin, dan stirrer. Sedangkan continuous drying atau pengeringan dinamik dapat dibagi menjadi cross, concurrent, dan counterflow (Lambert, 1984).

Menurut Sutopo (1985), pengeringan benih dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu sun drying dan artificial drying.Sun diying merupakan cara tradisional yang murah dan sesuai untuk daerah yang beriklim tropis. Sedangkan artificial drying merupakan cara modern untuk mengeringkan dengan suhu teratur (tidak berfluktuasi), tidak tergantung pada iklim, lebih cepat waktu pengeringannya, dan mudah diawasi. Cara ini dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu tanpa pemanasan (udara kering dengan RH 70%), pemanasan tinggi (dengan tiupan udara pemanas secara kontinyu), dan pengeringan buatan dengan tambahan pemanasan (untuk suhu lingkungan yang rendah).Artificial drying meliputi sistem bath, continuos, cabinet, airlift, spray, drum , dan vaccum drying.

(28)

dianalogikan dengan hilangnya panas dan mengikuti hukum eksponensial. Laju pengeringan berdasarkan rumus Newton (Nellist, 1974) dinyatakan pada persamaan (1)

dimana:

M = kadar air bahan (% bk) Me = kadar air kesetimbangan(%) K = konstanta pengeringan(l/s) T = waktu (s)

Berdasarkan rumus Newton, dikembangkan solusi difusi pada hukum Ficks dengan mengintegralkan persamaan berikut.Hasilnya ditunjukkan pada persamaan (2).

M = ( M o - M e ) exp(-kt) + M e ... (2) atau dapat ditulis seperti pada persamaan (3).

M R = exp(-kt)………..………..(3) dimana:

Mo = kadar air pada t = 0 MR = rasio kadar air

E. Kontrol Pengeringan

Kontrol dapat dilakukan secara manual atau otomatis.Aksi kontrol tersebut harus dilakukan berdasar pada error atau perbedaan antara kondisi yang diinginkan dengan hasil sebenarnya. Untuk pengeringan benih, dilakukan kontrol pada kadar air biji jagung dan suhu pada ruang pengeringnya. Error yang didapat tentunya juga berupa kadar air dan suhu sebenarnya. Suhu terukur dapat dibaca langsung pada instrumen pengukur suhu, misal termometer atau termorecorder. Sedangkan kadar air merupakan input yang tidak mudah dibaca dengan cepat.

Kontrol pengeringan dapat dibedakan menjadi dua tipe, yaitu feedforward dan feedback kontrol.Pada sistem kontrol yang baik, digunakan kedua tipe tersebut secara bersamaan. Pada metode feedforward, aksi kontrol diputuskan berdasarkan informasi yang diterima input pengering. Metode terbaik untuk menentukan sinyal feedforward adalah menggunakan model pada proses pengeringan untuk memprediksi kadar air output dan melakukan pengaturan yang diperlukan (Nellist et al., 1984).

Pada kontrol feedback, aksi kontrol tergantung pada pengukuran sesaat pada output pengering atau pada bagian ujung rak pengering. Hal ini menghasilkan data output error yang terukur, bukan terprediksi semata. Sayangnya, perubahan error mungkin tidak akan terdeteksi sampai hasilnya mempengaruhi sensor dan mungkin telah terlambat untuk melakukan koreksi pada proses pengeringan yang sedang berlangsung. Kontrol feedback meliputi kontrol on-off sebagai kontrol termudah dan kontrol proporsional yang kecepatan perubahannya tergantung pada jumlah proporsional yang terjadi pada output error yang terukur.

(29)

Sistem kontrol bila ditinjau dari hubungan antara masukan dengan keluaran dapat dikategorikan menjadi dua sistem, yaitu sistem kontrol loop terbuka dan sistem kontrol loop tertutup. Sistem kontrol loop terbuka adalah sistem kontrol yang keluarannya tidak berpengaruh terhadap aksi pengontrolan. Sistem kontrol berbasis waktu adalah contoh dari sistem kontrol loop terbuka. Pada sistem ini keluaran tidak diumpanbalikkan sebagai masukan.Sistem kontrol ini digunakan pada peralatan atau sistem yang sudah diketahui presisi dan performansinya, serta tidak terjadi gangguan eksternal pada sistem ini.

Sistem kontrol loop tertutup adalah sistem kontrol yang keluarannya berpengaruh pada aksi pengontrolan Pada sistem kontrol ini terdapat proses umpan balik (fccdbock).Umpan balik ini dapat berupa sinyal keluaran atau fungsi tertentu dari sinyal keluaran tersebut.Fungsi dari sistem umpan balik ini adalah memperkecil kesalahan sistem.Sistem kontrol tertutup membutuhkan perangkat sensor, tranducer, dan aktuator untuk dapat bekerja.

Berdasarkan aksi pengontrolnya, kontrol otomatik dapat diklasifikasikan menjadi: 1. Kontrol on-off

2. Kontrol proporsional 3. Kontrol integral

4. Kontrol proporsional-integral 5. Kontrol proporsional-derivatif

6. Kontrol proporsional-integral-derivatif

Kontrol proporsional merupakan suatu kontrol yang menghasilkan sinyal keluaran sebanding dengan sinyal masukannya yang dapat dilihat pada Gambar 4.Kontrol proporsional ini berfungsi untuk mengatasi offset error yang terjadi pada kontrol on-off. Kontrol proporsional menggunakan sinyal kleuaran [y(t)] sebagai pengendalian yang didapat dari persamaan (4). Blok diagram kontrol proporsional dapat dilihat pada Gambar 4.

V (t) = fcp * e(t) ... (4) dimana:

(30)

[image:30.612.161.521.49.194.2]

Gambar 4. Blok diagram kontrol proporsional

Sinyal keluaran pada kontrol proporsional merupakan selisih antara sinyal masukan acuan dengan sinyal yang dihasilkan oleh elemen ukur. Sinyal keluaran ini akan dipengaruhi oleh kesalahan penggerak [e(t)J dan konstanta penguatan proporsional [kp]. Kesalahan penggerak ini merupakan daya yang diperlukan dalam proses kontrol proporsional. Penggunaan daya pada kontrol proporsional terhadap bit terendah ke bit terbesar. Semakin besar bitnya, maka daya akan semakin besar pula.

Untuk menghasilkan pengontrolan yang optimal maka penentuan konstanta proporsional dan daya yang digunakan harus tepat. Kontrol proporsional dirancang untuk mengatasi error yang terjadi pada kontrol on-off. Kontrol proporsional memiliki error dan suhu pengontrolan yang selalu di bawah suhu setpoint. Offset error adalah error yang terjadi selisih antara setpoint dengan suhu.

F.Morfologi Jagung

Jagung (Zea mays L.) adalah tanaman semusim dan termasuk jenis rerumputan atau graminae yang mempunyai batang tunggal, meski terdapat kemungkinan munculnya cabang anakan pada beberapa genotipe dan lingkungan tertentu. Batang jagung terdiri atas buku dan ruas. Daun jagung tumbuh pada setiap buku, berhadapan satu sama lain. Bunga jantan terletak pada bagian terpisah pada satu tanaman sehingga lazim terjadi penyerbukan silang. Jagung merupakan tanaman hari pendek, jumlah daunnya ditentukan pada saat inisiasi bunga jantan, dan dikendalikan oleh genotipe, lama penyinaran, dan suhu.

G.Mutu Benih

Mutu benih sangat menentukan tingkat produktivitas jagung yang dicapai. Selain itu, pengunaan benih yang bermutu tinggi bersifat lebih respon terhadap teknologi produksi yang diterapkan dan menentukan kepastian populasi tanaman yang tumbuh.

(31)

benih di lapangan dapat dilakukan dengan roughing. Mutu fisik benih dicerminkan oleh tingkat kebersihan benih dari

sisa tanaman, tangkai, batang, pecahan benih yang ukurannya kurang dari separo benih, atau kerikil. Sementara mutu fisiologi benih diukur dari tingkat viabilitas, termasuk daya kecambah dan vigor.

Berkaitan dengan kriteria mutu benih tersebut maka ditetapkan standarisasi dalam sertifikasi benih. Standarisasi mutu dalam program sertifikasi benih tersebut dituangkan dalam Surat Keputusan Direktur Jendral Tanaman Pangan. Adapun standarisasi tersebut meliputi:

1. Presentase kotoran fisik dan kadar air ang mencerminkan mutu fisik

2. Tingkat kemurnian benih, adanya varietas, dan warna lain yang mencerminkan mutu genetik, serta

3. Daya tumbuh benih yang mencerminkan mutu fisiologi.

Secara umum, mutu benih jagung yang baik ditandai oleh hal-hal sebagai berikut: 1. Bebas hama dan penyakit

2. Daya tumbuh di atas 80%

3. Sehat, bernas, tidak keriput, dan mengkilat 4. Hasil panen baru (belum lama disimpan) 5. Murni secara fisik (tidak tercampur kotoran)

(32)

III. METODE PENELITIAN

A.Waktu dan Tempat

Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan Februari 2010 sampai dengan Juli 2010.Tempat desain, pembuatan, dan pengujian alat pada penelitian ini dilakukan di Laboratorium Instrumentasi, Center for Instrument Technics Service (CITS), gedung Pusat Antar Universitas (PAU), Institut Pertanian Bogor.

B. Alat dan Bahan

Alat dan bahan utama yang digunakan pada penelitian mi dapat dibagi menjadi 5 unit;

1. Unit Konverter Analog ke Digital (ADC)

Alat dan bahan yang diperlukan untuk membuat unit ADC ini meliputi:

a. PCB Matrix IC

b. IC ADC 0809

c. IC7404

d. IC 74244

e. Negatif Temperature Coefficient (NTC) f. Potensiometer 5K

g. Resistor 1K dan 10 K

h. Socket IC 28 pin, 20 pin, dan 16 pin

2. Unit Aktuator

Alat dan bahan yang diperlukan untuk membuat unit aktuator ini meliputi: a. IC 74273

b. Resistor 1K c. Transistor BD 139 d. DiodaIN4148

e. Light Emmiting Diode (LED) f. Socket IC 20 pin

g. Relay 12V DC SPDT

3. Unit Power Supply

Unit ini terdiri dari:

a. Transformator stepdown IA dan 2A b. Dioda kuproks

(33)

d. Electrolit Condensator (Elco) 2200 uF / 25 V

e. Light Emmiting Diode (LED) f. Resistor 220 ohm

g. Box power supply

4. Unit Komputer Papan Tunggal (KPT) Mikroprosesor Z-80

Komponen yang terdapat pada KPT Z-80 ini meliputi:

a. Mikroprosesor Z-80 Central Processing Unit

b. IC 6264 Random Acess Memory

c, IC Read Only Memory

d. Peraga 7 Ruas (Seven Segmen Display)

6. CPU Clock

f. IC Dekoder Input Output

g- IC Dekoder Memory

h. Unit Masukan (Keyboard)

5. Unit Pengering Benih Padi

Unit ini terdiri atas beberapa bagian, yaitu:

a. Lampu Pijar Pemanas 5, 10, 15, 25, 40, 60, 75 dan 100 W b. Kipas Penghembus (Blower)

c. Rak Pengering Kawat Kasa

Sedangkan alat dan bahan lain yang menunjang penelitian ini meliputi: 1. Multimter Digital dan Analog

2. Stopwatch

3. Termometer Digital dan Analog 4. Solder dan Timah

5. Obeng Set dan Tang 6. Benih Jagung

7. Timbangan analog dan digital

(34)

C. Pendekatan Desain

Dalam proses desain, pembuatan dan pengujian pengendalian suhu proporsional sistem minimum mikroprosesor Z-80 untuk pengeringan benih jagung (Zea maysL.) ini dapat diterangkan dengan tiga pendekatan, yaitu:

1.

Desain Fungsional

Secara garis besar sistem pengendali suhu ini berfungsi untuk mengontrol suhu pada proses pengeringan benih yang berada pada ruang pengering. Suhu ruang pengering dijaga agar berada pada kisaran suhu 35-45°C.Masukan suhu dikonversi dengan menggunakan NTC yang dirangkai seri dengan potensiometer 5K menjadi rangkaian pembagi tegangan. Masukan berupa tegangan analog ini dikonversi menjadi bit biner oleh ADC 0809 dan diteruskan ke sistem minimum Z-80 melalui IC 74244. Di komputer papan tunggal Z-80 data digital biner ini diolah berdasarkan fungsi tertentu dan dikeluarkan kembali melalui bus data ke aktuator melalui IC 74273. Aktuator merubah output biner menjadi analog dengan menghidupkan atau mematikan lampu pijar pemanas, sesuai dengan data biner yang telah diolah tersebut.

2.

Desain Struktural

Secara struktural sistem pengendali suhu ini terdiri dari 5 unit utama yang terangkai membentuk satu kesatuan fungsi dan struktur bersama. Unit-unit tersebut meliputi:

a. Unit Konversi Analog ke Digital (ADC)

(35)

[image:35.612.123.541.95.302.2]

b.

Unit Aktuator

Gambar 6. Diagram unit aktuator

c.

Unit Komputer Papan Tunggal Z-80

[image:35.612.87.547.303.665.2]

(36)

[image:36.612.116.494.111.325.2]

d. Unit Catu Daya

Gambar 8. Diagram unit catu daya

[image:36.612.93.503.370.633.2]

e. Unit Pengering Benih

(37)

3. Perangkat Lunak

Perangkat lunak yang dimaksud adalah baris program yang disusun agar sistem dapat berfungsi sebagai pengendali suhu secara proporsional. Program disusun dalam bahasa mesin yang dikonversi dari mnemonic untuk memudahkan aplikasinya.Bahasa mesin yang digunakan berupa kode dalam angka hexa berdasarkan aturan yang dikenali oleh mikroprosesor Z-80.Program inilah yang menentukan jenis pengendalian yang dilakukan perangkat kerasnya, selain juga modifikasi rangkaian penunjang yang berhubungan.

Perangkat lunak ini dapat dimasukkan ke dalam komputer papan tunggal dengan dua cara, yaitu:

1. Mengetikkan langsung melelui keyboard KPT Z-80 tersebut. 2. Memasukkannya ke dalam EPROM yang terpasang pada KPT.

(38)

[image:38.612.113.501.90.490.2]

Gambar 10. Diagram alir proses pengendalian suhu secara proporsional

D. Prosedur Pengujian

Pengujian ini berfungsi untuk mengetahui karakteristik dan kinerja dari masing-masing unit penyusun sistem pengendali suhu proporsional dengan sistem minimum mikroprosesor Z-80 untuk pengeringan benih jagung. Pengujian dilakukan secara bertahap berdasarkan urutan proses sebagai berikut:

1. Kalibrasi Sensor Suhu

(39)

menentukan nilai setpoint pada proses pengendalian suhu. Rumus yang didapatkan juga digunakan untuk mengkonversi kembali data suhu yang terukur pada saat proses pengendalian suhu.

Tahapan proses kalibrasi dapat diterangkan sebagai berikut:

1. Sensor (NTC) dan alat ukur standar (termometer) diletakkan pada posisi yang dekat dengan alat pemanas.

2. NTC dirangkai dengan resistor menjadi rangkaian pembagi tegangan dan outputnya dihubungkan dengan alat ukur tegangan (voltmeter).

3. Pemanas dihidupkan secara berkala dan diamati kenaikan suhu pada termometer dan tegangan pada voltmeter.

4. Data hasil pengukuran dibandingkan dan dihitung rumus linier serta nilai regresinya. 2. Pengujian Konversi ADC

Konversi nilai tegangan analog menjadi data digital membutuhkan KPT sebagai alat bantu peraga. Input analog didapatkan melalui perubahan tegangan pada kaki 26 IC ADC 0809. Tegangan masukan diatur dengan menggunakan potensiometer sebagai pembagi tegangan. Tahapan proses pengujian unit ADC ini adalah sebagai berikut:

1. Potensiometer dirangkai sebagai pengatur tegangan masukan bagi ADC 0809 dan dihubungkan dengan tegangan 5 volt.

2. Unit ADC dihubungkan dengan KPT Z-80 melalui bus data dan bus alamat. Alamat pemasukan unit ADC diset pada 8IH dan 82H.

3. Program pengujian pemasukan data diketikkan melalui keyboard ke dalam IC RAM pada KPT Z-80 dengan alamat mulai dari 2000H.

4. Program dijalankan (Fn-0) dan diamati data yang terbaca pada display unit KPT Z-80. 5. Tegangan input analog dinaikkan secara bertahap dan diamati kembali perubahan data

hexa yang terbaca pada display.

6. Bandingkan data konversi tersebut dan hitung rumus serta nilai regresinya.

Tabel 4. Kode Instruksi Uji Konversi ADC 0809

Alamat Instruksi Mnemonic Keterangan

2000 CD FB 03 CLR DSP BFR Bersihkan display

2003 3E 00 LD A, 00H Masukkan 00 ke A

2005 D3 82 OUT (82), A Keluarkan A ke 82

2007 DB 81 IN A, (81) Ambil data dari 81

2009 32 50 20 LD (2050), A Pindahkan ke 2050

(40)

CD 97 03 CALL DATA DSP Subrutin data.

2012 CD DO 03 CALL SCAN DSP Subrutin scan

2015 C3 00 20 JP2000 Kembali ke 2000

3. Pengujian Unit Peraga dan Aktuator

Pengujian peraga yang dimaksud berupa rangkaian LED yang dihubungkan dengan output dari aktuator. Aktuator mengubah data biner menjadi sistem nyala atau mati lampu pijar pemanas.Aktuator menjadi penghubung antara sistem digital dengan keluaran analog yang dihasilkan. Untuk mengetahui kinerja dan performasi dari unit aktuator dan peraga, maka dilakukan pengujian sebagai berikut:

1. Aktuator dihubungkan dengan Data Bus KPT Z-80 melalui IC 74273 dengan alamat 80H.

2. Unit peraga dan lampu pijar dihubungkan dengan aktuator melalui relay kontaktor 12V DC.

3. Program pengujian diketikkan melalui keyboardKPT Z-80.

[image:40.612.115.490.86.144.2]

4. Running program dan diamati perubahan pada unit peraga dan lampu pemanas.

Tabel 5. Kode Instruksi Subrutin Delay / _Tunda

2100 11 FF FF LD DE, FFFFH Masukkan FFFF ke DE

2103 I B DEL DE Kurangi DE

2104 7B LD A, E Masukkan E ke A

2105 B2 OR D Bandingkan dengan D

2106 C2 03 21 JPNZ2103 Jika z = 1 ke 2103

2107 C9 RETURN Kembali ke program

4. Pengujian Kontrol Suhu Proporsional

Pengujian kontrol suhu secara proporsional ini dilakukan bila semua unit yang dibutuhkan sudah ada dan teruji dengan benar.Program kontrol suhu secara proporsional disusun berdasarkan konstanta kalibrasi dan karakteristik kerja dari unit sensor, ADC, KPT Z-80 dan aktuator serta pemanasnya. Urutan langkah kerja pengujian kontrol suhu secara proporsional ini adalah sebagai berikut:

(41)

2. Program kontrol suhu secara proporsional diketikkan mulai alamat 2000H dan ditentukan setpoini sesuai dengan nilai kalibrasi ADC yang telah dilakukan.

3. Pada peraga atau seven segment displayakm terbaca nilai suhu sekarang, setpoint dan selisih suhu yang dikeluarkan melalui aktuator.

4. Catat waktu yang dibutuhkan untuk mencapai setpoint dan suhu yang terukur pada setpoint tercapai.

[image:41.612.85.496.248.712.2]

5. Hitung waktu transien, error yang terjadi dan daya pemanas yang dibutuhkan mulai awal pengujian sampai tercapai setpoint.

Tabel 6. Kode Instruksi Uji Peraga dan Aktuator

2000 CD FB 03 CLR DSP BFR Bersihkan buffer

2003 3E 00 LD A, O0H Masukkan 00 ke A

2005 D3 80 OUT (80), A Keluarkan melalui 80

2007 CD 00 21 JP2100 Subrutin tunda

200A 3E 01 LD A, 01H Masukkan 01 ke A

200C D3 80 OUT (80), A Keluarkan melalui 80

200E CD 00 21 JP2100 Subrutin tunda

201A D3 80 OUT (80), A Keluarkan melalui 80

201C CD 00 21 JP2100 Subrutin tunda

201F 3 E 08 LD A, 08H Masukkan 08 ke A

202A CD 00 21 JP2100 Subrutin tunda

202D 3E 20 LD A, 20H Masukkan 20 ke A

202F D3 80 OUT (80), A Keluarkan melalui 80

(42)

203B 3E 80 LD A, 80H Masukkan 80 ke A

203D D3 80 OUT (80), A Keluarkan melalui 80

203F CD 00 21 JP2100 Subrutin tunda

2042 C3 00 21 JP2100 Kembali ke awal

5. Pengujian Pengeringan Benih Jagung

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui karakteristik dan performasi kerja pengeringan dengan menggunakan bahan berupa benih jagung. Benih jagung diukur kadar air dan berat awalnya, kemudian ditentukan kadar air yang diharapkan setelah pengeringan.

Pengujian dilakukan dengan perlakuan yang berbeda berdasarkan kapasitas bahan, konstanta proporsional, penggunaan blower dan pengaturan setpoint yang berbeda.Kapasitas bahan yang digunakan adalah 500 gram. Sedangkan konstanta proporsional yang digunakan adalah konstanta proporsional (kp) ditandai dengan susunan daya lampu pijar 5, 10, 15, 25, 40, 60, 75, dan 100 Watt. Penggunaan blower juga diuji untuk mengetahui pengaruhnya terhadap proses pengeringan benih. Pengaturan setpoint dilakukan dari 35, 40, 45, dan 50° C.

[image:42.612.113.494.85.224.2]

(43)

Tabel 7. Hubungan Output Digital dengan Daya Lampu

Daya Lampu

Output Digital Kp

DO 5

DI 10

D2 15

D3 25

D4 40

D5 60

D6 75

D7 .100

(44)

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A.

Unit Pengering Benih

Unit ini merupakan tempat dimana suhu ruangannya dikendalikan secara proporsional.Pada unit pengering benih terdapat sensor, pemanas dan rak pengering benih.Sistem pengeringan dilakukan statis dengan benih yang tetap dan penyebaran suhu dibantu dengan menggunakan blower.

Unit pengering benih ini berupa kotak pengering berukuran 45 cm x 35 cm x 45 cm yang terbuat dari kayu triplek. Di dalamnya terdapat 8 buah lampu pemanas dengan daya yang berbeda-beda dan di dalamnya terdapat blower yang terletak di tengah-tengah rangkaian lampu.Adapun gambar dari model pengering benih dapat dilihat pada Lampiran 1.

B.

Pengujian

1. Pengujian Kontrol Suhu Proporsional

(45)

Gambar 11. Grafik hubungan daya pada kp dengan daya tiap lampu yang digunakan

Berdasarkan pengujian pada empat setpoint tersebut maka didapatkan data pengujian

kontrol suhu proporsional dengan kp 330 watt. Dari data pengujian kontrol suhu maka dapat

dibuat kenaikan suhu pada masing-masing setpoint. Perbedaan setpoint juga menentukan

perbedaan karakteristik masing-masing, namun pada dasarnya suhu yang terukur selalu

berada di bawah setpoint dan tidak pernah melebihi setpointnya. Hal ini merupakan

karakteristik dasar dari sistem kontrol secara proporsional.

Grafik pengujian dengan kontrol suhu dengan setpoint 35° C pada konstanta proporsional

sebesar 330 watt terdapat pada Gambar 12, sedangkan tabel hasil pengujian terdapat pada

Lampiran 2.

Gambar 12. Grafik pengujian kontrol suhu proporsional dengan setpoint 35° C pada kp 330 Watt

[image:45.612.161.503.303.479.2]

(46)

Gambari 13. Grafik pengujian kontrol suhu proporsional dengan setpoint 40° C pada kp 330 Watt

[image:46.612.175.476.396.590.2]

Grafik pengujian dengan kontrol suhu dengan setpoint 45° C pada konstanta proporsional sebesar 330 watt terdapat pada Gambar 14, sedangkan tabel hasil pengujian terdapat pada Lampiran 4.

(47)

[image:47.612.176.469.83.283.2]

Gambar 15. Grafik pengujian kontrol suhu proporsional dengan setpoint 50° C pada kp 330 watt

Grafik penurunan daya yang dibutuhkan pada proses kontrol suhu dengan setpoint 35° C pada konstanta proporsional sebesar 330 watt terdapat pada Gambar 16.

Gambar 16. Grafik Hubungan Daya Terhadap Waktu Pada Kontrol Suhu Proporsional dengan setpoint 35° C dan kp 330 watt

(48)

[image:48.612.127.505.347.551.2]

Grafik penurunan daya yang dibutuhkan pada proses kontrol suhu dengan setpoint 45° C pada konstanta proporsional sebesar 330 watt terdapat pada gambar 18.

(49)

Gambar 19. Grafik Hubungan Daya Terhadap Waktu Pada Kontrol Suhu. Proporsional dengan setpoint 50° C dan kp 330 watt

(50)

IV. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

1. Penggunaan sistem minimum Z-80 untuk pengontrolan suhu menjadikan sistem kontrol menjadi semakin mudah dan fleksibel. Pada pengujian sistem kontrol dengan menggunakan sistem minimum Z-80 dihasilkan keluaran yang baik yang bisa digunakan untuk pengontrolan suhu. 2. Perangkat lunak yang dirancang dengan menggunakan bahasa mesin Z-80 secara proporsional

dapat digunakan sebagai pengontrol suhu. Perangkat lunak ini dirancang dengan kinerja mengaktifkan ADC kemudian pembacaan suhu. Program proporsional secara garis besar yaitu pengurangan suhu setpoint oleh suhu yang terbaca oleh unit ADC dan hasilnya merupakan sinyal keluaran kontrol yang akan mengendalikan pemanas.

3. Hasil pengujian kontrol proporsional dengan beberapa setpoint menunjukkan bahwa suhu yang dikontrol berada di bawah setpoint dan tidak melebihi dari setpointnya.

4. Dampak pengendalian sistem minimum mikroprosesor Z-80 terhadap mutu benih jagung adalah pengendalian ini dapat melakukan pengeringan behih jagung yang dapat berkisar dalam kadar air 10-18 %.

B. Saran

1. Perlu adanya peningkatan penggunaan perangkat lunak dari program kontrol proporsional menjadi integral atau PID. Tujuan modifikasi program ini adalah mempercepat waktu pengontrolan dan mengurangi noise (error) dari sistem.

(51)

DAFTAR PUSTAKA

Adisarwanto, T. dan Widiastuti, Y.E. 2002. Meningkatkan Produksi Jagung di Lahan Kering, Sawah, dan Pasang Surut. PT Penebar Swadaya. Jakarta.

Lambert, J. 1984. Computer Control of Crop Drying, Proccedings of 42nd_{Nothingham Easter School.}

United Kingdom.

Nellist, M. E., R. D. Whithfield and J. A. Marchant. 1984. Computer Simulation and Control of Grain Drying, Proccedings of 42nd Nothingham Easter School. United Kingdom.

Purnomo, E. 2003. Kontrol Proporsional Berbasis Mikroprosesor Z-80 Untuk Pengendalian Suhu Pada Pengeringan Benih Padi (Oriza sativa). Skripsi Tugas Akhir Teknik Pertanian Fateta IPB. Bogor

Sarwono, S. dan D. M. Subrata. 1991. Pedoman Praktikum Kontrol Otomatis. JICA-DGHE/IPB PROJECT/ADAET : JTA-94 (132). Proyek Peningkatan Mutu Perguruan Tinggi. Institut Pertanian Bogor. Bogor.

Sarwono, S. dan M. F. Syuaib. 1992. Aplikasi Kontrol Otomatik Fateta IPB. Bogor

Sarwono, S. dan M. F. Syuaib. 1997. Teknik Instrumentasi Bagian 1. Program Studi Teknisi Kontrol dan Instrumentasi.Institut Pertanian Bogor. Bogor.

Soedarsono. 1974. Masalah Pengeringan Benih. Kursus Singkat Pengujian Benih. Institut Pertanian Bogor, Bogor. 14 hal.

(52)

(53)

Lampiran 2 Tabel hasil pengujian kontrol proporsional pada setpoint 35°C Waktu (menit) Suhu (° C) Daya (Watt)

0 30 95

1 31.5 90

2 32 80

3 33.9 65

4 33.9 40

5 34 40

6 34.5 40

7 34.5 40

8 34.5 40

9 34.5 40

10 34.5 40

11 34.5 40

12 34.5 40

13 34.5 40

14 34.5 40

15 34.5 40

16 34.5 40

17 34.5 40

18 34.5 40

19 34.5 40

20 34.5 40

(54)

Lampiran 3. Tabel hasil pengujian kontrol proporsional pada setpoint 40°C Waktu (menit) Suhu (° C) Daya (Watt)

0 30 155

1 32.9 150

2 33.5 140

3 35.9 125

4 36.5 100

5 36.5 60

6 36.9 70

7 36.9 70

8 37 70

9 37.5 70

10 37.7 70

11 37.7 70

12 37.9 70

13 37.9 70

14 37.9 70

15 38 70

16 38 70

17 38 70

18 38 70

19 38 70

20 38 70

(55)

0 30 230

1 33.5 230

2 36.5 215

3 39 200

4 41.9 135

5 42 75

6 42 75

7 42 85

8 42.5 90

9 42.5 90

10 42.5 100

11 43 100

12 43 100

13 43.7 100

14 43.9 100

15 44 100

16 44 100

17 44 100

18 44 100

19 44 100

20 44 100

(56)

0 30 230

1 33.7 230

2 37 225

3 40 215

4 42 215

5 44 215

6 46 200

7 47 175

8 47.9 135

9 47.9 135

10 47.9 135

11 47 135

12 47 150

13 47.9 150

14 48 150

15 48 150

16 48.5 150

17 49 145

18 49 145

19 49 145

20 49 145

21 49 145

22 49 145

23 49 145

24 49 145

(57)

Lampiran 6. Tabel hasil pengujian pengeringan benih jagung dengan kontrol proporsional pada setpoint 40°C

Waktu (menit) Suhu (° C) Daya (Watt)

0 30 230

1 35 225

2 38 175

3 39 75

4 40 75

5 38 60

6 38 90

7 38 155

8 38 155

9 38 155

10 38 155

11 38 155

12 38 155

13 38 155

14 38 155

15 39 155

16 39 150

17 39 150

18 39 150

19 40 150

20 40 150

21 40 150

22 40 150

23 40 140

24 40 140

25 40 140

26 40 140

27 40 140

28 40 140

29 40 140

30 40 140

31 40 140

32 40 140

33 40 140

34 40 140

(58)

36 40 140

37 40 140

38 40 140

(59)

Waktu (menit) Suhu (° C) Daya (Watt)

0 30 230

1 33 225

2 36 215

3 38 200

4 40 175

5 41 175

6 42 175

7 43 135

8 43 135

9 44 75

10 44 75

11 44 80

12 44 90

13 44 105

14 44 105

15 45 105

16 45 105

17 45 105

18 45 105

19 45 105

20 45 105

21 45 95

22 45 95

23 45 95

24 45 95

25 45 95

26 45 95

27 45 95

28 45 95

29 45 95

30 45 95

31 45 95

32 45 95

33 45 95

34 45 95

(60)

36 45 95

37 45 95

38 45 95

(61)

Waktu (menit) Suhu (° C) Daya (Watt)

0 30 230

1 33 230

2 38 230

3 38 225

4 39 225

5 40 225

6 41 230

7 42 230

8 44 230

9 44 230

10 45 230

11 46 225

12 46 225

13 47 225

14 47 225

15 48 225

16 48 215

17 48 215

18 49 215

19 49 215

20 50 215

21 50 215

22 50 215

23 50 215

24 50 215

25 50 215

26 50 215

27 50 215

28 50 215

29 50 215

30 50 215

31 50 215

32 50 215

33 50 215

34 50 215

(62)

36 50 215

37 50 215

38 50 215

(63)

APLIKASI BAHASA MESIN PADA PERANGKAT

JAGUNG

(Zea mays

L.)

SKRIPSI

MASLIKAH FAJRI K A R T I K A SARI

F14104070

INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

(64)