TA : Rancang Bangun Mesin Pemanas Air dan Pengaliran Air Panas Pada Ampas Tahu Berbasis Microcontroller.

(1)

RANCANG BANGUN MESIN

PEMANAS AIR DAN PENGALIRAN AIR PANAS PADA

AMPAS TAHU BERBASIS MICROCONTROLLER

TUGAS AKHIR

Nama : Chokoh Setyo Utomo Nim : 08.41020.0068 Program : S1 (Strata Satu) Jurusan : Sistem Komputer

SEKOLAH TINGGI

MANAJEMEN INFORMATIKA & TEKNIK KOMPUTER

SURABAYA

(2)

vi

ABSTRAKSI

Peternakan sapi dan kambing merupakan usaha yang diminati para peternak saat ini. Hal tersebut disebabkan permintaan bahan pangan berupa daging yang terus meningkat seiring dengan pertumbuhan jumlah penduduk. Jenis makanan yang diberikan pada sapi dan kambing sangat mempengaruhi kualitas daging ketika dipotong. Selain rumput sebagai makanan utama untuk ternak sapi dan kambing ada asupan makanan tambahan yaitu ampas tahu yang memiliki protein kasar sebesar 20%. Ampas tahu dalam keadaan segar berkadar air 60% dari bobotnya. Kadar air yang tinggi pada ampas tahu dapat menyebabkan bakteri mudah berkembang dan berakibat ampas tahu menjadi basi.

Dalam permasalahan tersebut kami merancang dan membangun sebuah mesin pengurang kadar air ampas tahu dengan menggunakan metode pengendalian motor 3 fase untuk mengurangi kadar air pada ampas tahu. Proses ini diawali dengan cara menyiramkan air yang telah dipanaskan pada ampas tahu. Hal ini dilakukan agar terhindar dari bakteri yang dapat menyebabkan ampas tahu menjadi basi. Kemudian dilanjutkan dengan proses pengurangan kadar air pada ampas tahu tersebut.

Alat ini membantu para peternak sapi dan kambing untuk mengurangi kadar air pada ampas tahu secara otomatis. Cara ini tidak memerlukan waktu yang lama untuk mengurangi kadar air pada ampas tahu. Mesin pengurang kadar air ampas tahu ini dapat mengurangi kadar air pada ampas sebelum diproses berkadar air sebesar 60%. Setelah dilakukan proses uji coba dan pengukuran kadar air menggunakan sensor kadar air UMC LIGNO E45 masing-masing 5 titik pada bagian ampas tahu dihasilkan ampas tahu dengan kadar air rata-rata untuk modeA sebesar 38%, modeB 16 %, dan modeC 10%. Melalui hasil tersebut alat ini sudah mampu mengurangi kadar air pada ampas tahu secara otomatis.

(3)

ix

DAFTAR ISI

ABSTRAKSI ... .vi

KATA PENGANTAR ... ...vii

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR TABEL ... xiv

DAFTAR GAMBAR ... . xv

DAFTAR LAMPIRAN ... xvii

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Perumusan Masalah ... 2

1.3. Pembatasan Masalah ... 2

1.4. Tujuan ... 3

1.5. Kontribusi ... 3

1.6. Sistematika Penulisan ... 3

BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Ampas Tahu ... 6

2.2. Motor Listrik 3 Fase ... ..6

2.2.1. Struktur Motor 3 Fase ... ..7

2.2.2. Pengendalian Motor 3 Fase Dengan Dua Arah Putaran ... ..9

2.3. Inverter VF-S11 ... ..9

2.3.1. Koneksi ... 10

2.3.2. Mode Operasi Inverter ... 10

(4)

x

B. Mode Sink ... 11

C. Mode PLC ... 11

2.3.3.Parameter Inverter VF-S11 ... 12

1. CNOD... 12

2. FNOD ... 13

3. SR1-SR7 ... 13

4. F287-F294 ... 13

2.4. Microcontroller ATmega16 ... 15

2.4.1.Konfigurasi Pin ... 16

2.4.2.Konfigurasi Input dan Output Port ... 18

A. Fungsi Khusus Port A ... 19

B. Fungsi Khusus Port B ... 20

C. Fungsi Khusus Port C ... 22

D. Fungsi Khusus Port D ... 23

2.4.3.Reset ... 24

2.5. LCD (Liquid Crystal Display) ... 26

2.6. Sensor Temperatur LM35 ... 28

BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Perancangan Perangkat Keras (Hardware) ... 32

3.1.1. Heater ... 33

3.1.2. Sensor Temperatur LM35 ... 34

3.1.3. Rangkain Pendukung ... 35

A. Tombol Pemilihan Mode ... 35

(5)

xi

C. Modul Relay ... 37

D. Rangkaian Microcontroller ... 38

E. Rangkaian Minimum Sistem ATmega16 ... 38

F. Downloader Microcontroller ATmega16 ... 40

G. Rangkaian Reset ATmega16 ... 42

3.2. Metode Pengontrolan Motor 3 Fase ... 43

3.3. Perancangan Perangkat Lunak (Software) ... 43

3.4. Diagram Alir Sistem Program ... 44

3.4.1. Diagram Alir Proses Pemilihan Mode dan Pemanasan Air ... 45

3.4.2. Diagram Alir Subproses Pemanasan Air dan Penyemprotan ... 46

3.5. Metode Pengujian dan Evaluasi Sistem ... 48

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Pengujian Tombol Pemilihan Mode ... 49

4.1.1. Tujuan ... 49

4.1.2. Alat Yang Digunakan ... 49

4.1.3. Prosedur Pengujian ... 50

4.1.4. Hasil Pengujian ... 50

4.2. Pengujian Relay ... 51

4.2.1. Tujuan ... 52

4.3. Pengujian Heater ... 53

(6)

xii

4.4. Pengujian Sensor Temperatur LM35 ... 56

4.4.1.Tujuan ... 56

4.4.2.Alat Yang Digunakan ... 56

4.5. Pengujian Pompa Air ... 59

4.5.1.Tujuan ... 60

4.6. Pengujian Minimum Sistem ATmega16 Dengan KCD 16x2 ... 62

4.6.1. Tujuan ... 62

4.7. Evaluasi Sistem Secara Keseluruhan ... 64

4.7.1. Tujuan ... 64

(7)

xiii BAB V PENUTUP

5.1. Kesimpulan ... 69

5.2. Saran ... 70

DAFTAR PUSTAKA ... 71

(8)

xiv

Tabel 2.1. CNOD ... 13

Tabel 2.2. Konfigurasi Port Pin ... 19

Tabel 2.3. Pin Pada Port A Dengan Fungsi Khususnya ... 19

Tabel 2.4. Pin Pada Port B Dengan Fungsi Khususnya ... 20

Tabel 2.5. Pin Pada Port C Dengan Fungsi Khususnya ... 22

Tabel 2.6. Pin Pada Port D Dengan Fungsi Khususnya ... 23

Tabel 2.7. Isi Register Setelah Reset ... 24

Tabel 2.8. Tabel Kebenaran Pengoperasian LCD ... 27

Tabel 2.9. Tabel Kebenaran Pengoperasian Input LCD ... 28

Tabel 3.1. Konfigurasi Pin Dan Fungsi Tombol Pemilihan Mode ... 37

Tabel 4.1. Pengujian Tombol ... 50

Tabel 4.2. Pengujian Modul Relay ... 53

Tabel 4.3. Pengujian Heater ... 55

Tabel 4.4. Pengujian Sensor Temperatur LM35 ... 58

Tabel 4.5. Pengujian Pompa Pengaliran Air Panas ... 61

Tabel 4.6. Konfigurasi LCD Pada Microcontroller ATMega16... 63

Tabel 4.7. Pengujian Microcontroller ATmega16 Dengan LCD ... 64

Tabel 4.8. Tabel Proses dan Hasil Mode A ... 67

Tabel 4.9. Tabel Proses dan Hasil Mode B ... 67

(9)

(10)

xv

Gambar 2.1. Ampas Tahu ... ..6

Gambar 2.2. Arah Putaran Motor AC 3 Fase ... ..7

Gambar 2.3. Struktur Motor 3 Fase ... ..8

Gambar 2.4. Hubungan Struktur Star Pada Motor 3 Fase ... ..8

Gambar 2.5. Hubungan Struktur Delta Pada Motor 3 Fase ... ..9

Gambar 2.6. Terminal Board Pada Inverter VF-S11 ... 10

Gambar 2.7. Mode Source ... 11

Gambar 2.8. Mode Sink ... 11

Gambar 2.9. Mode PLC ... 12

Gambar 2.10. Konfigurasi ATmega16 ... 16

Gambar 2.11. Skema Rangkaian Reset ... 24

Gambar 2.12. Aliran Arus Dan Perubahan Tegangan Pada Reset Otomatis ... 25

Gambar 2.13. Karakter Pada LCD ... 26

Gambar 2.14. Karakteristik Pewaktuan Proses Menulis Pada LCD ... 27

Gambar 2.15. Sensor Suhu LM35 ... 29

Gambar 3.1. Blok Diagram Keseluruhan Sistem ... 31

Gambar 3.2. Blok Diagram Perangkat Keras ... 32

Gambar 3.3. Bentuk Fisik Heater ... 34

Gambar 3.4. Rangkaian Konfigurasi Sensor Temperatur LM35 ... 34

Gambar 3.5. Tombol Pemilihan Mode ... 36

Gambar 3.6. Rangkaian Tombol Pemilihan Mode ... 36

(11)

xvi

Gambar 3.10. Downloader DT-HiQ AVR-51 USB ISP ... 40

Gambar 3.11. Konektor ISP Pada AVR® ... 42

Gambar 3.12. Rangkaian Reset ... 42

Gambar 3.13. Pemasangan Perangkat Lunak (Software) ... 43

Gambar 3.14. Software AVR Studio® ... 43

Gambar 3.15. Diagram Alir Sistem Secara Keseluruhan ... 44

Gambar 3.16. Diagram Alir Subproses Pemilihan Mode Dan Pemanasan Air .... 45

Gambar 3.17. Diagram Alir Proses Pengaliran Air Panas ... 46

Gambar 4.1. Pengukuran Tegangan Inputan Dari Tombol Pada Pin Input Microcontroller ... 51

Gambar 4.2. Tampilan Tombol Pemilihan Mode ... 51

Gambar 4.3. Proses Pengujian Heater ... 55

Gambar 4.4. Pendeteksian Awal Temperatur Ruangan Normal LM35 ... 59

Gambar 4.5. Tampilan Pengukuran Temperatur Akhir LM35 ... 59

Gambar 4.6. Peletakan Sensor Temperatur LM35 ... 59

Gambar 4.7. Pompa Penyiraman Air Panas Ke Ampas Tahu ... 61

Gambar 4.8. Tampilan Pada LCD Saat Pompa Air ON ... 62

Gambar 4.9. Pompa Saat Proses Penyiraman Air Panas ... 62

Gambar 4.10. Ampas Setelah Diproses Deengan Mode A ... 67

Gambar 4.11. Ampas Setelah Diproses Deengan Mode B ... 68

(12)

(13)

(14)

1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Peternakan sapi dan kambing merupakan salah satu usaha yang diminati para peternak saat ini. Hal tersebut disebabkan permintaan bahan pangan berupa daging terus meningkat seiring dengan pertumbuhan jumlah penduduk. Jenis makanan yang diberikan pada sapi dan kambing sangat mempengaruhi kualitas daging. Selain rumput sebagai makanan utama untuk ternak sapi dan kambing ada asupan makanan tambahan yang diperlukan yaitu ampas tahu.

Ampas tahu dalam keadaan segar berkadar air 60% dari bobotnya. Kadar air yang tinggi pada ampas tahu dapat menyebabkan bakteri mudah berkembang yang mengakibatkan ampas tahu menjadi lebih cepat basi dan tidak dapat disimpan lebih dari 24 jam. Ampas tahu merupakan limbah proses pembuatan tahu yang dapat digunakan sebagai bahan pakan ternak seperti sapi dan kambing. Bahan pakan ini mudah didapat dan memiliki kandungan protein kasar sebesar 20%. Sebagai pakan tambahan, ampas tahu juga baik untuk melengkapi protein yang terkandung dalam rumput-rumputan. (Karosi, eta 1982). Ampas tahu kering mengandung kadar air sekitar 10% s.d 15,5%, umur simpannya lebih lama dibandingkan dengan ampas tahu yang masih segar. (Widyatmoko, 1996).

(15)

dimasukkan kedalam alat. Di dalam alat tersebut, ampas tahu akan disemprot dengan air panas dengan temperatur 60oC dan diputar dengan proses pengurangan kadar air pada ampas tahu dengan cara ampas diputar pada tabung pengeringan menggunakan motor 3 fase yang telah diatur kecepatan dan waktunya. Diharapkan alat ini dapat membantu para peternak untuk memperpanjang umur penyimpanan ampas tahu sebagai asupan pakan ternak tambahan.

1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah yang diuraikan di atas, maka diambil rumusan permasalahan sebagai berikut.

1. Bagaimana merancang dan membangun sebuah sistem yang dapat melakukan proses pengurang kadar air ampas tahu secara otomatis dengan menggunakan microcontroller.

2. Bagaimana merancang mesin pengurang kadar air ampas tahu dengan menggunakan motor 3 fase yang kecepatannya dapat diatur secara otomatis menggunakan inverter VF-S11.

3. Bagaimana mengontrol alat pemanas air dan pengurang kadar air ampas tahu dengan urutan proses yang tepat secara otomatis.

1.3 Pembatasan Masalah

Dalam perancangan dan pembuatan alat ini, perlu diberikan beberapa batasan permasalahan dengan tujuan agar pembahasan tidak meluas dan menyimpang dari tujuan. Adapun batasan permasalahan dari alat yang akan dibuat ini, adalah :

(16)

ampas tahu yang telah dibungkus kain dan diikat ke dalam tempat yang telah disediakan dan penekanan tombol.

2. Media input yang digunakan adalah tombul push button.

3. Ampas tahu yang akan digunakan harus dibungkus terlebih dahulu dengan kain kaos penyaringan dan diikat.

4. Alat ini berkapasitas maksimal 3 kg.

5. Setelah proses selesai alat ini harus dibersihkan secara manual. 6. Pengaturan kecepatan motor 3 fase dilakukan di luar sistem.

1.4 Tujuan

Tujuan dari pembuatan dan perancangan sistem ini adalah :

1. Merancang dan membangun mesin pengurang kadar air ampas tahu secara otomatis dengan menggunakan microcontroller.

2. Merancang dan mengatur kecepatan motor 3 fase menggunakan inverter. 3. Merancang dan membangun sebuah mesin pengurang kadar air ampas tahu

dengan urutan proses yang tepat.

1.5 Kontribusi

Pembuatan mesin pengurang kadar air ampas ini diharapkan dapat membantu para peternak untuk memperpanjang umur penyimpanan ampas tahu sebagai asupan pakan ternak tambahan.

1.6 Sistematika Penulisan

(17)

semua penjelasan dalam pembuatan alat ini. Secara ringkas uraian materi dari bab pertama hingga bab terakhir adalah sebagai berikut.

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini merupakan pendahuluan dari karya tulis Tugas Akhir yang membahas mengenai latar belakang masalah, perumusan masalah, pembatasan masalah, tujuan, kontribusi, dan sistematika penulisan.

BAB II : LANDASAN TEORI

Bab ini menjelaskan teori yang mendukung pokok pembahasan tugas akhir yang meliputi definisi yang berkaitan dalam tugas akhir ini. Diantaranya pembahasan tentang motor 3 fase, inverter VF-S11, relay, microcontroller, water pump, sensor suhu LM-35, ATmega16, dan LCD (Liquid Crystal Display).

BAB III : METODE PENELITIAN

Bab ini menjelaskan mengenai perancangan dan pembuatan sistem yang membahas mengenai perangkat keras (hardware), perangkat lunak (software) dan mekanik. Perangkat keras (hardware) yang di bahas meliputi modul microcontroller Atmega16, LCD dan rangkaian relay. Sedangkan pembahasan perangkat lunak meliputi flowchart yaitu program yang digunakan untuk mengatur semua proses alat. Mekanik yang di bahas adalah desain rancangan mesin pengurang kadar air ampas tahu.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

(18)

maupun software. Pengujian hardware meliputi alat pemanas air (hitter), modul inverter VF-S11 sebagai pengatur kecepatan dan frekuensi kecepatan motor 3 fase serta modul microcontroller Atmega16 yang berfungsi sebagai otak kerja dari alat kemudian mengakses inverter guna menjalankan motor 3 fase. Sedangkan untuk software dilakukan secara keseluruhan.

BAB V : PENUTUP

(19)

6

LANDASAN TEORI

2.1 Ampas Tahu

Ampas tahu merupakan limbah dari pembuatan tahu, yang bisa menjadi alternatif sumber pakan peternakan. Bahan pakan ini mudah didapat serta memiliki kandungan protein kasar berkisar 20 %. Jumlah protein dari ampas tahu bervariasi, tergantung pada proses pengolahanya. Sebagai pakan tambahan ampas tahu juga baik untuk melengkapi protein yang terkandung dalam rumpu-rumputan. Pembuatan tahu secara tradisional menghasilkan ampas tahu dengan kandungan protein lebih tinggi dibandingkan melalui pengolahan mekanis.

Ampas tahu yang berkadar air tinggi sekitar 60% dapat menyebabkan ampas tahu tidak dapat disimpan lebih dari 24 jam. Ampas tahu kering mengandung kadar air sekitar 10 s.d 15%, sehingga umur simpannya lebih lama dibandingkan dengan ampas tahu yang masih segar. (widyatmoko, 1996). Bentuk fisik dari ampas tahu dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Ampas Tahu. (widyadmoko,1996)

2.2 Motor Listrik 3 Fase

(20)

keempat hantaran dimana dari keempat hantaran tersebut memiliki 3 fase yang diberi nama R, S, T, dan satu hantaran netral.

Menurut Sujoto (1984. 107), motor induksi sering disebut motor tidak

serempak, disebut demikian karena jumlah putaran rotor tidak sama dengan jumlah putaran medan magnit stator. Pendapat lain Robert Rosenberg (1985. 91), mengemukakan motor berfase banyak adalah motor arus bolak-balik (AC) yang direncanakan baik untuk dua fase maupun tiga fase. Pada tegangan 3 fase memiliki beda fase dari R, S, maupun pada T yang dapat mengakibatkan perputaran pada motor. Untuk memperjelas dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2. Arah putaran motor AC 3 fase. (Sumber : Toshiba Schneider Inverter Corporation, 2003)

Tujuan penggunaan motor 3 fase ini yaitu agar sistem lebih stabil, karena motor 3 fase lebih stabil jika dibandingkan dengan motor AC 1 fase, motor 3 fase juga meliliki torsi yang lebih besar.

2.2.1 Struktur Motor 3 Fase

(21)

Gambar 2.3. Struktur Motor 3 Fase.

(Sumber : Toshiba Schneider Inverter Corporation, 2003)

Pada motor 3 fase terdapat beberapa cara untuk mengendalikan motor 3 fase diantaranya dengan menggunakan struktur star dan delta. Keduanya memiliki kelebihan dan kekurangan, di antaranya :

1. Struktur star memiliki kelebihan arusnya lebih kecil jika dibandingkan dengan delta. Namun pada struktur star, motor akan lebih lama untuk mencapai kestabilan. Jika suplai tegangan yang digunakan adalah 220/380 maka struktur star akan dipakai untuk tegangan 380 volt, struktur star dapat dilihat pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4. Hubungan Struktur Star pada Motor 3 Fase. (Sumber : Toshiba Schneider Inverter Corporation, 2003)

(22)

suplai tegangan yang digunakan adalah 220/380 maka struktur delta akan dipakai untuk tegangan 220 volt. Hubungan dari struktur delta dapat dilihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5. Hubungan Struktur Delta pada Motor 3 Fase. (Sumber : Toshiba Schneider Inverter Corporation, 2003)

2.2.2 Pengendalian Motor 3 Fase Dengan Dua Arah Putaran

Dalam menjalankan motor listrik 3 fase dengan sistem dua putaran yaitu pertama motor berputar kekanan dan setelah itu motor berputar kekiri, pada prinsip penggunaan saklar menghubungkan motor 3 fase tidak boleh terjadi bersamaan karena akan terjadi hubungan singkat antara fase dengan fase yang dapat menyebabkan terjadinya arus pendek. Berdasarkan pengamatan sumber arus yang masuk maka pada waktu kontaktor 1 bekerja motor akan berputar ke kanan dan selanjutnya akan berputar ke kiri.

2.3 Inverter VF-S11

Inverter adalah peralatan elektronik yang melakukan konversi arus dari arus searah ke arus bolak-balik. Tegangan dan frekuensi arus hasil konfersi tergantung dari transformator dan alat kontrol yang digunakan. Beberapa pemanfaatan inverter sebagai berikut.

(23)

3. Uninterruptable Power Supplies (UPS) 4. Menjalankan motor AC, dll.

Pada Tugas Akhir ini inverter digunakan untuk menjalankan motor AC. Diharapkan dengan adanya inverter, kita bisa merubah arah putaran dan mengatur kecepatan motor, melakukan emergency break, dan sebagainya. Pada motor AC, hanya dengan memberikan sinyal inputan yang sesuai pada inverter VF S-11.

2.3.1 Koneksi

Pada bagian terminal board terdapat banyak terminal yang bisa digunakan untuk memberikan sinyal inputan pada inverter. Gambar dari terminal board dapat dilihat pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6. Terminal board pada Inverter VF-S11 (Sumber : Toshiba Schneider Inverter Corporation, 2003)

Mode yang digunakan untuk mengoperasikan inverter yaitu mode source, dan sink.

2.3.2 Mode Operasi Inverter A. Mode Source

(24)

Gambar 2.7. Mode Source.

(Sumber : Toshiba Schneider Corporation, 2003.)

B. Mode Sink

Pada mode ini sinyal inputan diberikan pada terminal masukan dengan cara menghubungkannya dengan terminal CC. Koneksi mode sink dapat dilihat pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8. Mode Sink.

(Sumber : Toshiba Schneider Corporation,2003)

C. Mode PLC

(25)

Gambar 2.9. Mode PLC.

(Sumber : Toshiba Schneider Corporation,2003)

2.3.3 Parameter Inverter VF S-11

Parameter yang terdapat pada inverter VF S-11 adalah : 1. CNOD.

2. FNOD. 3. SR1 – SR7. 4. F287 – F294.

Berikut ini adalah penjelasan dari masing-masing parameter Inverter VF-S11.

1. CNOD

CNOD adalah sebuah parameter yang di gunakan untuk command mode selection. Sinya - sinyal masukan ke inverter dapat di kirimkan melalui dua cara

yaitu.

1. Melalui terminal board. 2. Melalui operation panel.

(26)

merubah kecepatan motor, arah putaran motor, mengatur kontrol PID, dan banyak lainnya.

Tabel 2.1. CNOD.

Title Function Adjustment range Default setting

CNOd _{Command mode selection} 0 Terminal board

1 Panel 1

FNOd _{Frequency setting mode}

0 Internal potentiometer setting 1 VIA

2 VIB

3 Operation panel 4 Serial communication 5 External contact up/down 6 VIA+VIB (Override)

0

Sumber : Toshiba Schneider Inverter Corporation, 2003.

2. FNOD

FNOD digunakan untuk menentukan frequency setting mode. Pengaturan frekuensi dapat di lakukan dengan 7 cara yaitu.

1. Potensiometer pada operator panel, cara ini dapat dipilih dengan cara memeberikan nilai 0 pada parameter FNOD. Pengaturan frekuensi dilakukan dengan cara memutar potensiometer yang terdapat pada operation panel. 2. VIA, cara ini dapat dipilih dengan cara memberikan nilai 1 pada parameter

FNOD. Pengaturan frejuensi dilakukan dengan cara memeberi tegangan 0-10 Vdc atau 4-20 mAdc pada terminal VIA.

3. VIB, cara ini dapat dipilih dengan cara memberikan nilai 2 pada parameter FNOD. Pengaturan frekuensi dilakukan dengan cara memberikan tegangan 0-10 Vdc pada terminal VIB.

(27)

dilakukan dengan cara menekan tombol atas dan bawah yang terdapat pada operation panel.

5. Komunikasi serial, cara ini dapat dipilih dengan cara memberikan nilai 4 pada parameter FNOD. Pengaturan ini dilakukan dengan cara komunikasi serial. Komunikasi serial dapat dilakukan dengan komputer ataupun dengan microcontroller.

6. Saklar eksternal, cara ini dapat dipilih dengan cara memberikan nilai 5 pada parameter FNOD. Pengaturan dapat dilakukan dengan cara memberi inputan pada terminal S1, S2, S3, dan RES. Terminal-terminal tersebut digunakan sebagai selektor kecepatan (total ada 16 presets kecepatan). S1 berfungsi sebagai LSB dan RES berfungsi sebagai MSB.

7. VIA dan VIB, cara ini dapat dipilih dengan cara memberikan nilai 6 pada parameter FNOD. Pengaturan frekuensi dilakukan dengan cara menjumlah nilai masuk pada terminal VIA dan VIB.

3. SR1 - SR7

Parameter ini digunakan untuk memberi nilai pada presets kecepatan operasi frekuensi satu sampai tujuh.

4. F287 – F294

(28)

2.4 Microcontroller ATmega16

Microcontroller Atmega16 merupakan microcontroller yang menggunakan arsitektur AVR dan termasuk microcontroller keluarga MegaAVR.

Menurut widodo budiharto “microcontroller adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik dan umumnya dapat menyimpan program

di dalamnya”.

Microcontroller ini pada perancangan mesin pengurang kadar air ampas

tahu digunakan sebagai kontrol semua proses sistem. Microcontroller ini dipilih karena memiliki beberapa keunggulan, yaitu.

1. In-System Programmable (ISP) Flash Memory sebesar 16 kByte. Dengan menggunakan flash chip ini, mengijinkan program memori dapat diprogram ulang dalam sistem. Sehingga microcontroller ini tdak membutuhkan microcontroller lain sebagai master untuk proses download program.

2. 1 kByte SRAM

3. 512 Byte internal EEPROM

4. Memiliki antar muka master/slave SPI. 5. 8 jalur 10 bit ADC

6. 4 jalur PWM

7. 2 timer dan counter 8 bit 8. 1 timer dan counter 16 bit

9. Memiliki 32 jalur input dan output yang dapat diprogram yang terbagi menjadi 4, yaitu PORT A, PORT B, PORT C, PORT D.

(29)

Pada microcontroller Atmega16 terdapat 32 jalur input dan output pada microcontroller yang dilengkapi oleh resistor pull-up internal. Microcontroller Atmega16 mempunyai 40 kai, 32 kaki diantaranya adalah kaki untuk keperluan input dan ouput. Tiap port terdiri dari 8 kaki, dengan demikian 32 kaki tersebut membentuk 4 buah port, yang masing-masing dikenal sebagai PortA, PortB, PortC, PortD. Nomor dari masing-masing kaki dari Port dimulai dari 0 sampai dengan 7, contohnya pin pertama dari PortA disebut sebagai PA0 dan jalur terakhir dari PortA disebut PA7. Konfigurasi pin dapat dilihat pada Gambar 2.10.

Gambar 2.10. Konfigurasi ATmega16 (Sumber : Widodo Budiharto, 2004)

2.4.1 Konfigurasi Pin

1. VCC : Suplai tegangan digital

2. Gnd : Ground

(30)

pada PortA juga memiliki pull-up resistor pada tiap pinya. Ketika kondisi reset aktif, kondisi PortD akan tri-state meskipun clock tidak berjalan.

4. PortB (PB0...PB7) : PortB berfungsi sebagai 8 bit bi-directional port I/O yang dilengkapi dengan pull-up internal. Kondisi PortB akan tri-state jika kondisi reset aktif meskipun clock tidak berjalan.

5. PortC (PC0...PC7) : PortC berfungsi sebagai 8 bit bi-directional port I/O yang akan dilengkapi dengan pull-up internal. Kondisi PortC akan tri-state jika kondisi reset aktif meskipun clock tidak berjalan, jika antar muka JTAG diaktifkan pull-up resistor pada PC5 (TDI), PC3 (TMS), PC2(TCK) akan aktif meskipun dalam kondisi reset. Selain itu PortC juga memiliki fungsi khusus.

6. PortD (PD0...PD7) : PortD berfungsi sebagai 8 bit bi-directional port I/O yang dilengkapi dengan pull-up internal. Kondisi PortD akan tri-state jika kondisi reset aktif meskipun clock tidak berjalan.

7. RESET : Pin ini berfungsi sebagai input reset.

8. XTAL1 : Digunakan sebagai input inverting oscilator amplifier dan juga digunakan untuk input internal

(31)

9. XTAL2 : Digunakan sebagai ouput dari inverting oscilator amplifier.

10.AVCC : AVCC adalah pin suplai tegangan untuk PortA dan A/D converter. Pin ini secara eksternal harus dihubungkan dengan VCC meskipun ADC tidak digunakan. Jika ADC digunakan pin ini harus disambungkan dengan VCC tetapi melalui low-pas filter.

11.AREF : AREF adalah pin referensi analog untuk A/D converter.

2.4.2 Konfigurasi Input dan Output Port

Sebelum I/O port pada ATmega16 diperlukan konfigurasi register-register

yang mengatur I/O port. Dalam penjelasan ini huruf “x” digunakan sebagai

pengganti nama port sedangkan huruf “n” digunakan sebagai pengganti nomor

pin, misalnya untuk mengakses PortB pin 3 biasa dituliskan dengan PORTB3 diganti dengan PORTxn.

Setiap pin pada port terdiri dari tiga register yaitu DDxn, PORTxn, dan PINxn. Register bit DDxn diakses pada alamat I/O DDRxn, bit PORTxn diakses pada alamat I/O PORTxn, dan bit PINxn diakses pada alamat I/O PINxn.

(32)

pull-up resistor PORTxn ditulis dengan logika nol atau pin atau pin dikonfigurasikan sebagai output.

Bila PORTxn ditulis dengan logika satu ketika pin dikonfigurasikan sebagai output, maka pin pada port akan bernilai satu (output high), seandainya PORTxn ditulis dengan logika nol ketika pin dikonfigurasikan sebagai pin output maka pin akan bernilai nol (output low).

Tabel 2.2. Konfigurasi port pin (Sumber : Widodo Budiharto, 2004)

DDxn PORTxn PUD

A. Fungsi Khusus PortA

Fungsi khusus dari PortA adalah sebagai analog input A/D converter. Jika beberapa port dari PortA digunakan sebagai output disarankan untuk tidak mengubah nilai dari pin yang digunakan sebagai output ketika proses konversi analog ke digital berjalan, karena hal ini akan berakibat hasil dari konversi corrupt. Fungsi khusus dari tiap-tiap pin pada PortA dapat dilihat pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3. Pin pada PortA dengan fungsi khususnya.

Port Pin Alternate Function

PA7 ADC7 (ADC input channel 7) (Sumber : Widodo Budiharto, 2004)

(33)

B. Fungsi Khusus PortB

PortB pada Atmega16 memiliki banyak fungsi khusus, salah satu contohnya adalah digunakan untuk komunikasi Serial Peripheral Interface (SPI). Fungsi khusus dari tiap-tiap pin pada PortB dapat dilihat pada Tabel 2.4.

Tabel 2.4. Pin pada PortB dengan fungsi khususnya.

PB7 SCK (SPI Bus Serial Clock)

PB6 MISO (SPI Bus Master Input/Slave Output) PB5 MOSI (SPI Bus Master Output/Slave Input) PB4 SS (SPI Slave Select Input)

PB3 AIN1 (Analog Comparator Negatif Input)

OC0 (Timer/Counter Output Compare Match Output) PB2 Ain0 (Analog Comparator Positif Input)

INT2 (External Interrupt 2 Input)

PB1 T1 (Timer/Counter1 External Counter Input) PB0 T0 (Timer/Counter0 External Counter Input) XCK (USART External Clock Input/Output) (Sumber : Widodo Budiharto, 2004)

Dari tabel 2.4. dapat dilihat bahwa masing-masing pin pada PortB memiliki fungsi yang berbeda. Berikut ini adalah penjelasan dari fungsi-fungsi khusus pada tiap pin PortB.

1. SCK (PB7) : Pin ini digunakan dalam komunikasi SPI. Ketika microcontroller dikonfigurasikan sebagai master

maka SCK menjadi output, jika microcontroller dikonfigurasikan sebagai slave maka SCK menjadi input.

2. MISO (PB6) : Sama seperti SCK pin ini digunakan sebagai jalur komunikasi SPI. Jika microcontroller

(34)

dikonfigurasikan sebagai slave maka pin ini akan menjadi pin output.

3. MOSI (PB5) : Pin ini digunakan pada komunikasi SPI. Fungsi dari pin ini adalah sebagai Master Out, Slave in. Dimana jika microcontroller dikonfigurasikan sebagai master, maka pin ini dikonfigurasikan sebagai pin output. Sedangkan jika microcontroller dikonfigurasikan sebagai slave, maka pin ini disetting menjadi pin input.

4. SS (PB4) : Pin ini juga digunakan pada komunikasi SPI. Fungsi pin ini adalah untuk slave select pada komunikasi SPI. 5. AIN1/OC0 (PB3) : Pin ini memiliki dua fungsi sekaligus yaitu AIN1

berfungsi sebagai input negatif komparator analog dan OC0 sebagai output dari PWM.

6. AIN0/INT2 (PB2) : Pin ini memiliki dua fungsi sekaligus dimana AIN0 sebagai input positif komparator analog dan INT2 sebagai input dari interrupt.

7. T1 (PB1) : Pin ini adalah input counter dari timer/counter 1.

8. T0 /XCK (PB0) : Pin ini memiliki dua fungsi yaitu T0 sebagai input counter dari timer/counter1 dan sebagai eksternal clock

(35)

C. Fungsi Khusus PortC

Salah satu fungsi khusus yang terdapat pada PortC adalah sebagai komunikasi 12C. Berbagai macam fungsi khusus yang terdapat di PortC dapat dilihat pada Tabel 2.5.

Tabel 2.5. Pin pada PortC dengan fungsi khususnya.

PC7 TOSC2 (Timer Oscillator Pin 2) PC6 TOSC1 (Timer Oscillator Pin 1) PC5 TDI (JTAG Test Data In) PC4 TDO (JTAG Test Data Out) PC3 TMS (JTAG Test Mode Select) PC2 TCK (JTAG Test Clock)

PC1 SDA (Two-wire Serial Bus Data Input/Ouput Line) PC0 SCL (Two-wire Serial Bus Clock Line)

(Sumber : Widodo Budiharto, 2004)

Pada Tabel 2.5. telah disebutkan fungsi-fungsi khusus dari PortC. Berikut ini adalah penjelasan dari fungsi-fungsi khusus pada PortC.

1. TOSC2 (PC7) : Timer Osillator pin2, digunakan sebagai output inverting osillator amplifier ketika pin AS2 pada ASSR

diset dan berakibat pin tidak bisa digunakan sabagai I/O.

2. TOSC2 (PC6) : Timer Osillator pin1, digunakan sebagai input dari inverting osillator amplifier ketika bit AS2 pada ASSR

diset, hal ini berakibat pin tidak dapat digunakan sebagai I/O.

(36)

7. SDA (PC1) : Digunakan sebagai jalur data pada komunikasi two wire serial interface.

8. SCL (PC0) : Pin ini digunakan sebagai jalur clock pada komunikasi two-wire serial interface.

D. Fungsi Khusus PortD

Berikut ini adalah Tabel 2.6. yang menunjukkan berbagai macam fungsi khusus yang terdapat pada PortD.

Tabel 2.6. Pin pada PortD dengan fungsi khususnya.

PD7 OC2 (Timer/Counter2 Output Compare Match Output) PD6 ICP1 (Timer/Counter1 Input Capture Pin)

PD5 OC1A (Timer/Counter1 Output Compare A Match Output) PD4 OC1B (Timer/Counter1 Output Compare B Match Output) PD3 INT1 (External Interrupt 1 Input)

PD2 INT0 (External Interrupt 0 Input) PD1 TDX (USART Output Pin) PD0 RXD (USART Input Pin) (Sumber : Widodo Budiharto, 2004)

Berikut ini adalah penjelasan dari fungsi-fungsi khusus pada PortD.

1. OC2 (PD7) : Pin ini digunakan untuk eksternal output untuk timer/counter2 dan dapat digunakan sebagai output.

2. ICP1 (PD6) : Pin ini dapat digunakan sebagai input capture untuk timer/counter1.

3. OC1A (PD5) : Pin ini digunakan untuk eksternal output untuk timer/counter1 compare output A dan dapat digunakan

sebagai output.

4. OC1B (PD4) : Pin ini digunakan sebagai eksternal output untuk timer/counter1 compare output B

(37)

6. INT0 (PD2) : Pin ini digunakan sebagai input dari interrupt 2. 7. TXD (PD1) : Pin ini dapat digunakan untuk komunikasi USART. 8. RXD (PD0) : Pin ini dapat digunakan untuk komunikasi USART.

2.4.3 Reset

Gambar 2.11. Skema Rangkaian Reset. (Nalwan, 2003 : 27).

Reset dapat dilakukukan secara manual maupun otomatis saat power diaktifkan (Power On Reset). Saat terjadi reset isi dari register akan berubah sesuai yang ada pada Tabel 2.7.

Tabel 2.7. Isi Register setelah reset. (Nalwan, 2003 : 29).

Register Isi Register

Program Counter 0000H

Akumulator 00H

Register B 00H

PSW 00H

Stack Pointer (A) 07H

DPTR 0000H

Port 0-3 FFH

Interrupt Priority (IP) XXX00000B Interrupt Enable (IE) 0XX00000B

Register Timer 00H

SCON 00H

SBUF 00H

PCON (HMOS) 0XXXXXXXB

(38)

Reset terjadi dengan adanya logika 1 selama minimal 2 cycle pada kaki

RST. Setelah kondisi pin RST kembali low, Microcontroller akan mulai menjalankan program dari alamat 0000H. Kondisi pada internal RAM tidak terjadi perubahan selama reset.

Gambar 2.12. merupakan gambar rangkaian reset yang bekerja secara manual atau otomatis saat sumber daya diaktifkan. Saat sumber daya diaktifkan, maka kapasitor C1 sesuai dengan sifat kapasitor akan terhubung singkat pada saat itu sehingga rangkaian ekivalennya tampak pada Gambar 2.12A. Arus mengalir dari VCC langsung ke kaki RST sehingga kaki tersebut berlogika 1. Kemudian kapasitor terisi hingga tegangan pada kapasitor (VC) yaitu tegangan antara VCC dan titik antara kapasitor C1 dan resistor R2 mencapai VCC, otomatis tegangan pada R2 atau tegangan RST akan turun menjadi 0 sehingga kaki RST akan berlogika 0 (Gambar 2.12B.) dan proses reset selesai.

(39)

2.5 LCD (Liquid Crystal Display)

LCD digunakan sebagai output device yang mampu menampilkan huruf, angka maupun karakter tertentu. Pengaksesan LCD dilakukan dengan mengirimkan kode perintah seperti bentuk kursor, operasi kursor dan bersih layar dan mengirimkan kode data yang merupakan kode ASCII dari karakter yang akan ditampilkan.

Gambar 2.13. Karakter-karakter pada LCD.

( Sumber : ATMEL Corporation Datasheet LCD 16x2, 2013)

Pengaksesan LCD dari Microcontroller menggunakan jalur alamat dan data. Terdapat dua jalur alamat input yang digunakan, yaitu sebagai Intruction Input dan Data Input.

Beberapa LCD memiliki pin-out yang berbeda-beda, tetapi mempunyai diskripsi pin yang sama. Pin-pin tersebut adalah sebagai berikut.

1. Vss : Ground

2. VCC : +5V Power Supply

(40)

RS = 1, memilih Data Input 5. R/W : R/W = 0, tulis

R/W : R/W = 1, baca 6. E : Enable

7. DB7 – DB 0 : 8 bit data bus

Proses menampilkan karakter pada LCD sama dengan proses menulis data pada LCD. Ketika proses penulisan pada LCD, kondisi sinyal dari masing-masing pin pada LCD adalah sesuai dengan Gambar 2.14.

Gambar 2.14. Karakteristik pewaktuan proses menulis pada LCD. (Sumber : ATMEL Corporation Datasheet LCD 16x2, 2013)

Dari Gambar 2.14. terlihat bahwa dalam proses penulisan LCD sinyal yang berpengaruh adalah Enable (E) dan Read/Write (R/W). Sehingga untuk dapat melakukan proses penulisan pada LCD sesuai dengan Tabel 2.8.

Tabel 2.8. Tabel kebenaran pengoperasian LCD.

Selector

Activ low R/W

Enable

LCD

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 0

(Sumber : ATMEL Corporation Datasheet LCD 16x2, 2013)

(41)

Tabel 2.9. Tabel kebenaran pengoperasian input LCD.

RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 Instruksi

0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 Display Clear

0 0 0 0 0 0 0 0 1 - Cursor Home

0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S Entry Mode Set

0 0 0 0 0 0 1 D C B Display ON/OFF

0 0 0 0 0 1 S/C R/L - - Cursor/Display shift

0 0 0 0 1 DL 1 - - - Function Set

1 0 Data Data Write

(Sumber : ATMEL Corporation Datasheet LCD 16x2, 2013) Keterangan :

I/D = 1 : Increment C = 1 : Cursor ON R/L = 1 : Right Shift I/D = 0 : Decrement C = 1 : Cursor OFF R/L = 0 : Left Shift

S = 1 : Display Shift B = 1 : Blink ON DL = 1 : 8 bit S = 0 :No Display Shift B = 0 : Blink OFF DL = 0 : 4 bit

D = 1 : Display ON S/C = 1 : Display Shift D = 0 : Display OFF S/C = 0 : Cursor Movement.

2.6 Sensor Temperatur LM35

(42)

terdapat pada Microcontroller, yang didalamnya telat terdapat ADC(0), dimana output tegangan keluaran yang selalu berubah-ubah berpadanan dengan dengan perubahan suhu. Sensor ini memiliki koefisien sebesar 10 mV/oC yang berarti bahwa kenaikan suhu 1o C maka akan terjadi kenaikan tegangan sebesar 10 mV. Dengan tegangan catu daya sebesar 5 Volt dan mensetting keluaran Vref sebesar 1 Volt dimaksudkan agar setiap kenaikan terperatur tidaklah secara cepat yang dapat mengakibatkan data tidak begitu akurat. Sensor temperatur LM35 dapat dilihat pada 2.15.

(43)

30

METODE PENELITIAN

Metodologi penelitian yang digunakan dalam perancangan sistem ini antara lain : studi kepustakaan, meninjau tempat pembuatan tahu untuk mendapatkan dan mengumpulkan sumber informasi berupa data-data literatur dan masing-masing komponen untuk pembuatan alat ini, serta wawancara secara lisan dan informasi baik dari internet dan konsep-konsep teoretis dari buku penunjang yang berkaitan dengan penelitian.

Dari data-data yang diperoleh, selanjutnya dilakukan sebuah perancangan sistem yang terdiri dari perancangan dan pembuatan perangkat keras (hardware), setelah desain hardware selesai dilakukan juga proses perancangan dan pembuatan perangkat lunak (software) yang nantinya diguna sebagai percobaan pada hardware maupun pada komputer.

Pada bagian perancangan perangkat keras dijelaskan berbagai macam tentang beberapa komponen yang digunakan untuk membangun interface alat ini khususnya desain mekanik mesin pemanas dan pengurangan kadar air pada ampas tahu, minimum sistem microcontroller ATmega16, Modul relay, Sensor Temperatur LM35, motor tiga fase dan inverter VF-S11. Sedangkan guna menunjang komponen yang digunakan penulis menggunakan sofware CodeVisionAVR sebagai perancangan perangkat lunak.

(44)

PROSES PEMANASAN AIR DAN PENYEMPROTAN AIR SETELAH DIPANASKAN

Gambar 3.1. Blok diagram keseluruhan sistem.

Blok diagram pada Gambar 3.1 adalah blok diagram sistem secara keseluruhan. Sistem ini terdiri dari sebuah microcontroller ATmega16 sebagai otak proses kerja alat. Pada penelitian ini digunakan 3 buah tombol sebagai inputan, dimana masing-masing tombol sebagai tombol start untuk proses pengurangan kadar air pada ampas tahu. Tombol 1 berfungsi untuk tingkat kekeringan agak basah, Tombol 2 berfungsi untuk tingkat kekeringan sedang, Tombol 3 berfungsi untuk kekeringan maksimal.

Sensor temperatur LM35 digunakan untuk mengetahui temperatur pemanas air pada tabung yang telah disediakan sebagai pemanas air sebelum disemprotkan kedalam mesin pengeringan ampas tahu. Selama proses pemanasan

(45)

air berlangsung kenaikan temperatur suhu akan ditampilkan pada LCD, selain itu LCD juga menampilkan seluruh proses sistem yang sedang berlangsung mulai dari awal hingga proses selesai, Inverter VF-S11 berfungsi sebagai penggerak dan penyetingan kontrol kecepatan pada motor 3 fase.

Proses pemanasan air dilakukan dengan menggukan 4 buah heater dengan daya keseluruhan 600 Watt. Setelah proses pemanasan mencapai suhu yang diharapkan yaitu sebesar 60o C dengan otomatis proses pemanasan selesai dan microcontroller akan mematikan tegangan yg masuk pada heater. Sehingga proses berikutnya yaitu mengaktifkan pompa air, guna menyemprotkan air pada ampas tahu yang telah dibungkus kain penyaring dan diletakkan ke dalam tabung pengering sebelum proses pengeringan berlangsung.

3.1 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)

Perancangan perangkat keras akan dibahas bagaimana komponen-komponen elektronika yang terhubung pada hardware dengan microcontroller agar elektronika pendukung dapat bekerja sesuai dengan sistem yang diharapkan seperti mengaktifkan sensor temperatur LM35, Heater, serta dapat menyalakan LCD sampai dengan bagaimana microcontroller menerima inputan dari tombol.

Gambar 3.2. Blok diagram Perangkat keras.

Microcontroller

ATmega16

LCD 16x2

Power Supply

ULN 2803

Relay 1 Relay 2

Heater Pompa

(46)

Untuk lebih jelasnya rangkaian-rangkaian elektronika yang terhubung pada perangkat keras yang disajikan pada diagram blok dapat dilihat pada Gambar 3.2. Keterangan :

Tombol Mode A : Tombol start untuk mode pengurangan kadar air ampas tahu agak basah.

Tombol Mode B : Tombol start untuk mode pengurangan kadar air ampas tahu tingat sedang (mamel).

Tombol Mode C : Tombol start untuk mode pengurangan kadar air ampas tahu agak kering.

LCD 16x2 : Untuk menampilkan proses sistem yang sedang berjalan.

Power Supply 5 V : Inputan tegangan ke microcontroller ATmega16. Relay 1, Relay 2 : Sebagai switching tegangan dari output

microcontroller sebesar 5 V ke Heater dan Pompa

air sebesar 24 V sebagai I/O.

3.1.1 Heater

(47)

Gambar 3.3. Bentuk Fisik Heater.

3.1.2 Sensor Temperatur LM35

Sensor temperatur LM35 merupakan suatu piranti yang bias memberikan tegangan keluaran output yang dapat berubah-ubah secara linier seiring dengan perubahan suhu. Rangkaian input LM35 menggunakan ADC yang sudah tersedia di dalam microcontroller ATmega16. Sensor suhu terhubung pada Pin A(0) pada microcontroller. Sensor temperatur LM35 bekerja berdasarkan perubahan suhu

yang terjadi karena adanya proses material sensor yang keluar dalam bentuk tegangan listrik

Gambar 3.4. Rangkaian Konfigurasi Sensor Temperatur LM35.

(48)

. LM35 memiliki koefisien sebesar 10 mV / oC ini berarti bahwa setiap kenaikan temperatur 1oC maka akan terjadi kenaikan tegangan sebasar 10 mV. Selain itu juga memiliki jangkauan pengukuran temperatur maksimal -55oC s.d 150oC apabila dikonfigurasikan seperti pada Gambar 3.4. Pada penelitian Tugas Akhir ini LM35 digunakan untuk jangkauan suhu berkisar antara 00C s.d 60oC. Keluaran tegangan maksimum LM35 adalah 1,5 Volt.

3.1.3 Rangkaian Pendukung

Pada penelitian Tugas Akhir ini rangkaian pendukung bertujuan untuk melengkapi rangkaian-rangkaian yang sudah dijelaskan penulis sebelumnya. Rangkaian pendukung terdiri dari tombol masukan, modul relay, ULN2803, serta komponen pendukung lainnya. Tombol inputan berfungsi untuk penerima perintah dari user. Dimana, perintah tersebut dijalankan sesuai dengan keinginan user. Sedangkan untuk modul relay digunakan untuk menstabilkan serta switching

tegangan keluaran apabila terjadi perubahan tegangan masukan pada catu daya.

A. Tombol Pemilihan Mode

Tombol pemilihan mode terdiri dari tiga buah push button. Masing-masing memiliki fungsi untuk menentukan proses yang akan dijalankan yaitu Tombol ModeA, Tombol ModeB, Tombol ModeC. Setiap mode memiliki perbedaan proses yang akan dijalankan oleh mesin pengurang kadar air pada ampas tahu.

(49)

A B C

Gambar 3.5. Tombol Pemilihan Mode.

Tombol pemilihan mode ini secara langsung terhubung dengan tegangan sumber sebesar 5 volt DC pada masing-masing pin dari tombol pengendali tersebut Terdapat dua kondisi pada sebuah tombol push button yaitu normally open apabila tombol ditekan akan menjadi inputan dengan logika high begitu sebaliknya akan menjadi low apabila tombol tidak ditekan. Sedangkan pada tombol dengan kondisi normally close akan menjadi high apabila tombol ditekan dan kembali low saat tombol tidak ditekan. Masing-masing tombol terhubung pada power supply 5 Volt DC dan kaki satunya akan dibuhungkan pada inputa microcontroller. Rangkaian tombol pemilihan mode dapat dilihat pada Gambar

3.6.

Gambar 3.6. Rangkaian Tombol Pemilihan Mode.

(50)

Tabel 3.1. Konfigurasi Pin dan fungsi Tombol Pemilihan Mode

No. Konfigurasi Pin Inisial Fungsi

1. Port.B 1 A Untuk memulai proses Mode 1

2. Port.B 2 B Untuk memulai proses Mode 2

3. Port.B 3 C Untuk memulai proses Mode 3

B. ULN2803

ULN2803 adalah delapan NPN Transistor yang dikemas di dalam satu integrated circuit yang mempunyai 18 Pin. ULN2803 disini sesusai sebagai interface low logic voltage (TTL, CMOS, dan PMOS/NMOS) dengan high logic voltage (lampu, relay, dan sebagainya).

Dengan tujuan aplikasinya adalah driver relay, dimana pada penelitian tugas akhir ini menggunakan 2 buah relay utama untuk fungsi penting dalam proses pemanasan dan penyemprotan air ke ampas tahu setelah dipanaskan sesuai dengan temperatur yang dihrapkan yaitu berkisar + 60o C. Bentuk fisin dan rangkaian ULN2803 dapat dihat pada Gambar 3.7. berikut :

Gambar 3.7. Rangkaian ULN2803.

C. Modul Relay

Modul relay pada penelitian tugas akhir ini berfungsi sebagai jembatan untuk mengaktifkan Heater dan Pompa air agar dapat berfungsi dengan baik. Pada modul relay ini terdapat 2 buah relay yang dihubungkan pada minimum sistem sebagai inputan. Masing-masing relay tersebut memiliki kesamaan fungsi apabila

(51)

5V

mendapat inputan maka masing-masing relay akan aktif dan non-aktif bila sebaliknya. Adapun schematic modul relay yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.8.

Gambar 3.8. Schematic Modul Relay.

D. Rangkaian Microcontroller

Pada penelitian tugas akhir ini dibuat piranti pengendali menggunakan microcontroller keluaran AVR yaitu ATmega16. Agar dapat mengaktifkan

sebuah microcontroller diperlukan rangkaian minimum sistem. Rangkaian minimum sistem terdiri atas rangkaian power, reset, rangkaian oscillator serta rangkaian downloader.

E. Rangkaian Minimum Sistem ATmega16

Minimum sistem microcontroller diri dari komponen-komponen dasar

yang dibutuhkan oleh suatu microcontroller untuk dapat berfungsi dengan baik. Pada umumnya, suatu microcontroller membutuhkan dua elemen (selain power supply) kristal berfungsi untuk Oscillator (XTAL), dan Rangkaian reset. Analogi

(52)

Pada pin VCC diberi tengangan masukan yang berkisar antara 4,5 Volt sampai dengan 5,5 Volt. Pin RST mendapat input dari manual reset. Rangkaian minimum sistem dapat dilihat pada Gambar 3.9 berikut.

Gambar 3.9. Rangkaian Mininum Sistem ATmega16.

Pada Schematic diatas dapat dilihat bahwa terdapat pin reset yang berfungsi untuk masukan RST program secara otomatis atau manual. Karena diperlukan kepresisian nilai dari timer maka digunakan XTAL dengan nilai 4,000000 Mhz.

Berikut adalah potongan listing program inisalisasi yang digunakan pada input dan output pada microcontroller.

(53)

F. Downloader Microcontroller ATmega16

Untuk dapat melakukan proses downloading dengan format .HEX dari PC ke dalam memori internal microcontroller. Penulis menggunakan DT-HiQ AVR-51 USB ISP untuk downloader-nya. DT-HiQ AVR-51 USB ISP merupakan in-system programmer (ISP) untuk microcontroller keluaran AVR®16 bit RISC dan MCS-51®. Programmer ini dapat dihubungkan ke PC melalui antarmuka USB dan untuk mengambil sumber catu daya dari target board (rangkaian minimum sistem microcontroller). Untuk memprogram IC AVR, DT-HiQ AVR-51 USB ISP dapat digunakan dengan perangkat lunak AVR Studio®, CodeVisionAVR®, AVRDUDE (WinAVR), BASKOM-AVR®, serta perangkat lunak lain yg dapat mendukung protokol ATMEL STK500/AVRISP.

Untuk memprogram IC MCS-51, DT-HiQ AVR-51 USB ISP juga dilengkapi dengan perangkat lunak berbasis Windows® yang menyediakan antarmuka yang sederhana dan juga mudah dimengerti oleh penggunanya. Bentuk fisik dari Downloader microcontroller seri DT-HiQ AVR-51 USB ISP dapat dilihat pada Gambar 3.10.

(54)

Spesifikasi Downloader DT-HiQ AVR-51 USB ISP adalah sebagai berikut.

1. Dapat digunakan untuk semua tipe AVR® dan microcontroller MCS-51® seri AT89 yang memiliki fitur ISP.

2. Beroperasi pada tegangan target 2,7 volt sampai 5,5 volt. 3. Antarmuka USB ke PC.

4. Mengambil daya dari target board. Tidak memerlukan catu daya tersendiri dan juga aman bagi PC jika terjadi hubungan singkat pada target board. 5. AVR :

Menggunakan protokol ATMEL STK500/AVRISP dengan baudrate 115200 brp.

6. MCS-51 :

a. Mendukung Flash, EEPROM, Lock bit, dan fuse bit programming. b. Dilengkapi perangkat lunak berbasis Windows®.

c. Mendukung file dengan format Intel HEX atau BIN.

7. Tersedia dua pilihan konektor ISP (5x2) standart ATMEL untuk target board dengan microcontroller keluaran AVR® dan MCS-51®.

8. DT-HiQ AVR-51 USB ISP membutuhkan arus maksimum 50mA @ 5,5 volt.

9. USB driver yang kompatibel dengan Windows® XP/Vista/7/8.

10. Dilengkapi soket konverter DT-HiQ AVR-51 USB ISP 10 to 6 converter untuk menghubungkan AVR in-system programmer.

(55)

12. Jangan menghubungkan kedua konektor (AVR dan MCS-51) secara bersamaan dan pemograman AVR dan MCS-51 harus dilakukan secara bergantian.

13. Pin nomer 1 ditandai dengan warna kabel yang berbeda atau tanda segitiga atau panah pada konektor.

Gambar 3.11. Konektor ISP pada AVR®.

(Sumber : Datasheet . Downloader DT-HiQ AVR-51 USB ISP : 3)

G. Rangkaian Reset ATmega16

Pin reset pada Microcontroller adalah pin (kaki) 1. Reset dapat dilakukan secara manual atau otomatis saat power diaktifkan (power reset On). Rangkaian Schematic dari reset dapat dilihat pada Gambar 3.12.

Gambar 3.12. Rangkaian reset.

Reset terjadi dengan adanya logika 1 selama minimal 2 machine cycle yang diterima pin reset dan akan bernilai low. Pada saat reset bernilai low, semua proses pada Microcontroller akan berhenti.

reset

SW1 C1

10uF/16v R1 10k

R2

(56)

3.2 Metode Pengontrolan Motor 3 Fase

Metode pengontrolan motor 3 fase merupakan suatu cara untuk mengatur kecepatan dan frekuensi putaran motor 3 fase melalui inverter VS-F11. Terdapat 2 cara dalam pengontrolan yaitu struktur delta dan star. Pada penelitian ini penulis memilih Struktur delta dikarenakan start pada motor lebih cepat untuk mencapai kestabilan putaran motor. Tegangan yang dipakai pada struktur delta sesuai dengan tegangan rumah 220 volt. Berikut adalah hubungan dari struktur delta.

Gambar 3.13. Pemasangan konfigurasi kabel struktur delta.

3.3 Perancangan Perangkat Lunak (Software)

Setelah merancang dan membahas mengenai perancangan perangkat keras (hardware) diperlukan juga perancangan dan pembahasan perangkat lunak (software).

(57)

Dengan membuat program yang akan dimasukkan pada microcontroller ATmega16. Untuk perancangan software penulis menggunakan bahasa pemograman C++ dan AVR Studio® sebagai perangkat lunak. Agar lebih jelas dapat dilihat pada Gambar 3.14.

3.4 Diagram Alir Sistem Program

Pada Gambar 3.15 merupakan diagram alir yang digunakan penulis untuk membuat algoritma yang berfungsi untuk mendukung sistem pada alat pengurangan kadar air pada ampas tahu.

Gambar 3.15. Diagram alir sistem secara keseluruhan.

(58)

penekanan tombol mana yang aktif. Setelah penekanan tombol selesai akan dilanjutkan proses berikutnya.

3.4.1 Diagram Alir Proses Pemilihan Mode dan Pemanasan Air.

Pada diagram alir proses pemilihan mode pada sistem ini akan dijelaskan secara detail bagaimana mekanisme pengaksesan tombol ini berlangsung agar dapat dideteksi oleh microcontroller sebagai inputan. Pada sistem ini terdiri dari tiga buah tombol pemilihan mode yaitu.

1. Tombol 1 untuk pengurangan kadar air dengan ModeA. 2. Tombol 2 untuk pengurangan kadar air dengan ModeB. 3. Tombol 3 untuk pengurangan kadar air dengan ModeC.

Setelah tombol ditekan microcontroller akan mengirimkan inputan sinyal high pada ULN 2803 untuk switching driver relay guna mengaktifkan proses berikutnya yaitu proses pomanasan air dan penyemprotan air panas pada ampas tahu . Agar lebih jelas dapat dilihat pada Gambar 3.16.

(59)

Berikut ini adalah penjelasan dari diagramalir proses pemanasan air. 1. Proses inisialisasi inputan tombol pemilihan mode.

2. Proses pemanasan air

3. Proses penyemprotan air yang sudah dipanaskan menggunakan pompa air 4. Proses terakhir yaitu pengurangan kadar air pada ampas tahu.

3.4.2 Diagram Alir Subproses Pemanasan Air dan Penyemprotan

Pada diagram alir proses pemanasan air panas akan dijelaskan bagaimana proses pemanasan air menggunakan heater dan pembacaan temperatur melalui inputan dari sensor temperature LM35. Agar lebih jelas dapat dilihat pada Gambar 3.17.

Gambar 3.17. Diagram alir proses pengaliran air panas.

Dari diagram diatas akan dijelaskan langkah-langkah proses pemanasan air dam penyemprotan air yang telah dipanaskan adalah sebagai berikut.

(60)

2. Proses Pemanasan air ditandai dengan aktifnya 4 buah heater.

3. Heater akan aktif sampai proses pemanasan air selesai ketika mencapai temperatur 60oC.

4. Proses pendeteksian suhu melalui output dari sensor temperatur LM35 yang dikirimkan pada PortA0 pada icrocontroller

5. Proses perhitungan dengan cara read data ADC pada microcontroller, berikut adalah potongan listing program penghitungan temperatur.

void suhuu()

6. Pada temperatur 60oC dengan otomatis heater akan mati.

7. Ketika pemanasan air selesai, pompa aktif untuk mengalirkan air yang telah dipanaskan pada ampas tahu yang telah disiapkan dan dimasukkan pada tabung pengeringan.

8. Pompa air aktif untuk mengalirkan air selama 35 detik, berikut potongan program lama proses penyemprotan air

#define pompa_air PORTD.4

heater = 0;

(61)

lcd_puts("POMPA AIR ON");

pompa_air = 1;

delay_ms(35000);

pompa_air = 0;

9. Pompa off dilanjutkan dengan proses pengurangan air pada ampas tahu sesuai dengan mode yang telah dipilih.

3.5 Metode Pengujian dan Evaluasi Sistem

(62)

49

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini akan dijelaskan hasil dan analisis terhadap sistem yang telah dibuat secara keseluruhan. Pengujian tersebut berupa pengujian terhadap perangkat keras serta pengujian perangkat lunak yang telah dibuat.

4.1 Pengujian Tombol Pemilihan Mode

Pengujian tombol pemilihan mode dilakukan dengan cara memberikan tegangan masukan melalui kabel yg telah terhubung pada Vcc 5 volt DC dan kaki satunya dihubungkan pada inputan microcontroller. Sehingga pada saat terjadi penekanan tombol sistem dapat membaca tombol mana yang telah ditekan.

4.1.1 Tujuan

Tujuan dari pengujian ini yaitu untuk mengetahui apakah tombol pemilihan mode pada alat ini sudah terhubung dan dapat berjalan dengan baik. Serta mampu memberi inputan pada microcontroller. Sehingga dapat dapat disimpulkan bahwa tombol pemilihan mode telah terintegrasi dengan baik dengan alat.

4.1.2 Alat Yang Digunakan

1. Tiga buah tombol pemilihan mode. 2. Power supply 9 volt DC.

(63)

4.1.3 Prosedur Pengujian

1. Menyalakan power supply 9 volt Dc

2. Menghubungkan tombol pemilihan mode pada kabel output dari Vcc dan ground ke microcontroller.

3. Tekan Tombol pemilihan mode.

4. Mengukur tegangan output dari tombol pada pin yg tersambung di microcontroller.

4.1.4 Hasil Pengujian

Hasil dari pengujian bahwa tombol pemilhan mode sudah tersambung dengan baik pada microcontroller, serta dapat memberikan input pada port microcontroller. Sehingga saat terjadi penekanan tombol sistem akan berjalan

sesuai dengan proses yang telah ditanam dalam chip microcontroller. Dan proses penekanan tombol yang aktif akan ditampilkan pada LCD yang telah dipasang pada alat ini. Proses dari penekanan tombol dan output tegangan dari tombol dapat dilihat pada tabel 4.1.

Tabel 4.1. Tabel Pengujian Tombol.

Pemilihan Tombol Mode Vout Tegangan

Microcontroller

A B C Port Pin Sebelum ditekan

Sesudah ditekan

√ - - PB 0 05.06 V 024.7 mV

- √ - PB 1 05.06 V 024.7 mV

- - √ PB 2 05.06 V 024.7 mV

(64)

Gambar 4.1. Pengukuran tegangan inputan dari tombol pada pin input microcontroller.

Gambar 4.2. Tampilan Tombol pemilihan modeA, modeB, dan modeC pada LCD.

4.2 Pengujian Relay

(65)

4.2.1 Tujuan

Tujuan dari pengujian modul relay adalah untuk mengetahui apakah relay dapat berfungsi dengan baik sehingga dapat melakukan proses switching untuk mengaktifkan heater dan pompa air. Sehingga dapat disimpulkan relay dapat berjalan sesuai prosedur pada alur program.

1. Relay.

2. Power supply 5 volt DC. 3. Lampu LED indikator. 4. Resistor 220 ohm.

1. Hubungkan power supply 5 volt DC pada kaki koil relay. 2. Pada kaki tegangan sumber dihubungkan dengan 5 volt DC. 3. Hubungan kaki output relay dengan salah satu kaki lampu LED.

4. Hubungkan kaki LED kedua dengan resistor 220 ohm, lalu hubungkan dengan ground.

(66)

Tabel 4.2. Tabel Pengujian Modul Relay.

No

Input Output

Relay LED

Relay

1. √ nyala

2. - mati

Keterangan :

√ = Aktif - = Tidak aktif

4.3 Pengujian Heater

Pengujian ini dilakukan dengan menguji heater dalam melakukan proses pemanasan air ketika terjadi penakanan tombol mode. Objek dari pengujian ini adalah tabung pemanas air yang menampung air dengan volume 20 liter untuk dipanaskan dengan menggunakan empat buah heater. Masing-masing heater memerlukan daya sebesar 150 watt. Jadi daya total yang dibutuhkan untuk pengujian heater sebesar 600 watt.

4.3.1 Tujuan

Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui apakah masing-masing heater dapat berjalan dengan baik ketika diaktifkan, dan dapat memanaskan air sesuai dengan temperatur yang diharapkan yaitu sebesar 60o C. Dan ketika suhu sudah mencapai temperatur 60o C dengan otomatis heater akan mati.

(67)

3. Tombol input pemilihan mode. 4. Tegangan 220 VAC.

5. Mininum sistem ATmega16.

6. Power supply 9 volt DC untuk minimum sistem.

7. Air 20 liter yang telah dimasukkan ke dalam tabung pemanas air.

1. Hubungkan power supply 9 volt DC pada minimum sistem 2. Hubungkan pin 5 pada ULN2803 ke PORTD.5 .

3. Hubungkan pin 14 pada ULN2803 ke relay.

4. Hubungkan koil relay dengan power supply 5 volt DC.

5. Pada kaki relay sumber tengangan dihubungkan dengan 220 VAC. 6. Hubungan kaki output relay dengan heater.

7. Hubungkan kaki heater kedua dengan tegangan 220 VAC.

(68)

Tabel 4.3. Pengujian heater.

No Proses Temperatur

Sistem o C Times (second) Heater Tabel diatas menunjukkan bahwa heater dapat berjalan dengan lancar sesuai dengan mode yang dipilih oleh user. Dapat dilihat pada saat temperatur sebelum 60o C heater akan aktif dan pada temperatur sudah mencapai 60o C heater akan mati secara otomatis sesuai dengan program pada microcontroller.

(69)

4.4 Pengujian Sensor Temperatur LM35

Pengujian ini dilakukan dengan cara menguji kinerja sensor LM35 dalam melakukan proses pengukuran temperatur air yang sedang dipanaskan. Pada pengujian ini dilakukan dengan menggunakan function read ADC yang sudah ada pada microcontroller ATmega16 memalui PORTA0.

4.4.1 Tujuan

Tujuan dari pengujian ini untuk mengetahui temperatur air yang telah dipanaskan oleh heater, serta melakukan proses pengukuran temperatur air dengan menggunakan sensor temperatur LM35. Selain mengukur temperatur air penulis juga mengukur tegangan yang dikeluarkan oleh sensor LM35 pada PORTA0 ATmega16.

1. Power supply 9 volt DC untuk minimum sistem. 2. Tombol pemilihan mode.

3. Mininum sistem ATmega16. 4. Sensor temperatur LM35.

5. Tabung pemanas air yang telah terpasang empat buah heater. 6. Supply tegangan 220 VAC untuk heater.

7. LCD 16x2 (Liquid Crystal Display). 8. Thermometer celup.

(70)

2. Hubungkan sensor temperatur LM35 kaki 1 pada ground, kaki 2 pada PortA0 ATmega16, kaki 3 pada input 5 volt.

3. Pastikan heater pada tabung pemanas air tersambung dan berjalan dengan lancar.

4. Masukkan sensor temperatur LM35 yang telah terlapisi dengan aluminium foil dan taruh pada air yang akan dipanaskan.

5. Penekanan satu tombol mode pengeringan.

6. Ketika proses pemanasan berlangsung pastikan sensor temperatur dapat berfungsi dengam baik dan mengirimkan hasil pengukuran yang akan diproses pada minimum sistem ATmega16.

7. Amatilah hasil kenaikan temperatur dan tegangan output dari sensor temperatur LM35 pada LCD.

8. Lakukan proses pengukuran output tegangan dari sensor temperatur LM35 pada PortA0 Microcontroller ATmega16 yang ditampilkan pada LCD dan dibandingkan dengan Thermometer.

(71)

(72)

Gambar 4.4. Pendeteksian awal temperatur ruangan normal LM35

Gambar 4.5. Tampilan pengukuran temperatur akhir LM35.

Gambar 4.6. Peletakan sensor temperatur LM35.

4.5 Pengujian Pompa Air

(73)

4.5.1 Tujuan

pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah pompa air berjalan sesuai dengan sistem yang telah dirancang oleh penulis. Diharapkan pompa dapat mengalirkan air panas pada tabung pengurangan kadar air pada ampas tahu dengan volume 20 liter selama 35 detik. Dengan asumsi kapasitas output maksimal pompa air yang digunakan adalah jenis “MOSWELL” yang memiliki

kapasitas pengaliran air sebesar 30 Liter/menit, maka dalam 1 detik pompa jenis ini mampu mengalirkan air sebesar 0.5 liter. Sehingga volume air pada tabung pemanas tidak akan habis jika dialirkan selama 35 detik. Dengan harapan tidak akan terjadi kebakaran dinamo motor pompa apabila kehabisan air pada penampung yang akan dialirkan.

1. Power supply 9 volt DC untuk minimum sistem. 2. Tombol pemilihan mode.

3. Mininum sistem ATmega16.

4. Pompa Air 220 VAC dengan daya 150 watt .

5. Tabung pemanas air yang telah terpasang empat buah heater. 6. LCD 16x2 (Liquid Crystal Display).

7. Pipa Paralon ukuran ¾ dim.

1. Hubungkan power supply 9 volt DC pada minimum sistem 2. Hubungkan pin 4 pada ULN2803 ke PORTD.4.

(74)

4. Hubungkan koil relay dengan power supply 5 volt DC.

5. Pada kaki relay sumber tengangan dihubungkan dengan 220 VAC. 6. Hubungan kaki output relay dengan pompa air.

7. Hubungkan kabel pompa kedua dengan tegangan 220 VAC.

8. Hubungkan input tegangan 9 volt DC pada Minimum sistem ATmega16. 9. Tunggu sampai pemanasan air mencapai suhu 60o C dan otomatis kipas akan

sesuai program untuk pompa pada Microcontroller ATmega16.

Pada pengujian pompa ini pompa sudah dapat berjalan sesuai dengan sistem yang telah diprogram dalam minimum sistem ATmega16. Dan untuk pengujian lama waktu penyiraman sudah sesuai dengan yang diharapkan. Maka dapat diambil kesimpulan pompa dapat berjalan dengan baik dan benar. Agar lebih jelas hasil uji coba pompa dapat dilihat pada tabel 4.5.

Tabel 4.5. Pengujian Pompa Pengaliran Air Panas.

No. Proses Timer