RANCANG BANGUN SISTEM PENGATUR KECEPATAN
MOTOR UNTUK MENJAGA KEHOMOGENAN SUHU PADA
MINIATUR TANGKI BERPENGADUK DENGAN METODE
PROPORTIONAL BERBASIS MIKROKONTROLER
ATMEGA 328
SKRIPSI
Diajukan Oleh :
JEPRI PURWANTO
140821019
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKAN DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
RANCANG BANGUN SISTEM PENGATUR KECEPATAN
MOTOR UNTUK MENJAGA KEHOMOGENAN SUHU PADA
MINIATUR TANGKI BERPENGADUK DENGAN METODE
PROPORTIONAL BERBASIS MIKROKONTROLER
ATMEGA 328
SKRIPSI
Diajukan Untuk MelengkapiTugas dan Memenuhi Syarat
Mencapai GelarSarjanaSains
JEPRI PURWANTO
140821019
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PERSETUJUAN
Judul : Rancang Bangun Sistem Pengatur Kecepatan
MotorUntukMenjaga Kehomogenan Suhu Pada Miniatur Tangki Berpengaduk Dengan Metode Proportional Berbasis Mikrokontroler Atmega 328
Kategori : Skripsi
Nama : Jepri Purwanto
Nomor Induk Mahasiswa : 140821019
Program Studi : Sarjana (S1) Fisika
Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di Medan, Januari 2017
Pembimbing I
Prof.Dr.MarhaposanSitumorang NIP.195510301980031003
Diketahui/disetujioleh Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
PERNYATAAN
RANCANG BANGUN SISTEM PENGATUR KECEPATAN
MOTOR UNTUK MENJAGA KEHOMOGENAN SUHU PADA
MINIATUR TANGKI BERPENGADUK DENGAN METODE
PROPORTIONAL BERBASIS MIKROKONTROLER
ATMEGA 328
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Januari 2017
PENGHARGAAN
Alhamdulillahirobbil’alamin,
Segala puji dan syukur bagi Allah SWT yang telah melimpahkan barokah, rahmat, hidayah-Nya dan menganugerahkan kemudahan serta kelancaran sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan judul Rancang Bangun Sistem Pengatur Kecepatan Motor Untuk Menjaga Kehomogenan Suhu Pada Miniatur Tangki Berpengaduk Dengan Metode Proportional Berbasis Mikrokontroler Atmega 328 Dengan Kompiler Arduino. Tak lupa juga sholawat dan salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Rasulullah Muhammad Sallallahu’alaihiwassalam sang pembawa petunjuk dan selalu menjadi inspirasi dan teladan bagi penulis.
Demi kelancaran dalam penyelasaian laporan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak terutama khususnya kepada kedua orang tua tercinta Bapak Suparno,Sp dan Ibunda Sri Sudharsih sertakakakku tercinta Median Sefiherawati dan Tiwi Utami, terimakasih atas doa restu dan dukungannya, yang
telah memberikan bantuan moril maupun materil, semangat dan do’a yang begitu
besar kepada penulissejak dari awal mulai perkuliahan sampai penulis hingga dapat mnyelesaikan tugas akhir ini.
Penulis menyadari bahwa tersusunnya skripsi ini dari Do’a, perhatian, bimbingan, motivasi dan dukungan berbagai pihak, sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Prof.Dr. Marhaposan Situmorang,sebagai dosen pembimbing yang telah membantu penulis dalam memberikan kritik dan bimbingannya kepada penulis selama penulis mengerjakan skripsi ini.
2. Bapak dosen penguji, Drs. Kurnia Brahmana,M.Si, Drs. Takdir Tamba , M.Eng.Sc, Drs.Herli Ginting Prof.Dr.Marhaposan Situmorang, yang telah memberikan kritik dan bimbingannya kepada penulis selama penulis mengerjakan skripsi ini.
4. Bang Johaiddin Saragih, M.Si, sebagai staf pegawai Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan saran dan masukkan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
5. Kepada Unit Kegiatan Mahasiswa (UKM) Robotik Sikonek Universitas Sumatera Utara, sebagai wadah penulis belajar ilmu elektronika memberikan dukungan semangat kepada penulis selama penulis mengerjakan skripsi ini.
6. Kepada PT.International Cargo Surveyor, Bapak Fauzi Amir, Ibu Rosmida, Abangda Salidin Maha, Abangda Andri Arif, Bapak Safril Alamsyah, Dan Bapak Ade Hafitri yang telah memberikan bimbingannya, baik saran, moril dan meluangkan waktunya kepada penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
7. Abangda Dwi Budi Prasetyo,ST “the professor”, yang telah membantu penulis dalam berdiskusi ketika penulis mengalami kesulitan dalam menyelesaikan skripsi ini.
8. Kepada Pak De Arifin yang sudah membantu mengerjakan mekanik Tugas akhir penulis dan tidak sungkan-sungkan untuk memberikan masukan motivasi dan bimbingan sampai pada akhir penyelesaian tugas akhir ini. 9. Bapak Sindu Artovan dan Bapak Maimun Effendi, Syukur Pane yang telah
memberikan dukungan yang luar biasa kepada penulis.
10.Tim (WSN) Wireless Sensor Network Dwi Budi Prasetyo,ST , Roby Yetsun Jaya S.Si. Fadly Tomi S.Kom yang telah memberikandukungan yang luar biasa kepada penulis
11.Teman-teman seperjuangan yang sudah susah senang sama-sama selama kuliah di jurusan fisika ini, Nuril Akhyar S.Si, Dian Hermaya S.Si, Muhammad Irsan S.Si, Abdullah Nasution S.Si, Juli Suhartika S.Si, Devi Larasati S.Si, Ketty S.Si, AbralS.Si dan Junita S.Si Putri Puspita S.Si. 12.Teman-teman Metrologi, Fadhly, Cahya, Ocak, Anie, Nisa, Astrid,
13.Kepada seluruh alumni mahasiswa/i D-III Metrologi dan Instrumentasi angkatan 2011 alhamdulillah sebagian dari kita sudah sarjana dan kita doakan semoga yang lain cepat menyusul
14.Teruntuk yang spesial, yang jauh disana yang sudah memantu dan yang selalu terus mendoakan secara diam-diam terimah kasih untuk semuanya semoga dan semoga saja kita bisa bertemu di tempat yang Allah janjikan terhadap dua insan yang selalu menjaga diri nya dari fitnah wanita, menjaga pandangan dari setiap wanita.
15.Dan semua pihak yang telah membantu penulis namun tidak dapat disebutkan satuper satu.Jazakumullah khairan katsiran
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan skripsi ini.
Semoga skripsi ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca. Amin Yaa Rabbal’alamin
Medan, Febuari 2017
Hormat Saya,
ABSTRAK
Keberhasilan proses pengolahan suatu bahan dalam proses industri sangat bergantung kepada efektifitas pengadukan dan pencampuran zat cair memiliki kehomogenan merata dalam suatu proses untuk mengeluarkan suatu produk. Oleh karena itu dalam tugas akhir ini dirancang miniature sistim tangka berpengaduk yang menggunakan mikrokontroler sebagai sistem kendali. Penggunaan Software Arduino sebagai compiler pemrograman dan Software LabView sebagai antar mukan menggunakan usb TTL serial interface danLcdsebagai display pembacaan untuk memonitoring Sistem. Sistem kendali ini memanfaatkan control proportional sebagai penguat kecepatan motor yang dipengaruhi oleh selisih nilai pembacaan sensor suhu DS18B20 atas dengan bawah.
ABSTRACT
The success of Materials Processing An industrial process very depending shown to the effectiveness of the stirring and mixing the liquid has uniform homogeneity hearts A review process for issuing a Product. Therefore hearts singer designed Final miniaturized system tangka That stirred using a microcontroller as control systems. Use Arduino Software as a programming compiler and Software LabView as an mukan using usb TTL serial interface and LCD display as a readout for review monitoring system. Singer Control Systems utilizing a proportional amplifier control motor speed Yang influenced by temperature sensor readings Value difference DS18B20 with differences Down.
DAFTAR ISI
Daftar Singkatan ... xii
Daftar Lampiran ... …... xiii
Bab 1 Pendahuluan ... 1
1.7 Sistematika Penulisan ... 5
Bab 2 Tinjauan Pustaka ... 7
2.1 Dinamika dan Model Kontrol Proses Industri ... 7
2.2 Perpindahan Aliran Panas ... 13
2.3 Minyak CPO (Crude palm Oil) ... 14
2.4 Mikrokontroler ATMega328 ... 16
2.4.1 Arduino ... 19
2.4.2 Board Arduino Nano ... 20
2.4.3 Pemrograman Arduino ... 23
2.5 Komponen Pendukung Sistem ... 28
2.5.1 Driver Motor ... 29
2.5.2 Sensor Optocoupler Modul Speed... 29
2.5.3 Relay... 31
2.5.4 LCD (liquid Crystal Display) ... 32
2.6 Komponen Sistem Tangki Berpengaduk ... 33
Bab 3 Metodologi Penelitian ... 41
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ... 41
3.2 Peralatan, Bahan dan Komponen ... 41
3.2.1 Peralatan ... 41
3.2.1 Bahan Dan Komponen ... 42
3.3 Diagram Blok ... 43
3.3.1 Diagram Blok Penelitian ... 43
3.3.2 Diagram Blok Perancangan Sistem ... 44
3.4 Perancangan Miniatur Tangki Berpengaduk ... 46
3.4.1 Power Suplay ... 47
3.4.2 Rangkaian Sensor DS18B20 ... 47
3.4.3 Display LCD ... 48
3.4.4 Relay Dan Heater/pemanas ... 49
3.4.5 Optocoupler Speed Module ... 49
3.4.6 Motor DC ... 50
Bab 4 Pembahasan Dan Hasil Pengujian ... 53
4.1 Pengujian Arduino dan LCD ... 51
4.2 Pengujian Sensor DS18B20 ... 52
4.3 Pengujian Motor Dc ... 56
4.3.1 Penentuan Nilai pwm Minimum ... 56
4.3.2 Pengujian menentukan nilai pwm VS rpm ... 57
4.3.3 Pengujian Waktu tempuh Sampai Suhu homogen ... 58
4.3.4 Pengujian waktu tempuh rpm awal→ rpm akhir ... 58
4.4 Pengujian Monitoring menggunakan Sofware LabView ... 63
Bab 5 Kesimpulan dan Saran ... 64
5.1 Kesimpulan ... 60
5.2 Saran ... 61
Daftar Pustaka ... 62
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1.FOSFA Heating Themperature Recommendation ... 15
Tabel 2.2.Konfigurasi fungsi Port B ... 18
Tabel 2.3.Konfigurasi fungsi Port C ... 18
Tabel 2.4.Konfigurasi fungsi Port D ... 19
Tabel 2.5.Fungsi kaki/PIN LCD 16x2 ... 33
Tabel 4.1.Data hasil kalibrasi terhadap thermometer digital ... 53
Tabel 4.2.Data penentuan nilai pwm minimum ... 54
Tabel 4.3.Data pwm VS rpm ... 55
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Digram blok model proses ... 8
Gambar 2.2. Manipulasi MV dilakukan oleh kontroler lewat penggerak ... 8
Gambar 2.3. Penggerak dapat dianggap sebagai bagian tak terpisahkan ... 8
Gambar 2.4. PID blok diagram ... 10
Gambar 2.5. Blok diagram untuk pengendali proportional ... 10
Gambar 2.6. Proportional band dari kontroler proportional ... 12
Gambar 2.7. Sebelum diberi Kp ... 12
Gambar 2.8. Setelah diberi Kp ... 16
Gambar 2.9. Konfigurasi pin mikrokontroler ATMega328 SMD ... 17
Gambar 2.10.Architecture ATmega328 ... 19
Gambar 2.11.Papan/Board Arduino Nano ... 21
Gambar 2.12.Tampilan pemrograman Arduino dengan Software Arduino ... 24
Gambar 2.13.Modul driver motor L293D ... 29
Gambar 2.14a Rangkaian dasar Sensor Optocoupler ... 30
Gambar 2.14bSensor Optocoupler module speed ... 30
Gambar 2.15LCD (Liquid Crystal Display) 16x ... 32
Gambar 2.16a Keterangan kaki-kaki IC DS18B20 ... 35
Gambar 2.16bPackaging waterproff sensor DS18B20 ... 35
Gambar 2.17Motor DC ... 35
Gambar 2.18a Pengaduk jenis baling-baling ... 37
Gambar 2.18bDaun dipertajam ... 37
Gambar 2.18cBaling-baling kapal ... 37
Gambar 2.19.Heater/pemanas ... 38
Gambar 2.20.Front Panel LabVIEW ... 39
Gambar 2.21.Block Diagram NI VISA ... 39
Gambar 3.1. Tahapan-tahapan yang dilalui dalam Penyusunan Skripsi ... 39
Gambar 3.2. Diagram Blok Perancangan Sistem ... 44
Gambar 3.3. Gambar Rangkaian keseluruhan sistem tangki berpengaduk ... 45
Gambar 3.4. Gambar rancangan miniatur tangki berpengaduk ... 46
Gambar 3.5. Adaptor AC-DC 12V Arduino. ... 47
Gambar 3.6. Skematik rangkain sensor DS18B20. ... 48
Gambar 3.7. Skematik rangkaian LCD. ... 48
Gambar 3.8. Rangkaian skematik relay dan heater pemanas. ... 49
Gambar 3.9. Rangkaian skematik sensor optocoupler. ... 49
Gambar 3.9. Rangkaian Motor dc dan driver motor L298. ... 50
Gambar 4.1. Listing program pengujian LCD. ... 51
Gambar 4.2. Gambar pengujian LCD. ... 52
Gambar 4.3. Grafik data hasil kalibrasi Sensor DS Atas dan Bawah... 53
Gambar 4.4. Diagram alir control proportional. ... 56
Gambar 4.5. Waktu tempuh dengan nillai 75 pwm. ... 58
Gambar 4.6. Waktu tempuh dengan nillai 80 pwm. ... 58
Gambar 4.7. Waktu tempuh dengan nillai 85 pwm. ... 50
Gambar 4.8. Waktu tempuh dengan nillai 90 pwm ... 50
DAFTAR SINGKATAN
CPO = crude palm oil
FOSFA = Federation of Oils, Seeds and Fats Associations RBDPO = Refined Bleached and Deodorized Palm Oil BHA = Butil Hidroksi Anisol
BHT = Butil Hidroksitoluena
LabVIEW = Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench DC = Direct Current
PID = Proportional Integral Derivative LED = Light Emiting Diode
I/O = Input/Output
AC = Alternating Current DC = Direct Current
IPDT = Integerating Plus Dead Time FOPDT= First Order Plus Dead Time MV= Manipulated Variable
CISC= Completed Instruction Set Computer RISC= Reduce Instruction Set Computer
EEPROM= Electrically Erasable Programmable Read Only Memory PWM= Pulse Width Modulation
ALU= Arithmatic Logic unit DIP= Dual Inline Package
IDE= Integrated Development Environment RS= Register select
RW = Read Write
GGL=Gaya Gerak Listrik GUI= graphical User Interface BPS= bit per second
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Skematik keseluruhan rangkaian ... 68
Lampiran 2 Flowchart sistem tangki berpengaduk... 69
Lampiran 3 Listing program dengan software Arduino IDE ... 70
Lampiran 4 Gambar alat secara keseluruhan dan saat pengujian ... 74
Lampiran 5 Datasheet Arduino Nano ... 77
