PERANCANGAN SIMULASI KENDALI PUTARAN
PENGADUK DAN BESARAN API PADA ALAT PENGADUK
DODOL MENGGUNAKAN RANGKAIAN DIGITAL
SKRIPSI
LINTANG PRATAMA
DEPARTEMEN TEKNOLOGI PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATRA UTARA
2 0 1 0
PERANCANGAN SIMULASI KENDALI PUTARAN
PENGADUK DAN BESARAN API PADA ALAT PENGADUK
DODOL MENGGUNAKAN RANGKAIAN DIGITAL
SKRIPSI
Lintang Pratama
040308002/TEKNIK PERTANIAN
DEPARTEMEN TEKNOLOGI PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATRA UTARA
2 0 1 0
Perancangan Simulasi Kendali Putaran Pengaduk Dan Besaran
Api Pada Alat Pengaduk Dodol Menggunakan Rangkaian Digital
SKRIPSI
Oleh :
LINTANG PRATAMA
040308002/ TEKNIK PERTANIANSkripsi sebagai salah satu syarat untuk dapat melaksanakan Penelitian di Departemen Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatra
Utara
Disetujui oleh : Komisi Pembimbing
(Taufik Rizaldi, STP, MP.) Ketua
(Ir. Saipul Bahri Daulay, M.Si.) Anggota
DEPARTEMEN TEKNOLOGI PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATRA UTARA
2 0 1 0
LINTANG PRATAMA. Perancangan Simulasi Kendali Putaran Pengaduk dan Besaran Api Pada Alat Pengaduk Dodol Menggunakan Rangkaian Digital; Dibimbing Oleh Taufik Rizaldi, STP., MP dan Ir. Saipul Bahri Daulay, M.Si.
Pemanfaatan rekayasa teknologi pada bidang kerakyatan terbilang masih sedikit. Padahal sektor ini adalah sektor terdekat yang menyentuh langsung kehidupan perekonomian rakyat yang menjadi tulang punggung kemandirian. Dodol sebagai salah satu komoditas unggulan, menjadi panganan yang mampu memberi tidak hanya pemasukan bulanan, namun menyerap tenaga kerja. Oleh karena itu, dirancanglah sebuah simulasi pengaturan kecepatan dan bukaan gas dengan maksud mengoptimalkan alat yang sudah ada agar mampu menghasilkan dodol yang baik dengan efisiensi dan efektifitas tinggi. Perancangan simulasi dimaksudkan agar meminimalisir kesalahan pada tahap pengembangan sistem fisik. Dari hasil penelitian didapat bahwa kendali putaran pengaduk dan besaran api dapat dikendalikan dengan rangkaian digital. Sebuah IC Counter 74LS93 menggantikan fungsi gir pembanding pada rangkaian analog. Dengan menggunakan rangkaian digital yang cukup menggunakan arus lemah, konsumsi listrik dapat ditekan, karena arus lemah dapat mengontrol arus kuat.
Kata Kunci : Integrated Circuit, Arus Searah (DC), Rangkaian Digital, Counter.
ABSTRACT
LINTANG PRATAMA. The simulation programming of Mixer Valve Control and
Fire Level On the Valve Equipment of Dodol Using Digital Series;
Under Supervision of Mr. Taufik Rizaldi, STP, MP and Mr. Ir. Saipul Bahri Daulay, M.Si.
The technology engineering utilization in the public sector was still low. Even this sector is the closest one affecting people economy-life directly and become self-sufficiency symbol. Dodol as one of the prime commodity, an also it as culinary food that giving monthly income and absorbed labors. Therefore, a speed and gas regulation simulation invented in order to optimize the existed equipments to produce high quality of Dodol with high efficiency and affectivity. The simulation was to minimize the faults in physical development phase. It was showed that the valve and fire level could be controlled with digital series. IC Counter 74LS93 was put replace the assessor gear function on the analog series. Digital series using low flow could be reduce electricity consumption, as the low flow might control the stronger one.
Keywords: Integrated Circuit, Direct Current (DC), Digital Series, Counter
L I N T A N G PR A T A M A , " P e r a nc a ng a n S imu la s i Ke nd a l l P u t a r a n Pengaduk dan Besaran Api Pada Alat Pengaduk Dodol Menggunakan Rangkaian Digital", dibimbing oleh Taufik Rizaldi sebagai Ketua dan Saipul Bahri Daulay sebagai anggota.
P e ne lit ia n in i be r ut u ju a n u nt u k me mbu at s e bu a h s is t e m s imu la s i terintegrasi pada alai pengaduk dodol agar didapat informasi akurat bagaimana seharusnya sistem fisik dikembangkan nantinya. Penelitian ini memanfaatkan rangkaian digital sebagai simulator dengan IC NE555 dan
Counter 74LS93 sebagai komponen utama.
Parameter yang diamati adalah kendali otomasi dari simulator pada proses pembuatan dodol dari penelitian dirangkumkan sebagai berikut :
Karakteristik Rangkaian Digital
Sebuah sinyal digital mampu mengatur penyaluran daya pada suatu sistem keseluruhan (analog-digital). Sinyal diskrit yang bernotasi "0" dan "1" menjadi "bahasa" pemecahan masalah secara sekuensial pada rangkaian digital sesuai dengan nilai referensi yang dikehendaki. Oleh karena itu, nilai referensi menjadi pokok utama dalam perencangan rangkaian digital karena merupakan tujuan yang ingin dicapai dari rangkaian itu sendiri.
Salah satu keunggulan rangkaian digital atau digitalisasi adalah konsumsi energi listrik yang rendah jika dibandingkan dengan sistem analog yang berat dan kasar. Semakin lemah arcs yang digunakan, semakin balk.
Kendall Putaran Pengaduk
Berbasis rangkaian digital, pengendalian dilakukan dengan memanfaatkan se nso r optocoupler dan s wi tch relay. De nga n kedu a ko mpo ne n t ersebut , pengendalian dimungkinkan sesuai dengan nilai referensi yang dikehendaki.
Kendall besaran api
Sedikit berbeda dengan kendali kecepatan, besaran api dikendalikan menggunakan op-amp 741 yang merupakan resistor yang nilainya dapat berubah. Op-amp akan mencari nilai referensi dan berhenti jika nilai itu sudah tercapai. Dengan demikian valve dapat dibuka sesuai level yang dikehendaki.
Lintang Pratama dilahirkan di Sidoarjo pada tanggal 1 Maret 2010 dari ayah Dedi Suherman dan Ibu Siagarini. Penulis merupakan anak sulung dari tiga bersaudara.
Tahun 2004 penulis lulus dari SMU Swasta Panca Budi Medan dan lulus seleksi masuk USU melalui jalur SPMB. Penulis memilih Program Studi Teknik Pertanian Departemen Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian.
Selama perkuliahan penulis mengikuti organisasi IMATETA sebagai ketua seksi informasi pada perode 2007-2008.
Penulis melaksanakan Praktek Kerja Lapangan (PKL) di PTPN IV Pabrik Kelapa Sawit Dolok Sinumbah pada tahun 2007.
Puji dan syukur kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat ilmu dan kesehatan, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Adapun judul skripsi ini adalah “Perancangan Simulasi Kendali Putaran Pengaduk dan Besaran Api pada Alat Pengaduk Dodol Menggunakan Rangkaian Digital”.
Ucapan terima kasih tulus saya berikan kepada Bapak Taufik Rizaldi, STP, MP. sebagai Ketua Komisi Pembimbing dan
Bapak Ir. Saipul Bahri Daulay, M.Si. sebagai Anggota Komisi Pembimbing atas arahan dan bimbingan juga dukungan yang diberikan sejak pertama penulis menjadi mahasiswa, hingga penyelesaian skripsi ini. Ucapan terima kasih khusus kepada Ayahanda Dedi Suherman dan Ibunda Siagarini yang sangat sabar memberi semangat, doa, perhatian dan menjadi motivasi utama. Adik-adikku tersayang, Fanny dan Aina.
Terima kasih kepada mentor saya, Abang Kamarul Abidin beserta istri,
yang telah mengajarkan saya ilmu elektronika dengan sabar dan ikhlas. Ibu Ainun Rohanah, STP. MSi., selaku penanggung jawab akademik, beserta
seluruh staf pengajar dan pegawai Departemen Teknologi Pertanian. Senior saya, Lijado Ginting, STP. atas kerelaannya memberi kesempatan kepada saya untuk meneliti alat yang dibuatnya. Sahabat setia, Sri Fitriati, S.Kom. Sahabat terbaik saya, Sugiyanto, S.Psi atas akses internet gratisnya. Arrian, Riwan, Dolok, dan teman-teman TEP lainnya yang membantu penulis dalam menyusun dan menyelesaikan skripsi ini, terima kasih.
Penulis menyadari penulisan skripsi ini masih jauh dari baik. Segala kebenaran berasal dari Yang Maha Kuasa, mohon maaf jika terdapat kesalahan dalam penulisan skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat.
Medan, Juni 2010
DAFTAR ISI
Hal ABSTRAKS... i RINGKASAN PENELITIAN... ii RIWAYAT HIDUP... iv KATA PENGANTAR... v DAFTAR TABEL... ix DAFTAR GAMBAR... xDAFTAR LAMPIRAN... xii
PENDAHULUAN... 1 Latar Belakang... 1 Tujuan Penelitian... 3 Manfaat Penelitian... 3 Hipotesis Penelitian... 3 TINJAUAN PUSTAKA... 4 Sistem Digital... 4 Rangkaian Digital... 4
Perbedaan Rangkaian Digital dan Sistem Digital... 5
Integrated Circuit (IC)... 5
Bit (Binary Digit)... 6
Byte (bita)... 6
Trigger NE555... 7
Flip-Flop... 7
Rangkaian Pencacah... 9
Penguat Op-amp... 10
Aljabar Boole dan Bilangan Biner... 11
Gerbang Logika... 13 Gerbang AND... 13 Gerbang NAND... 14 Gerbang OR... 14 Gerbang NOR... 14 Gerbang NOT... 14 Gerbang XOR... 15 Gerbang Kombinasi... 15 Simulasi... 18
Arus Bolak-Balik (Alternating Current)... 18
Arus Searah (Direct Current)... 19
Transformator... 19
Dioda... 20
BAHAN DAN METODE PENELITIAN... 22
Lokasi dan Waktu Penelitian... 22
Bahan dan Alat Penelitian... 22
Metode Penelitian... 24
Kendali Besaran Api... 24
Kendali Kecepatan Putaran Pengaduk Dodol... 27
Prosedur Penelitian... 30
Pembuatan Power Supply... 30
Pembuatan Rangkaian Penghitung (Timer)... 30
Perancangan timer simulasi kendali putaran pengaduk... 30
Perancangan timer simulasi kendali besaran api... 32
Perancangan Rangkaian Pembagi... 32
Rangkaian Pembagi Putaran Motor... 32
Rangkaian Pembagi Bukaan Gas... 33
Parameter yang Diamati... 35
HASIL DAN PEMBAHASAN... 36
Cara Kerja Integrated Circuit (IC)... 36
NE555... 37
Fungsi Masing-Masing Pin... 37
Cara Kerja IC NE555... 38
TTL SN 74LS47 (BCD to seven segment decoder/ driver)... 39
LED Seven segment... 39
TTL SN 74LS93 (Decode Counter: divide by twelve counter 4-bit)... 40
TTL SN 74LS76 (Dual JK Flip-Flop with set-clear)... 40
TTL SN 74LS04 (Hex inverter)... 41
TTL SN 74LS08, 74LS21... 41
TTL SN 74LS32 (Quad 2-input Or Gates)... 42
TTL SN 74LS27 (Tripple Input Nor Gates)... 43
Optocouple 4n25... 44
Switch Relay... 45
Analisa Data... 55
KESIMPULAN DAN SARAN... 57
Kesimpulan... 57
Saran... 58
DAFTAR PUSTAKA... 59
DAFTAR TABEL
No. Hal
1. Representasi Besaran Digital... 12
2. Tabel Kebenaran Gerbang AND Tiga Masukan... 13
3. Tabel Kebenaran Gerbang NOT... 14
4. Karakteristik Keluaran Tiap Gerbang... 15
5. Ringkasan Jenis-Jenis Gerbang Logika... 16
6. Tabel Binari 4-bit... 17
7. Tabel Kebenaran Gerbang And Empat Masukan... 42
8. Tabel Kebenaran Gerbang Or Dua Masukan... 43
9. Tabel Kebenaran Gerbang Nor... 44
10. Data Logika High-Low pada Tiap Input-Output... 50
DAFTAR GAMBAR
No. Hal
1. Rangkaian Dasar Flip-Flop JK... 8
2. Flip-Flop JK jika Ditabuh... 8
3. Gambaran Pencacah Gelombang... 10
4. Lambang Penguat Op-Amp... 11
5. Bentuk Dasar Gelombang Sinyal Digital... 12
6. Gerbang AND Tiga Masukan... 13
7. Susunan Pin IC SN 74LS93... 17
8. Bentuk Gelombang Arus Bolak-Balik... 19
9. Bagian-Bagian Transformator... 20
10. Rangkaian Penyearah Sederhana... 21
11. Proses Kendali Besaran Api... 26
12. Proses Kendali Putaran Pengaduk... 30
13. Prosedur Penelitian... 35
14. IC Gerbang And... 37
15. Konfigurasi NE555... 39
16. Gambar Pulsa Output... 39
17. Diagram Logis 74LS47... 40
18. LED Seven Segment... 40
19. Diagram Logis 74LS93... 41 20. Diagram Logis 74LS76... 41 21. Diagram Logis 74LS04... 42 22. Diagram Logis 74LS08... 43 23. Diagram Logis 74LS21... 43 24. Diagram Logis 74LS32... 44 25. Diagram logis 74LS27... 44 26. Optocupler... 45
27. Gambaran Kerja Relay... 47
28. Cara Kerja Sistem Switch pada Timer... 48
29. Simbol SCR... 49
30. Rangkaian Timer dan Switch digital... 69
31. Status Standby Timer... 70
32. Power Supply... 71
33. Diagram Rangkaian Power Supply CT 12V... 71
34. Diagram Rangkaian Power Supply +5V... 71
35. Rangkaian Pengatur Kecepatan Motor... 72
36. Rangkaian Pengatur Bukaan Gas... 72
37. Lambang-Lambang Dioda... 73
38. Lambang-Lambang Kapasitor... 73
39. Lambang-Lambang Gerbang Logika... 74
40. Lambang-Lambang Pengkabelan... 75
No. Hal
42. Lambang-Lambang Resistor... 76
43. Lambang-Lambang Pengukuran... 77
44. Lambang-Lambang Transistor... 77
DAFTAR LAMPIRAN
No. Hal
1. Hitungan Matematis Perbandingan Biaya Produksi Dodol
Secara Manual dan Mekanis... 62
2. Gambaran Kerja Sistem Pengaduk... 65
3. Penetapan Nilai Referensi... 66
4. Diagram Alir Penelitian... 67
5. Brainstroming Perancangan Sistem Kendali... 68
6. Dokumentasi Penelitian... 69
7. Datasheet Komponen-Komponen... 79
