PENGURANG KADAR AIR AMPAS TAHU
DENGAN METODE PENGENDALIAN MOTOR 3 FASE
TUGAS AKHIR
Nama : Sangaji Wicaksono Nim : 06.41020.0030 Program : S1 (Strata Satu) Jurusan : Sistem Komputer
SEKOLAH TINGGI
MANAJEMEN INFORMATIKA DAN TEKNIK KOMPUTER SURABAYA
vi
ABSTRAKSI ... iii
KATA PENGANTAR ... v
DAFTAR ISI ... vi
DAFTAR TABEL ...x
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR LAMPIRAN ... xiii
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang Masalah. ...1
1.2. Perumusan Masalah ...2
1.3. Pembatasan Masalah ...3
1.4. Tujuan ...3
1.5. Kontribusi ...4
1.6. Sistematika Penulisan ... 4
BAB II LANDASAN TEORI 6
2.1. Ampas Tahu ... 6
2.2. Motor Listrik 3 Fasa ...7
2.2.1. Struktur Motor 3 Fasa ...8
2.2.2. Pengendalian Motor 3 Fasa Dengan Dua Arah Putaran ... 9
2.3. Inverter VF-S11 ... 10
2.3.1. Koneksi ... 10
2.3.2. Mode Operasi Inverter ...11
A. Mode Source ...11
B. Mode Sink ... 12
C. Mode PLC ...12
2.3.3. Parameter Inverter ...12
vii
F. Tombol Atas dan Bawah Pada Operation Panel ...14
G. Komunikasi Serial ...14
H. Saklar Eksternal ... 14
I. VIA dan VIB ... 14
J. SR1 - SR7...15
K. F287 – F294 ...15
2.3.4. MikrokontrollerATmega16 ... 15
A. Konfigurasi Pin ... 17
B. Konfigurasi I/O Port ... 18
C. Fungsi Khusus PortA ...19
D. Fungsi Khusus PortB ...20
E. Fungsi Khusus PortC ... 22
F. Fungsi Khusus PortD ...23
G. Reset ...24
2.5. LCD (Liquid Crystal Display) ... 26
2.6. Downloader Microcontroller ATmega16... 29
BAB III METODE PENELITIAN 32
3.1. Perancangan Perangkat Keras ...34
3.1.1. Rangkaian Microcontroller ...34
A. Rangkaian minimum sistem microcontroller ...35
B. Perancangan Interface I/O ...36
a). Port A ...36
b). Port B...36
viii
A. Regulator...39
B. Rangkaian ULN2803 ...40
3.1.3. Rangkaian Input ...40
A. Push Button Mini switch ...40
3.1.4. Rangkaian Output ...41
A. Modul Display (LCD)...41
B. Relay ...42
3.2. Perancangan Perangkat Lunak ...43
3.3.1. Program Mikrokontroler ...46
A. Program Tombol ...46
B. Program Menjalankan Inverter ...48
3.4. Perancangan Mekanik ...49
3.4.1 Mekanik Tabung ...49
3.5. Metode pengujian dan Evaluasi Sistem ...50
3.5.1 Pengujian dan Evaluasi Tombol Pemilihan Mode ...50
3.5.2 Pengujian dan Evaluasi Inverter dan Motor Tiga Fasa ...51
3.5.3 Pengujian dan Evaluasi KeseluruhanSistem ...51
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 52
4.1 Pengujian Tombol, Minimum Sistem Microcontorller ATmega16, Dan LCD ...52
4.1.1 Tujuan ...52
4.1.2 Alat Yang Digunakan. ...53
4.1.3 Prosedur Pengujian ...53
4.1.4 Hasil Pengujian ...54
4.2 Pengujian relay ...55
ix
4.3.1. Tujuan ...57
4.3.2. Alat Yang Digunakan ...57
4.3.3 Prosedur Pengujian ...57
4.3.4 Hasil Pengujian ...58
4.4 Pengujian Keseluruhan Sistem ...59
4.4.1. Tujuan ...59
4.4.2. Alat Yang Digunakan ...59
4.4.3 Prosedur Pengujian ...60
4.4.4 Hasil Pengujian ...61
BAB V PENUTUP 65
5.1. Kesimpulan ...65
5.2. Saran ...66
DAFTAR PUSTAKA ...67
1 1.1 Latar Belakang Masalah
Peternakan sapi dan kambing merupakan salah satu usaha yang di gemari 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 setelah 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 umur simpannya tidak dapat bertahan lama, karena kadar air yang tinggi menyebabkan bakteri mudah berkembang dan berakibat ampas tahu menjadi basi.
Ampas tahu merupakan limbah proses pembuatan tahu, yang dapat digunakan sebagai bahan pakan ternak seperti sapi, kambing dan unggas. Bahan pakan ini mudah didapat dan memiliki kandungan protein kasar sebesar 20%. (Karosi, eta 1982).
(Widyatmoko, 1996).
Dengan permasalahan diatas dibuatlah alat yang dapat menurunkan kadar air ampas tahu secara otomatis menggunakan sistem microcontroller sebagai otak dari pengontrol alat yang digunakan. Diawali dengan menyiapkan ampas tahu yang telah dimasukkan dalam kain kaos penyaringan dan diikat sesuai dengan kapasitas dan bobot yang ditentukan maksimal 3 kg. Kemudian disemprot dengan air panas dengan temperatur 60o dan di lanjutkan dengan proses pengurangan kadar air pada ampas tahu dengan cara ampas diputar pada tabung pengeringan menggunakan motor 3 fasa yang telah diatur kecepatan dan waktunya. Dengan dibuatnya alat ini agar dapat membantu para peternak untuk mengurangi kadar air pada ampas tahu sebagai asupan pakan 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.
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.
1. Mesin pengurang kadar air pada ampas tahu tetap membutuhkan operator untuk mengawali proses kerja alat ini, yaitu untuk memasukkan air dan 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.
1.5 Kontribusi
Kami mencoba untuk membuat mesin pengurang kadar air ampas tahu secara otomatis dengan menggunakan microcontroller sebagai pusat pengaturan dengan tujuan membantu pekerjaan para peternak sapi, dan kambing yang menggunakan ampas tahu sebagai pakan ternak mereka.
1.6 Sistematika Penulisan
Penulisan buku ini secara sistematis diatur dan disusun dalam lima bab yang di dalamnya terdapat beberapa sub bab, di mana akan dijelaskan secara rinci 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
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
Bab ini menjelaskan tentang pengujian sistem baik hardware
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
6
BAB II
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.
2.2 Motor Listrik 3 Fase
Motor listrik 3 fase adalah suatu motor AC yang menggunakan suplay tegangan 3 fase. Dimana tegangan AC tiga fase memiliki 4 hantaran dimana dari 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)
2.2.1 Struktur Motor 3 Fase
Di dalam motor 3 fase terdapat lima lilitan dimana dati ketiga lilitan tadi terdapat 6 buah hantaran yang dijadikan dua group yaitu U1, V1, W1, dan U2, V2, W2 untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.3.
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.
2. Namun pada struktur delta biasanya digunakan pada motor berarus besar. Dengan menggunakan struktur delta, start pada motor lebih cepat sehingga kestabilan pada putaran motor akan lebih cepat dicapai dibandingkan dengan struktur star, namun pada struktur delta dibutuhkan arus lebih besar. Jika 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 Deltapada Motor 3 Fase. (Sumber : Toshiba Schneider Inverter Corporation, 2003) 2.2.2 Pengendalian Motor 3 Fase Dengan Dua Arah Putaran
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.
1. Air Conditioning.
2. DC power utilitation.
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.
Mode yang digunakan untuk mengoperasikan inverter yaitu mode source,
dan sink.
2.3.2 Mode Operasi Inverter A. Mode Source
Pada mode operasi source sinyal inputan diberikan pada terminalmasukan yaitu dengan cara menghubungkan pada terminal P24. Koneksi mode ini dapat dilihat pada Gambar 2.7.
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.
C. Mode PLC
Mode operasi ini sinyal inputan diberikan pada terminal masukan dengan cara menghubungkan ground PLC dengan terminal PLC, lalu menghubungkan terminal masukan dengan output dari PLC. Koneksi mode ini dapat dilihat pada Gambar 2.9.
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.
1. CNOD
CNOD adalah sebuah parameter yang di gunakan untuk command mode selection. Sinyal-sinyal masukan ke inverter dapat di kirimkan melalui dua cara yaitu.
1. Melalui terminal board.
2. Melalui operation panel.
Untuk merubah arah putaran motor AC tidak dapat di lakukan melalui
opetation panel. Sedangkan untuk operasi melalui terminal board kita dapat 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.
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.
4. Tombol atas dan bawah pada operation panel, cara ini dapat dipilih dengan memberikan nilai 3 pada parameter FNOD. Pengaturan frekuensi dapat 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.
3. SR1 - SR7
Parameter ini digunakan untuk memberi nilai pada presets kecepatan operasi frekuensi satu sampai tujuh.
4. F287 – F294
Parameter ini digunakan untuk memberi nilai pada presets kecepatan operasi frekuensi delapan sampai lima belas. Untuk dapat memakai presets 8 s.d 15 kita harus memberi nilai 9 pada parameter F113.
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
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.
10. Menggunakan arsitektur RISC.
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.
2.4.1 Konfigurasi Pin
1. VCC : Suplai tegangan digital
2. Gnd : Ground
3. PortA (PA0...PA7) : PortA berfungsi sebagai input untuk A/D converter. PortA juga digunakan sebagai 8 bit bi-directional
port I/O jika A/D converter tidak digunakan. Pin 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.
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 inputinternal clock operating circuit.
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
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.
Bit DDxn pada register DDRxn digunakan untuk mengatur arah dari pin. Jika DDxn ditulis dengan logika satu maka Pxn menjadi pin output. Jika DDxn ditulis dengan logika nol maka Pxn menjadi pin input. Jika PORTxn ditulis dengan logika satu maka pin dikonfigurasikan sebagai output, hal ini mengakibatkan pull-up resistor menjadi aktif, sedangkan untuk mennonaktifkan
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.
DDxn PORTxn PUD
(in SFIOR)
Input / Output
Pull-up Comment
0 0 X Input No Tri-State (Hi-Z)
0 1 0 Input Yes Pxn will source current if ext, pulled low
0 1 1 Input No Tri-State (Hi-Z) 1 0 X Output No OutputLow (Sink) 1 1 X Output No OutputHight (Source)
(Sumber : PT. Elex Media Komputindo, 2004)
A. Fungsi Khusus PortA
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) PA6 ADC6 (ADC input channel 6) PA5 ADC5 (ADC input channel 5) PA4 ADC4 (ADC input channel 4) PA3 ADC3 (ADC input channel 3) PA2 ADC2 (ADC input channel 2) PA1 ADC1 (ADC input channel 1) PA0 ADC0 (ADC input channel 0)
(Sumber : PT. Elex Media Komputindo, 2004)
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. Port Pin Alternate Function
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)
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
dikonfigurasikan sebagai master maka pin ini akan menjadi pin input. Jika microcontroller
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.
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 inputcounter 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 USART.
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. Port Pin Alternate Function
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 : PT. Elex Media Komputindo, 2004)
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.
3. TDI (PC5) : Digunakan sebagai jalur antarmuka JTAG. 4. TDO (PC4) : Digunakan sebagai jalur antarmuka JTAG. 5. TMS (PC3) : Digunakan sebagai jalur antarmuka JTAG. 6. TCK (PC2) : Digunakan sebagai jalur antarmuka JTAG.
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. Port Pin Alternate Function
PD7 OC2 (Timer/Counter2 Output Compare Match Output) PD6 ICP1 (Timer/Counter1 Input Capture Pin)
Port Pin Alternate Function
PD2 INT0 (External Interrupt 0 Input) PD1 TDX (USART Output Pin) PD0 RXD (USART Input Pin)
(Sumber : PT. Elex Media Komputindo, 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
5. INT1 (PD3) : Pin ini digunakan sebagai input dari interrupt 1. 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. (Sumber : Nalwan, 2003).
Tabel 2.7. Isi Register setelah reset.
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
PCON (CMOS) 0XXX000B
((Sumber : Nalwan, 2003).
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.
Gambar 2.12. Aliran arus dan perubahan tegangan pada reset otomatis. (Sumber : Nalwan, 2003).
2.5 LCD (Liquid Crystal Display)
Gambar 2.13. Karakter-karakter pada LCD.
(Sumber : Datasheet LCD 16x2 hal2)
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
3. VEE : Power Supply pengatur kecerahan 4. RS : RS = 0, memilih Intruction Input
RS = 1, memilih Data Input
5. R/W : R/W = 0, tulis R/W : R/W = 1, baca 6. E : Enable
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 : Datasheet LCD 16x2 : 3)
Dari Gambar 2.15. 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 : Datasheet LCD 16x2 hal4)
Sesuai dengan Tabel 2.8, tabel kebenaran tersebut sama dengan tabel kebenaran dari gerbang logika not OR (NOR).
Tabel 2.9. Tabel kebenaran pengoperasian 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
RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 Instruksi
0 0 0 0 1 DL 1 - - - Function Set
1 0 Data Data Write
(Sumber : Datasheet LCD 16x2 hal4)
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. Downloader Microcontroller ATmega16
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 2.15.
Gambar 2.15. Downloader DT-HiQ AVR-51 USB ISP.
(Sumber : Datasheet . Downloader DT-HiQ AVR-51 USB ISP : 1-5)
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
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.
11. Dilengkapi LED konverter untuk power dan status dengan warna yang berbeda.
12. Jangan menghubungkan kedua konektor (AVR dan MCS-51) secara bersamaan dan pemograman AVR dan MCS-51 harus dilakukan secara bergantian.
[image:36.595.94.513.95.623.2]13. Pin nomor 1 ditandai dengan warna kabel yang berbeda atau tanda segitiga atau panah pada konektor.
Gambar 2.16. Konektor ISP pada AVR®.
32
BAB III
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
Untuk pembuatan mesin pengurang kadar air ampas tahu dengan metode pengendalian motor tiga fase ini digunakan blok diagram secara keseluruhan seperti pada Gambar 3.1.
Proses pemanasan dan pengaliran air
[image:38.595.97.505.201.628.2]Proses pengeringan kadar air ampas tahu
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
Relay Heater Relay Pompa Air M icr o co n tr o ller AT M eg a1 6 Sensor LM35 LCD ULN 2803 Tegangan 220 VAc Inverter VF-S11 Motor 3 fasa
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.
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
3.1.1. Rangkaian Microcontroller
Pada penelitian ini dibuat piranti pengendali menggunakan
microcontroller keluaran AVR, yaitu ATmega16. Untuk mengaktifkan atau menjalankan microcontroller ini diperlukan rangkaian minimum system. Rangkaian minimum system tersebut terdiri rangkaian reset, rangkaian oscillator, rangkaian power supply dan rangkaian sistem microcontroller.
Dalam perancangan perangkat keras minimum system ATmega16 terdapat beberapa rangkaian pendukung yaitu rangkaian reset dan rangkaian oscillator.
Pada rangkaian reset menggunakan manual reset. Pada rangkaian oscillator
A. Rangkaian Minimum System Microcontroller
Untuk menjalankan microcontroller dibutuhkan sebuah rangkaian minimum system agar microcontroller tersebut dapat bekerja dengan baik. Rangkaian
minimum system terdiri dari rangkaian reset dan rangkaian oscillator.
Reset pada microcontroler ATmega16 terjadi dengan adanya logika high “1”
selama dua cycle pada kaki RST pada microcontroller ATmega16. Setelah kondisi pin RST kembali low, maka microcontroller akan menjalankan program dari alamat 0000H. Dalam hal ini reset yang digunakan adalah manual reset.
Pada pin VCC diberi masukan tegangan operasi berkisar antara 4,5 volt sampai dengan 5,5 volt. Pin RST mendapat masukan dari manual reset.
[image:40.595.92.506.289.688.2]Rangkaian minimum system dapat dilihat pada Gambar 3.3 berikut.
Pin XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin oscillator bagi microcontroller
ATmega16. Pin XTAL1 befungsi sebagai input dan XTAL2 sebagai output
oscillator. Oscillator ini bisa berasal dari kristal atau dari keramik resonator.
Seperti yang sudah terlihat di atas, pin XTAL1 dan XTAL2 dihubungkan dengan komponen XTAL sebesar 4000000 MHz. Pada proyek Tugas Akhir ini dibuat rangkaian oscillator internal yang terbuat dari kristal. Nilai C1 dan C2 masing-masing 33 pF.
B. Perancangan Interface I/O
Rangkaian I/O dari microcontroller mempunyai kontrol direksi yang tiap bitnya dapat dikonfigurasikan secara individual, maka dalam perancangan I/O yang digunakan ada yang berupa operasi port ada pula yang dikonfigurasi tiap bit I/O. Berikut ini akan diberikan konfigurasi dari I/O microcontroller tiap bit yang ada pada masing-masing port yang terdapat pada microcontroller.
1. Port A, digunakan untuk input sensor temperatur LM35. 2. Port B, digunakan untukmasukan push button.
3. Port C, digunakan untuk output LCD. 4. Port D, digunakan untuk outputRelay dan.
Untuk perancangan interface input dan output pada microcontroller yang lebih detail dapat dilihat pada tabel 3.1.
Tabel 3.1. Perancangan interfaceInput/Output Port Alokasi Port pada Hardware PortA.0 Input LM35
C7
10uf
SW
3
SW PUSHBUTTON
0
R4
100
5V
R3
10k
C. Rangkaian Reset
Reset pada microcontroler ATmega16 terjadi dengan adanya logika high
“1” selama dua cycle pada kaki RST pada microcontroller ATmega16. Setelah kondisi pin RST kembali low, maka microcontroller akan menjalankan program dari alamat 0000H. Dalam hal ini reset yang digunakan adalah manual reset.
[image:42.595.95.489.109.696.2]Rangkaian reset dapat dilihat pada Gambar 3.6.
Gambar 3.3. Rangkaian Reset
Port Alokasi Port pada Hardware PortC.0 -
PortC.1 -
PortC.2 D7 LCD PortC.3 D6 LCD PortC.4 D5 LCD PortC.5 D4 LCD PortC.6 EN LCD PortC.7 RS LCD
D. Rangkaian Oscillator
Pin XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin oscillator bagi microcontroller
ATmega16. Pin XTAL1 befungsi sebagai input dan XTAL2 sebagai output oscillator. Oscillator ini bisa berasal dari kristal atau dari keramik resonator.
Rangkaian oscillator dapat dilihat pada Gambar 3.7.
Gambar 3.4. Rangkaian Oscillator
Pada proyek akhir ini dibuat rangkaian oscillatorinternal yang terbuat dari kristal. Nilai C1 dan C2 masing-masing 33 pF.
3.1.2. Rangkaian Pendukung
[image:43.595.95.514.223.531.2]A. Regulator
Pada bagian regulator untuk proyek ini menggunakan 2 komponen regulator yaitu regulator untuk keluaran 5v dimana dalam proyek ini menggunakan IC 7805 yang bertujuan untuk menstabilkan tegangan dengan keluaran 5v.
[image:44.595.94.511.297.602.2]Rangkaian ini berfungsi untuk catu daya. Catu daya merupakan pendukung utama bekerjanya suatu sistem. Catu daya yang biasa digunakan untuk menyuplai tegangan sebesar 5 Volt adalah catu daya DC yang memiliki keluaran +5 volt. Catu daya ini digunakan untuk mensuplay tegangan sebesar 5 volt. IC 7805 (IC regulator) digunakan untuk menstabilkan tegangan searah. Kapasitor digunakan untuk mengurangi tegangan kejut saat pertama kali saklar catu daya dihidupkan. Sehingga keluaran IC regulator 7805 stabil sebesar 5 volt DC. Rangkaian regulator terlihat pada gambar 3.8.
Gambar 3.5. Rangkaian Regulator 5v
Minimum Sy stem DC 5v Output D2 1N4002 1 2 0 U3
7805 (REGULATOR 5V) 2 4 6 VIN G N D OUT C8 C C9 C Input
B Rangkaian ULN2803
Rangkaian ULN2803 disini memiliki fungsi untuk driver dari relay dimana pada proyek ini menggunakan 6 buah relay dengan memfokuskan 6 buah relay
[image:45.595.92.510.228.541.2]yang digunakan dalam proses menjalankan inverter, pompa air, serta pamanas.
Gambar 3.6. Rangkaian ULN2803
3.1.3. Rangkaian Input
Pada proyek ini terdapat rangkaian masukan yaitu sensor temperature untuk menunjang kinerja alat dalam proyek ini. Dimana penjelasan dan rangkaiannya sebagai berikut.
A. Push Button Mini Switch.
Push button disini memiliki fungsi untuk memfungsikan alat dan untuk pemilihan mode pasteurisasi yang diinginkan user. Prinsip kerja Push button
adalah memiliki fungsi sama seperti saklar push-on yaitu akan terhubung pada saat katupnya ditekan pada batas penekanan tertentu yang telah ditentukan dan akan memutus saat–saat katup tidak ditekan.
Gambar 3.7. Rangkaian tombol.
3.1.4. Rangkaian Output A. Modul Display (LCD)
Modul display merupakan modul yang berfungsi untuk menampilkan menu, intruksi–intruksi program yang akan dijalankan, informasi waktu dan temperatur saat proses dilakukan yang dikirim oleh microcontroller. Informasi tersebut ditampilkan pada sebuah LCD 16 x 2.
Gambar 3.8 Rangkaian LCD
E 5 V J17 LCD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 D6 RW RS D5 D4 D7 R7 100
MODE B MODE C
R6 10k R6 10k 5 V 5 V C13
CAP C13CAP
B. Relay
Relay menggunakan ULN2803 sebagai driver untuk menjalankanya. Dimana dari microcontroller dialiri arus ke driver ULN2803 untuk menggerakan
relay yang pada akhirnya relai ON dan memicu supply tegangan melalui kontaktor
[image:47.595.94.504.312.677.2]relay. Perangkat yang terhubung relay akan menyala apabila tegangan 5 v masuk dan berlogika high atau bernilai 1 dan perangkat yang terhubung relay akan mati dengan kondisi sebaliknya.
Gambar 3.9 Rangkaian relay
3.2. Perancangan Perangkat Lunak
[image:48.595.94.506.307.696.2]Perancangan perangkat lunak bertujuan untuk memperoleh, menampilkan data temperatur dan waktu untuk pemodelan pengeringan ampas tahu yang digunakan. Perancangan perangkat lunak terbagi dalam beberapa device sistem antara lain, program baca temperatur, program LCD, dan program untuk penggerak komponen–komponen pembantu lainnya seperti, relay untuk inverter, dan heater (pemanas). Diagram alir perangkat lunak secara umum dapat dilihat pada Gambar 3.10. berikut.
Gambar diatas merupakan aliran proses saat start yaitu pemilihan mode yang akan dijalankan oleh mesin pengurang kadar air ampas tahu melalui
[image:49.595.93.505.274.584.2]microcontroller. Saat penekanan terjadi microcontroller akan mendeteksi penekanan tombol. Ketika tombol ditekan microcontroller mendapat input low kemudian akan diteruskan ke proses pemanasan air, pengaliran air panas, dan pengeringan ampas tahu.
Gambar 3.11 Diagram alir program tombol.
Gambar 3.12 Diagram alir program pengeringan ampas tahu mode A. Pada gambar 3.12 adalah diagram alir program pengeringan ampas tahu mode A. Pada mode A kecepatan motor rendah dan waktu kecepatan penuh hanya tiga menit.
Pada gambar 3.13 adalah diagram alir program pengeringan ampas tahu mode B. Pada mode B kecepatan motor sedang dan waktu kecepatan penuh hanya lima menit.
[image:51.595.94.502.279.499.2]Diagram alir program pengeringan ampas tahu mode C. Mode C kecepatan motor tinggi, dan waktu kecepatan penuh sembilan menit. Dapat dilihat pada gambar 3.14.
Gambar 3.14 Diagram alir program pengeringan ampas tahu mode C.
3.3. Program microcontroller A. Program Tombol
Penekanan tombol dilakukan untuk menjalankan proses dan memilih mode pengeringan yang diinginkan user. Berikut potongan program pembacaan tombol.
#define mode_a PINB.0 #define mode_b PINB.1 #define mode_c PINB.2
void mode_cc(); int flag_a = 0,a,i; int flag_b = 0,a,i; int flag_c = 0,a,i;
system_init(); while (1) {
if (mode_a == 0 && flag_a == 0) {
lcd_clear(); flag_a = 1; mode_aa(); flag_a = 0; }
else if (mode_b == 0 && flag_b == 0) {
lcd_clear(); flag_b = 1; mode_bb(); flag_b = 0; }
else if (mode_c == 0 && flag_c == 0) {
lcd_clear(); flag_c = 1; mode_cc(); flag_c = 0; }
}
}
B. Program Menjalankan Inverter
Program inverter dilakukan setelah pompa air berhenti. Potongan program
inverter untuk mode A sebagai berikut.
#define fw PORTD.7 #define s1 PORTD.6 #define s2 PORTD.2 #define s3 PORTD.3 pompa_air = 0; lcd_clear(); lcd_gotoxy(5,0); lcd_puts("proses"); lcd_gotoxy(4,2); lcd_puts("pengeringan"); delay_ms(3000);
fw = 1;
delay_ms(1000);
delay_ms(3000);
s1 = 0;s2 = 1;s3 = 0; delay_ms(3000);
s1 = 1;s2 = 1;s3 = 0; delay_ms(3000);
s1 = 0;s2 = 0;s3 = 1; lcd_clear();
timer_all(3); lcd_clear();
s1 = 0;s2 = 0;s3 = 0;fw = 0;
}
3.4 Metode pengontrolan Motor 3 Fasa
[image:53.595.91.510.200.657.2]Metode pengontrolan motor 3 fasa merupakan cara untuk mengatur kecepatan dan frekuensi motor 3 fasa melalui inverter VF-S11. Terdapat 2 cara dalam pengontrolan yaitu delta dan star. Pada penelitian ini penulis memilih struktur delta karena tegangan yang dipakai sesuai dengan tegangan rumah 220 volt. Berikut gambar konfigurasi struktur delta pada motor 3 fasa yang sesuai dengan gambar 2.5.
3.5 Perancangan Mekanik
perancangan mekanik menggunakan tabung berlubang untuk pengurang kadar air ampas tahu, dengan memanfaatkan daya sentrifugal putaran tabung yang dihasilkan oleh motor 3 fasa. Kapasitas maksimum tabung hanya 3 kilogram ampas tahu.
3.4.1 Mekanik Tabung
[image:54.595.227.408.590.719.2]Proses pengurangan kadar air ampas tahu menggunakan tabung berlubang yang memanfaatkan gaya sentrifugal yang dihasilkan dari kecepatan putar motor tiga fasa. Tabung ini terbuat dari bahan plastik yang dilubangi sedemikian rupa agar air dapt keluar dari lubang-lubang yang telah dibuat.
Gambar 3.16 Tabung pengurang kadar air ampas tahu.
Gambar 3.18 alat tampak samping.
3.5 Metode pengujian dan Evaluasi Sistem
Pada penelitian ini pengujian akan dilakukan pada alat pengurang kadar air. Mulai dari menghubungkan alat dengan power supply 9 volt untuk
microcontroller dan tegangan 220 Vac untuk heater, pompa air, dan inverter VF-S11. Pengujian paling akhir adalah pengujian sistem secara keseluruhan untuk mengetahui apakah alat dapat berjalan dengan baik dan sesuai dengan harapan.
3.5.1 Pengujian dan Evaluasi Tombol Pemilihan Mode
3.5.2 Pengujian dan Evaluasi Inverter dan Motor Tiga Fasa
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah inverter dan motor tiga fasa dapat berjalan ketika mendapatkan output tegangan dari microcontroller yang mengirimkan sinyal high untuk mengaktifkan relay guna melakukan proses
switching ke inverter.
3.5.3 Pengujian dan Evaluasi Keseluruhan Sistem
52
BAB IV
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, Minimum system Microcontorller ATmega16, Dan LCD
Pengujian tombol, minimum system microcontorller ATmega16, dan LCD dilakukan dengan cara memberikan tegangan untuk tombol melalui kabel yg telah terhubung pada Vcc 5 volt DC dan kaki satunya dihubungkan ke inputan yang terdapat pada microcontroller. Sehingga pada saat terjadi penekanan tombol sistem dapat membaca tombol mana yang telah ditekan, dan dapat ditampilkan ke LCD.
4.1.1 Tujuan
4.1.2 Alat Yang Digunakan a). Tiga buah tombol pemilhan mode. b). Power supply 9 volt DC.
c). LCD 16x2.
d). Minimum systemmicrocontrollerAtmega16.
4.1.3 Prosedur Pengujian
a). Menghubungkan Tombol pemilihan mode pada kabel output dari Vcc dan
[image:58.595.94.517.322.604.2]ground ke minimum system microcontroller Atmega16, untuk data pada tombol lihat tabel 4.1.
Tabel 4.1. Tabel Pengujian Tombol.
PINB.0 PINB.1 PINB.2
Tombol mode A Tombol mode B Tombol mode C
b). Hubungkan PORT.C pada minimum system microcontroller Atmega16 dengan LCD seperti pada tabel 4.2.
Tabel 4.2. Tabel konfigurasi LCD.
Minimum system Atmega16 LCD 16x2
PORTC.2 D7
PORTC.3 D6
PORTC.4 D5
PORTC.5 D4
PORTC.6 EN
[image:58.595.125.517.606.708.2]4.1.4 Hasil Pengujian
Hasil dari pengujian bahwa tombol pemilhan mode sudah tersambung dengan baik pada microcontroller, serta dapat memberikan input pada port
[image:59.595.94.519.307.501.2]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 4.3.
Tabel 4.3. Tabel Pengujian Tombol.
Tombol Mode 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
Dari Tabel 4.3 dapat dilihat proses tombol yang ditekan, serta output
tegangan yang dikeluarkan oleh masing-masing tombol yang akan diproses pada
microcontroller ATMega 16 untuk melakukan proses selanjutnya.
[image:59.595.209.391.584.723.2]Gambar 4.2. Tampilan Tombol pemilihan modeA, modeB, dan modeC pada LCD.
4.2 Pengujian Relay
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah masing-masing relay
akan aktif jika dipicu dengan tegangan yang diberikan dari power supply. Jika
relay aktif akan ditandai dengan menyalanya lampu LED indikator.
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.
4.2.2 Alat Yang Digunakan a). relay.
c). Lampu LED indikator. d). Resistor 220 ohm.
4.2.3 Prosedur Pengujian
a). Hubungkan power supply 5 volt DC pada kaki koil relay.
b). Pada kaki tegangan sumber dihubungkan dengan 5 volt DC. c). Hubungan kaki output relay dengan salah satu kaki lampu LED.
d). Hubungkan kaki LED kedua dengan resistor 220 ohm, lalu hubungkan dengan ground.
4.2.4 Hasil Pengujian
Dari pengujian ini dapat diperoleh output dan input yang sesuai dengan prosedur percobaan yang telah dilakukan. Dan untuk mengetahui relay aktif atau tidak pada relay. dapat diketahui dengan nyala indikator LED pada masing-masing relay. Untuk mengetahui relay aktif dan tidak dapat dilihat pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4. Tabel Pengujian Modul Relay.
No
Input Output
Relay LED
Relay
1. √ nyala
2. - Mati
4.3 Pengujian motor tiga fasa dengan inverter VF-S11
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah inverter dapat bekerja dengan baik, dan motor tiga fasa dapat berputar sesuai dengan yang di inputkan
inverter. Dengan menggunakan mode sink pada inverter, maka digunakan cc sebagai pemicu fw, s1-s3 pada terminal board.
4.3.1 Tujuan
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah inverter dapat bekerja dengan baik, dan motor tiga fasa dapat berputar sesuai dengan yang di inputkan
inverter.
4.3.2 Alat Yang Digunakan a). Inverter VF-S11.
b). Sebuah motor tiga fasa. c). kabel.
4.3.3 Prosedur Pengujian
a). Hubungkan inverter VF-S11 dengan motor tiga fasa, sesuiakan U,V,W .
b). Pasang kabel pada cc, fw, s1, s2, s3 yang terdapat pada terminal board. c). Mengeset besaran frekuensi.
e). Hubungkan kabel cc dengan tabel dibawah ini untuk variasi kecepatan motor sesuai tabel 4.5.
Tabel 4.5. Tabel variasi kecepatan.
S3
S2
S1
Kecepatan
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
2
0
1
1
3
1
0
0
4
1
0
1
5
1
1
0
6
1
1
1
7
4.3.4 Hasil Pengujian
[image:63.595.94.504.164.666.2]Dari pengujian ini dapat diperoleh output dan input yang sesuai dengan prosedur percobaan yang telah dilakukan. Dan motor dapat berputar sesuai dengan frekuensi yang telah di set pada inverter. Tabel 4.6 adalah pengaturan frekuensi pada inverter.
Tabel 4.6. Tabel pengaturan frekuensi inverter.
S3
S2
S1
Frekuensi
0
0
0
15
0
0
1
17.5
0
1
0
20
0
1
1
22.5
1
0
0
25
1
0
1
27.5
1
1
0
30
Hz, maka kenaikan frekuensi setiap kecepatan adalah 2.5 Hz. Pada mesin ini R (reverse) tidak digunakan, karena hanya memerlukan satu arah putaran.
4.4 Evaluasi Sistem Secara Keseluruhan
Dalam hal ini pengujian sistem dilakukan mulai dari awal proses yaitu : pemilihan mode,pemanasan air, penyiraman air panas dengan pompa, hingga proses pengurangan kadar air ampas tahu berlangsung. Dan juga untuk mengetahui apakah inverter VF-S11 mampu mengontrol kecepatan dari motor 3 fase.
4.4.1 Tujuan
Tujuan dari evaluasi sistem ini adalah untuk mengetahui apakah mesin pengurang kadar air ampas tahu menggunakan metode pengendalian motor 3 fase dapat berjalan sesuai dengan yang diinginkan oleh penulis. Yang dapat menjalankan proses pemanasan ampas menggunakan air yang telah dipanaskan kemudia disemprotkan pada ampas tahu sebelum dikurangi kadar airnya atau dikeringkan. Sesuai dengan input yang dikehendaki oleh pengguna.
4.7.2 Alat Yang Digunakan a). Power supply 9 volt DC. b). Minimum system ATmega16 c). Tabung pemanas air (heater).
e). Pompa Air. f). Ampas tahu. g). Motor AC 3 fase. h). Stopwatch
4.4.3 Prosedur Pengujian
a). Hubungkan power supply 9 volt DC pada input minimum system
ATmega16.
b). Hubungkan pin 4 pada ULN2803 ke PORTD.4
c). Hubungkan pin 15 pada ULN2803 ke relay untuk proses switching heater.
d). Menghubungkan tombol pemilihan mode pada kabel output dari Vcc dan
Ground ke microcontroller.
e). Hubungkan pin 5 pada ULN2803 ke PORTD.5 untuk proses switching
pompa air.
f). Hubungkan salah satu kabel pompa dengan tegangan 220 VAC. g). Hubungkan salah satu kaki heater dengan tegangan 220 VAC.
h). Hubungkan kabel LCD dengan tegangan 5 volt DC dari minimum system. i). Hubungkan sensor temperatur LM35 kaki 1 pada ground, kaki 2 pada
PortA0 ATmega16, kaki 3 pada input 5 volt DC.
j). Hubungkan kabel output U,V,W dari inverter pada terminal U,V,W motor 3 fasa.
l). Pastikan semua kabel tersambung dengan benar.
m). Masukkan program lampiran 1 pada microcontroller ATmega16.
n). Siapkan 20 liter air yang akan dipanaskan untuk proses penyiraman ampas tahu ke dalam tabung pemanas air.
o). Siapkan maksimal 3 Kg Ampas tahu yang akan diproses.
p). Sebelum proses pengurangan kadar air pada ampas tahu dilakukan, pastikan ampas dimasukkan ke dalam kain kaos yang telah disiapkan, dan diikat rapat-rapat.
q). Pilih mode pengeringan, dan tunggu sampai proses selesai. r). Pengukuran kadar air ampas tahu pada lima titik.
4.4.4 Hasil Pengujian
kadar air ampas tahu dilakukan pada empat titik di tepi dan tengah ampas. Hasil dari proses pengeringan ampas tahu sesuai dengan masing-masing mode dapat dilihat pada Tabel dan Gambar dibawah ini.
Tabel 4.7. Tabel proses dan hasil mode A.
Proses Interval
waktu
Keterangan
Pengukuran kadar air awal 60 detik Kadar air 60%
Penekanan Tombol - Pemilihan Mode A
Pemanasan air 59 menit Suhu air dapat mencapai 60oC
Pengaliran air 35 detik Air dari tangki dialirkan ke tabung
Pengurangan kadar air
ampas mode A 3 menit
Pengukuran titik 1 = 40% Pengukuran titik 2 = 40% Pengukuran titik 3 = 38% Pengukuran titik 4 = 38% Pengukuran titik 5 = 36% Kadar air rata-rata 38 % setelah
dilakukan mode A
Tabel 4.8. Tabel proses dan hasil mode B.
Proses Interval
waktu
Keterangan
Pengukuran kadar air awal 60 detik Kadar air 60%
Penekanan Tombol - Pemilihan Mode B
Pemanasan air 59 menit Suhu air dapat mencapai 60oC Pengaliran air 35 detik Air dari tangki dialirkan ke tabung
Pengurangan kadar air ampas mode B
5 menit
Pengukuran titik 1 = 18% Pengukuran titik 2 = 16% Pengukuran titik 3 = 16% Pengukuran titik 4 = 16% Pengukuran titik 5 = 14% Kadar air rata-rata 16% setelah
dilakukan mode B
Gambar 4.4. Ampas setelah diproses dengan ModeB.
Tabel 4.9. Tabel proses dan hasil mode C.
Proses Interval
waktu
Keterangan
Pengukuran kadar air awal
60 detik Kadar air 60%
Proses Interval waktu
Keterangan
Pemanasan air 59 menit Suhu air dapat mencapai 60oC Pengaliran air 35 detik Air dari tangki dialirkan ke tabung
Pengurangan kadar air
ampas mode C 9 menit
Pengukuran titik 1 = 12% Pengukuran titik 2 = 10% Pengukuran titik 3 = 10% Pengukuran titik 4 = 12% Pengukuran titik 5 = 8% Kadar air rata-rata 10% setelah
[image:69.595.94.517.111.508.2]dilakukan mode C
65
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil evaluasi yang telah dilakukan dalam pembuatan mesin pengurang kadar air ampas tahu dapat disimpulkan bahwa Tugas Akhir ini telah sesuai dengan tujuan awal yaitu mengurangi kadar air pada ampas tahu. Berikut adalah beberapa poin kesimpulan dari pengerjaan tugas akhir ini:
1. Dengan memanfaatkan motor tiga fase dan inverter yang terintegrasi dengan minimum sistem Atmega16 ini telah berhasil berjalan dengan baik. Namun terdapat kendala pada alat ini yaitu kapasitas maksimal ampas tahu hanya tiga kilogram dan pengisian air untuk pemanas masih manual, yang mengakibatkan proses pengurangan kadar air ini tidak cocok untuk produksi masal.
2. Penggunaan heater dan inverter dapat dilakukan dengan baik, namun kekurangan dari penggunaan heater dan inverter ini memakan daya listrik yang besar. Jika digunakan pada rumah yang memiliki daya kecil tidak dapat menggunakan alat ini.
3. Pemanasan air dengan menggunakan heater sudah dapat memanaskan air sampai dengan temperatur yang ditentukan 60oC.
LIGNO E45 sebanyak 5 titik pada bagian ampas tahu setelah dilakukan proses
pengurangan kadar air.
6. Penggunaan pompa air kurang efektif dilakukan, karena air yang dialirkan telalu panas yang pada akhirnya memperpendek umur pompa air.
7. Sensor temperatur LM35 adalah sebuah komponen yang berfungsi untuk mengubah besaran analog menjadi besaran digital. Tegangan yang dihasilkan oleh sensor temperatur sudah cukup besar untuk dihubungkan pada PORTD0 ADC, sehingga keluaran data yang dihasilkan oleh sensor dapat dibaca oleh Mikrokontroller ATmega16.
5.2 Saran
Agar pada penelitian selanjutnya alat ini dapat dikembangkan lebih sempurna, maka penulis memberikan saran:
1. Penggunaan sistem dispenser untuk mengalirkan air, penggunaan sistem ini dirasa cukup efektif mengingat kurangnya daya tahan pompa air terhadap air panas.
2. Agar dapat digunakan produksi masal, dapat menggunakan kapasitas tabung yang lebih besar, dan penampungan air yang lebih besar.
