TUGAS AKHIR
PRODUKSI OBAT ASMA SEDUH BERBASIS
MIKROKONTROLER ATmega8535
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar SarjanaTeknik
Program Studi Teknik Elektro
Oleh:
METODIUS DANNY CHRISTIAN MANALU
NIM : 085114010
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
2013
FINAL PROJECT
BREWED ASTHMA MEDICINE PRODUCTION
BASED OF MICROCONTROLLER
ATmega8535
Presented as Partial Fullfillment of Requirements
To Obtain the SarjanaTeknik Degree
In Electrical Engineering Study Program
METODIUS DANNY CHRISTIAN MANALU
NIM : 085114010
ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA
2013
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP
MOTTO
Hari ini harus lebih baik dari hari kemarin, tetapi hari esok
adalah harapan
Dengan ini kupersembahkan karyaku untuk...
Yesus Kristus Pembimbingku yang setia,
Keluargaku tercinta,
Teman-teman seperjuanganku,
Kekasihku tercinta,
Dan semua orang yang mengasihiku
Terima Kasih untuk
semuanya...
INTISARI
Kebiasaan masyarakat dalam membuat obat asma dengan cara diseduh, sering kali
terkendala oleh waktu. Teknologi serba otomatis pada masa kini sangat cepat berkembang
di masyarakat. Salah satu pengembangan fungsi teknologi otomatis adalah produksi obat
asma seduh berbasis mikrokontroler ATmega8535. Alat seduh otomatis ini memberikan
solusi agar masyarakat dimudahkan dalam pembuatan obat seduh tanpa memakan waktu
lama.
Produksi obat asma seduh berbasis mikrokontroler ATmega8535 menggunakan
blender sebagai pemotong yang dikendalikan oleh mikrokontroler AVR ATmega8535, dua buah heater dan sensor LM35 untuk mendeteksi suhu pada pengeringan dengan suhu yang diukur adalah 60°C dan pemanas air dengan suhu yang diukur adalah 100°C. Kemudian
mikrokontroler akan mengaktifkan motor servo untuk membuka kran jika suhu air telah
mencapai 100°C. Setelah itu air akan keluar menuju gelas.
Alat produksi obat asma seduh berbasis mikrokontroler ATmega8535 sudah
berhasil dibuat dan dapat bekerja dengan baik, dengan waktu pemotongan akar senggugu
hingga mencapai halus adalah 5 menit. Kenaikan tegangan terhadap suhu per derajatnya
adalah 9,9mV dengan error 1% untuk pengeringan dan 10,1mV dengan error 1% untuk pemanas air.
Kata kunci : obat asma, akar senggugu, sensor LM35, ATmega8535
ABSTRACT
People’s habit in making asthma medicines by brewed, often have problem in
time allocation. Automatic technology today has been so quickly developed. One of them
was brewed asthma medicine production based of microcontroller ATmega 8535. This
automatic brewing instrument was offered as solution for brewing medicine in shorter
time.
Brewed asthma medicine production based of microcontroller ATmega8535
using blender as the controlled cutter, two heaters, and LM35 sensor to detect drying heat
(600C) and water heaters heat (1000C) . Then microcontroller will activate servo motor to
open tap if water’s heat reach 1000C. Then water will spill out to reserved cup.
Brewed asthma medicine production based of microcontroller ATmega8535 was
well created and capable to operate as well, with senggugu roots cutting time till became
soft was 5 minutes. Heat increases against volt per degree was 9,9 mV with 1% error for
drying and 10,1 mV with 1% error for water heating.
Keyword : asthma medicine, senggugu roots, LM35 sensor, ATmega8535
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL
... iHALAMAN PERSETUJUAN
... iiiHALAMAN PENGESAHAN
... ivPERNYATAAN KEASLIAN KARYA
... vHALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP
... viLEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA
ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
... viiINTISARI
... viiiABSTRACT
... ixKATA PENGANTAR
... xDAFTAR ISI
... xiDAFTAR GAMBAR
... xivDAFTAR TABEL
... xviiDAFTAR LAMPIRAN
……….xviiBAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ... 11.2. Tujuan dan Manfaat ... 2
1.3. Batasan Masalah ... 2
1.4. Metodologi Penelitian ... 3
BAB II DASAR TEORI
2.1. Tanaman Senggugu ( Clerodendron serratum ) ... 52.2. Mikrokontroler AVR ... 6
2.2.1. Konfigurasi pin ... ………. 7
2.2.2. Peta Memori ... ………. 8
2.2.3. Stack Pointer ... ………. 8
2.2.4. Phase Correct PWM Mode ... ………. 9
2.2.5. Interupsi ... ………. 10
2.2.6. Reset Dan Osilator Eksternal ... ………. 11
2.2.7. Osilator Mikrokontroler ... ………. 11
2.2.8. Analog to Digital Converter ... ………. 12
2.2.9. Timer/Counter 0 ... ………. 13
2.2.10. Register Pengendali Timer/Counter 0 ... ………. 14
2.2.11. Driver ... ………. 17
2.3 LCD ... 18
2.4. Sensor LM35 ... 20
2.5. Motor DC ... 21
2.6. Relay ... 22
2.7. Limit Switch ... 24
BAB III PERANCANGAN
3.1. Diagram Blok Sistem ... ………. 253.2. Perancangan Hardware ... ………. 26
3.3. Hardware Mekanik ... 27
3.4. Hardware Elektronika ... 27
3.4.1. Minimum Sistem ATmega8535 ... ………. 28
3.4.2. Driver Motor ... ………. 30
3.4.3. Sensor LM35 ... ………. 32
3.4.4. Rangkaian Penampil ( LCD) ... ………. 33
3.4.5. Perancangan Relay ... ………. 35
3.5. Perancangan Perangkat Lunak... 36
3.5.1. Flowchart Utama………... 36
3.5.2. Flowchart Pemotongan... ………. 36
3.5.3. Flowchart Pengeringan dan Penyeduhan ... ………. 37
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Implementasi Alat ... 394.2. Pengujian Keberhasilan Sistem ... 43
4.2.1. Pengujian Pemotongan Akar Senggugu Dengan 5 Variasi Waktu.……. 43
4.2.2. Pengujian Pada Proses Pengeringan ... ………. 44
4.2.3. Pengujian Pada Proses Pemanas air... ………. 48
4.3. Pengujian Rangkaian Relay ... ………. 52
4.4. Pengujian Rangkaian Driver ... ………. 53
4.5. Pengujian Rangkaian Penyearah 6 Volt ... 54
4.6. Pembahasan Software ... 54
4.6.1. Program utama ... ………. 54
4.6.2. Program pemotongan ... ………. 55
4.6.3. Program pengaturan motor DC ... ………. 56
4.6.4. Program pengeringan dan pemanas air ... ………. 59
4.6.5. Program pergerakan kran air ... ………. 61
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan ... 625.2. Saran ... 62
DAFTAR PUSTAKA
... 62LAMPIRAN
... 64DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.1. Blok Model Perancangan ... 3
Gambar 2.1. Tanaman Senggugu ... 5
Gambar 2.2. Konfigurasi pin ... 7
Gambar 2.3. Peta memori program ... 8
Gambar 2.4. Pulsa phase correct PWM ... 9
Gambar 2.5. Rangkaian reset ... 11
Gambar 2.6. IC driver L298 ... 17
Gambar 2.7. LCD 2x16 ... 18
Gambar 2.8. LM35 ... 20
Gambar 2.9. Konstruksi motor DC... 21
Gambar 2.10. Relay ... 22
Gambar 2.11. Prinsip kerja relay ... 22
Gambar 2.12. Konfigurasi transistor sebagai saklar ... 23
Gambar 2.13. Simbol dan bentuk limit switch... 24
Gambar 2.14. Konstruksi limit switch ... 24
Gambar 3.1. Diagram blok sistem ... 25
Gambar 3.2. Desain mekanik keseluruhan ... 27
Gambar 3.3. Rangkaian osilator ... 28
Gambar 3.4. Rangkaian reset untuk minimum sistem ... 29
Gambar 3.5. Rangkaian minimum sistem ... 30
Gambar 3.6. Rangkaian driver motor 1 ... 30
Gambar 3.7. Rangkaian driver motor 2 ... 31
Gambar 3.8. Rangkaian sensor LM35 ... 32
Gambar 3.9. Rangkaian LCD ... 33
Gambar 3.10. Rangkaian relay ... 35
Gambar 3.11. Diagram alir utama ... 36
Gambar 3.12. Diagram alir pemotongan ... 37
Gambar 3.13. Diagram alir pengeringan dan penyeduhan ... 38
Gambar 4.1. Mekanik alat ... 39
Gambar 4.1. Mekanik alat (lanjutan) ... 40
Gambar 4.2. Rangkaian mikrokontroler ... 41
Gambar 4.3. Rangkaian relay ... 41
Gambar 4.4. Rangkaian driver ... 41
Gambar 4.5. LCD ... 41
Gambar 4.6. Penyearah 6 Volt ... 41
Gambar 4.7. Kran elektrik (solenoid valve) ... 41
Gambar 4.8. Kran wastafel ... 41
Gambar 4.9. Hasil pemotongan dengan kondisi akar yang masih segar (basah) ... 43
Gambar 4.10. Serbuk hasil potongan pada teh celup vs akar senggugu ... 44
Gambar 4.11. Penempatan sensor LM35... 45
Gambar 4.12. Serbuk hasil pengeringan ... 45
Gambar 4.13. Grafik suhu pengeringan pada termometer terhadap tegangan ... 46
Gambar 4.14. Kecocokan suhu pengeringan pada termometer terhadap tegangan ... 47
Gambar 4.15. Perbandingan serbuk akar senggugu dari hasil pengeringan dengan dua kondisi berbeda ... 47
Gambar 4.16. Penempatan sensor LM35 pada pemanas air ... 48
Gambar 4.17. Hasil seduhan akar senggugu ... 48
Gambar 4.18. Grafik suhu pemanas air pada termometer terhadap tegangan ... 50
Gambar 4.19. Kecocokan suhu pemanas air pada termometer terhadap tegangan ... 50
Gambar 4.20. Perbandingan hasil seduhan dengan serbuk akar senggugu yang dikeringkan dengan suhu 30°C-60°C, 53°C-60°C dan 30°C-120°C ... 51
Gambar 4.20. (Lanjutan) Perbandingan hasil seduhan dengan serbuk akar senggugu yang dikeringkan dengan suhu 30°C-60°C, 53°C-60°C dan 30°C-120°C ... 52
Gambar 4.21. Kekurangan saat motor2 kembali ... 52
Gambar 4.22. Listing program utama ... 55
Gambar 4.23. Tampilan kondisi sebelum tombol ditekan ... 55
Gambar 4.24. Listing program pemotongan ... 56
Gambar 4.25. Tampilan proses pemotongan setelah di eksekusi ... 56
Gambar 4.26. Listing program pengaturan motor DC ... 57
Gambar 4.27. Motor1 naik ... 58
Gambar 4.28. Motor2 naik(tuang) ... 58
Gambar 4.29. Motor1 kembali ... 58
Gambar 4.30. Listing program pengeringan dan pemanasan air ... 60
Gambar 4.31. Tampilan suhu proses pengeringan dan pemanasan air pada LCD ... 61
Gambar 4.32. Listing program pengendali motor servo ... 61
Gambar 4.33. Kran air ON ... 61
Gambar 4.34. Kran air OFF ... 61
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Deskripsi pin ATmega8535 ... 7
Tabel 2.2. Sumber interupsi ... 10
Tabel 2.3. Tegangan dan frekuensi kerja ... 11
Tabel 2.4. Konfigurasi bit-bit ADMUX ... 12
Tabel 2.5. Konfigurasi bit-bit ADPS ... 13
Tabel 2.6. Register TCCR0 ... 14
Tabel 2.7. Prescaler timer/counter0 ... 14
Tabel 2.8. Mode operasi ... 15
Tabel 2.9. Mode Normal dan CTC ... 15
Tabel 2.10. Mode fast PWM ... 15
Tabel 2.11. Mode phase correct PWM ... 15
Tabel 2.12. Register TCNT0 ... 15
Tabel 2.13. Register OCR0 ... 16
Tabel 2.14. Register TIMSK ... 16
Tabel 2.15. Register TIFR ... 16
Tabel 2.16. Konfigurasi pin LCD ... 19
Tabel 3.1. Penggunaan port-port pada mikrokontroler ... 29
Tabel 3.2. Penggunaan port-port pada LCD ... 34
Tabel 4.1. Hasil pemotongan dengan 5 variasi waktu ... 43
Tabel 4.2. Perbandingan suhu pengeringan pada referensi (termometer) pada pengeringan terhadap tegangan keluaran sensor serta error kenaikan tegangan per derajatnya ... 46
Tabel 4.3. Perbandingan suhu referensi (termometer) pada pemanas air terhadap tegangan keluaran sensor serta error kenaikan tegangan per derajatnya... 49
Tabel 4.4. Hasil pengujian relay ... 53
Tabel 4.5. Hasil pengujian rangkaian driver... 53
Tabel 4.6. Hasil pengujian tegangan output penyearah 6 Volt ... 54
DAFTAR LAMPIRAN
L.1. Hasil Pengujian Sensor Pada Proses Pengeringan ... L1
L.2. Hasil Pengujian Sensor Pada Proses Pemanas Air ... L1
L.2. (Lanjutan) Hasil Pengujian Sensor Pada Proses Pemanas Air ... L2
L.3. Listing Program Keseluruhan ... L3 L.4. Rangkaian Keseluruhan..……….. L18
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Indonesia sebagai negara yang kaya akan flora, memiliki banyak tanaman
yang bisa dijadikan obat. Tetapi, masih banyak orang yang tidak mengerti akan
manfaat dari tanaman obat. Banyak tanaman obat yang tumbuh liar di alam dan ada
juga yang dibudidayakan. Tanaman obat memiliki banyak khasiat untuk mengobati
penyakit. Salah satu contoh tanaman obat yang seluruh bagian tanamannya bisa
dijadikan obat adalah tanaman senggugu. Daun sengugu dapat mengobati penyakit
cacingan. Buah senggugu dapat mengobati penyakit batuk. Sedangkan, akar
tanaman senggugu dapat digunakan untuk mengobati penyakit asma, bronkitis, dan
sukar kencing. [1]
Kebanyakan pengguna, dalam pembuatan obat seduh masih secara manual,
yakni mulai dari pengeringan akar senggugu yang memanfaatkan sinar matahari
dengan waktu mencapai 2 hari. Setelah dikeringkan, akar tersebut harus dipotong
kecil-kecil lalu ditumbuk, setelah halus, barulah akar tersebut diseduh
menggunakan air panas. Air tersebut dipanaskan menggunakan kompor dengan
temperature yang tidak terukur. Apabila di kemudian hari pengguna masih menggunakan cara pembuatan obat seduh yang seperti itu, pengguna akan
kerepotan setiap kali akan membuat obat seduh. Selain itu proses yang ditempuh
akan memakan waktu yang cukup lama.
Berdasarkan permasalahan pengguna dalam pembuatan obat seduh yang
menggunakan waktu cukup lama tersebut maka, penulis ingin membuat suatu alat
yang mampu mempermudah pengguna dalam pembuatan obat seduh secara
otomatis. Hal inilah mendasari penulis untuk mengambil tema dalam tugas akhir
yang berjudul ” Produksi Obat Asma Seduh Berbasis Mikrokontroler
ATmega8535 “. Produksi Obat Asma Seduh Berbasis Mikrokontroler
ATmega8535 meliputi proses pemotongan menggunakan blender yang dikendalikan oleh Mikrokontroler AVR ATmega8535, pengeringan menggunakan
heater dilengkapi dengan dua buah sensor temperature, yaitu sensor LM35. Sistem yang akan dibuat tersebut akan bekerja apabila tombol start ditekan, blender akan memotong akar senggugu. Setelah selesai memotong, kemudian blender akan
terangkat oleh motor dc lalu dituangkan ke dalam gelas untuk proses pengeringan.
Setelah proses pengeringan, tahap selanjutnya adalah penyeduhan. Proses
penyeduhan ini suhu menggunakan sensor LM35 untuk mendeteksi temperature air mendidih telah mencapai 100̊ C atau belum. Keseluruhan proses tersebut, mulai
dari pemotongan, pemgeringan, dan penyeduhan di kendalikan oleh mikrokontroler
AVR ATmega8535.
1.2
Tujuan dan Manfaat
Tujuan penelitian ini adalah menghasilkan suatu sistem produksi obat asma
seduh dari akar senggugu secara otomatis.
Manfaat dari penelitian ini adalah untuk mempermudah pengguna obat asma
seduhdalam pembuatan obat asma seduh yang berasal dari akar senggugu.
1.3
Batasan Masalah
Adapun masalah yang terdapat pada proses penelitian ini adalah sebagai
berikut:
1. Akar senggugu sebagai bahan baku utama obat asma.
2. Kontroler yang dipakai adalah ATmega8535.
3. Alat pemotong yang digunakan adalah blender.
4. Proses pengeringan dan penyeduhan menggunakan pemanas ( heater ) yang dilengkapi dengan sensor temperature LM35 dengan suhu yang diatur adalah
60°� untuk pengeringan dan 100°�untuk titik didih air.
1.4
Metodologi Penelitian
Penulisan skripsi ini menggunakan metode :
a. Pengumpulan bahan-bahan referensi berupa buku-buku dan
jurnal-jurnal.
b. Perancangan subsistem hardware dan software. Tahap ini bertujuan untuk mencari bentuk model yang optimal dari sistem yang akan dibuat dengan
mempertimbangkan dari berbagai faktor-faktor permasalahan dan kebutuhan
yang telah ditentukan. Gambar 1.1 memperlihatkan blok model yang akan
dirancang.
Gambar 1.1 Blok model perancangan
Dari diagram blok diatas dapat diuraikan tahap-tahap dari perancangan:
1. Akar senggugu sebanyak 10 gram dimasukkan ke dalam blender untuk proses pemotongan.
2. Setelah proses pemotongan, selanjutnya menuju ke proses pengeringan
yang menggunakan pemanas ( heater ) dengan suhu yang diatur adalah
60°C selama 4 menit 27 detik.
3. Setelah dikeringkan maka selanjutnya adalah proses penyeduhan dengan
temperature yang diatur adalah 100°� untuk titik didih air dengan menggunakan sensor LM35.
4. Semua proses pengendalian tersebut, dikendalikan oleh mikrokontroler.
Mulai dari pemotongan akar senggugu, lama pengeringan, serta suhu
yang dibutuhkan untuk air mendidih. Selain itu digunakan
penampil/LCD yang berfungsi untuk menampilkan kondisi dari alat
tersebut.
c. Pembuatan subsistem hardware dan software. Berdasarkan gambar 1.1, sistem akan bekerja setelah mikrokontroler memberikan instruksi untuk
Pemotongan Pengeringan Penyeduhan
melakukan pengendalian dan menyajikannya sebagai informasi pada
penampil.
d. Proses pengambilan data. Teknik pengambilan data dengan cara mengambil
data berupa berapa waktu yang ditempuh untuk proses pemotongan
sehingga akar senggugu mejadi terpotong kecil-kecil/halus, untuk proses
pengeringan dan penyeduhan data yang diambil berupa data keluaran
sensor LM35 yang berupa tegangan dan suhu berapa yang harus
dipertahankan
e. Analisa dan penyimpulan hasil perancangan. Analisa data dilakukan dengan
mengecek keakuratan data berupa suhu, tegangan, dan waktu dengan
membandingkan data mulai dari pemotongan, pengeringan, sampai
penyeduhan dengan data teori. Penyimpulan hasil perancangan dapat
BAB II
DASAR TEORI
2.1
TANAMAN SENGGUGU (
Clerodendron serratum
)
Gambar 2.1 Tanaman senggugu[1]
Tanaman senggugu tumbuh liar pada tempat-tempat terbuka atau agak
teduh, bisa ditemukan di hutan sekunder, padang alang-alang, pinggir kampung,
pinggir jalan, atau dekat air yang tanahnya agak lembab. Senggugu dapat
tumbuh di ketinggian 1–1700m di atas permukaan laut[1]. Tanaman perdu ini
mencapai tinggi 1–3m, batang berongga, berbongkol besar, akarnya berwarna
abu kehitaman. Daun senggugu berjenis daun tunggal, letaknya berhadapan,
bertangkai pendek, bentuk bulat telur sungsang sampai lanset, tebal dan kaku,
dengan ujung runcing dan pangkal tumpul, tepi bergerigi tajam, dan kedua
permukaan berambut halus. Panjang daun 8-30cm, lebar 4-14cm, dan berwarna
hijau. Senggugu mempunyai sifat bunga majemuk yang panjangnya 6-40cm,
berwarna putih kehijauan, yang pada tiap ujung bunga keluar percabangan.
Buah senggugu termasuk jenis buah batu, berbentuk bulat telur sungsang,
berwarna hijau kehitaman. Senggugu diduga tumbuhan asli Asia Tropik, dan
diperbanyak dengan biji.
Tanaman senggugu bersifat pahit, pedas dan sejuk yang sifatnya
menghilangkan sakit (analgetik). Berikut ini adalah penyakit yang dapat disembuhkan oleh tanaman senggugu beserta cara penggunaannya, yaitu[1]:
1. Borok berair.
Cara penggunanya dengan menyiapkan daun segar secukupnya lalu direbus
. Setelah itu air hasil rebusan yang dihasilkan digunakan untuk mencuci
bagian yang sakit.
2. Rematik.
Cara penggunaanya dengan cara menumbuk daun segar dengan adas
pulasari atau dengan meremas daun dengan campuran sedikit kapur hingga
halus. Setelah itu hasil tumbukan/remasan dapat dikemas sebagai saleb atau
obat gosok untuk dioleskan pada bagian tubuh yang terkena rematik
3. Perut busung, cacingan.
Cara penggunaannya dengan cara menyeduh daun senggugu yang dicampur
dengan garam dan temulawak, setelah itu hasil seduhan diberikan kepada
pasien untuk diminum.
4. Batuk.
Cara penggunaannya dengan mengunyah buah senggugu yang dicampur
dengan sirih lalu ditelan dengan menggunakan air hangat.
5. Asma, bronchitis, susah kencing.
Cara penggunaannya dengan menyeduh akar senggugu tanpa campuran
apapun kemudian hasil seduhan dapat diminum dengan keadaan hangat.
Akar senggugu dicuci bersih, lalu dipotong kecil-kecil. Seduh bahan dengan
1 cangkir air mendidih. Setelah dingin lalu diminum. Aturan pakai diminum
3 kali sehari dengan dosis yang sama.
2.2
Mikrokontroler AVR
Mikrokontroler adalah sebuah sistem microprocessor yang di dalamnya sudah terdapat CPU, ROM, RAM, I/O, clock dan peralatan internal lainya yang saling terhubung dan terorganisasi (teralamati) dan dikemas dalam satu chip[2]. Sehingga pengguna tinggal memprogram isi ROM sesuai aturan penggunaan oleh
2.2.1
Konfigurasi
Pin
ATmega8535 terdiri atas 40 pin dengan konfigurasi seperti pada gambar 2.2 dan deskripsi pin ATmega8535 pada tabel 2.1[2].
2.2.2
Peta Memori
Arsitektur AVR terdiri atas dua memori utama, yaitu data memori dan
program memori, sebagai tambahan fitur dari ATmega8535 terdapat EEPROM 512
byte sebagai memori data dan dapat diprogram saat operasi [2].
ATmega8535 terdiri atas 8 Kbyte On-chip In-Sistem Reprogrammable Flash Memory untuk menyimpan program. Karena seluruh instruksi AVR dalam bentuk 16 bit atau 36 bit. Flash dirancang dengan kompisisi 4K x 16. Untuk mendukung keamanan software atau program, flash program memori dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian boot program dan bagian application program. Gambar 2.3 mengilustrasikan susunan memori program flash ATmega8535[2].
Gambar 2.3 Peta memori program [2]
2.2.3
Stack Pointer
Stack Pointer merupakan suatu bagian dari AVR yang berguna untuk menyimpan data sementara, variabel lokal, dan alamat kembali dari suatu interupsi
ataupun subrutin. Stack Pointer diwujudkan sebagai dua unit register, yaitu SPH dan SPL [2].
Saat awal, SPH dan SPL akan bernilai 0, sehingga perlu diinisialisasi terlebih
2.2.4
Phase Correct PWM Mode
Pada mode ini sama dengan “phase & frequency correct PWM” pada cara operasi cacahan register TCNT1 menggunakan dual slope (dua arah/bolak-balik) di
mana TCNT1 mencacah dari BOTTOM (0x0000) counting-up hingga mencapai
TOP (resolusi yang digunakan) kemudian counting-down hingga BOTTOM (0x0000) dan begitu seterusnya.
Resolusi mode phase correct PWM dapat kita tentukan secara tetap 8-, 9-, 10-bit atau kita tentukan menggunakan register ICR1 atau OCR1A dimana resolusi
minimal yang diizinkan adalah 2-bit (ICR1/OCR1A diisi dengan 0x0003) dan
maksimal 16-bit (ICR1/OCR1A diisi dengan 0xFFFF). Rumus untuk menentukan
resolusi modephase correct PWM.
�
�����=
loglog (���+1 (2) )(2.1)
Dalam mode non-inverting saluran keluaran PWM Pin OC1x di-clear pada saat
compare match (TCNT1=OCRx) ketika counting-up dan di-set pada saat compare
match ketika counting down.
Dalam mode inverting saluran keluaran PWM pin OC1x di-set pada saat compare
match (TCNT1=OCRx) ketika counting-up dan di-clear pada saat compare match
ketika counting-down [2].
Frekuensi mode phase correct PWM ditentukan dengan rumus:
�
����������=
����_�/�
2 .� .���
(2.2)
2.2.5
Interupsi
ATmega8535 memiliki 21 buah sumber interupsi [2]. Interupsi tersebut
bekerja jika bit 1 pada Register status atau Status Register (SREG) dan bit pada- masing-masing register bernilai 1. Penjelasan sumber interupsi terdapat pada tabel 2.2.
2.2.6
Reset
dan
osilator
eksternal
Gambar 2.5 Rangkaian reset [2]
Rangkaian osilator adalah rangkaian pembangkit frekuensi untuk menentukan besarnya waktu untuk tiap siklus pada mikrokontroler. Chip akan reset jika tegangan catu nol atau pin RST dipaksa 0. Jika membutuhkan tombol reset, dapat ditambah dengan rangkaian reset seperti pada gambar 2.5[2].
Tabel 2.3 Tegangan dan frekuensi kerja[2]
Tabel 2.3 menunjukkan tegangan dan frekuensi kerja pada mikroprosesor
ATmega. Tegangan kerja chip tipe L dapat beroperasi 2,7 – 5,5V.
2.2.7
Osilator
Mikrokontroler
Rangkaian osilator adalah rangkaian pembangkit frekuensi untuk menentukan besarnya waktu untuk tiap siklus pada mikrokontroler [2]. Waktu yang
dibutuhkan tiap satu siklus dapat dicari dengan persamaan :
TCycle = �12
��� (2.3)
2.2.8
Analog to Digital Converter
Analog To Digital Converter (ADC) pada ATmega8535 terhubung ke sebuah multiplekser analog yang diperlukan untuk memilih kanal ADC yang akan digunakan. ATmega8535 memiliki 8 kanal ADC. ADC ATmega8535 dapat
diaktifkan dengan memberikan supply tegangan pada port ADC [2].
ADC memiliki dua jenis mode yang dapat digunakan, yaitu mode single conversion dan mode free running. Pada mode single conversion, ADC harus diaktifkan setiap kali akan digunakan. Pada mode free running, ADC cukup diaktifkan sekali dan selanjutnya ADC akan terus mengkonversi tanpa henti.
Pada saat mengakses ADC, register-register I/O yang terlibat dalam ADC akan mengalami beberapa proses pengaturan. Proses-proses pengaturan tersebut
antara lain:
a. Menentukan sumber tegangan referensi
Tegangan referensi pada ADC merupakan batas rentang representasi nilai
digital hasil konversi. Hasil konversi pada mode single ended cenversion dirumuskan sebagai berikut:
REF IN
V V
ADC = ⋅1024
(2.4)
Keterangan persamaan 2.4 :
VIN = tegangan masukkan analog pada kanal ADC yang aktif
[image:30.595.71.526.165.705.2]VREF = tegangan referansi yang dipilih
Tabel 2.4. Konfigurasi bit-bit ADMUX[2]
Kanal yang aktif ditentukan oleh bit-bit MUX4-MUX0 pada register ADMUX. Tabel 2.3 menunjukkan konfigurasi bit-bit tersebut.
c. Menentukan prescaler
[image:31.595.68.526.123.609.2]Prescaler (clock ADC) merupakan faktor pembagi yang diterapkan pada clock mikrokontroler. ADC mikrokontroler harus menerima frekuensi clock yang tepat agar data hasil konversi cukup valid. Nilai prescaler ditentukan oleh bit-bit ADC Prescaler Select Bits (ADPS). Tabel 2.5 menunjukkan konfigurasi bit-bit ADPS.
Tabel 2.5. Konfigurasi bit-bit ADPS [2]
d.Inisialisasi ADC
Untuk mengaktifkan ADC, bit ADC Enable (ADEN) harus diberi logika ‘1’ (set). Untuk memulai ADC, logika ‘1’ juga harus diberikan pada bit ADC Start Conversion (ADSC). Waktu yang diperlukan untuk konversi adalah 25 siklus clock ADC pada konversi pertama dan 13 siklus clock ADC untuk konversi berikutnya.
2.2.9
Timer
/
counter
0
Timer/counter 0 adalah sebuah timer/counter yang dapat mencacah sumber pulsa/clock baik dari dalam chip (timer) ataupun dari luar chip (counter) dengan kapasitas 8-bit atau 256 cacahan [2].
Dapat digunakan untuk :
a. Timer/counter biasa
b. Clear Timer on Compare Match (selain ATmega8) c. Generator frekuensi (selain ATmega8)
Mempunyai hingga 10-bit (1024) Clock Prescaler (pemilihan clock yang masuk ke timer/counter).
2.2.10
Register Pengendali
Timer 0
[image:32.595.69.526.188.682.2]Timer/Counter Control Register – TCCR0
Tabel 2.6. Register TCCR0 [2]
Bit CS00 s.d. 02 bertugas untuk memilih (prescaler) atau mendefinisikan pulsa/clock yang akan masuk ke dalam timer/counter0 [2]. Tabel 2.6 menunjukkan register pada TCCR0 dan Tabel 2.7 menunjukkan prescaler timer/counter0.
Tabel 2.7. Prescaler timer/counter0 [2]
(1 clk timer/counter0= 8 clk cpu) artinya tiap 8 clock CPU yang masuk ke dalam timer/counter0 dihitung satu oleh register pencacah TCNT0. Falling edge adalah perubahan pulsa/clock dari 1 ke 0. Rising edge adalah perubahan pulsa/clock dari 0 ke 1. Bit 7 – F0C0 : Force Output Compare
Bit ini hanya dapat digunakan untuk metode pembanding . Jika bit – F0C0 di-set maka akan memaksa terjadinya compare-match (TCNT0==OCR0).
Bit 3, 6 – WGM01:0: Waveform Generation Mode
Tabel 2.8. Mode operasi [2]
Bit 5:4 – COM01:0: Compare Match Output Mode
[image:33.595.70.527.235.675.2]Kedua bit ini berfungsi mendefinisikan pin OC0 sebagai output timer0 (atau sebagai saluran output PWM). Tabel 2.9 menunjukkan output pin OC0 pada mode Normal dan CTC, Tabel 2.10 menunjukkan output pin OC0 pada mode Fast PWM dan Tabel 2.11 menunjukan output pin OC0 pada mode Phase Correct PWM.
Tabel 2.9. Mode Normal dan CTC [2]
Tabel 2.10. Mode Fast PWM [2]
Tabel 2.11. Mode Phase Correct PWM [2]
Tabel 2.12. Register TCNT0 [2]
Output Compare Register – OCR0
Tabel 2.13. Register OCR0 [2]
Register ini bertugas sebagai register pembanding yang bisa kita tentukan
besarnya sesuai dengan kebutuhan, seperti terlihat pada Tabel 2.13 [2]. Dalam
praktiknya pada saat TCNT0 mencacah maka otomatis oleh CPU aka
membandingkan dengan isi OCR0 secara kontinyu dan jika isi TCNT0 sama
dengan isi OCR0 maka akan terjadi compare match yang dapat dimanfaatkan untuk mode CTC dan PWM.
[image:34.595.77.532.210.705.2]Timer/Counter Interrupt Mask Register – TIMSK
Tabel 2.14. Register TIMSK [2]
Tabel 2.14 menunjukan register TIMSK [2].
Bit 0 – TOIE0: T/Co Overflow Interrupt Enable
Dalam register TIMSK timer/conter0 memiliki bit TOIE0 sebagai bit peng-aktif interupsi timer/counter0 (TOIE0=1 enable, TOIE0=0 disable).
Bit 1 – OCIE0: T/Co Output Compare Match Interrupt Enable
Selain ATmega8, TIMSK timer/counter0 memiliki bit OCIE0 sebagai bit peng-aktif interupsi compare match timer/counter0 (OCIE0=1 enable, OCIE0=0 disable).
Timer/Counter Interrupt Flag Register – TIFR
Tabel 2.15. Register TIFR [2]
Tabel 2.15 menunjukan register TIFR [2].
Flag OCF0 akan set sebagai indikator terjadinya compare match, dan akan clear sendiri bersamaan eksekusi vektor interupsi timer0 compare match.
Bit 0 – TOC0: Timer /Counter 0 Overflow flag
Bit status timer/counter0 dalam register TIFR, di mana bit-TOV0 (Timer/Counter0 overflow) akan set secara otomatis ketika terjadi limpahan/overflow pada register TCNT0 dan akan clear bersamaan dengan eksekusi vektor interupsi.
Perhitungan overflow interupt sebagai pembangkit PWM ditunjukkan pada persamaan 2.5 berikut [2]:
Timer overflow = 1
���������(��+ 1) (2.5)
[image:35.595.70.530.187.690.2]2.2.11
Driver
Gambar 2.6 IC driver L298 [5]
Ada beberapa macam model rangkaian driver di antaranya yaitu driver yang menggunakan IC L298 [5].
IC L298 memiliki kemampuan menggerakkan motor DC sampai arus 4A dan
2.3
LCD
Gambar 2.7 LCD 2 x 16 [3]
LCD ini digunakan sebagai penampil keluaran mikrokontroller khusus untuk mode tampilan pesan. LCD yang digunakan adalah LCD yang menggunakan chip kontroler Hitachi HD44780, misalnya M1632. LCD bertipe ini memungkinkan
pemrogram untuk mengoperasikan komunikasi data secara 8 bit atau 4 bit. Jika menggunakan jalur data 4 bit maka akan ada 7 jalur data (3 untuk jalur kontrol dan 4 untuk jalur data). Jika menggunakan jalur data 8 bit maka akan ada 11 jalur data (3 untuk jalur kontrol dan 8 untuk jalur data). Tiga jalur kontrol ke LCD ini adalah
EN (Enable), RS (Register Select) dan R/W (Read/Write) [3].
Interface LCD merupakan sebuah parallel bus, dimana hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke
LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8 bit dikirim ke LCD secara 4 atau 8 bit pada satu waktu. Jika mode 4 bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat menjadi 8 bit (pertama dikirim 4 bit MSB lalu 4 bit LSB dengan pulsa clock EN setiap nibblenya). Pengiriman data secara paralel baik 4 atau 8 bit merupakan 2 mode operasi primer. Penentuan mode operasi merupakan hal yang paling penting. Mode 8 bit sangat baik digunakan ketika kecepatan menjadi keutamaan dalam sebuah aplikasi dan setidaknya minimal tersedia 11 pin I/O (3 pin untuk kontrol, 8 pin untuk data). Sedangkan mode 4 bit minimal hanya membutuhkan 7 bit (3 pin untuk kontrol, 4 untuk data). Karena dalam penelitian ini kecepatan tidak sangat diutamakan, maka dipilih mode 4 bit. Interface LCD dengan mode 4 bit dapat dilihat pada Gambar 2.7.
Tabel 2.16. Konfigurasi pin LCD [3]
Fungsi Pin LCD pada tabel 2.5. adalah :
1. Vlcd merupakan pin yang digunakan untuk mengatur tebal tipisnya karakter yang tertampil dengan cara mengatur tegangan masukan.
2. DB0 s/d DB7 merupakan jalur data yang dipakai untuk menyalurkan kode
ASCII maupun perintah pengatur LCD.
3. Register Select (RS) merupakan pin yang dipakai untuk membedakan jenis data yang dikirim ke LCD. Jika RS berlogika ‘0’, maka data yang dikirim
adalah perintah untuk mengatur kerja LCD. Jika RS berlogika ‘1’, maka
data yang dikirimkan adalah kode ASCII yang ditampilkan.
4. Read/Write (R/W) merupakan pin yang digunakan untuk mengaktifkan pengiriman dan pengembalian data ke dan dari LCD. Jika R/W berlogika
‘1’, maka akan diadakan pengambilan data dari LCD. Jika R/W berlogika
5. Enable (E) merupakan sinyal singkronisasi. Saat E berubah dari logika ‘1’ ke ‘0’, data di DB0 s/d DB7 akan diterima atau diambil diambil dari port mikrokontroler.
6. Anoda (A) dan Katoda (K) merupakan pin yang digunakan untuk menyalakan backlight dari layar LCD.
2.4
Sensor LM35
Gambar 2.8 LM35[6]
Sensor suhu LM35 adalah suatu alat untuk mendeteksi atau mengukur suhu
pada suatu ruangan atau sistem tertentu yang kemudian diubah keluarannya
menjadi besaran listrik. LM35 merupakan sensor suhu yang paling banyak
digunakan, karena selain harganya terjangkau juga linearitasnya lumayan bagus.
LM35 tidak membutuhkan kalibrasi eksternal yang menyediakan akurasi ±1/4°C
pada temperature ruangan dan ±3/4°C pada kisaran -55°C sampai +150°C[6]. Sensor suhu LM35 berfungsi untuk mengubah besaran fisis yang berupa suhu
menjadi besaran listrik, yaitu tegangan. Sensor ini memiliki parameter bahwa setiap
kenaikan 1°C tegangan keluarannya naik sebesar 10mV dengan batas maksimal
keluaran sensor adalah 1,5 volt pada suhu 150°C.
LM35 memiliki kelebihan-kelebihan sebagai berikut:
1. Dikalibrasi langsung dalam derajat Celcius.
2. Memiliki faktor skala linear +10,0mV/°C.
Sensor suhu LM35 merupakan IC sensor temperature yang akurat yang tegangan keluarannya linear dalam satuan Celcius. LM35 memiliki impedansi
keluaran yang rendah, keluaran yang linear, dan sifat ketepatan dalam pengujian
membuat proses pembacaan lebih mudah.
2.5
Motor DC
Gambar 2.9. Konstruksi Motor DC [7]
Motor DC merupakan jenis motor yang menggunakan tegangan searah sebagai
sumber tegangannya. Dengan memberikan beda tegangan pada kedua terminal
tersebut, motor akan berputar pada satu arah, dan bila polaritas dari tegangan
tersebut dibalik maka arah putaran motor akan terbalik pula. Polaritas dari tegangan
yang diberikan pada dua terminal menentukan arah putaran motor sedangkan besar
dari beda tegangan pada kedua terminal menentukan kecepatan motor. gambar 2.9
menunjukkan konstruksi motor DC[7].
Motor DC memiliki 2 bagian dasar :
1. Bagian yang tetap/stasioner yang disebut stator. Stator ini menghasilkan
medan magnet, baik yang dibangkitkan dari sebuah coil (elektro magnet) ataupun magnet permanen.
2.6
Relay
Gambar 2.10 Relay[8]
Relay berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran listrik yang dikontrol dengan memberikan tegangan dan arus tertentu pada coil. Ada 2 macam relay berdasarakan tegangan untuk menggerakkan coil, yaitu AC dan DC[8].
Relay adalah sebuah kumparan yang dialiri arus listrik sehingga kumparan mempunyai sifat sebagai magnet. Magnet sementara tersebut digunakan untuk
menggerakkan suatu sistem saklar yang terbuat dari logam sehingga pada saat relay dialiri arus listrik maka kumparan akan terjadi kemagnetan dan menarik logam
tersebut, saat arus listrik diputus maka logam akan kembali pada posisi semula.
Prinsip kerja relay :
Gambar 2.11. Prinsip kerja relay[8]
Relay terdiri dari coil dan contact. Coil adalah gulungan kawat yang mendapat arus listrik, sedangkan contact adalah saklar yang pergerakannya
tergantung dari ada tidaknya arus listrik pada coil [8].
Untuk dapat menggunakan transistor sebagai saklar maka transistor dikonfigurasi
sehingga bekerja di daerah cut-off dan saturasi [4]. Perubahan ini dapat digunakan untuk mengaktifkan relay atau sebagai input bagi mikrokontroler. Transistor yang berada dalam keadaan saturasi seperti sebuah saklar yang tertutup sedangkan
transistor saat cutoff seperti sebuah saklar yang terbuka. Perhitungan besarnya arus basis pada konfigurasi Gambar 2.8 adalah sebagai berikut :
�� = ����−���� (2.5)
Beta DC
( )
β sebuah transistor merupakan rasio arus kolektor DC dengan arus basisDC, dapat dihitung dengan persamaan berikut :
β = ��
��
(2.6)
Sehingga diperoleh juga persamaan untuk IBmin sebagai berikut :
�
����������(2.7)
Arus ICsaturasi (ICsat)dapat diperoleh pada saat nilai VCE = 0, sehingga besarnya arus Ic saturasi dapat diperoleh dengan persamaan sebagai berikut :
�
����=
�����
(2.8)
2.7
Limit Switch
Gambar 2.13 Simbol dan bentuk limit switch[9]
Limit switch merupakan jenis saklar yang dilengkapi dengan katup yang berfungsi menggantikan tombol[9]. Prinsip kerja limit switch sama seperti saklar push ON yaitu hanya akan menghubung pada saat katupnya ditekan pada batas penekanan tertentu yang telah ditentukan dan akan memutus saat saat katup tidak
ditekan. Limit switch termasuk dalam kategori sensor mekanis yaitu sensor yang akan memberikan perubahan elektrik saat terjadi perubahan mekanik pada sensor
tersebut. Penerapan dari limit switch adalah sebagai sensor posisi suatu benda (objek) yang bergerak. Simbol limit switch ditunjukan pada gambar 2.13.
Limit switch umumnya digunakan untuk : memutuskan dan menghubungkan rangkaian menggunakan objek atau benda lain[9]. Menghidupkan daya yang besar,
dengan sarana yang kecil. Sebagai sensor posisi atau kondisi suatu objek. Prinsip
kerja limit switch diaktifkan dengan penekanan pada tombolnya pada batas/daerah yang telah ditentukan sebelumnya sehingga terjadi pemutusan atau penghubungan
rangkaian dari rangkaian tersebut. Limit switch memiliki 2 kontak yaitu NO (Normally Open) dan kontak NC (Normally Close) dimana salah satu kontak akan aktif jika tombolnya tertekan. Konstruksi limit switch dapat dilihat pada gambar 2.14.
BAB III
RANCANGAN PENELITIAN
Pada bab ini akan dijelaskan mengenai perancangan pembuatan ” Produksi Obat Asma Seduh Berbasis Mikrokontroler ATmega8535 “ mulai dari diagram alir sistem, perancangan hardware baik dari segi mekanik maupun elektronik, dan juga perancangan perangkat lunak.
3.1
Diagram Blok Sistem
Akar sengggugu Pemotongan
dengan blender Pengeringan Penyeduhan
Hasil penyeduhan Driver 1
Motor 1 Driver 2 Motor 2
Relay LM35
Relay
Heater
Pemanas air
Relay
Mikrokontroler ATmega8535
Tombol start
Penampil / LCD
Gambar 3.1. Diagram blok sistem
Diagram blok sistem penelitian pada gambar 3.1 menunjukkan urutan cara
kerja sistem. Sistem terdiri dari tiga bagian utama, yaitu proses pemotongan, proses
pengeringan, dan proses penyeduhan.
Proses pemotongan menggunakan blender sebagai mesin pemotong, dengan akar senggugu sebagai input. Proses pengeringan menggunakan lempengan besi untuk penjepit heater. Proses penyeduhan berperan menghasilkan seduhan dari akar senggugu yang siap untuk diminum.
Kendali utama sistem berada di mikrokontroler ATmega8535. LCD
digunakan sebagai tampilan data yang dikeluarkan dari sensor temperature LM35. Sistem ini akan bekerja jika akar senggugu dimasukan lalu aktifkan tombol
start, kemudian mikrokontroler akan mengaktifkan relay untuk menghidupkan blender selama 5 menit. Setelah itu mikrokontroler akan mengontrol motor 1
melalui driver motor 1 untuk mengangkat blender selama 5 detik.
Proses selanjutnya, mikrokontroler akan mengontrol motor 2 melalui driver 2 untuk menuangkan dengan selama 10 detik.
Pada proses pengeringan, mikrokontroler akan mengaktifkan relay untuk menghidupkan heater. Dalam proses pengeringan terdapat sensor LM35 sebagai pendeteksi suhu. Proses ini akan berlangsung selama 4 menit 27 detik dengan suhu
pengeringan yaitu 60°C.
Setelah proses pengeringan selesai dilanjutkan dengan proses penyeduhan.
Pada proses penyeduhan, mikrokontroler akan mengaktifkan kran air jika suhu air
telah mencapai 100°C.
Setelah itu air akan keluar menuju gelas. Proses penyeduhan berperan
menghasilkan seduhan dari akar senggugu yang siap untuk diminum.
3.2
Perancangan
Hardware
3.3
Hardware
Mekanik
Hardware mekanik berisi komponen-komponen mekanik yang disusun membentuk suatu sistem mekanik yang berupa urutan dari proses alat. Komponen
penyusun sistem terlihat seperti pada gambar 3.2.
Gambar 3.2. Desain Mekanik Keseluruhan
Keterangan gambar :
1. Motor 1 5. Gelas
2. Motor 2 6. Pemanas air
3. Kotak komponen 7. Kran
4. Blender 8. Heater pengering
Cara kerja:
Pertama, akar senggugu dimasukan kedalam blender untuk proses pemotongan. Setelah blender pada kondisi OFF, motor 1 akan naik mengangkat blender, kemudian motor 2 akan ON dan menumpahkan akar senggugu kedalam gelas untuk dikeringkan dengan suhu 60̊C lalu motor 2 OFF, lalu air akan keluar melalui kran setelah suhu pada pemanas air pada keadaan 100̊C.
3.4
Hardware
Elektronika
agar sistem dapat dikendalikan. Komponen penyusun hardware elektronika meliputi rangkaian pengendali, rangkaian penggerak (driver), rangkaian sensor, dan rangkaian penampil.
3.4.1
Minimum Sistem ATmega8535
Rangkaian minimum sistem berfungsi sebagai I/O untuk mengolah data dari
sensor LM35 kemudian digunakan sebagai input untuk proses pengeringan. Mikrokontroler ATmega8535 sendiri telah dilengkapi dengan osilator internal (On Chip Osilator) yang dapat digunakan sebagai sumber clock bagi CPU. Namun, osilator ini maksimal 8Mhz. Sehingga penulis menambahkan sebuah kristal dan dua buah kapasitor pada Pin XTAL1 dan Pin XTAL2. Rangkaian osilator pada perancangan ini menggunakan kristal 12 MHz dan dua buah kapasitor 22 pF seperti
yang ditunjukkan oleh gambar 3.3.
Gambar 3.3. Rangkaian osilator
Rangkaian minimum sistem disediakan juga fasilitas reset yang berguna untuk membuat mikrokontroler memulai kembali pembacaan program dari awal.
Prinsipnya, jika tombol reset ditekan, maka pin reset akan mendapat input logika rendah atau tegangan catu nol maka mikrokontroler akan mengulang proses dari
Gambar 3.4. Rangkaian reset untuk minimum sistem
Pengolahan data dari sensor LM35 menggunakan port A pada mikrokontroler karena terdapat fungsi ADC di dalamnya. Port D digunakan sebagai input rangkaian driver karena terdapat fungsi PWM didalamnya. Secara keseluruhan gambar minimum sistem mikrokontroler ATmega8535 ditunjukkan
oleh gambar 3.5 dan penggunaan port–port pada mikrokontroler ditunjukan pada tabel 3.1.
Gambar 3.5. Rangkaian minimum sistem
3.4.2
Driver
Motor
Gambar 3.7. Rangkaian driver motor 2
Rangkaian driver berfungsi sebagai pengendali kecepatan motor menggunakan IC driver L298. Port-port yang digunakan sebagai pengendali kecepatan motor adalah port D.4 dan port D.5. port D.0 - port D.3 pada mikrokontroler digunakan sebagai komunikasi antara mikrokontroler dengan
driver. Pin enable diberi VCC 5 Volt untuk kecepatan penuh dan PWM (Pulse Width Modulation) untuk kecepatan rotasi yang bervariasi antara 00h – 3FFh (10 bit). Motor DC membutuhkan pulsa PWM dan pengaturan OCR1A/OCR1B untuk menentukan arah putaran motor. Pengaturan program ini bertujuan untuk
membangkitkan pulsa PWM yang digunakan untuk mengendalikan putaran motor
pada proses naik dan menuangkan blender. Modulasi PWM dilakukan dengan cara merubah lebar pulsa dari suatu pulsa data. Untuk memperoleh lebar pulsa yang
akan digunakan pada mode fast PWM, dilakukan pengaturan register sebagai berikut :
1. TCCR1A = 0b11100000
2. TCCR1B = 0b00001001
Bit 4:3 dilikukan untuk menentukan mode operasi Timer/Counter1 yaitu fast PWM. Bit 2:0 merupakan bit pengatur prescaler clock yang masuk ke dalam register TCNT1. Clockosilator yang digunakan sama dengan clock CPU yaitu 12Mhz. Untuk menentukan frekuensi fast PWM dapat diperoleh menggunakan persamaan 2.2 sehingga diperoleh nilai sebagai berikut :
��������= �����/�
�. (1 +���)
��������= 12�ℎ� 256. (1 + 1024)
��������= 45.73 ��
Penelitian ini menggunakan 2 buah IC driver L298, hal tersebut bertujuan untuk menghindari kerusakan pada IC, rangkaian driver dapat dilihat pada gambar 3.6 dan gambar 3.7. Kapasitas arus pada IC L298 adalah 4A, sedangkan kedua
motor yang digunakan membutuhkan arus masing-masing adalah 2A.
3.4.3
Sensor LM35
Gambar 3.8. Rangkaian sensor LM35
mikrokontroler ATmega8535 untuk sensor LM35 adalah port A.6 dan port A.7, karena terdapat fungsi ADC.
Berdasarkan gambar 3.8, untuk mengaktifkan sensor dibutuhkan tegangan
input catu daya sebesar 4V sampai 20V. Pada kaki 1 dihubungkan pada supply positif, kaki 2 sebagai output sensor, dan kaki 3 dihubungkan ke ground. Selanjutnya output sensor dihubungkan pada portA.7. Tegangan referensi (����) dari pin AREF sebesar 5V, dengan suhu yang diukur yaitu 60̊ C. Resolusi yang digunakan pada perancangan ini adalah 10 bit. Berikut perhitungan nilai ADC :
Untuk suhu 60̊ C, tegangan yang dihasilkan adalah 0,6 volt
Nilai ADC = ���
���� x 1024
=0,6
5 x 1024 = 123
Jadi, nilai ADC yang diinginkan untuk rentang suhu antara 60̊ C adalah 123.
[image:51.595.73.522.240.676.2]3.4.4
Rangkaian Penampil ( LCD )
Gambar 3.9. Rangkaian LCD
digunakan satu buah potensiometer sebesar 10KΩ dengan fungsi untuk mengatur
contras dan backlight dari LCD. Interface LCD berfungsi untuk memudahkan dan mempercepat pembacaan dan penulisan data dari keadaan atau status dari
[image:52.595.70.521.183.717.2]masing-masing proses. Berikut penggunaan port–port pada LCD ditunjukan pada tabel 3.2.
3.4.5
Perancangan
Relay
Gambar 3.10. Rangkaian relay
Rangkaian relay ini berfungsi untuk mengaktifkan blender, heater, dan kran air. Rangkaian ini menggunakan transistor yang berfungsi sebagai saklar untuk
mengaktifkan blender, heater, dan kran air. Rangkaian relay ditunjukkan pada gambar 3.10.
Pada perancangan perangkat keras rangkaian relay, sumber tegangan relay 12 volt dan nilai resistansi relay sebesar 400Ω berdasarkan hardware yang digunakan, sehingga dengan menggunakan persamaan 2.8 diperoleh nilai arus
kolektor saturasi sebagai berikut :
�
����=
400Ω12� = 30x10-3ATransistor 2N2222 memiliki beta DC (β) sebesar 100 sehingga berdasarkan
persamaan 2.7, nilai arus basis minimum (IBmin) diperoleh dengan perhitungan
sebagai berikut :
I
Bmin =30�10−3�
100 = 3�10−4 A
Nilai tegangan output dari port mikrokontroler diketahui sebesar 5V sebagai nilai tegangan VBB, sehingga besarnya nilai resistor basis maksimum (RB) dapat
dihitung berdasarkan persamaan 2.5 sebagai berikut :
RB =
5�−0.7�
3�10−4�
=
14333.33ΩOleh karena itu, nilai arus basis yang diperoleh dengan persamaan 2.5 sebagai
berikut :
IB =
5�−0.7�
10�Ω
=
4.3×10−4 A3.5
Perancangan Perangkat Lunak
3.5.1
Flowchart
Utama
Start
Inisialisasi port mikrokontroler
Tombol = ON
[image:54.595.72.523.127.672.2]END YA TIDAK Aktifkan Tombol Potong Keringkan dan Panaskan Air
Gambar 3.11. Diagram alir utama
Diagram alir ditunjukkan pada gambar 3.11. Program utama menunjukkan
proses mikrokontroler secara keseluruhan. Setelah tombol di ON kan, mikrokontroler akan melakukan proses pemotongan, kemudian proses selanjutnya
mikrokontroler akan melakukan proses pengeringan dan panaskan air. Heater pengering dan pemanas air aktif secara bersamaan. Pemanas air akan selalu ON dengan suhu 100̊ C. Setelah itu, pemanas air akan OFF, kemudian relay akan ON, lalu kran air terbuka, maka air akan mengalir melalui kran menuju gelas lalu OFF. Diagram alir utama dapat dilihat pada gambar 3.11.
3.5.2
Flowchart
Pemotongan
Diagram alir proses pemotongan ditunjukkan pada gambar 3.12. Proses ini
dan blender OFF. Lalu motor 1 akan berada pada kondisi ON searah jarum jam dan motor 2 OFF. Jika limit switch 1 ON, maka motor 1 OFF dan motor 2 ON searah jarum jam untuk menuangkan akar senggugu yang ada pada blender. Jika limit switch 2 ON, maka motor 1 OFF dan motor 2 OFF. Kemudian motor 2 ON berlawanan arah jarum jam untuk kembali ke posisi semula. Jika limit switch 3 ON, maka motor 2 OFF dan motor 1 ON berlawanan dengan arah jarum jam untuk turun ke posisi semula. Jika limit switch 4 ON, maka motor 1 OFF dan motor 2 OFF. Kemudian akan kembali ke program utama. Diagram alir pemotongan dapat dilihat pada gambar 3.12.
Mulai
Blender ON
Timer ON
Timer = 1 Menit
Timer OFF Blender OFF
Motor 1 ON(searah jarum jam)
Motor 2 OFF
Limit 1 = ON
Motor 1 OFF Motor 2 ON (searah
jarum jam)
Limit 2 = ON
Motor 1 OFF Motor 2 OFF
A
A
Motor 2 ON (searah jarum jam)
Limit 3 = ON
Motor 2 OFF Motor 1 ON(searah jarum
jam)
Limit 4 = ON
Motor 1 OFF Motor 2 OFF
[image:55.595.71.525.225.646.2]Return YA TIDAK TIDAK TIDAK YA YA YA YA TIDAK TIDAK
Gambar 3.12. Diagram alir pemotongan
3.5.3
Flowchart
Pengeringan dan Penyeduhan
Diagram alir proses pemotongan dan penyeduhan ditunjukkan pada gambar
3.13. Proses pengeringan dan penyeduhan akan dikerjakan bersamaan setelah
pemanas air. Jika suhu pada heater < 60°C dan suhu pemanas air < 100° C, kemudian status akan tertampil pada LCD. Jika suhu pada heater < 60°C dan suhu pemanas air > 100° C, maka heater pengering akan ON dan pemanas air OFF lalu status akan tertampil pada LCD. Jika suhu pada heater > 60°C dan suhu pemanas air < 100° C, maka heater pengering akan OFF dan pemanas air ON, kemudian status akan tertampil pada LCD. Jika suhu pada heater > 60°C dan suhu pemanas air > 100° C, maka pemanas air OFF dan heater pengering akan OFF, lalu status akan tertampil pada LCD. Setelah pemanas air OFF dan heater pengering akan OFF maka kran air akan terbuka selama 5 detik lalu kran akan OFF dan proses selesai. Diagram alir pengeringan dan penyeduhan dapat dilihat pada gambar 3.13.
Mulai
Heater pengering ON Pemanas air ON
Kran OFF
Heater pengering >60°C Pemanas air > 100°
Pemanas air OFF
Heater pengering OFF
End
Heater pengering >60°C
& Pemanas air <100°
Heater pengering OFF Pemanas air ON
Heater pengering <60°C
& Pemanas air >100°
YA TIDAK YA TIDAK YA TIDAK
Heater pengering ON Pemanas air OFF Buka kran
A
Tampilkan Status
Tampilkan Status
Tunda = 5 detik
Kran OFF
A A
[image:56.595.70.530.265.708.2]A
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi mengenai hasil pengamatan dari alat produksi obat asma seduh berbasis mikrokontroler ATmega8535. Hasil pengamatan berupa pengujian sensor LM35 dalam mendeteksi suhu pada heater pengeringan, heater pemanas air dan tingkat keberhasilan alat produksi obat asma seduh berbasis mikrokontroler ATmega8535 secara keseluruhan.
4.1.
Hasil Implementasi Alat
Hasil akhir perancangan alat produksi obat asma seduh berbasis mikrokontroler
ATmega8535 secara keseluruhan ditunjukkan pada gambar 4.1.
[image:57.595.74.524.226.703.2](a) Tampak depan
Gambar 4.1. Mekanik Alat
(b) tampak belakang
Gambar 4.1. Mekanik alat ( lanjutan) Keterangan gambar :
a.Blender i. Motor1
b.Heater pengering j. Motor2 c.Cangkir k. Tombol start d.Kran wastafel l. Downloader e.Motor servo m. Tombol power f.Tabung n. Sensor LM35
g.Penyearah 6 Volt o. LCD
h.Limit switch
Rangkaian elektronika yang terdapat sebagai pendukung bekerjanya alat produksi obat
asma seduh berbasis mikrokontroler ATmega8535 dapat dilihat pada gambar :
a. Gambar 4.2 Rangkaian Mikrokontroler
b. Gambar 4.3 Rangkaian Relay c. Gambar 4.4 Rangkaian driver d. Gambar 4.5 LCD
e. Gambar 4.6 Penyearah 6 Volt
Gambar 4.2. Mikrokontroler Gambar 4.3. Relay
Gambar 4.4. Driver Gambar 4.5. LCD
Gambar 4.6. Penyearah 6 Volt Gambar 4.7. Solenoid valve
Rangkaian mikrokontroler pada gambar 4.2 berfungsi sebagai I/O untuk mengolah data dari
sensor LM35.
Keterangan gambar pada rangkaian mikrokontroler:
1. Output +5 volt 5. Port untuk downloader 2. Gnd 6. Port A.0 – A.7
3. Port D.0 – D.7 7. Port C.0 – C.7
4. Port B.0 – B.7 8. Input +12 volt
Relay yang dipakai pada pembuatan alat ini berjumlah 3 yang berfungsi sebagai saklar untuk mengaktifkan blender, heater pengering, dan heater air. Gambar 4.3 menunjukkan rangkaian relay. Untuk pengendalian kecepatan motor digunakan rangkaian driver menggunakan IC driver L298. Rangkaian driver dapat dilihat pada gambar 4.4. LCD berfungsi untuk menampilkan data-data yang diinginkan, antara lain kondisi motor1, motor2, data suhu heater, kondisi kran terbuka dan tertutup. Rangkaian LCD dapat dilihat pada gambar 4.5. Penyearah 6
Volt berfungsi sebagai catu daya untuk motor servo. Penyearah 6 Volt ini menggunakan IC
LM7806 untuk menghasilkan tegangan 6 Volt. Gambar 4.6 menunjukkan rangkaian penyearah
6 Volt. Kran wastafel berfungsi sebagai media untuk keluarnya air. Kran air dapat dilihat pada
gambar 4.8.
Pada perancangan tugas akhir ini menggunakan kran elektrik (solenoid valve) seperti ditunjukkan pada gambar 4.7. yang berfungsi sebagai media untuk keluarnya air, namun pada
hasil pembuatan tugas akhir ini penggunaan kran elektrik (solenoid valve) tidak bekerja dengan baik karena kran elektrik membutuhkan tekanan air dan tabung yang besar supaya
kran dapat terbuka penuh dan air dapat mengalir dengan deras. Pada pembuatan tugas akhir ini
tabung yang digunakan berukuran kecil, sehingga kran elektrik tidak dapat terbuka penuh.
Oleh karena itu digunakan kran wastafel seperti pada gambar 4.8. sebagai media untuk keluar
4.2.
Pengujian Keberhasilan Sistem
4.2.1.
Pengujian Pemotongan Akar Senggugu Dengan 5 Variasi Waktu
Pengujian pemotongan akar senggugu dilakukan dengan cara memvariasikan waktu
pemotongan dengan 5 keadaan untuk mendapatkan hasil potongan yang halus, yaitu dari 1
menit sampai 5 menit. Dari 5 variasi tersebut, waktu yang dibutuhkan blender untuk memotong akar senggugu sampai halus yaitu 5 menit. Waktu keseluruhan yang dibutuhkan
oleh sistem dari proses pemotongan sampai penyeduhan adalah 19 menit 16 detik.
[image:61.595.71.518.251.724.2]Tabel 4.1. menunjukkan hasil pemotongan akar senggugu dengan 5 variasi waktu.
Tabel 4.1. Hasil Pemotongan dengan 5 variasi waktu (kondisi akar kering)
Pemotongan akar senggugu dilakukan dengan 5 variasi waktu dan 2 kondisi akar
yang berbeda, yaitu kering dan masih segar (basah). Akar utuh yang digunakan sebelum
dipotong menjadi serbuk untuk dibuat menjadi 1 gelas seduhan yaitu 6,1 gram untuk akar
kering sepanjang 12cm dan 8,3 gram untuk akar basah sepanjang 12 cm. Berdasarkan tabel
4.1. pada menit pertama dan kedua hasil potongan akar senggugu masih sangat kasar, yaitu
masih berupa bongkahan-bongkahan akar yang belum terpotong secara sempurna. Pada
menit ketiga dan keempat hasil potongan akar sudah mulai halus, tetapi apabila diaduk, di
dalamnya masih ada sedikit bongkahan-bongkahan akar kecil. Sedangkan pada menit
kelima, hasil potongan sudah halus, kehalusan yang dimaksud adalah seperti pada serbuk
teh celup. Takaran yang digunakan untuk menghasilkan 1 gelas seduhan siap minum yaitu
4,5 gram (1 sendok makan) untuk akar kondisi kering. Berdasarkan gambar 4.9. dapat
dilihat bahwa akar yang masih basah dapat terpotong halus seperti pada serbuk teh celup,
dengan takaran yang digunakan untuk menghasilkan 1 gelas seduhan siap minum yaitu 5,1
gram (1 sendok makan) untuk akar kondisi basah yang akan diseduh dalam 1 gelas.
Persentase keberhasilan alat dalam memotong akar senggugu sampai halus secara keseluruhan ditunjukkan pada tabel 4.1. Berdasarkan tabel 4.1. kondisi alat dalam
memotong akar sampai halus dengan hasil potongan yang diinginkan adalah seperti pada
[image:62.595.75.524.248.618.2]serbuk teh celup yang dapat dilihat pada gambar 4.10.
Gambar 4.10. Serbuk hasil potongan pada teh celup vs akar senggugu
4.2.2.
Pengujian pada Proses Pengeringan
Pengujian pada proses pengeringan dilakukan selama 1 menit dengan suhu 30°C - 60 °C
untuk akar kering dan 3 menit untuk suhu 30°C - 120°C untuk akar segar (basah).
dengan heater seperti ditunjukkan pada gambar 4.11. Hasil dari pengeringan dapat dilihat pada gambar 4.11.
Gambar 4.11. Penempatan sensor LM35
Keterangan gambar:
a. Plat stainless b. Sensor LM35
c. Heater
(a) akar kering (suhu 30°C -60°C) (b) akar basah(suhu 30°C -120°C)
Gambar 4.12. Serbuk hasil pengeringan
Berdasarkan gambar 4.12.(a) dapat diketahui bahwa akar senggugu yang telah dikeringkan
selama 1 menit dengan suhu 30°C -60°C telah mencapai pengeringan sesuai dengan yang
diinginkan, yaitu tidak terdapat kadar air pada serbuk dari akar senggugu. Untuk
mengetahui ada atau tidaknya kadar air pada serbuk dilakukan dengan cara memegang
sampel serbuk dari hasil pengeringan dibandingkan dengan serbuk pada teh celup. Untuk
gambar 4.12 (b) dapat diketahui bahwa akar senggugu yang telah dikeringkan selama 3
digunakan masih segar (basah) sehingga masih banyak menyimpan kadar air. Hal ini
[image:64.595.69.519.148.678.2]nantinya akan mempengaruhi hasil seduhan akar.
Tabel 4.2. Perbandingan suhu referensi (termometer) pada pengeringan terhadap tegangan keluaran sensor serta error kenaikan tegangan per derajatnya
Gambar 4.13. Grafik suhu pengeringan pada termometer terhadap tegangan
y = 0.0099x R² = 0.9976 y = 0.0099x R² = 0.9976
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
0 20 40 60 80
V o u t S E NS O R ( V)
Suhu pada Termometer (°C)
percobaan1
percobaan2
Gambar 4.14. Kecocokan suhu pengeringan pada termometer terhadap tegangan Berdasarkan tabel 4.2, dapat dibuat grafik kenaikan suhu pengeringan pada
termometer terhadap tegangan dengan hasil vout sensor LM35 yang didapat mendekati
karakteristik sensor LM35 yaitu 10mV/°C.
Dari persamaan yang terdapat pada grafik 4.13. ditunjukkan bahwa hasil untuk kenaikan
suhu terhadap tegangan per derajatnya adalah 9,9mV. Hasil tersebut mendekati linier,
dengan rata-rata error kenaikan tegangan per derajatnya pada persamaan grafik 4.13. adalah 1% dan untuk perhitungan pada tabel 4.2. error yang didapat adalah 1,6%. Error ini dikarenakan masih ada ruang terbuka antara plat dengan heater, sehingga panas yang dihasilkan oleh heater tidak sepenuhnya terdeteksi oleh sensor LM35.
(a) 30°C-60°C (b) 53°C-60°C
Gambar 4.15. Perbandingan serbuk akar senggugu dari hasil pengeringan dengan dua kondisi berbeda
Pada pengujian pengeringan yang dilakukan selama 1 menit dengan suhu awal 30°C-60°C
suhu akhir serbuk akar senggugu telah kering tanpa ada kandungan air, untuk pengujian
kedua (running ke-2) proses pengeringan dimulai dengan suhu awal 53°C-60°C suhu akhir selama 20 detik, hasil yang didapatkan yaitu pada serbuk senggugu masih agak basah. Hal
ini dikarenakan serbuk senggugu pada gambar 4.15(b) tidak kering sesuai dengan yang
ke running ke-2, suhu pada heater belum turun menjadi suhu awal yaitu 30°C, sehingga masih ada kandungan air pada serbuk senggugu tersebut.
4.2.3.
Pengujian Pada Proses Pemanas Air
Pengujian pada proses pemanasan air dilakukan selama 10 menit 48 detik dengan suhu
maksimal 100°C. Penempatan sensor LM35 adalah pada celah diatas tabung air dengan
posisi LM35 menghadap kedalam tabung seperti ditunjukan pada gambar 4.16. Hasil
[image:66.595.72.522.236.739.2]seduhan akar senggugu dapat dilihat pada gambar 4.17.
Gambar 4.16. Penempatan sensor LM35 pada pemanas air
Berdasarkan gambar 4.17. dapat diketahui bahwa akar senggugu telah terseduh dengan
baik. Dapat dilihat bahwa jumlah gumpalan serbuk yang terapung relatif sedikit. Hal ini
[image:67.595.69.523.197.670.2]dikarenakan air benar-benar mendidih, yaitu dengan titik didih 100°C.
Tabel 4.3. Perbandingan suhu referensi (termometer) pada pemanas air terhadap tegangan keluaran sensor serta error kenaikan tegangan per derajatnya
Pengambilan data suhu pada termometer pada tabel 4.3. dilakukan dengan cara mencatat
suhu yang tertampil pada termometer dan mencatat tegangan keluaran sensor per kenaikan
2°C. Dari data percobaan pada tabel 4.3. dapat dilihat bahwa saat suhu air 100°C, tegangan
terdapat celah kecil, sehingga uap panas dari air atau panas air masih ada yang keluar.
Hasilnya, panas tidak sepenuhnya terdeteksi oleh sensor LM35. Disamping itu,
[image:68.595.68.524.128.518.2]penempatan sensor juga mempengaruhi pembacaan sensor / sensing.
Gambar 4.18. Grafik suhu pemanas air pada termometer terhadap tegangan
Gambar 4.19. Kecocokan suhu pemanas air pada termometer terhadap tegangan
Berdasarkan tabel 4.3, dapat dibuat grafik kenaikan suhu pemanas air pada termometer
terhadap tegangan dengan hasil vout sensor LM35 yang didapat sedikit melebihi sesuai
dengan karakteristik sensor LM35 yaitu 10mV/°C.
Dari persamaan yang terdapat pada grafik 4.18. ditunjukkan bahwa hasil untuk kenaikan
suhu terhadap tegangan per derajatnya adalah 10,1mV. Hasil tersebut sedikit melebihi
linier, d
![Tabel 2.4. Konfigurasi bit-bit ADMUX[2]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/891990.612820/30.595.71.526.165.705/tabel-konfigurasi-bit-bit-admux.webp)
![Tabel 2.5. Konfigurasi bit-bit ADPS [2]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/891990.612820/31.595.68.526.123.609/tabel-konfigurasi-bit-bit-adps.webp)
![Tabel 2.6. Register TCCR0 [2]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/891990.612820/32.595.69.526.188.682/tabel-register-tccr.webp)
![Tabel 2.9. Mode Normal dan CTC [2]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/891990.612820/33.595.70.527.235.675/tabel-mode-normal-dan-ctc.webp)
![Tabel 2.14. Register TIMSK [2]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/891990.612820/34.595.77.532.210.705/tabel-register-timsk.webp)
![Gambar 2.6 IC driver L298 [5]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/891990.612820/35.595.70.530.187.690/gambar-ic-driver-l.webp)
![Tabel 2.16. Konfigurasi pin LCD [3]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/891990.612820/37.595.70.522.71.694/tabel-konfigurasi-pin-lcd.webp)
![Gambar 2.10 Relay[8]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/891990.612820/40.595.69.522.73.659/gambar-relay.webp)
