BAB III
PERANCANGAN SISTEM
Pada bab ini penulis menjelaskan mengenai perancangan perangkat keras beserta perangkat lunak dan realisasi prototype mesin penakar minyak goreng.
3.1. Gambaran Alat
Sistem yang dirancang untuk tugas akhir ini adalah prototype mesin penakar minyak goreng yang berfungsi untuk memudahkan dalam melakukan penakaran minyak goreng. Sumber energi yang digunakan adalah energi listrik dari PLN. Alat ini menggunakan mikrokontroler arduino mega 2560 untuk mengolah data yang didapat dari sensor-sensor yang digunakan. Berikut adalah diagram blok dari sistem yang dibuat.
Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem.
.Mesin penakar minyak goreng digunakan untuk membantu penjual untuk menadapatkan hasil yang lebih akurat dibandingkan dengan melakukan penakaran secara manual, serta menghindari adanya kecurangan pada penjual. Alat ini memudahkan pekerja dalam melakukan pengisian. Pada alat ini mampu melakukan pengisian sebanyak 1 kilogram, 2 kilogram dan 3 kilogram.
Alat ini menggunakan load cell untuk melakukan penakaran pada minyak goreng. Nilai keluaran pada load cell berupa sinyal listrik kemudian dihubungkan ke sebuah ADC HX711 yang berfungsi untuk mengubah sinyal analog dari load cell menjadi sinyal digital sehingga memudahkan Arduino dalam membaca nilai yang didapat. Penggunaan push button berfungsi untuk menjalankan program pada arduino.
Pada alat ini arduino mengendalikan solenoid valve 1 Inch dan ¾ Inch sebagai aktuator. Arduino memberikan sinyal listrik pada relay sehingga terjadi close circuit dan membuat solenoid valve menjadi aktif. LCD dan 8 bit 7 segment display digunakan untuk menampilkan menu serta mengetahui nilai yang diberikan pada load cell.
Pada saat pengisian, beban wadah yang digunakan harus memiliki standarisasi beban yang telah ditetapkan sehingga dapat mengetahui adanya kecacatan pada wadah dan menghindari kebocoran pada saat pengisian. Pada saat pengisian berlangsung diperlukan adanya pemantauan agar dapat mengetahui adanya kebocoran atau tidak dikarenakan alat belum mampu mendeteksi adanya kebocoran secara langsung.
3.2. Perancangan Perangkat Keras
Realisasi perancangan perangkat keras yang telah dibuat, menunjukkan bahwa alat ini memiliki beberapa perangkat keras pendukung seperti box perangkat elektronik, pipa jalur pengisian dan tangki penyimpanan minyak goreng.
3.2.1. Box Perangkat Elektronik
Box alat dengan ukuran 15cm × 12cm × 18cm berguna sebagai tempat penyimpanan perangkat elektronik agar terhindar dari adanya kerusakan pada komponen elektronik. Pada bagian depan terdapat LCD dan 8 bit 7 segment display yang berfungsi sebagai menampilkan menu dan nilai yang dihasilkan dari load cell pada alat. Terdapat empat buah Push button yang berfungsi sebagai berikut:
Gambar 3.3. Box Perangkat Elektronik Keterangan :
1. Push Button merah berfungsi sebagai start/stop pada alat. 2. Push Button kuning berfungsi sebagai menu.
3. Push Button hijau berfungsi sebagai enter pada menu. 4. Push Button biru berfungsi sebagai reset alat.
Pada box terdapat beberapa perangkat elektronik, yaitu: 1. Arduino 2. Modul Relay 3. HX711 4. Power Supply 5. LCD
6. 8 bit 7 segment display 7. Push button
3.2.2. Tangki Penyimpanan Minyak Goreng
Tangki penyimpanan minyak goreng berfungsi untuk menyimpan agar menjaga ketersediaan serta dapat menjaga minyak goreng dari kontaminan. Tangki berukuran diameter 28 cm dengan tinggi 30 cm mampu menyimpan minyak goreng hingga 15 kilogram. Pada tangki juga terdapat pipa untuk menghubungkan ke jalur pengisian. Diameter lubang untuk menyambungkan ke jalur pengisian yaitu 3,8 cm.
3.2.3. Jalur Pipa Pengisian
Jalur pipa pengisian berfungsi sebagai penghubung antara tangki penyimpanan dengan wadah pada saat pengisian. Penggunaan pipa berukuran 1 Inch yang di hubungkan dengan solenoid valve yang berfungsi untuk mengatur takaran pada saat pengisian. Diameter lubang untuk menyambungkan pipa ke wadah yaitu 2 cm.
Gambar 3.5. Jalur Pipa Pengisian
3.3. Perancangan Elektronika
Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai perancangan elektronika yang digunakan dalam sistem yang akan dibuat. Perancangan elektronika dalam pembuatan skripsi ini terdiri dari bagian-bagian utama sebagai berikut:
1. Arduino Mega 2560. 2. Supply.
4. ADC HX711. 5. Solenoid Valve.
3.3.1. Pengendali Utama
Pengendali Utama untuk sistem alat menggunakan Arduino mega 2560 sebagai pengendali utama pada sistem alat. Tugas dari mikrokontroler yaitu:
1. Mengolah data yang didapat dari load cell yang dikonversi oleh HX711 dan ditampilkan dengan 7 segment display.
2. Membuat menu pada alat yang ditampilkan dengan LCD.
3. Memberikan sinyal pada relay sehingga solenoid valve dapat terbuka atau tertutup.
Tabel 3.1. Konfigurasi Pin Mikrokontroler Arduino Mega 2560
Nama Port Terhubung
PORT 5V Pin VCC modul-modul PORT GND Pin GND modul-modul
PORT SDA Pin SDA modul LCD PORT SCL Pin SCL modul LCD
PORT 5 Pin CLK 8 bit 7 Segment PORT 6 Pin CS 8 bit 7 Segment PORT 7 Pin DIN 8 bit 7 segment PORT 49 Pin Tombol Enter PORT 51 Pin Tombol Menu PORT 53 Pin Tombol Start
PORT A2 Pin SCK HX711
PORT A3 Pin DT HX711
PORT A0 Pin IN1 Relay
PORT A4 Pin IN2 Relay
3.3.2. Konfigurasi Arduino, LCD, 8 bit 7 Segment Display, Push Button
Pada saat push button ditekan, maka akan menghasilkan sinyal kepada arduino sehingga arduino akan membaca dan melakukan kondisi yang telah ditentukan. Kondisi yang berubah akan terlihat pada LCD. Kemudian 8 bit 7 segment display akan menampilkan nilai yang didapat dari load cell.
Gambar 3.6. Konfigurasi Arduino, LCD, 8 bit 7 Segment Display, Push Button
3.3.3. Load Cell dan ADC HX711
Load Cell digunakan untuk mengukur berat wadah yang akan di isi. Load cell menggunakan ADC HX711 yang dapat mengkonversi perubahan resistansi ke dalam besaran tegangan[9]. Load cell yang digunakan yaitu Load Cell Zemic 1P-350-G dengan kapasitas 40 kilogram. Berikut ini merupakan spesikasi load cell Zemic:
Tabel 3.2. Spesifikasi Load Cell Zemic 1P-350-G Model 1P-350-G Capacity 40 Kg Comprehensive Error 0.02 Output Sensitivity 2,0±0,2 mV/V Non-linearity ±0,02 %F.S Repeatability ±0,02 %F.S Hyesteresis ±0,03 %F.S Creep ±0,02 (30min) %F.S Zero Output ±2 %F.S Insulation Resistance ≥3000 MΩ (50V) Excitation Voltage ≤10 V Operation Temp. Range -10 ― +40 °C
Keterangan:
1. Kabel merah terhubung ke HX711 pin E+. 2. Kabel hitam terhubung ke HX711 pin E-. 3. Kabel hijau terhubung ke HX711 pin A+. 4. Kabel putih terhubung ke HX711 pin A-.
5. Pin HX711 DOUT terhubung ke Arduino pin A3. 6. Pin HX711 CLK terhubung ke Arduino pin A2.
3.3.3. Solenoid Valve
Solenoid Valve yang terdapat pada alat berfungsi untuk membuka dan menutup jalur pengisian minyak ke wadah. Solenoid valve dihubungkan ke relay agar dapat digerakkan dengan arduino. Ketika arduino memberikan sinyal kepada relay, maka relay akan menghubungkan VCC solenoid valve dengan 220V sehingga mengakibatkan solenoid valve dalam keadaan aktif. Berikut ini merupakan spesifikasi dari kedua solenoid valve:
Tabel 3.3. Spesifikasi Solenoid Valve tipe 2W-250-25 dan tipe 2W-200-20 Valve Model 2W-250-25 2W-200-20
Valve Type 2 Way Normally Closed (NC)
Orifice 25mm 20mm
Operating Pressure 0 kg/cm² ― 10 kg/cm² 0 kg/cm² ― 10 kg/cm² Operating Temperature -5°C ― 100°C -5°C ― 80°C
Port Size (NPT) 1” ¾”
Body Materials 2W: Series Brass
Coil Power 20W
Fluid Media Air,Water,Oil,Gas Type Normally Closed
Gambar 3.8. Wiring Solenoid Valve dengan relay dan Arduino
3.4. Perancangan Perangkat Lunak
Perancangan perangkat lunak yang dijelaskan adalah perangkat lunak mikrokontroler Arduino serta pengolahan data dari sensor Load Cell dan Solenoid Valve.
3.4.1. Program Mikrokontroler Arduino Mega2560
Mikrokontroler Arduino diprogram untuk mengendalikan sistem yang telah dibuat pada alat, seperti membaca nilai besaran pada load cell yang kemudian dihubungkan dengan ADC HX711 agar memudahkan Arduino dalam membaca nilai yang didapat, nilai yang didapat akan ditampilkan dan solenoid valve akan aktif sesuai dengan kondisi yang telah ditentukan saat pengisian.
Program pada arduino dimulai dengan inisialisasi variabel – variabel, kemudian Arduino akan menampilkan model menu yang telah dibuat dan
dikonversi dengan HX711 akan ditampilkan di 8 bit 7 segment display secara langsung.
Pada saat wadah diletakkan pada load cell, maka nilai berat wadah akan ditampilkan. Kemudian dilakukan mode zero yaitu kondisi dimana nilai berat wadah bernilai 0 sehingga memudahkan Arduino dalam melakukan pengisian dengan nilai yang akan ditentukan. Pada saat mode zero telah selesai maka dapat menentukan mode pengisian yang diinginkan. Pada saat telah menentukan mode pengisian yang diinginkan maka mode pengisian akan disimpan sebagai batas pengisian. Pada saat memulai pengisian maka solenoid valve akan terbuka dan menyebabkan jalur pengisian menjadi terhubung ke wadah. Saat pengisian berlangsung load cell akan membaca adanya perubahan berat yang terjadi pada wadah. Ketika nilai yang dihasilkan = nilai proteksi 1 maka solenoid valve 1 akan tertutup. Sehingga saat nilai pengisian telah mendekati dengan nilai batasan yang ditentukan maka solenoid valve 2 akan menutup.
