Model simulator boiler berbasis Atmega16

i

TUGAS AKHIR

MODEL SIMULATOR BOILER BERBASIS

ATMEGA16

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

Oleh :

JAYA METU SAHALA SIJABAT

NIM : 125114047

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

ii

FINAL PROJECT

BOILER SIMULATOR MODEL BASED ON

ATMEGA16

In partial fulfiltmen of the requirements

for the degree of Sarjana Teknik

Electrical Engineering Study Program

Electrical Engineering Departement

Science and Technology Faculty Sanata Dharma University

JAYA METU SAHALA SIJABAT

NIM : 125114047

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

vi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO :

Tidak ada hal yang sia-sia dalam belajar karena ilmu akan

bermanfaat pada waktunya

Skripsi ini kupersembahkan untuk

Yesus Kristus Pembimbing dan Juruslamatku

Ayah, Ibu, dan keluarga yang tercinta

Teman-teman seperjuangan Teknik Elektro 2012

viii

INTISARI

Dalam era teknologi saat ini, banyak kemajuan yang dicapai o leh umat manusia salah satunya adalah dengan diciptakannya simulator. Dalam dunia industri, simulator sangat berguna untuk mensimulasikan cara kerja dari suatu sistem misalnya dalam industri yang menggunakan boiler. Namun jika boiler ingin digunakan sebagai media belajar atau untuk pelatihan maka harus menggunakan boiler secara langsung, belum lagi jika boiler yang akan digunakan atau dibutuhkan dalam jumlah yang cukup banyak. Maka masalah yang timbul adalah membutuhkan biaya yang besar. Berdasarkan hal tersebut maka dibuatlah sebuah model simulator boiler. Model simulator boiler dirancang untuk menunjukkan secara sederhana berbagai kontrol pada sistem boiler.

Prinsip kerja model simulator boiler adalah untuk mengatur kondisi parameter boiler, masukan data akan diatur secara manual menggunakan potensiometer. Karena potensiometer masih berupa input analog maka perlu diubah ke bentuk digital dengan ADC (analog to digital converter). Data boiler dapat diubah-ubah tergantung dari user. Data parameter yang telah diatur tersebut dikirimkan ke bagian selanjutnya dan kemudian akan di monitoring. Data boiler yang akan dikirimkan berupa temperatur, tekanan, level air, level oli (bahan bakar), dan kondisi blower.

Hasil dari penelitian ini menunjukan bahwa model simulator boiler bekerja dengan baik, meskipun data yang diatur sedikit sensitif sehingga data boiler akan berubah-ubah atau tidak stabil. Namun untuk komunikasi data pada model simulator boiler bekerja dengan sangat baik, dimana data yang sudah diatur dan dikirimkan hasilnya akan sama pada bagian penerima yaitu modul komunikasi serial.

Kata kunci : simulator, model simulator boiler, parameter, potensiometer, ADC (analog to digital converter).

ix

ABSTRACT

In today's technology era, a lot of progress made by human race one of which is the creation of the simulator. In the industrial world, the simulator is very useful to simulate the workings of a system, for example in industries using boiler. However, if the boiler would like to use as a medium of learning or training will have to use the boiler directly, not to mention if the boiler to be used or needed in considerable amounts. So the problem that arises is costly. Based on this it was made a model of boiler simulator. Boiler simulator model is designed to simply point the various controls on the boiler

The working principle of the boiler simulator model is to set the conditions of the boiler parameters, input data will be adjusted manually using a potentiometer. Because the potentiometer still form the analog input need to be changed to digital form by an ADC (analog to digital converter). Data boiler can be changed depending on the user. Data parameters that have been set are transmitted to the next section and then be in monitoring. Boiler data to be transmitted in the form of temperature, pressure, water level, the oil level (fuel), and the condition of the blower.

The results of of this research show that the boiler simulator model works well, although the data is set a little sensitive so that the data boiler will be capricious or unstable. However, for data communication on the boiler simulator model works very well, where the data is set up and delivered the same result at the receiver is a serial communication module.

x

KATA PENGANTAR

Syukur dan terima kasih kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala karuniaNya sehingga tugas akhir dengan judul “MODEL SIMULATOR BOILER BERBASIS ATMEGA16” dapat diselesaikan dengan baik.

Penelitian yang berupa tugas akhir ini merupakan salah satu syarat bagi mahasiswa Jurusan Teknik Elektro untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Penelitian ini dapat diselesaikan dengan baik berkat bantuan baik materi maupun moral, gagasan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, peneliti ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1. Tuhan Yang Maha Esa, yang telah memberikan berkat dan anugerah berupa kesehatan jasmani maupun rohani dari awal hingga akhir pengerjaan tugas akhir ini.

2. Bapak Petrus Seyto Prabowo, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma.

3. Bapak Ir. Tjendro, selaku Dosen Pembimbing tugas akhir yang telah banyak membantu dan meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan.

4. Bapak Martanto S.T., M.T. dan bapak Petrus Seyto Prabowo, S.T., M.T., selaku dosen penguji yang telah memberi banyak masukan dan kritik dalam revisi penulisan tugas akhir ini.

5. Bapak dan ibu dosen yang telah mengajarkan banyak ilmu yang sangat bermanfaat selama menempuh pendidikan di Universitas Sanata Dha rma.

6. Segenap laboran dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi di Universitas Sanata Dharma yang telah memberikan dukungan secara tidak langsung dalam kelancaran penulis mengerjakan tugas akhir ini.

7. Kedua orangtua dan keluarga penulis yang telah banyak me mberikan doa dan dukungan motivasi selama menempuh pendidikan di Universitas Sanata Dharma. 8. Teman-teman seperjuangan Teknik Elektro 2012 yang telah menemani disaat

menempuh pendidikan di Universitas Sanata Dharma.

xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL (Bahasa Indonesia) ... i

HALAMAN JUDUL(Bahasa Inggris) ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vii

INTISARI ... viii

ABSTRAC T ... ix

KATA PENGANTAR ... x

DAFTAR ISI ... xii

DAFTAR GAMBAR ... xv

DAFTAR TABEL ... xvii

BAB I : PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian ... 2

1.3. Batasan Masalah ... 2

1.4. Metodologi Penelitian ... 3

BAB II : DASAR TEORI 2.1. Boiler ... 5

2.1.1. Jenis-jenis Boiler ... 6

2.2. Mikrokontroler ATmega16 ... 8

2.2.1. Konfigurasi Pin ATmega16 ... 9

2.2.2. Pemrograman Mikrokontroler ATmega16 ... 11

2.2.3. Bahasa C Pada AVR ATmega16 ... 12

2.3. ADC (Analog To Digital Converter)... 12

xiii

2.5. Persamaan Garis Lurus... 16

2.6. LCD... 17

2.7. Buzzer ... 18

2.8. LED... 19

2.9. Potensiometer (POT) ... 20

2.9.1. Jenis- jenisPotensiometer ... 21

2.9.2. Prinsip Kerja Potensiometer ... 22

2.9.3. Fungsi- fungsi Potensiometer ... 22

2.10. Saklar (push button) ... 23

2.11. Komunikasi Data Melalui RS232 ... 24

2.11.1. Prinsip Kerja RS232 ... 25

2.11.2. Konektor RS232 ... 25

2.11.3. Keuntungan Komunikasi Secara Serial ... 27

2.12. MAX232 ... 27

BAB III : RANCANGAN PENELITIAN 3.1. Proses Kerja Sistem ... 29

3.2. Parameter Boiler ... 30

3.3. Perhitungan ADC ... 32

3.4. Feedback Komunikasi ... 33

3.5. Perancangan Perangkat Keras ... 34

3.5.1. Desain Boks Model Simulator Boiler ... 35

3.5.2. Perancangan Minimum Sistem dan Rangkaian Keseluruhan ... 36

3.5.3. Perancangan Rangkaian Potensiometer ... 37

3.5.4. Perancangan Rangkaian Buzzer ... 37

3.5.5. Perancangan Rangkaian RS232 ... 38

3.5.6. Perancangan Tampilan LCD ... 39

3.6. Perancangan Perangkat Lunak ... 40

3.6.1. Diagram Alir Program Utama ... ... 40

3.6.2. Diagram Alir Pengolahan Data Temperatur ... 42

3.6.3. Diagram Alir Pengolahan Data Tekanan ... 44

3.6.4. Diagram Alir Pengolahan Data Level Air ... 46

xiv

3.6.6. Diagram Alir Blower ... 50

3.7. Diagram Alir Feedback ... 50

3.8. Proses Pengiriman Data ... 51

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Bentuk Fisik Model Simulator Boiler dan Hadware Elektronik ... 54

4.1.1. Bentuk Fisik Model Simulator Boiler ... 54

4.1.2. Minimum Sistem dan Rangkaian Keseluruhan ... 55

4.1.3. Cara Penggunaan Alat ... 56

4.2. Pengujian Keberhasilan... 56

4.2.1 Pengujian Data Temperatur ... 56

4.2.1. Pengujian Data Tekanan ... 59

4.2.3. Pengujian Data Level Air ... 62

4.2.4. Pengujian Data Level Oli ... 65

4.2.5. Pengujian Kondisi Blower ... 68

4.3. Pembahasan Software... 68

4.4. PembahasanKomunikasi Serial... 72

4.5. Analisis Keseluruhan ... 76

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 78

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Diagram blok perancangan ... 4

Gambar 2.1. Konfigurasi kaki (pin) ATmega16 ... 9

Gambar 2.2. Diagram blok proses dalam ADC ... 13

Gambar 2.3. Proses pen-cuplik-an dalam ADC ... 13

Gambar 2.4. Proses pen-kuantisasi-an dalam ADC ... 14

Gambar 2.5. Proses peng-kode-an dalam ADC ... 14

Gambar 2.6. Dua buah titik koordinat pada bidang koordinat Cartesius ... 16

Gambar 2.7. LCD 2x16 ... 18

Gambar 2.8. Buzzer ... 19

Gambar 2.9. Konfigurasi LED ... 19

Gambar 2.10. Rangkaian indikator LED ... 20

Gambar 2.11. Struktur internal potensiometer beserta bentuk dan simbolnya ... 21

Gambar 2.12. Bentuk dan jenis potensiometer ... 22

Gambar 2.13.(a)Simbol tombol tekan NO (Normally open) ... 23

Gambar 2.13. (b) Simbol tombol tekan NC (Normally close) ... 23

Gambar 2.14.(a) Rangkaian tombol tekan pull up ... 24

Gambar 2.14.( b) Rangkaian tombol tekan pul down ... 24

Gambar 2.15. Rangkaian reset eksternal ... 24

Gambar 2.16. Komunikasi data serial ... 25

Gambar 2.17. RS232 pin out (DB9) ... 27

Gambar 2.18. Rangkaian MAX232 ... 28

Gambar 3.1. Blok sistem keseluruhan ... 34

Gambar 3.2.a. Tampak atas ... 35

Gambar 3.2.b. Tampak depan ... 35

Gambar 3.3. Rangkaian keseluruhan dari sistem model simulator boiler ... 36

Gambar 3.4. Rangkaian potensiometer ... 37

Gambar 3.5. Rangkaian driverbuzzer ... 38

Gambar 3.6. Rangkaian RS232 ... 39

Gambar 3.7. Contoh data yang akan ditampilkan ... 40

xvi

Gambar 3.9. Flowchartsubrutin pengolahan data temperatur ... 42

Gambar 3.10. Grafik persamaan garis lurus antara temperatur dan Vin ... 43

Gambar 3.11. Grafik persamaan garis lurus antara temperatur dan ADC... 44

Gambar 3.12. Flowchartsubrutin pengolahan data tekanan ... 45

Gambar 3.13. Grafik persamaan garis lurus antara tekanan dan Vin ... 46

Gambar 3.14. Grafik persamaan garis lurus antara tekanan dan ADC ... 47

Gambar 3.15. Flowchartsubrutin pengolahan data level air ... 48

Gambar 3.16. Grafik persamaan garis lurus antara level air dan Vin ... 49

Gambar 3.17. Grafik persamaan garis lurus antara level air dan ADC ... 50

Gambar 3.18. Flowchartsubrutin pengolahan data level oli ... 51

Gambar 3.19. Grafik persamaan garis lurus antara level oli dan Vin ... 52

Gambar 3.20. Grafik persamaan garis lurus antara level oli dan ADC ... 53

Gambar 3.21. Flowchartsubrutinblower ... 54

Gambar 3.22. Flowchartfeedback dari sistem monitoring boiler ... 55

Gambar 3.22. Paket data serial “B=1” ... 56

Gambar 4.1. Bentuk fisik model simulator boiler ... 58

Gambar 4.2. Grafik perbandingan data temperatur pada LCD dan data secara teori ... 63

Gambar 4.3. Grafik perbandingan data tekanan pada LCD dan data secara teori ... 67

Gambar 4.4. Grafik perbandingan data level air pada LCD dan data secara teori ... 71

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Fungsi khusus port B ... 10

Tabel 2.2. Fungsi khusus port C ... 10

Tabel 2.2. (Lanjutan) Fungsi khusus port C ... 11

Tabel 2.3. Fungsi khusus port D ... 11

Tabel 2.4. Fungsi pin konektor DB25 dan DB9 ... 26

Tabel 3.1. Parameter boiler ... 29

Tabel 3.2. Data temperatur hasil perhitungan ADC ... 44

Tabel 3.2. (Lanjutan) Data temperatur hasil perhitungan ADC ... 45

Tabel 3.3. Data tekanan hasil perhitungan ADC... 47

Tabel 3.3. (Lanjutan) Data tekanan hasil perhitungan ADC ... 48

Tabel 3.4. Data level air hasil perhitungan ADC ... 50

Tabel 3.4. (Lanjutan) Data level air hasil perhitungan ADC ... 51

Tabel 3.5. Data level oli hasil perhitungan ADC ... 54

Tabel 3.6. Kode parameter boiler ... 56

Tabel 3.7. Karakter ASCII “B=1” dalam desimal dan biner ... 56

Tabel 3.8. Karakter ASCII dalam format heksa dan desimal ... 57

Tabel 4.1. Hasil pengujian data temperatur pada LCD ... 60

Tabel 4.2. Hasil perhitungan data temperatur secara teori ... 61

Tabel 4.3. Hasil perhitungan error data temperatur ... 62

Tabel 4.4. Hasil pengujian data tekanan pada LCD ... 63

Tabel 4.4. (Lanjutan) Hasil pengujian data tekanan pada LCD ... 64

Tabel 4.5. Hasil perhitungan data tekanan secara teori ... 65

Tabel 4.6. Hasil perhitungan error data tekanan ... 66

Tabel 4.7. Hasil pengujian data level air pada LCD ... 67

Tabel 4.7. (Lanjutan) Hasil pengujian data level air pada LCD ... 68

Tabel 4.8. Hasil perhitungan data level air secara teori ... 69

Tabel 4.9. Hasil perhitungan error data level air... 70

Tabel 4.10. Hasil pengujian data level oli pada LCD ... 71

Tabel 4.10. (Lanjutan) Hasil pengujian data level oli pada LCD ... 72

xviii

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dalam era teknologi saat ini, telah banyak kemajuan yang dicapai o leh umat manusia. Salah satunya adalah dengan diciptakannya simulator. Simulator yaitu alat yang berguna untuk menggambarkan keadaan yang ditemui dalam dunia nyata. Sebagai contoh, sebuah simulator penerbangan yang berfungsi untuk menggambarkan bagaimana seorang pilot pesawat terbang mengendarai pesawat tanpa harus berada di dalam pes awat terbang yang sesungguhnya. Dengan menggunakan metode ini dapat melakukan penghematan biaya pelatihan dari seorang calon pilot, karena tidak harus menggunakan pesawat terbang sungguhan untuk melakukan pelatihan.

Dalam dunia industri, simulator sangat berguna untuk mensimulasikan cara kerja dari suatu sistem, misalnya dalam industri yang menggunakan boiler. Boiler adalah bejana bertekanan dengan bentuk dan ukuran yang didesain untuk menghasilkan uap panas atau steam. Steam dengan tekanan tertentu kemud ian digunakan untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Mengacu pada boiler yang berada di PT.BINTANG JAYA PROTEINA FEEDMILL merupakan boiler tipe fire tube atau berjenis pipa api, yang memiliki karakteristik menghasilkan kapasitas atau steam yang rendah. Boiler pipa api biasanya memiliki kecepatan produksi uan air yang rendah namun memiliki cadangan uap air yang lebih besar. Pada boiler pipa api tidak membutuhkan setting khusus, sehingga proses pemanasan mudah dan cepat. Berbagai bentuk boiler telah berkembang mengikuti kemajuan teknologi dan evaluasi dari produk-produk boiler sebelumnya yang dipengaruhi oleh gas buang boiler yang mempengaruhi lingkungan dan produk steam seperti apa yang akan dihasilkan. Kontruksi boiler mempengaruhi kapasitas dan tekanan yang dihasilkan Boiler tersebut. Boiler pipa api memiliki bentuk yang compact dan portable, tidak membutuhkan area yang besar untuk 1 hp boiler.

Berdasarkan hal tersebut maka dibuatlah sebuah model simulator boiler. Model simulator boiler dirancang untuk menunjukkan secara sederhana berbagai kontrol pada sistem boiler. Model simulator boiler ini dapat bertindak sebagai alat bantu untuk diagnosis kesalahan sistem boiler yang mungkin terjadi dalam praktek. Model simulator boiler ini berfungsi untuk mengatur input data parameter yang kemudian akan dikirimkan ke bagian modul komunikasi dan sistem monitoring boiler. Masukan data akan diatur secara manual, data yang akan dikirimkan berupa temperatur, tekanan, level air, level oli (bahan bakar), dan kondisi blower.

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penilitian ini adalah untuk menciptakan suatu alat model simulator boiler yang dikontrol oleh mikrokontroler ATmega16.

Manfaat dari penelitian ini adalah dapat menjadi alat bantu untuk mengetahui keadaan dari suatu sistem boiler pada suatu industri dalam bentuk yang lebih sederhana. Selain itu dengan adanya model simulator boiler ini dapat menghemat biaya, karena tidak harus menggunakan boiler secara langsung untuk belajar ataupun sekedar untuk pengamatan saja.

1.3. Batasan Masalah

Agar Tugas Akhir ini dapat mengarah pada tujuan dan untuk menghindari terlalu kompleksnya permasalahan yang muncul, maka perlu adanya batasan-batasan masalah yang sesuai dengan judul dari Tugas Akhir ini. Adapun batasan masalah adalah :

1. Boiler yang digunakan adalah tipe boiler fire tube mengacu pada boiler yang berada pada PT.BINTANG JAYA PROTEINA FEEDMILL.

2. Parameter yang dikontrol pada boiler : a. Temperatur Uap

b. Tekanan Boiler c. Level Air

d. Level Oli (bahan bakar) e. Blower

4. Mengunakan mikrokontroler keluarga AVR ATmega16 sebagai pengolah data dari potensiometer dan menampilkan data tersebut ke LCD.

5. Menggunakan ADC 10 bit untuk mengubah sinyal analog (sinyal kontinyu) menjadi sinyal digital (sinyal diskrit).

6. Menggunakan tombol push on sebagai reset dan pengatur kondisi blower. 7. Menggunakan LCD 2x16 sebagai penampil data.

8. LED digunakan sebagai indikator jika data telah dikirimkan.

9. Buzzer digunakan sebagai alaram ketika menerima feedback jika data yang diatur melewati batas yang sudah ditentukan (set point).

10.Menggunakan RS232 sebagai sarana komunikasi serial dengan Modul Komunikasi Serial.

1.4. Metodologi Penelitian

Berdasarkan pada tujuan yang ingin dicapai maka metode-metode yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah :

1. Eksperimen, yaitu dengan langsung melakukan praktek maupun pengujian terhadap hasil pembuatan alat dalam pembuatan tugas akhir ini.

2. Perancangan subsistem hardware. Gambar 1.1 memperlihatkan blok model yang akan dirancang.

Tahap ini bertujuan untuk mencari bentuk model yang optimal dari sistem yang akan dibuat dengan mempertimbangkan dari berbagai faktor permasalahan dan kebutuhan yang telah ditentukan.

3. Pembuatan subsistem hardware. Berdasarkan gambar 1.1, simulator akan berkerja saat potensiometer diatur untuk mendapatkan input yang diinginkan kemudian data input akan diproses dari input analog menjadi output digital dengan menggunakan ADC. Kemudian output dari data tersebut akan ditampilkan pada LCD.

4. Proses pengambilan data. Pengambilan data akan dilakukan saat hardware sudah selesai atau jadi dan dilakukan dengan cara melihat input dari ADC (0-5 Volt) yang digunakan pada proses ADC dan output data yang dihasilkan.

5

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Boiler

Pada dasarnya boiler adalah alat yang berfungsi untuk memanaskan air dengan menggunakan panas dari hasil pembakaran bahan bakar, panas hasil pembakaran selanjutnya panas hasil pembakaran dialirkan ke air sehingga menghasilkan steam (uap air yang memiliki temperatur tinggi). Dari pengertian tersebut berarti dapat disimpulkan bahwa boiler berfungsi untuk memproduksi steam (uap) yang dapat digunakan untuk proses atau kebutuhan selanjutnya. Umumnya bakar yang digunakan untuk memanaskan boiler yaitu batu bara, gas, dan bahan bakar minyak [1].

Energi kalor yang dibangkitkan dalam sistem boiler memiliki nilai tekanan, temperatur, dan laju aliran yang menentukan pemanfaatan steam yang akan digunakan. Berdasarkan ketiga hal tersebut sistem boiler mengenal keadaan tekanan-temperatur rendah (low pressure/LP), dan tekanan-temperatur tinggi (high pressure/HP), dengan perbedaan itu pemanfaatan steam yang keluar dari sistem boiler dimanfaatkan dalam suatu proses untuk memanasakan cairan dan menjalankan suatu mesin (commercial and industrial boilers), atau membangkitkan energi listrik dengan cara merubah energi kalor menjadi energi mekanik kemudian memutar generator sehingga menghasilkan energi listrik (power boiler). Dalam pengoperasian boiler, ada beberapa parameter yang harus diperhatikan antara lain :

1. Tekanan Boiler

Tekanan merupakan faktor penting dalam proses boiler. Tekanan proses yang diinginkan harus dijaga untuk menjamin kebutuhan steam sesuai tekanan yang dibutuhkan.

2. Temperatur Uap

3. Level air

Variable yang sangat penting yang harus diukur dan dikontrol adalah level air dalam steam drum, supaya boiler ini bekerja secara aman dan efisien, dan menghasilkan laju uap yang terus menerus, maka harus menjaga supaya steam drum levelnya tidak terlalu rendah ataupun terlalu tinggi. Jika tidak ada air yang cukup dalam steam drum maka fire tube akan kering dan terbakar karena panas dari api, dan jika terlalu banyak air maka uap yang dihasilkan tidak akan kering sehingga akan bermasalah pada hilirnya.

4. Level oli (bahan bakar)

Oli merupakan bahan bakar dari boiler. Level oli harus selalu tetap dijaga agar kondisi boiler dapat berjalan normal. Jika oli ini habis maka boiler akan berhenti bekerja, sehingga produksi steam akan terhenti. Ini akan mengganggu proses produksi dalam sebuah industri.

5. Blower

Blower adalah mesin atau alat yang digunakan untuk menaikkan atau memperbesar tekanan udara atau gas yang akan dialirkan dalam suatu ruangan tertentu juga sebagai pengisapan atau pemvakuman udara atau gas tertentu. Bila untuk keperluan khusus, blower kadang-kadang diberi nama lain misalnya untuk keperluan gas dari dalam oven kokas disebut dengan nama exhouter.

2.1.1. Jenis-Jenis Boiler

Jenis boiler dapat dibedakan dari berbagai macam hal seperti karakteristik, cara kerja, tipe pipa dan bahan bakar yang digunakan. Setiap jenis boiler memiliki kelebihan serta kekurangan masing- masing.

1. Jenis Boiler Berdasarkan Tipe Tube (pipa) : a. Fire Tube Boiler

Kelebihan boiler fire tube adalah proses pemasangan cukup mudah dan tidak memerlukan pengaturan yang khusus, tidak membutuhkan area yang besar da n memiliki biaya yang murah. Kekurangan dari boiler fire tube adalah memiliki tempat pembakaran yang sulit dijangkau saat hendak dibersihkan, kapasitas steam yang rendah dan kurang efisien karena banyak kalor yang terbuang sia-sia.

b. Water Tube Boiler

Memiliki kontruksi yang hampir sama dengan jenis pipa api, jenis ini juga terdiri dari pipa dan barel, yang menbedakan hanya sisi pipa yang diisi oleh air sedangkan sisi barrel merupakan tempat terjadinya pembakaran. Karakteristik pada jenis ini ialah menghasilkan jumlah steam yang relatif banyak. Prinsip kerja dari boiler water tube yaitu proses pengapian terjadi pada sisi luar pipa, sehingga panas akan terserap oleh air yang mengalir di dalam pipa.

Kelebihan boiler water tube adalah memiliki kapasitas steam yang besar, nilai efesiensi relatif lebih tinggi dan tungku pembakaran mudah untuk dijangkau saat akan dibersihkan. Kekurangan boiler water tube adalah biaya investasi awal cukup mahal, membutuhkan area yang luas dan membutuhkan komponen tambahan dalam hal penanganan air.

2. Jenis Boiler Berdasarkan Bahan Bakar : a. Solid Fuel (bahan bakar padat)

b. Oil Fuel (bahan bakar minyak)

Jenis ini memiliki bahan bakar dari fraksi minyak bumi, dengan karakteristik yaitu memiliki bahan baku pembakaran yang lebih mahal, tetapi memiliki nilai efesiensi yang lebih baik jika dibandingkan denan yang lainnya.

Prinsip kerjanya pemanasan yang bersumber dari hasil pembakaran antara campuran bahan bakar cair (kerosen, solar, residu) dengn oksigen dan sumber panas. Kelebihan boiler tipe ini adalah memiliki sisa pembakaran yang sedikit sehingga mudah dibersihkan dan bahan baku yang mudah didapatkan. Kekurangan dari boiler tipe ini yaitu memiliki harga bahan baku yang mahal serta memiliki kontruksi yang mahal.

c. Gas Fuel (bahan bakar gas)

Memiliiki jenis bahan bakar gas dengan karakteristik bahan baku yang lebih murah dan nilai efesiensi lebih baik jika dibandingkan dengan jenis tipe bahan bakar lain. Prinsip kerjanya pembakaran yang terjadi akibat campuran dari bahan bakar gas (LNG) dengan oksigen serta sumber panas.

Kelebihan boiler tipe ini adalah memiliki bahan bakar yang paling murah dan nilai efesiensi yang lebih baik. Kekurangan dari boiler tipe ini adalah kontruksi yang mahal dan sumber bahan bakar yang sulit didapatkan, harus melalui jalur distribusi.

d. Electric

Sumber panas alat ini berasal dari listrik, dengan karakteristik bahan bakar yang lebih murah akan tetapi memiliki tingkat efesiensi yang rendah. Prinsip kerjanya pemanas bersumber dari listrik yang menyuplai panas.

Kelebihan boiler tipe ini adalah memiliki perewatan yang sederhana dan sumber pemanas sangat mudah untuk didapatkan. Kekurangan dari boiler tipe ini adalah nilai efesiensi yang buruk dan memiliki tempera tur pembakaran yang rendah.

2.2. Mikrokontroler ATmega16

siklus clock, lebih cepat dibandingkan dengan mikrokontroler MCS51 yang memiliki arsitektur CISC (Complex Instruction Set Computer) di mana mikrokontroler MCS51 membutuhkan 12 siklus clock untuk mengeksekusi 1 instruksi. Selain itu mikrokontroler ATmega16 memiliki fitur yang lengkap (ADC internal, EEPROM internal, Timer/Counter, Watchdog Timer, PWM, Port I/O, komunikasi serial, Komparator, dan lain- lain), sehingga dengan fasilitas yang lengkap ini, programmer dan desaine r dapat menggunakannya untuk berbagai aplikasi sistem elektronika seperti robot, otomasi industri, peralatan telekomunikasi, dan berbagai keperluan lain.

Fitur mikokontroler ATmega16 sebagai berikut [2] :

a. Mikrokontroler ATmega16 yang memiliki 8 bit dan kemampuan tinggi dengan daya rendah.

b. Arsitektur RISC dengan troughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi 16 MHz. c. Memiliki kapasitas Flash memori 16 KByte, EEPROM 512 Byte dan SRAM 1

KByte.

d. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D. e. Unit interupsi internal dan eksternal.

f. Fitur Peripheral yaitu tiga buah Timer/Counter, Real Time Counter dengan Oscillator tersendiri, empat channel PWM, delapan channel 10-bit ADC, Byteoriented Two-wire Serial Interface, Programmable Serial USART, antarmuka SPI, Watchdog Timer dengan oscillator internal, dan On-chip Analog Comparator.

2.2.1. Konfigurasi Pin ATmega16

Konfigurasi pin ATmega16 dengan kemasan 40 pin Dual In-line Package (DIP) dapat dilihat pada Gambar 2.13. dari gambar diatas dapat dijelaskan fungsi dari masing-masing pin ATmega16 sebagai berikut.

1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya 2. GND merupakan pin Ground

3. Port A (PA0 – PA7) merupakan pin input/output dua arah (full duplex) dan selain itu merupakan pin masukan ADC

4. Port B (PB0 – PB7) merupakan pin input/output dua arah (full duplex) dan selain itu merupakan pin khusus, seperti dapat dilihat pada tabel 2.1.

Tabel 2.1. Fungsi khusus port B

Pin Fungsi Khusus

PB0 XCK (USART External Clock Input/Output) T0 (Timer/Counter0 External Counter Input) PB1 T1 (Timer/Counter1 External Counter Input) PB2 INT2 (External Interupt 2 Input)

AIN0 (Analog Comparator Negative Input)

PB3 OC0 (Timer/Counter0 Output Compare Match Output) AIN1 (Analog Comparator Negative Input)

PB4 SS (SPI Slave Select Input)

PB5 MOSI (SPI Bus Master Output / Slave Input) PB6 MISO (SPI Bus Master Input / Slave Output) PB7 SCK (SPI Bus Serial Clock)

5. Port C (PC0 – PC7) merupakan pin input/output dua arah (full duplex) dan selain itu merupakan pin khusus, seperti dapat dilihat pada tabel 2.2.

Tabel 2.2. Fungsi khusus port C

Pin Fungsi Khusus

PC0 SCL (Two-wire Serial Bus Clock Line)

PC1 SDA (Two-wire Serial Bus Data Input/Output Line) PC2 TCK (Joint Test Action Grup Test Clock)

PC3 TMS (JTAG Test Mode Select) PC4 TDO (JTAG Data Out)

Tabel 2.2. (Lanjutan) Fungsi khusus port C

Pin Fungsi Khusus

PC6 TOSC1 (Timer Oscillator pin 1) PC7 TOSC2 (Timer Oscillator pin 2)

[image:30.596.86.512.171.576.2]

6. Port D (PD0 – PD7) merupakan pin input/output dua arah (full duplex) dan selain itu merupakan pin khusus, seperti dapat dilihat pada tabel 2.3.

Tabel 2.3. Fungsi khusus port D

Pin Fungsi Khusus

PD0 RXD (USART Input Pin) PD1 TXD (USART Output Pin) PD2 INT0 (External Interupt 0 Input) PD3 INT1 (External Interupt 1 Input)

PD4 OC1B (Timer/Counter1 Output Compare B Match Output) PD5 OC1A (Timer/Counter1 Output Compare A Match Output) PD6 ICP (Timer/Counter1 Input Capture Pin)

PD7 OC2 (Timer/Counter2 Output Compare Match Output)

7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler 8. XTAL1 dan XTAL2, merupakan pin masukan external clock

9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC

10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi untuk ADC.

2.2.2. Pemrograman Mikrokontroler ATmega16

mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI.

2.2.3. Bahasa C Pada AVR ATmega16

Mikrokontroler AVR dapat pula menggunakan bahasa C dalam penulisan programnya, sehingga dapat memudahkan dan mempersingkat instruksi- intruksi yang digunakan dalam bahasa assembly. Dalam pembuatan program yang menggunakan fungsi atau aritmatika, bahasa C menawarkan kemudahan dengan menyediakan fungsi- fungsi khusus, seperti pembuatan konstanta, operator aritmatika, operator logika, operator bitwise dan operator Assigment. Selain itu, bahasa C menyediakan program kontrol seperti: Percabangan (if dan if…else), Percabangan switch, Looping (for, while dan do…while), Array, serta fungsi- fungsi lainnya.

2.3. ADC (

Analog To Digital Converter)

Analog To Digital Converter (ADC) adalah pengubah input analog menjadi kode-kode digital. ADC banyak digunakan sebagai pengatur proses industri, komunikasi digital dan rangkaian pengukuran/pengujian. Umumnya ADC digunakan sebagai perantara antara sensor yang kebanyakan analog dengan sistem komputer seperti sensor suhu, cahaya, tekanan/berat, aliran dan sebagainya kemudian diukur dengan menggunakan sistem digital (komputer) [4].

Analog To Digital Converter (ADC) memiliki 2 karakter prinsip, yaitu kecepatan sampling dan resolusi. Kecepatan sampling suatu ADC menyatakan seberapa sering sinyal analog dikonversikan ke bentuk sinyal digital pada selang waktu tertentu. Kecepatan sampling biasanya dinyatakan dalam sample per second (SPS). Sedangkan resolusi ADC berpengaruh terhadap ketelitian hasil konversinya. Resolusi pada mikrokontroler AVR ada 2 yaitu resolusi 8 bit dan 10 bit.

Jadi jika nilai konversi ADC ke digital seperti berikut :

1. Nilai 0 pada ADC akan menghasilkan tegangan 0 Volt 2. Nilai 512 pada ADC akan menghasilkan tegangan 2.5 Volt 3. Nilai 1024 pada ADC akan menghasilkan tegangan 5 Volt

Untuk nilai ADC yang akan di interfacing dengan mikrokontroler dapat di variasikan menggunakan potensio, sensor suhu, sensor ultrasonik, dan lain- lain.

Proses yang terjadi dalam ADC adalah : 1. Pen-cuplik-an

[image:32.596.87.526.203.609.2]

2. Peng-kuantisasi-an 3. Peng-kode-an

Gambar 2.2. Diagram blok proses dalam ADC

1. Pen-cuplik-an adalah proses mengambil suatu nilai pasti (diskrit) dalam suatu data kontinu dalam satu titik waktu tertentu dengan periode yang tetap. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada ilustrasi gambar berikut:

Gambar 2.3. Proses pen-cuplik-an dalam ADC

Semakin besar frekuensi pen-cuplik-an, berarti semakin banyak data diskrit yang didapatkan, maka semakin cepat ADC tersebut memproses suatu data analog menjadi data digital.

[image:33.596.81.532.86.763.2]

Gambar 2.4. Proses pen-kuantisasi-an dalam ADC

Semakin banyak kelompok-kelompok dalam proses kuantisasi, berarti semakin kecil selisih data diskrit yang didapatkan dari data analog, maka semakin telitiADC tersebut memproses suatu data analog menjadi data digital.

3. Peng-kode-an adalah meng-kode-kan data hasil kuantisasi ke dalam bentuk digital (0/1) atau dalam suatu nilai biner.

Gambar 2.5. Proses peng-kode-an dalam ADC

Rumus konversi nilai sinyal analog menjadi besarnya tegangan dengan nilai ADC adalah sebagai berikut :

Maksimal Data

Vin

=

Data ADC

Vref

(2.1) Dimana :

Maksimal Data : resolusi dari ADC Data ADC : data yang terbaca

Vin : tegangan input ADC

2.4. Pengkondisi Sinyal

Pengkondisian sinyal merupakan suatu konversi sinyal menjadi bentuk yang lebih sesuai yang merupakan antarmuka dengan elemen-elemen lain dalam suatu kontrol proses. Dalam hal ini dibedakan menjadi 2 (dua) teknik, yaitu pengkondisi sinya l analog dan pengkondisi sinyal digital.

1. Pengkondisi Sinyal Analog

Prinsip kerja sensor ialah mengubah suatu besaran non elektris yang terukur menjadi suatu besaran elektris. Untuk membentuk sensor tersebut kita memanfaatkan variabel dinamik yang mempengaruhi karakteristik suatu bahan. Pengkondisi sinyal analog berperan penting sebagai pengubah keluaran sensor ke suatu bentuk yang merupakan antarmuka dengan elemen-elemen lain pada suatu kontrol proses. Terkadang kita menggambarkan efek pengkondisi sinyal sebagai persamaan fungsi transfer. Melalui persamaan tersebut kita mengartikan efek suatu pengkondisi sinyal pada sinyal masukan. Jadi sebuah penguat tegangan sederhana mempunyai fungsi transfer dan suatu konstanta yang ketika dikalikan terhadap masukan tegangan akan memberikan keluaran tegangan. 2. Pengkondisi Sinyal Digital

Operasi penting yang berhubungan dengan sinyal analog dan digital adalah konversi digital ke analog yang dilakukan oleh pengubah digital ke analog (DAC) dan konversi analog ke digital yang dilakukan oleh pengubah analog ke digital (ADC). Apabila yang akan kita proses besaran analog balk sebagai masukan ataupun keluaran analog sedang unit prosesing yang kita pakai berbasis digital, maka harus dipakai converter analog ke digital apabila masukan adalah analog dan dibutuhkan converter digital ke analog jika keluaran yang dikehendaki adalah analog. Contoh besaran analog adalah temperatur, tekanan, kecepatan, suara dan lain sebagainya dimana besaran tersebut tidak dapat dinyatakan dengan nilai logika “1” ataupun logika “0”, maka dibutuhkan perubah/converter. Tentunya besaran-besaran temperatur, tekanan adalah berasal dan fenomena alam yang harus dirubah kebesaran listrik dengan suatu peralatan yang disebut transducer.

penjumlah, pengurang, differensiator, integral, filter dan lain- lain, serta bisa juga berupa rangkaian gabungan dari 2, 3 atau lebih rangkaian-rangkaian tersebut.

2.5. Persamaan Garis Lurus

[image:35.596.85.522.190.562.2]

Persamaan garis lurus dapat didefinisikan sebagai sebuah garis lurus dimana posisinya ditentukan oleh sebuah persamaan dan apabila persamaan tersebut digambarkan pada bidang cartesius maka akan menghasilkan sebah garis yang lurus. Cartesius dinyatakan dengan pasangan berurutan x dan y, di mana x merupakan koordinat sumbu-x (disebut absis) dan y merupakan koordinat sumbu-y (disebut ordinat). Jadi, titik pada bidang koordinat Cartesius dapat dituliskan (x, y). Pada Gambar 2.6. terlihat ada 2 buah titik koordinat pada bidang koordinat Cartesius.

Gambar 2.6. Dua buah titik koordinat pada bidang koordinat Cartesius.

Gradien adalah bilangan bilangan atau nilai yang menjelaskan besar dan arah kemiringan atau cenderung suatu garis. Gradien biasanya dilambangkan dengan huruf m, gradien juga merupakan perbandingan sumbu y dengan sumbu x.

Ada berbagai cara untuk menghitung gradien dari suatu persamaan garis. Hal ini bergantung pada letak titik koordinat dan bentuk persamaan garis yang diberikan. Berikut ini akan diuraikan cara menghitung gradien berdasarkan titik koordinat atau bentuk persamaan garis.

a. Menghitung Gradien pada Persamaan Garis y = mx

� � � = � � � � �=

=�

Dari uraian ini terlihat bahwa nilai gradien dalam suatu persamaan garis sama dengan besar nilai konstanta m yang terletak di depan variabel x, dengan syarat, persamaan garis tersebut diubah terlebih dahulu ke dalam bentuk y = mx.

b. Menghitung Gradien pada Persamaan Garis y = mx + c

Sama halnya dengan perhitungan gradien pada persamaan garis y = mx, perhitungan gradien pada garis y = mx + c dilakukan dengan cara menentukan nilai konstanta di depan variabel x.

=� +

=�

c. Menghitung Gradien pada Persamaan Garis ax + by + c = 0

Sama seperti sebelumnya, gradien pada persamaan garis ax + by + c = 0 dapat ditentukan dengan cara mengubah terlebih dahulu persamaan garis tersebut ke dalam bentuk y = mx + c. Kemudian, nilai gradien diperoleh dari nilai konstanta m di depan variabel x.

d. Menghitung Gradien pada Garis yang Melalui Dua Titik

Rumus umum untuk mencari gradien pada garis yang melalui dua titik, sebagai berikut.

�= 2− 1

2− 1

2.6. LCD

LCD (Liquid Crystal Display) berfungsi untuk menampilkan karakter angka, huruf ataupun simbol dengan lebih baik dan dengan konsumsi arus yang rendah. LCD (Liquid Crystal Display) dot matrik M1632 merupakan modul LCD buatan hitachi. Modul LCD (Liquid Crystal Display) dot matrik M1632 terdiri dari bagian penampil karakter (LCD)

(2.2)

(2.3)

[image:37.596.84.527.186.640.2]

yang berfungsi menampilkan karakter dan bagian sistem prosesor LCD dalam bentuk modul dengan mikrokontroler yang diletakan dibagian belakang LCD tersebut yang berfungsi untuk mengatur tampilan LCD serta mengatur komunikasi antara LCD dengan mikrokontroler yang menggunakan modul LCD tersebut [5]. LCD yang digunakan adalah tipe M1632 yang ditunjukan pada gambar 2.7.

Gambar 2.7. LCD 2x16

Modul prosesor M1632 pada LCD tersebut memiliki memori tersendiri sebagai berikut. a. CGROM (Character Generator Read Only Memory)

b. CGRAM (Character Generator Random Access Memory) c. DDRAM (Display Data Random Access Memory)

Fungsi Pin LCD (Liquid Crystal Display) Dot Matrix 2×16 M1632 :

a. DB0–DB7 adalah jalur data (data bus) yang berfungsi sebagai jalur komunikasi untuk mengirimkan dan menerima data atau instruksi dari mikrokontrooler ke modul LCD.

b. RS adalah pin yang berfungsi sebagai selektor register (register sellect) yaitu dengan memberikan logika low (0) sebagai register perintah dan logika high (1) sebagai register data.

c. R/W adalah pin yang berfungsi untuk menentukan mode baca atau tulis dari data yang terdapat pada DB0 – DB7 yaitu dengan memberikan logika low (0) untuk fungsi read dan logika high (1) untuk mode write.

d. Enable (E), berfungsi sebagai Enable Clock LCD, logika 1 setiap kali pengiriman atau pembacaan data.

2.7. Buzzer

akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer ini digunakan sebagai indikator (alaram). Gambar dari buzzer dapat dilihat pada gambar 2.8.

Gambar 2.8. Buzzer

2.8. LED

LED (Light Emitting Diode) adalah komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi konduktor jenis dioda yang mampu memancarkan cahaya. LED mampu menghasilkan cahaya yang berbeda-beda menurut semi konduktor yang digunakan dan jenis bahan semi konduktor tersebut akan menghasilkan panjang gelombang yang berbeda, sehingga cahaya yang dihasilkan berbeda pula. LED adalah salah satu jenis dioda, maka LED memiliki dua kutub yaitu anoda dan katoda. Dalam hal ini LED akan menyala bila ada arus listrik yang mengalir dari anoda menuju katoda.

[image:38.596.83.529.204.698.2]

Pemasangan kutub LED tidak boleh terbalik karena apabila terbalik LED tidak akan menyala. Semakin tinggi arus yang mengalir pada LED maka semakin terang juga cahaya yang dihasilkan., namun perlu diperhatikan bahwa arus yang diperbolehkan adalah 10mA- 20mA dan tegangan 1,6 volt-3,5 volt menurut karakter warna yang dihasilkan. Apabila arus yang mengalir melebihi 20mA, maka LED akan terbakar. Untuk menjaga agar LED bekerja maka perlu resistor sebagai pembatas arus. Rangkaian LED ditunjukan pada gambar 2.9.

Berdasarkan gambar diatas, persamaan untuk mencari nilai tegangan menggunakan hukum ohm yaitu V=I*R, sehingga persamaan untuk mencari nilai resis tor yang digunakan sebagai indikator adalah :

�

=

� −�

� (2.5)

Dengan :

V = Tegangan I = Arus listrik R = Resistor

Vs = Tegangan sumber Vd = Tegangan LED

Tegangan kerja pada sebuah LED menurut warna yang dihasilkan [6]: 1. Infra merah : 1,6V

2. Merah : 1,8V – 2,1V

3. Oranye : 2,2V

4. Kuning : 2,4V

5. Hijau : 2,6V

6. Biru : 3,0V – 3,5V 7. Putih : 3,0V – 3,6V 8. Ultraviolet : 3,5V

[image:39.596.84.526.145.649.2]

Pada umumnya tegangan yang digunakan pada perancangan adalah tegangan minimal LED (Vmin LED), tegangan minimal LED adalah sebesar 1,5V. Gambar 2.10 menunjukan rangkaian indikator LED.

Gambar 2.10. Rangkaian indikator LED

2.9. Potensiometer (POT)

atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya. Gambar 2.11. menunjukan struktur internal potensiometer beserta bentuk dan simbolnya[7].

Gambar 2.11. Struktur internal potensiometer beserta bentuk dan simbolnya Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam komponen potensiometer adalah :

a. Penyapu atau disebut juga dengan wiper b. Element Resistif

c. Terminal

2.9.1. Jenis-jenis Potensiometer

Berdasarkan bentuknya, potensiometer dapat dibagi menjadi 3 macam, yaitu :

1. Potensiometer Slider, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara menggeserkan Wiper-nya dari kiri ke kanan atau dari bawah ke atas sesuai dengan pemasangannya. Biasanya menggunakan ibu jari untuk menggeser wiper-nya.

2. Potensiometer Rotary, yaitu potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara memutarkan wiper-nya sepanjang lintasan yang melingkar. Biasanya menggunakan ibu jari untuk memutar wiper tersebut. Oleh karena itu, Potensiometer Rotary sering disebut juga dengan Thumbwheel Potentiometer. 3. Potensiometer Trimmer, yaitu potensiometer yang bentuknya kecil dan harus

Untuk gambar dari bentuk dan jenis potensiometer dapat dilihat pada gambar 2.12.

Gambar 2.12. Bentuk dan jenis potensiometer

2.9.2. Prinsip Kerja Potensiometer

Sebuah potensiometer (POT) terdiri dari sebuah elemen resistif yang membentuk jalur (track) dengan terminal di kedua ujungnya. Sedangkan terminal lainnya (biasanya berada di tengah) adalah penyapu (wiper) yang dipergunakan untuk menentukan pergerakan pada jalur elemen resistif (resistive). Pergerakan penyapu (wiper) pada Jalur elemen resistif inilah yang mengatur naik-turunnya nilai resistansi sebuah potensiometer. Elemen resistif pada potensiometer umumnya terbuat dari bahan campuran metal (logam) dan keramik ataupun bahan barbon (Carbon). Berdasarkan track (jalur) elemen resistif-nya, potensiometer dapat digolongkan menjadi 2 jenis yaitu Potensiometer Linear (Linear Potentiometer) dan Potensiometer Logaritmik (Logarithmic Potentiometer).

2.9.3. Fungsi-fungsi Potensiometer

Dengan kemampuan yang dapat mengubah resistansi atau hambatan, potensiometer sering digunakan dalam rangkaian atau peralatan elektronika dengan fungsi- fungsi sebagai berikut :

1. Sebagai pengatur volume pada berbagai peralatan audio/video seperti amplifier, tape mobil, DVD player.

2. Sebagai pengatur tegangan pada rangkaian power supply 3. Sebagai pembagi tegangan

4. Aplikasi switch TRIAC

2.10. Saklar (

push button)

Tombol tekan atau push button adalah bentuk saklar yang paling umum dari pengendali manual yang dijumpai di industry. Tombol tekan NO (normally open) menyambung ke rangkaian ketika tombol ditekan dan kembali pada posisi terputus ketika tombol dilepas. Sedangkan tombol tekan NC (normally close) akan memutus rangkaian apabila tombol ditekan dan akan kembali pada posisi terhubung ketika tombol dilepaskan. Simbol tombol tekan dapat dilihat pada gambar 2.13. Dalam hal ini yang sering dipakai dalam banyak percobaan adalah tombol tekan pull up dimana logika dari pull up adalah ketika tombol tidak ditekan nilai masukan ke mikrokontroler berlogika tinggi.Selain itu juga ada tombol yang digunakan untuk mereset mikrokontroler, berdasarkan datasheet dimana untuk melakukan reset diperlukan minimal lebar pulsa sebesar 2,5 us, dan tegangan maksimum reset sebesar 1,6 volt. Dimana untuk mengetahui besaran komponen yang akan digunakan maka menggunakan persamaan ini :

�

=

1

=

1

2∗�∗�∗� (2.6)

dan juga hukum Ohm V = I*R (2.7)

(a) (b)

Gambar 2.13.(a)Simbol tombol tekan NO (Normally open). (b) Simbol tombol tekan NC (Normally close)

Lalu ada dua macam rangkaian untuk tombol tekan ini yaitu :

keadaan low. Jika tidak ada resistor, jika switch ditekan maka VCC akan terhubung langsung dengan ground, sehingga arus yang sangat besar akan mengalir antara VCC dan ground. Kondisi ini disebut short circuit. Kondisi ini dapat menyebabkan kerusakan fisik suplai daya dan rangkaian itu sendiri. Dengan adanya resistor maka arus yang sangant besar tersebut akan dapat dibatasi[8]. Ditunjukan pada Gambar 2.14.(a).

2. Hambatan Pull down, merupakan rangkaian tombol, yang apabila tombol ditekan maka akan berlogika satu (high), bila dilepas akan berlogika nol (low) . Ditunjukan pada Gambar 2.14.(b).

(a) (b)

Gambar 2.14.(a) Rangkaian tombol tekan pull up .(b) Rangkaian tombol tekan pul down Rangkaian reset sama fungsinya dengan rangkaian reset pada komputer. Fungsi reset di mikrokontroler yaitu untuk merestart program, se hingga kembali ke program awal. Gambar 2.15. menunjukan rangkaian reset pada mikrokontroler.

Gambar 2.15. Rangkaian reset eksternal

2.11. Komunikasi Data Melalui RS232

yaitu bentuk signal dan level tegangan yang dipakai. Selain digunakan pada peralatan PLC, sebenarnya sistem RS232 ini sering berhubungan dengan kita pada kehidupan sehari- hari, antara lain komunikasi PC komputer dengan mouse, keybord atau scanner. Satu hal yang jelas adalah RS323 ini akan diaplikasikan pada semua sistem peralatan yang berbasis komputer atau mikrokontroler[9].

Komunikasi data secara serial dilakukan dengan metode pengiriman data secara bit per bit atau satu per satu secara berurutan dan itu berbeda dengan sistem paralel yang mengirim data secara serentak. kecepatan transfer data RS232 cukup rendah, kecepatan maksimal hanya 19200 bits/sekon. Pengiriman data bisa dilakukan secara satu arah atau dua arah. Jika hanya membutuhkan komunikasi satu arah maka cukup menggunakan dua kabel yaitu kabel “Tx” sebagai pengirim data dan kabel “Rx” sebagai penerima data. Sedangkan, untuk membuat sistem komunikasi dua arah maka kabel yang dibutuhkan adalah 3 unit kabel, yaitu kabel Tx, Rx dan GND (ground).

2.11.1. Prinsip Kerja RS232

Komunikasi data secara serial dilakukan dengan metode untuk mengirimkan data dari sebuah pengirim secara bit per bit dengan kecepatan tertentu (bit per detik/bps), dan pengiriman dilakukan melalui jalur satu kawat (Tx) dan diterima oleh sebuah penerima (Rx) dalam waktu tertentu. Oleh karena komputer penerima dapat berfungsi sebagai pengirim begitu juga pengirim dapat berfungsi sebagai penerima, maka komunikasi dapat dilakukan dalam dua arah. Seperti yang ditunjukan pada gambar 2.16.

Gambar 2.16. Komunikasi data serial

2.11.2. Konektor RS232

DB25 dipakai untuk joystik game. Serial port RS232 dengan konektor DB9 memiliki 9 buah pin dan pada konektor DB25 memiliki pin 25 buah[10].

[image:45.596.85.526.164.758.2]

Sedangkan fungsi masing- masing pin pada konektor dapat dilihat pada tabel 2.4. berikut: Tabel 2.4. Fungsi pin konektor DB25 dan DB9

Fungsi pin berdasarkan tabel di atas dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Signal Ground (SG) berfungsi untuk memberikan masa (ground) pada setiap sinyal secara bersama (common signal ground).

2. Transmit Data (TX) berfungsi sebagai saluran keluarnya data dari UART atau sebagai pengirim data ke devais secara serial.

3. Receive Data (RX) berfungsi sebagai saluran masuknya data ke UART atau sebagai penerima data dari devais secara serial.

4. Data Terminal Ready (DTR) berfungsi sebagai pemberi informasi status ke devais terkoneksi bahwa UART telah siap. Saat terkoneksi dan berkomunikasi dengan devais DTR perlu beri logika 1.

5. Data Set Ready (DSR)berfungsi untuk menerima informasi status devais bahwa devais siap untuk diakses oleh komputer melalui UART.

6. Request to Send (RTS) berfungsi sebagai isyarat permintaan UART ke devais untukmemfasilitasi bahwa UART akan mengirimkan data ke devais.

8. Data Carrier Detect (DCD) berfungsi sebagai penerima isyarat agar komputer bersedia menerima data pada pada waktu tertentu.

9. Ring Indicator (RI) berfungsi menerima isyarat dari modem bahwa ada devais (eksternal) yang membutuhkan koneksi dalam rangka pengiriman atau permintaan data.

Pada gambar 2.17. menunjukan pin out dari konektor RS232 (DB9 Male).

Gambar 2.17. RS232 pin out (DB9)

2.11.3. Keuntungan Komunikasi Secara Serial

Antar muka komunikasi serial menawarkan beberapa kelebihan dibandingkan dengan komunikasi pararel, diantaranya[11]:

a. Jumlah kabel serial lebih sedikit. Dua perangkat komputer yang berjauhan dengan hanya tiga kabel untuk konfigurasi null modem, yakni TxD (saluran kirim), RxD (saluran terima) dan ground, akan tetapi jika menggunakan komunikasi pararel akan terdapat dua puluh hingga dua puluh lima kabel.

b. Komunikasi serial dapat diterapkan untuk berkomunikasi dengan mikrokontroler. Hanya dibutuhkan dua pin utama TxD dan RxD (diluar acuan ground).

2.12. MAX232

mikrokontroler dengan pin Tx pada komputer atau sebaliknya. Membutuhkan sebuah level konverter, IC MAX232 ini yang digunakan menjadi sebuah level konverter. Sinyal TTL dari mikrokontroler nantinya akan diubah menjadi RS232 oleh IC tersebut. Gambar 2.18. menunjukan rangkaian dari IC MAX232.

29

BAB III

RANCANGAN PENELITIAN

3.1. Proses Kerja Sistem

Model Simulator Boiler dapat menjadi alat bantu untuk mengetahui keadaan dari suatu sistem boiler pada suatu industri dalam bentuk yang lebih sederhana. Boiler yang digunakan dalam perancangan ini adalah boiler fire tube. Prinsip kerja dari boiler fire tube yaitu proses pengapian terjadi didalam pipa dan panas yang dihasilkan diantarkan langsung kedalam boiler yang berisi air. Dalam pengoperasian boiler, ada beberapa parameter yang harus diperhatikan yaitu temperatur uap, tekanan boiler, level air, level oli, dan kondisi blower. Parameter yang diatur pada Model Simulator Boiler dapat dilihat pada tabel 3.1.

Tabel 3.1. Parameter boiler

No Parameter Simbol di LCD Batas Minimal Batas Maksimal Satuan

1 Temperatur T 20 200 C

2 Tekanan P 4 9 bar

3 Level Air A 3 9 ton

4 Level Oli O 24 80 m3

5 Blower B - - -

Blower tidak memiliki batas minimal dan maksimal seperti parameter yang lain. Blower hanya memiliki kondisi ON dan OFF dan pengaturannya menggunakan tombol push on. Temperatur dan tekanan akan diatur dari batas minimum ke maksimum sedangkan level air dan level oli akan diatur dari batas maksimum ke minimum, ini karena pada keadaan awal air dan oli dalam kondisi penuh, setelah sistem boiler berjalan maka air dan oli akan berkurang.

converter). Kemudian data parameter tersebut masuk ke mikrokontroler ATmega16 berfungsi untuk diproses lalu ditampilkan pada LCD. Data parameter boiler akan dikirimkan ke bagian Modul Komunikasi Serial dan diteruskan ke bagian Sistem Monitoring Boiler. Data parameter yang telah diterima oleh bagian Sistem Monitoring Boiler akan dipantau..

Jika ada salah satu atau bahkan lebih dari satu data parameter yang melebihi ataupun kurang dari batas yang sudah ditentukan maka akan terjadi emergency sehingga bagian Sistem Monitoring Boiler akan mengirimkan feedback ke bagian Model Simulator Boiler melalui bagian Modul Komunikasi Serial.

3.2. Parameter Boiler

Dalam pengoperasian boiler, ada beberapa parameter yang harus diperhatikan. Dalam Model Simulator ini terdapat 5 buah parameter yang diatur. Setiap parameter memiliki fungsi masing- masing, sehingga apabila salah satu parameter bermasalah maka akan mempengaruhi proses produksi steam. Parameter yang akan diatur dalam Model Simulator Boiler adalah sebagai berikut :

1. Temperatur Uap

Dalam proses konversi wujud dari cair menjadi uap, air perlu dipanaskan dalam furnace. Panas yang dihasilkan dari proses pembakaran dalam furnace tersebut juga harus diperhatikan agar suhu uap yang dihasilkan memenuhi standar yang ditentukan. Karena jika suhu uap kurang maka efisiensi akan turun tapi jika terlalu tinggi akan berpengaruh pada gas buangnya.

Dalam proses produksi steam pada boiler temperatur yang dibutuhkan untuk mendapatkan hasil steam yang baik adalah 130C. Sedangkan temperatur awal ketika boiler belum hidup (on) adalah 20C sampai 25C atau sama dengan temperatur ruangan. Ketika boiler mulai hidup (on) temperatur akan naik secara perlahan, semakin lama temperatur akan naik sampai temperatur ideal untuk menghasilkan steam.

200C. Jika temperatur uap rendah maka efisiensi akan turun namun jika terlalu tinggi akan berpengaruh pada gas buangnya.

2. Tekanan Boiler

Tekanan merupakan faktor penting dalam proses boiler. Tekanan proses yang diinginkan harus dijaga untuk menjamin kebutuhan steam sesuai tekanan yang dibutuhkan.

Dalam proses produksi steam pada boiler tekanan yang dibutuhkan untuk mendapatkan hasil steam yang baik adalah 6 bar sampai dengan 7 bar. Ketika boiler mulai hidup (on) tekanan akan naik secara perlahan.

Batas minimal dari tekanan dalam proses produksi steam adalah 4 bar sedangkan batas maksimal dari temperatur dalam proses produksi steam adalah 9 bar. Jika tekanan boiler terlalu rendah atau tekanan terlalu tinggi maka akan mempengaruhi efisiensi dan kualitas dari steam yang dihasilkan.

3. Level Air

Level air dalah variabel yang sangat penting yang harus diukur dan dikonrol supaya boiler ini bekerja secara aman dan efisien, dan agar menghasilkan laju uap yang terus menerus, maka harus menjaga agar steam drum levelnya tidak terlalu rendah ataupun terlalu tinggi.

Batas minimal dari level air pada steam drum untuk proses produksi steam adalah 3 ton, sedangkan batas maksimal dari level air pada steam drum untuk proses produksi steam adalah 9 ton. Jika tidak ada air yang cukup dalam steam drum maka fire tube akan kering dan terbakar karena panas dari api, dan jika terlalu banyak air maka uap yang dihasilkan tidak akan kering.

4. Level Oli (bahan bakar)

Batas minimal dari level oli pada boiler untuk proses produksi steam adalah 24.000 liter, sedangkan batas maksimal dari level oli pada boiler untuk proses produksi steam adalah 80.000 liter. Untuk melakukan proses produksi steam maka level oli yang dibutuhkan boiler harus berada diantara batas minimal dan batas maksimal. Jika oli ini habis maka boiler akan berhenti bekerja, sehingga produksi steam akan terhenti. Ini akan mengganggu proses produksi dalam sebuah industri.

5. Blower

Blower adalah mesin atau alat yang digunakan untuk menaikkan atau memperbesar tekanan udara atau gas yang akan dialirkan dalam suatu ruangan tertentu juga sebagai pengisapan atau pemvakuman udara atau gas tertentu. Blower terletak didalam boiler.

Blower tidak memiliki batas minimal dan maksimal seperti parameter yang lain. Blower hanya memiliki kondisi ON dan OFF, kondisi blower akan ON ketika boiler akan digunakan sedangkan blower akan kondisi OFF ketika blower sudah tidak digunakan (proses produksi steam selesai) dan saat boiler mengalami emergency.

3.3. Perhitungan ADC

Sebagaian besar data yang ada di dunia ini merupakan data analog, misalnya temperatur, tekanan, tegangan listrik dan lain- lain. Sebagai contoh temperatur di dalam boiler sebesar 150C. Pada saat boiler dinyalakan, temperatur tersebut tidak akan langsung menunjukkan angka 150C, tetapi akan naik secara bertahap dari temperatur normal, 50C, 100C hingga mencapai angka 150C.

Maksimal Data

Vin =

Data ADC Vref Dimana :

Maksimal Data : resolusi dari ADC Data ADC : data yang terbaca

Vin : tegangan input ADC

Vref : tegangan referensi yang digunakan

Pada rumus di atas, tegangan sistem (Vin) merupakan besarnya tegangan input ADC atau AVCC. Sebagai contoh, jika sistem kita menggunakan tagangan 5 Volt, menggunakan resolusi ADC 10 bit dan tegangan analog (Vref) sebesar 2,5 Volt, maka nilai ADC adalah :

1023

5 Volt =

Data ADC 2,5 Volt

Data ADC = 1023

5 Volt  2,5 Volt

Data ADC = 512 (desimal)

Sedangkan jika sistem kita menggunakan tagangan 5 Volt, menggunakan resolusi ADC 8 bit dan tegangan analog (Vref) sebesar 2,5 Volt, maka nilai ADC adalah :

255

5 Volt =

Data ADC 2,5 Volt

Data ADC = 255

5 Volt  2,5 Volt

Data ADC = 128 (desimal)

3.4.

Feedback

Komunikasi

Gambar 3.1. Blok sistem keseluruhan

Dalam keseluruhan sistem perancangan, awalnya semua data parameter boiler akan diatur pada Model Simulator Boiler kemudian data perameter boiler akan dikirimkan ke bagian Modul Komunikasi Serial, setelah itu Modul Komunikasi Serial akan mengirimkan data parameter tersebut ke bagian Sistem Monitoring Boiler. Setelah masuk ke bagian Sistem Monitoring Boiler, data parameter boiler yang sudah diterima akan dilihat atau dipantau. Jika ada salah satu atau bahkan lebih dari satu data parameter yang melebihi ataupun kurang dari batas yang sudah ditentukan maka akan terjadi emergency sehingga bagian Sistem Monitoring Boiler akan mengirimkan feedback ke bagian Model Simulator Boiler melalui bagian Modul Komunikasi Serial.

Saat terjadi emergency pada boiler, bagian Sistem Monitoring Boiler akan mengirimkan feedback ke bagian Model Simulator Boiler berupa data 0 atau 1, dimana 0 untuk mematikan blower dan 1 untuk menghidupkan kembali blower. Saat keadaan emergency blower yang paling penting untuk dimatikan.

3.5. Perancangan Perangkat Keras

3.5.1. Desain Boks Model Simulator Boiler

Gambar 3.2.a. Tampak atas

3.5.2. Perancangan Minimum Sistem dan Rangkaian Keseluruhan

Minimum sistem merupakan pusat kontrol dan pengolahan data dari simulator boiler. Display LCD merupakan perangkat interface untuk menampilkan hasil data parameter boiler yang sudah diatur dengan potensiometer. Tipe LCD yang akan digunakan adalah LCD 2x16.

Minimum sistem dengan IC mikrokontroler ATmega16 sebagai komponen utama. Pada minimum sistem ditambahkan rangkaian clock eksternal. Nilai kapasitor C1 dan C2 sesuai dengan datasheet ATmega16, yang berfungsi mengopimalkan clock yang dihasilkan dari Crystal 11.0592 MHz. Dalam minimum sistem juga terdapat rangkaian dari potensiometer sebagai pengatur nilai parameter boiler, rangkaian RS23 dengan IC MAX232 sebagai sarana komunikasi, rangkaian buzzer dan LED sebagai alaram dan indikator, rangkaian reset untuk merestart program, dan dua buah tombol untuk blower dan reset. Gambar 3.3. merupakan gambar rangkaian keseluruhan dari sistem Model S imulator Boiler.

3.5.3. Perancangan Rangkaian Potensiometer

Potensiometeradalah salah satu jenis resistor yang nilai resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan rangkaian elektronika ataupun kebutuhan pemakaianya. Potensiometer merupakan keluarga resistor yang tergolong dalam kategori variabel resistor.

Jenis potensiometer yang akan digunakan dalam perancangan adalah potensiometer rotary, yaitu potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara memutarkan wiper-nya sepanjang lintasan yang melingkar. Biasanya menggunakan ibu jari untuk memutar wiper tersebut. Oleh karena itu, potensiometer rotary sering disebut juga dengan Thumbwheel potentiometer.

Dalam perancangan ini potensiometer digunakan sebagai pengatur nilai parameter. Ada 4 buah potensiometer yang digunakan sesuai dengan jumlah parameter yang akan diatur. Nilai komponen potensiometer yang digunakan pada perancangan ini adalah 10k dan dapat diubah tergantung kebutuhan. Potensiometer akan dihubungkan ke PORTA (PA.0-PA.3) pada ATmega16 seperti yang terlihat pada gambar 3.4.

Gambar 3.4. Rangkaian potensiometer

3.5.4. Perancangan Rangkaian

Buzzer

Transistor yang digunakan pada driver buzzer ini adalah transistor 8050 jenis NPN. Driver ini disambungkan ke port PA.7 pada ATmega16. Jika pada basis diberi logika high dari ATmega16 maka transistor akan on dan mengakibatkan buzzer menyala atau megeluarkan suara. Jadi, driver disini berfungsi sebagai switch atau saklar otomatis untuk menyalakan buzzer.

Gambar 3.5. Rangkaian driverbuzzer

3.5.5. Perancangan Rangkaian RS232

Gambar 3.6. Rangkaian RS232

3.5.6. Perancangan Tampilan LCD

Untuk menampilkan data parameter yang diatur menggunakan LCD 2x16. Rangkaian LCD mengacu pada gambar rangkaian keseluruhan dari sistem model simulator boiler (gambar 3.3.). Data yang akan ditampilkan pada model simulator boiler ini akan sama dengan data yang akan dikirimkan ke modul komunikasi serial. Data yang akan dikirim merupakan parameter yang sudah diatur oleh model simulator boiler. Setiap parameter akan diberi simbol atau kode sebagai berikut :

1. Temperatur : T dengan satuan C (C) 2. Tekanan : P dengan satuan bar (b) 3. Level Air : A dengan satuan ton (t)

4. Level Oli : O dengan satuan meter kubik (m3) 5. Blower : B dengan kondisi (OFF : 0 dan ON : 1)

Gambar 3.7. Contoh data yang akan ditampilkan

Setiap parameter yang diatur pada model simulator boiler akan diberikan kode ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Tujuan pemberian kode agar data yang sudah dikirim oleh model simulator boiler dapat dikenali atau dibaca oleh mikrokontroler dari modul komunikasi serial sebelum data tersebut ditampilkan pada LCD.

3.6. Perancangan Perangkat Lunak

Rancangan program akan dibuat kedalam bentuk flowchart, gunanya untuk mempermudah proses pembuataan listing program. Program mikrokontroler yang akan dibuat menggunakan bahasa C, dengan software CodeVision AVR kemudian program tersebut disusun (compile) secara otomatis ke dalam bentuk file *.hex untuk dimasukan ke dalam IC mikrokontroler.

3.6.1. Diagram Alir Program Utama

diterima tidak mengalami error. Waktu yang digunakan untuk mengirim satu paket data yaitu antara 2 sampai 3 sekon.

Pada Sistem Monitoring Boiler data tersebut akan diamati, jika ada data yang melebihi batas yang sudah ditentukan (set point) maka Modul Simulator Boiler akan menerima feedback dari Sistem Monitoring Boiler untuk mematikan blower. Flowchart utama ditunjukan pada gambar 3.8.

[image:60.612.96.519.164.632.2]

3.6.2. Diagram Alir Pengolahan Data Temperatur

Pada subrutin ini, temperatur akan diatur menggunakan potensiometer. Setelah start, program akan melakukan inisialisasi terhadap port-port mikrokontroler yang digunakan. Temperatur yang diatur memiliki batas maksimum dan minimum. Jika temperatur melebihi atau kurang dari batas yang sudah ditentukan maka buzzer a