JOURNAL OF CONTROL AND NETWORK SYSTEMS

Download diagram sitem secara keseluruhan. Sistem ini terdiri dari sebuah Mikrokontroller ATMega16 sebagai otak proses kerja alat. Pada penelitian i...

0 downloads 496 Views 375KB Size
JCONES Vol. 3, No. 2 (2014) 59-65

Journal of Control and Network Systems Situs Jurnal : http://jurnal.stikom.edu/index.php/jcone

RANCANG BANGUN MESIN PENGURANG KADAR AIR AMPAS TAHU DENGAN PENGENDALIAN MOTOR 3 FASE Sangaji Wicaksono 1) Chokoh Setyo Utomo 2) Helmy Widyantara3) Madha Christian Wibowo4) Program Studi/Jurusan Sistem Komputer STMIK STIKOM Surabaya Jl. Raya Kedung Baruk 98 Surabaya, 60298 Email: 1) [email protected], 2)[email protected], 3)[email protected], 4) [email protected]

Abstract: Tofu is a waste of the process of making out, which can be used as animal feed such as cattle, goats, and poultry. With the development of highly advanced technology that humans are required to in order to keep abreast of future technology today. Strategy farm has very good prospects in the future, because demand for food ingredients derived from livestock will continue to increase in line with population growth. As an added fodder for livestock, tofu is also good for the complement protein deficiency in some animals as a substitute for protein in grasses. But basically with high protein content, tofu has a few shortcomings that have a fairly high water content if it is not processed again, so as to cause the pulp out can not last more than 24 hours. Fresh tofu in a state of water level around 84.5% of its weight. High water levels can cause shelf life can not last long. Dried tofu contain high levels of water about 10 to 15.5%, resulting in a longer shelf life than fresh tofu, (Widyatmoko, 1996). In this problem the authors are trying to design and build a system-reducing the water content of tofu-based microcontroller. However, the user should first prepare tofu and incorporated into the fabric filter out, with tied tightly as possible so that tofu still wrapped securely. Once ready, the user can start the process by beginning keystrokes that correspond to the menu provided. The system is also equipped with a Liquid Crystal Display in order to display the currently running processes. It is expected that this study can help and ease the work of the breeders of cattle, goats, and poultry are using tofu as a food supply of their farm animals. So that it can overcome the problem of stale terjadinnya the tofu too much moisture before it is processed by this machine, and is expected tofu can also be kept longer for the supply of food in the next day. Pulp out before being processed water level by 60%, after the reduction of the water content by using this tool tofu premises produced an average water content of 38% to modeA, 16% for modeB, and 10% for MODEC. Keywords: Tofu, water heating, a machine reduction of the water content of tofu. Perkembangan teknologi yang begitu pesat dan cepat menuntut manusia agar selalu mengikuti perkembangan teknologi dimasa sekarang ini. Dari kalangan masyarakat bawah sampai dengan kalangan atas tetap membutuhkan teknologi untuk dapat menunjang kehidupan sehari-hari. Salah satu contoh para peternak juga tidak luput untuk memanfaatkan beberapa perkembangan teknologi agar lebih mempermudah kinerja mereka. Makanan ternak adalah hal yang berpotensi utama harus dipenuhi untuk dapat menghasilkan kualitas ternak yang baik dan menjanjikan.

Strategi peternakan adalah salah satu upaya yang sangat prospek dimasa depan, karena permintaan akan vahan kebutuhan pangan yang berasal dari hewan ternak sangat meningkat secara tajam seiring dengan berkembangnya jumlah para penduduk di negara kita. Ampas tahu merupakan salah satu limbah dari pembuatan tahu, yang baik digunakan sebagai pakan ternak seperti sapi, kambing, dan unggas. Sebagai pakan tambahan, ampas tahu juga baik untuk melengkapi beberapa kekurangan asupan makanan yang terdapat pada rumputrumputan hijau. Namun pada dasarnya ampas tahu memiliki satu kekurangan yaitu memiliki kadar air

Sangaji Wicaksono, Chokoh Setyo Utomo, Helmy Widyantara, Madha Christian Wibowo JCONES Vol. 3, No. 2 (2014) Hal: 59

yang cukup tinggi, sehingga mudah timbulnya bakteri yang dapat menyebabkan basi atau tidak dapat disimpan lebih dari 24 jam (Lubis, 1963). Dalam upaya menangani permasalahan ini penulis ingin membuat sebuah alat yang dapat mengolah dan mengurangi kadar air pada ampas tahu secara otomatis dengan menggunakan sistem Microcontroller ATmega16 sebagai pengontrolan alat yang akan dibuat. Alat ini memiliki beberapa proses-proses pengolahan ampas tahu agar dapat bertahan lebih lama dibandingkan dengan ampas tahu yang tidak diolah. Penulis menggunakan sistem pengontrolan motor 3 fase sebagai pengerak dari mesin pengurang kadar air yang akan dikontrol denga inverter VF-s 11.

PERUMUSAN MASALAH 1. Bagaimana merancang dan membuat alat pemanas dan pengurang kadar air ampas tahu. 2. Bagaimana mengontrol secara otomatis alat pemanas dan pengering ampas tahu menggunakan microcontroller. 3. Bagaimana mengontrol kecepatan motor 3 fase sebagai proses dari pengurangan kadar air ampas tahu.

yang menggunakan ampas tahu sebagai makanan asupan pengganti rumput-rumputan. Setelah itu dilakukan pengembangan pemikiran yang diterapkan pada desain perangkat keras nantinya. Diharapkan mesin ini mempunyai fungsi dan berguna bagi para peternak sapi, dan kambing untuk tetap menjaga agar asupan makanan hewan ternak mereka tidak cepat basi. Salah satu cara untuk menjaga agar ampas tahu tidak muda basi adalah dengan mesterilkan kadar bakteri dalam ampas tahu dengan cara menyemprot ampas dengan menggunakan air yang dipanaskan sampai denga temperatur 60o C. Kemudian dilanjutkan dengan pengurangan kadar air dengan melakukan putaran pada ampas tahu dengan menggunakan motor 3 fase. Pengotrolan motor 3 fase dilakukan dengan mengatur frekuensi pada inverter VF-S11 sebagai control kecepatan dari motor 3 fase. Selain itu user dapat memilih mode pengeringan yaitu basah,agak kering, mamel. Agar lebih jelasnya blok diagram keseluruhan sistem Gambar 1.

PEMBATASAN MASALAH 1. Perancangan dan pembuatan alat ini menggunakan microcontroller. 2. Menggunakan bahasa C sebagai pemograman pada microcontroller. 3. Pemanasan dilakukan dengan cara memanaskan air pada tabung penampung air dengan menggunakan 4 buah heater. 4. Pengurangan kadar air dilakukan dengan cara memasukkan ampas tahu ke dalam tabung pengering, kemudian diputar dengan motor 3 fase yang diatur kecepatan dan waktunya. 5. Suhu maksimal pemanasan air adalah 60oC. 6. Satu kali proses pemanasan air digunakan hanya untuk 1 mode, apabila ingin melanjurkan ke mode brikutnya, harus memanaskan air kembali. 7. Pengisian air pada tabung pemanas air masi manual. 8. Bagaimana merancang alat sehingga mendapat hasil yang berjalan dengan lancar dalam satu kali proses. 9. Konfigurasi kecepatan motor 3 fase di luar sistem.

METODE PENELITIAN Model penelitian yang akan digunakan penulis adalah studi literatur kepustakaan, penelitian ke tempat peternakan sapi,kambing,

Gambar 1. Blok diagram sistem keseluruhan Blok diagram pada Gambar 1 adalah blok diagram sitem secara keseluruhan. Sistem ini terdiri dari sebuah Mikrokontroller ATMega16 sebagai otak proses kerja alat. Pada penelitian ini digunakan 3 buah tombol sebagai inputan, dimana masing-masing tombol sebagai tombol start untuk proses pengurangan kadar air pada ampas tahu. Tombol 1 berfungsi untuk tingkat kekeringan agak basah, Tombol 2 berfungsi untuk tingkat kekeringan sedang, Tombol 3 berfungsi untuk kekeringan maksimal. Sensor Temperatur LM35 digunakan untuk mengetahui temperatur pemanas air pada tabung yang telah disediakan sebagai pemanas air sebelum disemprotkan kedalam mesin pengeringan ampas tahu. Selama proses pemanasan air berlangsung kenaikan temperatur

Sangaji Wicaksono, Chokoh Setyo Utomo, Helmy Widyantara, Madha Christian Wibowo JCONES Vol. 3, No. 2 (2014) Hal: 60

PERANCANGANPERANGKAT KERAS Rangkaian Power Pemicu relay Pada perancangan perangkat ini rangkaian power menggunakan catu daya sebesar 5 volt. dengan menggunakan rangkaian IC 7805 untuk menstabilkan tegangan searah yang digunakan unutk memicu tegangan koil pada relay 5 volt. Rangkai IC 7805 dapat dilhat pada 2. U1 LM7805

C4 2200uF/25v

GND

VI

2 1

2

1

J1

R1 VO

D1 Q1

LED

3 TIP31 100 C5 100uF/25v

Power

Vin

3

2

5V

Vout

GND

1 2 3 4 5 6 7 8

MODE A MODE B MODE C MOSI MISO SCK

R6 10k

Reset

C2 30 pF

9 12

SW1 reset

R7

C13 CAP

PB0/(XCK/T0) PB1/(T1) PB2/(INT2/AIN0) PB3/(OC0/AIN1) PB4/(SS) PB5/(MOSI) PB6/(MISO) PB7/(SCK)

C15

PA0/(ADC0) PA1/(ADC1) PA2/(ADC2) PA3/(ADC3) PA4/(ADC4) PA5/(ADC5) PA6/(ADC6) PA7/(ADC7)

AVCC

S2 S3 Pompa Air Heater S1 FW

13 14 15 16 17 18 19 20 21

LM35

C14 XTAL2 AREF

30 pF

40 39 38 37 36 35 34 33

5V

L3

RESET

Y2

4 Mhz 100

10

IC5 ATMega16-DIP40 5V

32

10uH 0.1uF

30

XTAL1 PD0/(RXD) PD1/(TXD) PD2/(INT0) PD3/(INT1) PD4/(OC1B) PD5/(OC1A) PD6/(ICP) PD7/(OC2)

PC7/(TOSC2) PC6/(TOSC1) PC5/(TDI) PC4/(TDO) PC3/(TMS) PC2/(TCK) PC1/(SDA) PC0/(SCL)

29 28 27 26 25 24 23 22

D7 D6 D5 D4 E RW RS

Gambar 4. Sensor temperatur LM35

PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK

5V 12V D3 DIODE 1A

5V U2 LM35 1

VCC

Diharapkan dengan adanya alat pengolahan ampas tahu ini dapat membantu para peternak untuk memberikan asupan pakan yang berkualitas dan sesuai dengan kandungan gizi yang dibutuhkan oleh hewan ternak, serta dapat menjaga daya tahan ampas tahu agar bertahan lebih lama, jika dibandingkan dengan ampas yang tidak diolah.

Sensor temperatur LM35 merupakan sensor yang berfungsi sebagai input dari proses pengukuran temperatur pada tabung pemanas air agar dapat diproses pada microcontroller dan kemudian ditampilkan pada LCD (Liquid Crystal Display). Sensor ini terhubung pada pin PORTA0 pada microcontroller yang sudah terdapat read ADC=0 pada pin tersebut. Rangkaian Sensor temperatur LM35 dapat dilihat pada Gambar 4.

GND GND

KONTRIBUSI

Sensor temperatur LM35

11 31

suhu akan ditampilkan pada LCD, selain itu LCD juga menampilkan seluruh proses sistem yang sedang berlangsung mulai dari awal hingga proses selesai, Inverter VF-S11 berfungsi sebagai penggerak dan penyetingan kontrol kecepatan pada motor 3 fase.

R2 560 C6 100uF/25v

Gambar 2. Rangkain IC 7805.

Heater Pada perancangan alat ini heater digunakan untuk proses pemanasan air pada tabung pemanas. Satu heater memiliki daya sebesar 150 watt. Untuk penerapan pemanas air penulis menggunakan 4 buat heater dengan daya total sebesar 600 watt. Bentuk fisik heater dapat dilihat pada Gambar 3.

Perangcangan perangkat lunak dilakukan dengan membuat alur program yang akan dimasukkan pada mínimum sistem ATMega16. Sehingga sistem bisa berjalan dengan baik dan sesuai dengan keinginan penulis. Perancangan perangkat lunak dibagi menjadi beberapa bagian : pemilihan mode pengeringan, pembacaan temperatur pemanas air, pengaliran air panas, dan proses yg terakhir adalah proses pengeringan dengan menggunakan motor 3 fase.

DIAGRAM ALIR SISTEM PROGRAM Pada Gambar 3.5 merupakan diagram alir yang digunakan penulis untuk membuat algoritma yang berfungsi untuk mendukung sistem pada alat pengurangan kadar air pada ampas tahu.

Gambar 3. Heater.

Sangaji Wicaksono, Chokoh Setyo Utomo, Helmy Widyantara, Madha Christian Wibowo JCONES Vol. 3, No. 2 (2014) Hal: 61

terdiri yaitu: a). b). c).

dari tiga buah tombol pemilihan mode Tombol A. Tombol B. Tombol C.

Setelah tombol ditekan mikro akan mengirimkan inputan sinyal high pada ULN 2803 untuk switching driver relay guna mengaktifkan poseses berikutnya yaitu proses pomanasan air.

Diagram Alir Subproses Pemanasan Air dan Penyemprotan

Gambar 3.5. Diagram alir sistem secara keseluruhan.

Diagram Alir Proses Pemilihan Mode dan Pemanasan Air.

Gambar 3.7. Diagram alir proses pemanasan air. Berikut ini adalah penjelasan dari diagram alir proses pemanasan air : a). Proses inisialisasi inputan sensor temperatur LM35. Berikut ini adalah proses inisialisasi inputan sensor :

Gambar 3.6. Diagram alir proses pemilihan mode Pada diagram alir proses pemilihan mode dijelaskan secara detail paga Gambar 3.6. bagaimana mekanisme pengaksesan tombol ini berlangsung agar dapat dideteksi oleh mikrokontroller sebagai inputan. Pada sistem ini

#define ADC_VREF_TYPE 0x40 unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) { ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff); // Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage delay_us(10); // Start the AD conversion ADCSRA|=0x40; // Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & 0x10)==0); ADCSRA|=0x10; return ADCW; }

b). Proses

perhitungan temperatur apakah sesuai dengan nilai yang diharapkan yaitu sebesar 60o C.

Sangaji Wicaksono, Chokoh Setyo Utomo, Helmy Widyantara, Madha Christian Wibowo JCONES Vol. 3, No. 2 (2014) Hal: 62

Berikut adalah temperatur :

proses

perhitungan

void suhuu() { suhu = read_adc(0); if (bbb == 1) { delay_ms(2000); bbb = 0; goto keluar; } delay_ms(500); suhu_celcius (float)suhu*500/1023; lcd_gotoxy(0,0); lcd_puts("SUHU : "); ftoa(suhu_celcius,1,temp); lcd_gotoxy(8,0); lcd_puts(temp); lcd_gotoxy(13,0); lcd_putchar(0xdf); lcd_putchar('C'); lcd_gotoxy(0,1); lcd_puts("PEMANASAN AIR"); keluar: }

c).

e).

=

Heater akan tetap aktif saat temperatur belum mencapai suhu 60o C dan bagdengan otomatis akan non-aktif jika temperatur yang diharapkan tercapai. Proses terakhir yaitu menyimpan hasil temperatur dan dikirimkan ke mikrokontroller untuk melakukan proses berikutnya.

Dari diagram diatas akan dijelaskan langkahlangkah proses pengaliran air panas adalah sebagai berikut : a). Pompa air akan aktif untuk mengalirkan air panas pada tempat pengeringan ampas tahu. b). Proses pengaliran air akan berlangsung selama 15 detik sesuai dengan waktu yang c). Jika penyiraman sudah dilakukan selama 15 detik, dengan otomatis pompa air akan non- aktif. Berikut adalah potongan program pengaliran air panas : #define pompa_air PORTD.4 heater = 0; lcd_clear(); lcd_puts("POMPA AIR ON"); pompa_air = 1; delay_ms(15000); pompa_air = 0;

d).

Proses pengaliran akan selesai dan proses berikutnya akan dilanjutkan di pembahasan rekan penelitian penulis yaitu pada proses pengeringan.

Diagram Alir Proses Pengaliran Air Panas

Gambar 3.9 Diagram alir program pengeringan ampas tahu mode A.

Gambar 3.8. Diagram alir proses pengaliran air panas. Sangaji Wicaksono, Chokoh Setyo Utomo, Helmy Widyantara, Madha Christian Wibowo JCONES Vol. 3, No. 2 (2014) Hal: 63

Proses selanjutnya jika termperatur air sudah mencapai suhu yang diharakan akan berlanjut pada proses penyiraman air yang telah dipanaskan pada ampas tahu sebelum dilakukan proses pengeringan. Pada proses pengeringan terdapat 3 pilhan pengeringan basah,sedang,mamel. Semua proses dapat berjalan dengan stabil dan lancar. TABEL PENGUJIAN TEMPERATUR Tabel 1. Pengujian temperatur LM35 Gambar 3.10 Diagram alir program pengeringan ampas tahu mode B.

Gambar 3.11 Diagram alir program pengeringan ampas tahu mode C.

PENGUJIAN SISTEM Dalam hal ini pengujian sistem dilakukan mulai dari awal proses yaitu : pemilihan mode,pemanasan air, penyiraman air panas dengan pompa, hingga proses pengurangan kadar air ampas tahu berlangsung. Dan juga untuk mengetahui apakah inverter VF-S11 mampu mengontrol kecepatan dari motor 3 fase.

HASIL PENGUJIAN Sesudah melakukan proses evaluasi sistem secara keseluruhan mulai dari pengecekan software hingga pengecekan hardware alat dapat berjalan sesuai sistem yang telah dimasukkan dalam Mikrokontroller ATmega16. Dari beberapa proses diatas dimulai dari awal proses yaitu pemilihan mode pengeringan, dimana terdapat 3 buah tombol antara lain : ModeA, ModeB, dan ModeC. Setelah itu proses akan berlanjut pada pemanasan air sesuai dengan temperatur yang diharapkan yaitu 60o C untuk semua Mode tombol.

No.

Timer

TempoC

Vout LM35 mV

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

00.28 01.08 01.57 02.10 02.41 03.41 04.02 08.13 09.04 11.13 12.36 13.26 14.15 19.29 17.58 18.33 20.12 20.56 23.02 25.03 28.15 32.18 34.45 35.32 39.01 43.47 44.33 49.05 50.37 52.07 55.27 56.05 59.47 61.08 61.39

26.9 27.4 28.3 29.3 29.8 30.3 31.3 32.3 33.2 34.7 35.7 36.2 37.6 39.6 40.6 41.5 42.5 43.0 44.5 45.9 46.9 47.9 48.4 48.9 49.9 50.8 51.3 52.8 53.3 54.3 55.2 56.2 57.7 58.8 59.1

273 280 289 295 303 317 321 335 345 359 376 364 372 401 450 423 445 451 442 453 471 480 482 491 501 512 520 530 545 551 562 573 584 599 614

Pada tabel diatas dapat dilihat hasil pengukuran dengan menggunakan sensor temperatur LM35 hingga mencapai suhu yang diharapkan yaitu sebesar 59.1o C. waktu yang

Sangaji Wicaksono, Chokoh Setyo Utomo, Helmy Widyantara, Madha Christian Wibowo JCONES Vol. 3, No. 2 (2014) Hal: 64

diperlukan untuk memanaskan membutuhkan 1 jam 39 menit.

20

liter

air

1.

PENGUJIAN INVERTER 2. S1 0 1 0 1 0 1 0

Tabel 2. Pengujian Frekuensi Inverter S2 S3 Frekuensi 0 0 15 0 0 17.5 1 0 20 1 0 22.5 0 1 25 0 1 27.5 1 1 30

Tabel 2 diatas adalah hasil frekuensi yang di atur pada prosedur percobaan. Karena besar frekuensi yang diatur dimulai dari 15 Hz dan berakhir 30 Hz, maka kenaikan frekuensi setiap kecepatan adalah 2.5 Hz. Pada mesin ini R (reverse) tidak digunakan, karena hanya memerlukan satu arah putaran.

KESIMPULAN Berdasarkan hasil evaluasi yang telah dilakukan dalam pembuatan mesin pengurang kadar air ampas tahu dapat disimpulkan bahwa Tugas Akhir ini telah sesuai dengan tujuan awal. Berikut adalah beberapa poin kesimpulan dari pengerjaan tugas akhir ini: 1. Dengan memanfaatkan motor tiga fasa dan inverter yang terintegrasi dengan minimum sistem Atmega16 ini telah berhasil berjalan dengan baik. Namun terdapat kendala pada alat ini yaitu kapasitas maksimal ampas tahu hanya tiga kilogram dan pengisian air untuk pemanas masih manual, yang mengakibatkan proses pengurangan kadar air ini tidak cocok untuk produksi masal. 2. Penggunaan heater dan inverter dapat dilakukan dengan baik, namun kekurangan dari penggunaan heater dan inverter ini memakan daya listrik yang besar. Jika digunakan pada rumah yang memiliki daya kecil tidak dapat menggunakan alat ini. 3. Penggunaan pompa air kurang efektif dilakukan, karena air yang dialirkan telalu panas yang pada akhirnya memperpendek umur pompa air.

3.

Penggunaan sistem dispenser untuk mengalirkan air, penggunaan sistem ini dirasa cukup efektif mengingat kurangnya daya tahan pompa air terhadap air panas. Agar dapat digunakan produksi masal, dapat menggunakan kapasitas tabung yang lebih besar, dan penampungan air yang lebih besar. Pada alat yang dirancang oleh penulis sistem memasukan air kedalam penampungan air masih manual. Penggunaan pompa air dan valve dapat dilakukan untuk mengatasi hal tersebut.

DAFTAR PUSTAKA Dwi Septian Suyadhi, Taufiq.2010. Buku Pintar Robotika bagaimana merancang dan merancang robot sendiri. Jakarta : C.V Andi Affset. Anonimous. 1982. Pengembangan Bahan Baku Makanan Ternak. Balai Penelitian Dan Pengembangan Industri : Medan Malcolm P, Stuart J, “Pengantar Ilmu Teknik Instrumentasi”, PT. Media Elex Komputindo, jakarta, 1983. Malvino A, “Prinsip-prinsip Elektronika” Penerbit Erlangga, 1985. 2013 “Data Sheet” http://www.onsemi.com/PowerSolution s/supportDoc.do?type=Datasheets&cate gory=101534 (diakses pada tanggal 16 April 2013) 2013 “Jurnal Urip Santoso” http://uripsantoso.wordpress.com/2009/ 12/01/pemanfaatan-ampas-tahu-padaunggas/ (diakses pada tanggal 24 April 2013 )

SARAN Agar pada penelitian selanjutnya alat ini dapat dikembangkan lebih sempurna, maka penulis memberikan saran:

Sangaji Wicaksono, Chokoh Setyo Utomo, Helmy Widyantara, Madha Christian Wibowo JCONES Vol. 3, No. 2 (2014) Hal: 65