daftar pustaka penelitian
TRANSCRIPT
1
A. Judul Penelitian :
Rancangan Dan Pembuatan Alat Pengiris Singkong dengan Motor DC
Berbasis Mikrokontroler ATMEGA 8535 Dan Pengentrolan dengan Sensor
Optocoupler dan Sensor LDR.
B. Bidang Kajian
Fisika Elektronika dan instrumentasi
C. Latar Belakang
Sumatra Barat merupakan salah satu daerah yang memiliki beraneka
ragam makanan khas. Salah satu di antaranya adalah keripik sanjai balado.
Makanan khas Ranah Minang ini selain memberikan rasa khusus, yakni pedas,
juga mengandung kalori, kalsium, fosfor, dan karbohidrat yang tinggi.
Di Sumatera Barat banyak pengerajin makanan khas ini, baik yang
berskala besar ataupun yang berskala kecil. Dimana ini bisa dijumpai di daerah
yang banyak menghasilkan ubi pohon (singkong),salah satunya adalah daerah
bukit tinggi.
Dalam proses pembuatan keripik singkong (sanjai), ketebalan keripik
merupakan hal yang sangat berpengaruh terhadap rasa atau kerenyahan dari
makanan tersebut. Dimana keripik yang diiris terlalu tebal atau tidak merata akan
mudah mengalami case hardening pada saat penggorengan, yaitu bagian luar telah
matang tetapi bagian dalamnya masih mentah. Hal ini dapat diatasi dengan ukuran
irisan yang tipis, sehingga pematangan merata pada saat digoreng.
2
Di Sumatera Barat pembuatan keripik tersebut pengirisannya masih
banyak dilakukan secara manual dan dilakukan oleh tenaga manusia. Hal ini akan
menyebabkan ketebalan dari keripik kadang tidak sama atau terlalu tebal disetiap
sisinya. Pada pembuatan dalam jumlah yang besar membutuhkan waktu lama dan
dari sisi ini pula keselamatan menjadi beresiko, sehingga dibutuhkan pengirisan
ubi pohon (singkong) yang cepat, tepat dan aman.
Dengan pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi masalah tersebut
bisa diatasi. Salah satu caranya adalah dengan merancang alat yang mampu
mengiris dengan ketebalannya yang sama (sudah diatur) dalam kapasitas besar
dan efisien terhadap waktu.
Untuk itu penulis merancang pembuatan sebuah alat pengiris keripik
singkong menggunakan motor DC sebagai tenaga penggerak yang beroperasi
secara otomotis dan dilengkapi dengan sensor optocoupler untuk mengontrol
putaran dari motor pengiris dan konveyor. Alat ini prinsip kerjanya manggunakan
sebuah peringan pisau pengiris yang diputar oleh motor DC sehingga singkong
terdapat pada corong penampung akan turun menuju konveyor. Ketika LDR
pertama mendeteksi adanya singkong, maka motor akan hidup secara otomatis.
Hidupnya motor menyebabkan konveyor berputar,sehingga singkong bergerak
menuju pisau pengiris dan siap diiris.
Sehubungan dengan hal diatas maka penulis tertarik untuk membuat suatu
tugas akhir (TA) yang berjudul “ Perancangan dan Pembuatan Alat Pengiris
keripik singkong Menggunakan Motor DC Berbasis Mikrokontroler
ATMEGA8535 dengan Pengontrol Sensor optocoupler dan sensor LDR”.
3
D. Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah yang telah diuraikan maka dapat
dikemukakan rumusan masalah dari penelitian ini yaitu : “ Bagaiman cara
membuat alat pengiris singkong yang dapat mengiris secara cepat dalam kapasitas
besar dan bekerja otomatis dengan ketebalan diatur seperti yang diinginkan”.
E. Batasan Masalah
Dalam perancangan alat pengiris bawang ini, agar penulis tidak terlalu
ngambang, maka perlu dilakukan beberapa pembatasan masalah dalam penelitian
ini, penulis memberikan batasan masalah,yaitu :
1. Membahas mengenai perancangan dan cara pembuatan alat
pengiris singkong berbasis mikrokontroler dan pengontrolan dengan sensor
Optocoupler dan sensor LDR.
2. Pengirisan dilakukan dengan motor DC yang digerakkan oleh
tenaga listrik.
3. Sensor yang digunakan sebagai pengontrol motor DC adalah
Sensor Optocoupler.
4. Pengukuran dilakukan pada ketebalan irisan singkong.
F. Pertanyaan Penelitian
Untuk menjawab permasalahan dalam penelitian ini perlu dikemukakan
beberapa pertanyaan sebagai berikut :
4
1. Bagaimana hasil perancangan alat pengirisan singkong
menggunakan motor DC dengan pengontrolan sensor Optocoupler dan sensor
LDR?
2. Bagaimana spesifikasi desain dan kerja dari system alat pengiris
singkong menggunakan motor DC dengan pegontrolan sensor Optocoupler
dan sensor LDR?
G. Tujuan Penelitian
Merancang dan membuat alat pengiris keripik yang dapat beroperasi
secara otomatis menggunakan motor DC berbasis mikrokontroler ATMEGA8535
dengan pengontrolan sensor Optocoupler dan sensor LDR.
H. Konstribusi Penelitian
Hasil dari penelitian ini diharapkan memberikan konstribusi pada :
1. Pengusaha keripik singkong,
khususnya Sumatra Barat.
2. Kelompok kajian elektronika
dalam pengembangan instrumentasi berbasis elektronika, khususnya
pengembangan sistem perancangan alat pengiris keripik.
3. Pembaca, untuk menambah
pengetahuan dan memperluas wawasan dalam bidang kajian elektronika dan
dalam upaya pengembangan instrumentasi berbasis elektronika khususnya
pada sistem perancangan alat pengiris keripik.
5
4. Peneliti, sebagai syarat untuk
menyelesaikan program studi Fisika S1 dan pengembangan diri dalam bidang
penelitian Fisika.
5. Peneliti lain, sebagai sumber
ide dan referensi dalam pengembangan penelitian tentang instrumentasi
I. Kajian Pustaka
1. Sistem Pengontrolan
dan Pengukuran
Sistem kontrol adalah kumpulan yang dirangkaikan untuk mengatur
energy masukan sehingga memperoleh keluaran yang diinginkan. Pendapat ini
diperkuat dengan pernyataan Ridwan (1999) “Sistem pengontrolan merupakan
suatu alat yang mengatur aliran energy benda atau sumber lain, kompleksitas dan
pengaturan yang bervariasi berdasarkan fungsi dan tujuan yang diinginkan”. Dari
pendapat tersebut dapat disimpulkan bahwa dengan aliran energy dari suatu alat
dapat diciptakan sistem pengontrolan.
Suatu sistem pengontrolan memiliki peranan yang penting dalam berbagai
sector kehidupan. Hal ini ditunjukkan dengan banyaknya penerapan sistem ini
pada bidang kehidupan. Pendapat ini sesuai dengan Ogata, K (1996) yang
mengatakan bahwa:
Kontrol automatic ini telah menjadi bagian yang penting dan terpadu dari proses-proses dalam pabrik dan industry modern. Sebagai contoh control automatic sangat diperlukan dalam operasi-operasi di indutri untuk
6
mengontrol tekanan, temperatur, kelembaban, viskositas, dan clan aliran dalam industry proses: pengerjaan denganmesin perkakas, penanganan dan perakitan bagian-bagian mekanik dalam indstri manufaktur dan sebagainya.
a. Sistem kontrol lup tertutup
Di bawah ini gambar sistem loop tertutup pada sistem kontrol
Gambar 1. Diagram blok sistem lup tertutup
Gambar 4 diatas merupakan blok diagram sistem lup tertutup. Suatu sistem
control terbuka yang keluarannya tidak berpengaruh terhadap aksi pengontrolan.
Dengan demikian pada sistem kontrol ini, nilai keluaran tidak di umpan-balikkan ke
parameter pengendalian.
Menurut Yudi Andriana (2005) ciri lup tertutup menentukan spesifikasi
pengaturan yang mampu meredam kesalahan (error) secara cepat tetapi tidak
berlebihan sehingga menimbulkan osilasi.
b. Sistem kontrol lup terbuka
Gambar 2. Diagram blok sistem kontrol lup terbuka
Dari gambar 5 dapat dijelaskan bahwa pada sistem pengontrolan tertutup yang
sinyal keluarannya memiliki pengaruh langsung terhadap aksi pengendalian yang
dilakukan. Sinyal error yang merupakan selisih dari sinyal masukan dan sinyal
umpan balik (feedback), lalu diumpankan pada komponen pengendalian (controller)
7
untuk memperkecil kesalahan sehingga nilai keluaran sistem semakin mendekati
harga yang diinginkan.
Menurut Yudi Andriana (2005) Ciri suatu sistem ikal terbuka (tanpa
umpan balik) adalah apabila terjadi perubahan pada masukan sistem tersebut baik
karena patokan ataupun karena gangguan, maka akan secara langsung diikuti oleh
perubahan keluaran sistem tersebut. Sedangkan sistem pengaturan yang terdapat
umpan baliknya berpengaruh terhadap respon sistem yang tidak berpengaruh oleh
gangguan eksternal dan internal pada sistem.
Pengukuran adalah suatu kegiatan yang ditujukan untuk mengidentifikasi
besar kecilnya obyek atau gejala (Hadi, 1995). Pengukuran dapat dilakukan
dengan dua cara yaitu menggunakan alat-alat yang standar dan menggunakan alat-
alat yang tidak standar.
Septo Pawales membagi pengukuran variabel menjadi 4 bagian yaitu:
a. Pengukuran merupakan suatu langkah dalam menjalankan penelitian untuk
mencapai tujuan penelitian
b. Instrument penelitian merupakan penjabaran dari definisi operasional dengan
pengumpulan datanya
c. Gunakan cara pengukuran yang sudah ada dan baku
d. Bila belum ada peneliti harus kembangkan sendiri cara pengukuran yang tepat.
Dalam pengukuran terdapat 2 buah sistem pengukuran yang dilakukan
dalam eksperimen ataupun dalam penelitian. Ada dua sistem pengukuran, yaitu :
a. Sistem analog
8
Berhubungan dengan informasi dan data analog. Sinyal analog berbentuk
fungsi kontinyu, misalnya penunjukan temperatur dalam ditunjukkan oleh skala,
penunjuk jarum pada skala meter, atau penunjukan skala elektronik
b. Sistem digital
Berhubungan dengan informasi dan data digital. Penunjukan angka digital
berupa angka diskret dan pulsa diskontinyu berhubungan dengan waktu.
Penunjukan display dari tegangan atau arus dari meter digital berupa angka tanpa
harus membaca dari skala meter.
2. Tinjauan tentang
keripik singkong
a. Singkong
Singkong (Manihot utilissima) sering juga disebut sebagai ubi kayu atau
ketela pohon, merupakan tanaman yang sangat populer di seluruh dunia,
khususnya di negara-negara tropis. Di Indonesia, singkong memiliki arti ekonomi
terpenting dibandingkan dengan jenis umbi-umbian yang lain.
Tumbuhan berumbi ini mudah tumbuh di seluruh bumi Nusantara
sepanjang tahun, yaitu pada ketinggian 0-1.500 meter dari permukaan laut.
Tanaman singkong tidak membutuhkan tanah subur, hanya memerlukan tanah
yang cukup gembur agar hasilnya memuaskan. Dengan demikian, singkong
adalah jenis umbi-umbian daerah tropis yang merupakan sumber energi paling
murah sedunia.
9
Umbi singkong berbentuk silindris yang ujungnya mengecil, diameter rata-
rata 2-5 cm dan panjng sekitar 20-30 cm. Umbi memiliki kulit yang terdiri dari
dua lapis, yaitu kulit luar dan kulit dalam. Daging umbi berwarna putih dan
kuning. Di antara kulit dalam dan kulit luar, terdapat jaringan kambium yang
menyebabkan umbi dapat membesar.
b. keripik
Keripik (chip) adalah sejenis makanan kecil (snack), umumnya dibuat dari
bahan yang mengandung kadar pati cukup tinggi dan mengalami proses
pengeringan (dengan cara penggorengan) untuk menghilangkan sebagian air yang
dikandungnya.
Jenis keripik di pasaran biasanya dinamakan berdasarkan bahan baku yang
digunakan, seperti keripik kentang, keripik singkong, keripik talas, keripik pisang,
keripik tempe, dan lain-lain. Selain dari jenis bahan bakunya, juga dikenal jenis
keripik berdasarkan proses pengolahannya.
Bahan pembuatan keripik adalah jenis umbi-umbian (singkong, ubi jalar,
talas, kentang, garut, dan sebagainya), buah (nangka, pisang, sukun, nanas, dan
lain-lain), hasil olahan kacang-kacangan (tempe, tahu), dan sebagainya. Untuk
pembuatan keripik simulasi, bahan tambahan yang dibutuhkan adalah tepung
untuk pencampuran, garam, dan bumbu-bumbu lain.
Proses pembuatan keripik umumnya melalui tahap pengupasan, pencucian,
pengirisan, dan penggorengan. Namun, selain tahap-tahap tersebut, sering ada
tambahan tahap lain dengan tujuan memperbaiki penampakan dan cita rasa
10
produk akhir. Misalnya perendaman, blanching (pencelupan di dalam air
mendidih selama beberapa saat), pengeringan, dan lain-lainnya.
Pada kondisi tertentu, dapat dihasilkan keripik yang sangat keras. Tingkat
kekerasan keripik dapat dikurangi dengan melakukan proses blanching,
pemanasan pendahuluan, atau dengan penurunan kadar air sebelum
penggorengan. Pengeringan parsial sebelum penggorengan dapat membantu
menekan kehilangan kerenyahan produk selama penyimpanan akibat penyerapan
air.
Keripik yang diiris terlalu tebal akan mudah mengalami case hardening
pada saat penggorengan, yaitu bagian luar telah matang tetapi bagian dalamnya
masih mentah. Hal ini dapat diatasi dengan ukuran irisan yang tipis, sehingga
pematangan merata pada saat digoreng.
Semakin tinggi kadar air suatu bahan pada saat digoreng, semakin banyak
minyak yang dapat diserap. Kandungan minyak yang tinggi membuat produk
menjadi padat energi, sehingga kurang baik untuk makanan kudapan. Produk pun
menjadi mudah berbau tengik dan berpenampilan kurang baik.
3. Motor DC
Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang
mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan
untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan
kompresor, mengangkat bahan, dll. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer,
bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik kadangkala disebut “kuda
kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar
11
70% beban listrik total di industri. Motor-motor listrik kecil yang dapat dipakai
untuk mengoperasikan rancangan-rancangan kecil bekerja pada tegangan 6 atau 9
volt.
Terdapat 3 jenis motor listrik yang dibedakan atas kelakuan dan
kegunaannya:
a. motor AC, dioperasikan oleh arus listrik bolak-balik
b. motor DC, dioperasikan oleh arus listrik searah
c. motor stepper, dioperasikan oleh pulsa-pulsa listrik
Pada umumnya motor dc dan motor stepper yang paling banyak
digunakan. Meskipun tersedia piranti elektronik yang dapat mengontrol motor
AC. Hal ini kurang begitu disukai karena dianggap dapat menimbulkan kerumitan
yang tidak perlu terjadi. Keterbatasan lainnya dari motor ac tersebut sdalah
ketidakmampuannya dalam menahan kelebihan beban hingga dua kali torsi rata-
ratanya. Sedangkan motor DC dapat menahan beban hingga beberapa kali torsi
rata-ratanya.
Didalam motor dc energy listrik diambil langsung dari kumparan armature
dengan melalui sikat komutator. Oleh karena itu motor dc disebut juga motor
konduksi. Adanya suatu penghantar dalam medan magnet dan penghantar itu
dialiri arus listrik. Apabila penghantar berada dalam medan magnet, maka pada
penghantar akan timbul gaya Lorentz/gaya magnet.
Motor arus searah mempunyai magnet permanen yang memberikan medan
magnet yang tetap Armatur dari motor yang berputar ditaruh dalam medan
magnet. Armatur terdiri dari beberapa kumparan yang dililitkan pada inti besi dan
12
dirangkaikan dengan sebuah akumulator. Sewaktu arus lewat kumparan armatur,
dia berputar. Arus yang lewat komutator diambil dari sikat.
Gambar 3. Prinsip motor DC
Dari gambar di atas dapat dijelaskan bahwa Catu tegangan dc dari baterai
menuju ke lilitan melalui sikat yang menyentuh komutator, dua segmen yang
terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan pada gambar di atas
disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan untuk komponen yang
berputar di antara medan magnet.
4. konveyor
Konveyor merupakan suatu alat yang digunakan untuk tujuan peng- angkutan.
Penggunaan konveyor juga dilakukan untuk efisiensi waktu. Konveyor di industri
digunakan untuk mengangkut bahan produksi yang akan diproses lebih lanjut atau
mengangkut barang hasil produksi. Konveyor yang ada biasanya selalu dalam
keadaan hidup dan terus berjalan meskipun belum ada benda hasil produksi, maka
yang terjadi adalah pemborosan energi. Dalam aplikasinya konveyor diputar dengan
menggunakan motor listrik yang dikendalikan oleh sistem control baik secara manual
maupun otomatis.
13
5. Sensor dan
Komponen Elektronika
a. Sensor Optocoupler
Optocoupler dibentuk dari penggabungan sebuah sumber cahaya dengan
phototransistor (Malvino, 1999 : 167). Optocoupler merupakan salah satu jenis
komponen yang memanfaatkan sinar sebagai pemicu on/off-nya. Opto berarti
optic dan coupler berarti pemicu. Sehingga bisa diartikan bahwa optocoupler
merupakan salah satu komponen yang bekerja berdasarkan picu cahaya.
Optocoupler terdiri atas dua bagian yaitu transmitter dan receiver.
Transmitter dibangun dari sebuah LED infra merah. Jika dibandingkan
dengan menggunakan LED biasa, LED infra merah memiliki ketahanan yang
lebih baik terhadap sinyal tampak. Cahaya yang dipancarkan oleh LED infra
merah tidak terlihat oleh mata telanjang.
Bentuk dari sensor optocoupler merupakan bagian yang terhubung dengan
rangkaian output atau rangkaian beban, dan berisi komponen penerima cahaya
yang dipancarkan oleh transmitter. Komponen penerima cahaya ini dapat berupa
photodioda atapun phototransistor. Pada bagian receiver dibangun dengan dasar
komponen phototransistor. Phototransistor merupakan suatu transistor yang peka
terhadap tenaga cahaya. Suatu sumber cahaya menghasilkan energi panas, begitu
pula dengan spektrum infra merah. Karena spekrum infra mempunyai efek panas
yang lebih besar dari cahaya tampak, maka phototransistor lebih peka untuk
menangkap radiasi dari sinar infra merah.
14
Gambar 4. Bentuk Sensor Optocoupler
Sensor optocoupler memiliki transmitter dan receivernya secara terpisah,
dan jarak antara receiver dan transmitternya tidak terlalu jauh sehingga pada saat
dipancarkan LED nya sinar itu langsung ditangkap oleh transmitter.
Optocoupler merupakan gabungan dari LED infra merah dengan
fototransistor yang terbungkus menjadi satu chips. Cahaya infra merah termasuk
dalam gelombang elektromagnetik yang tidak tampak oleh mata telanjang. Sinar
ini tidak tampak oleh mata karena mempunyai panjang gelombang berkas cahaya
yang terlalu panjang bagi tanggapan mata manusia. Sinar infra merah mempunyai
daerah frekuensi 1 x 1012 Hz sampai dengan 1 x 1014 GHz atau daerah frekuensi
dengan panjang gelombang 1μm – 1mm.
Prinsip kerja dari rangkaian Optocoupler adalah jika antara phototransistor
terhalang maka phototransistor tersebut akan off sehingga output dari
kolektorakan berlogika high. Sebaliknya jika antara phototransistor dan LED tidak
terhalang maka phototransistor tersebut akan on sehingga outputnya akan
berlogika low (Yudi Andriana: 2005).
b. Mikrokontroler ATMEGA8535
15
Mikrokontroler adalah suatu komponen elektronika yang dapat diprogram
dan memiliki kemampuan untuk mengeksekusi langkah-langkah yang telah
diprogram tersebut. Secara umum mikrokontroler terdiri atas sebuah CPU
(Central Processing Unit) yang berfungsi sebagai pengontrol program, ROM
peralatan pendamping yang dikemas dalam suatu chip tunggal. Mikrokontroler
akan bekerja sesuai dengan program yang telah diberikan kepadanya.
Mikrokontroler yang digunakan pada perancangan ini adalah
ATMEGA8535. Mikrokontroller ATMEGA8535 merupakan mikrokontroller
generasi AVR (Alf and Vegard's Risk processor). Mikrokontroller AVR
memiliki arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computing) dengan lebar bus
data 8 bit dan kecepatan maksimal 16 MHz. IC ini mempunyai 40 kaki, 32 kaki
diantaranya adalah kaki untuk keperluan port paralel. Satu port terdiri atas 8 kaki.
Sehingga 32 kaki tersebut membentuk 4 port paralel, yang masing-masing dikenal
dengan port A, port B, port C, port D. Nomor dari masing-masing kaki port
paralel dimulai dari 0 sampai 7.
16
Gambar 5. Diagram Pin Mikrokontroler ATMEGA8535
(sumber: Datasheet ATMEGA8535, www.atmel.com)
Fungsi dari masing-masing kaki (pin) mikrokontroler:
a. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya.
b. GND merupakan pin ground.
c. Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC.
d. Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus
untuk Timer/Counter, Komparator analog, dan SPI.
e. Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin khusus untuk
TWI, Komparator analog, dan Timer Oscilator.
f. Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin khusus
untuk Komparator analog, Interupsi eksternal, dan Komunikasi serial.
g. RESET (kaki 9) merupakan pin yang digunakan untuk me-reset
mikrokontroller.
h. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.
i. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.
j. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.
Mikrokontroler ATmega8535 memiliki 3 jenis memori, yaitu memori
program, memori data dan memori EEPROM. Ketiganya memiliki ruang sendiri
dan terpisah.
a. Memori program
ATmega8535 memiliki kapasitas memori progam sebesar 8 Kbyte yang
terpetakan dari alamat 0000h – 0FFFh dimana masing-masing alamat memiliki
17
lebar data 16 bit. Memori program ini terbagi menjadi 2 bagian yaitu bagian
program boot dan bagian program aplikasi.
b. Memori data
ATmega8535 memiliki kapasitas memori data sebesar 608 byte yang
terbagi menjadi 3 bagian yaitu register serba guna, register I/O dan SRAM.
ATmega8535 memiliki 32 byte register serba guna, 64 byte register I/O yang
dapat diakses sebagai bagian dari memori RAM (menggunakan instuksi LD atau
ST) atau dapat juga diakses sebagai I/O (menggunakan instruksi IN atau OUT),
dan 512 byte digunakan untuk memori data SRAM.
c. Memori EEPROM
ATmega8535 memiliki memori EEPROM sebesar 512 byte yang terpisah
dari memori program maupun memori data. Memori EEPROM ini hanya dapat
diakses dengan menggunakan register-register I/O yaitu register EEPROM
Address, register EEPROM Data, dan register EEPROM Control. Untuk
mengakses memori EEPROM ini diperlakukan seperti mengakses data eksternal,
sehingga waktu eksekusinya relatif lebih lama bila dibandingkan dengan
mengakses data dari SRAM.
ATmega8535 merupakan tipe AVR yang telah dilengkapi dengan 8
saluran ADC internal dengan fidelitas 10 bit. Dalam mode operasinya, ADC
ATmega8535 dapat dikonfigurasi, baik secara single ended input maupun
differential input. Selain itu, ADC ATmega8535 memiliki konfigurasi
pewaktuan, tegangan referensi, mode operasi, dan kemampuan filter derau yang
18
amat fleksibel, sehingga dengan mudah disesuaikan dengan kebutuhan ADC itu
sendiri.
a. Liquid Crystal Display (LCD)
LCD merupakan salah satu media yang digunakan sebagai penampil data
pada sistem berbasis mikrokontroler. LCD memberikan beberapa keuntungan
dibandingkan dengan perangkat lain untuk menampilkan sebuah data, antara lain,
hemat energi, ringan dan proses perancangan yang relatif lebih mudah. Disamping
itu LCD mampu menampilkan karakter berbasis kode ASCII, dan mampu
menampilkan karakter sesuai dengan yang diinginkan.
LCD yang tersedia saat ini terdiri atas LCD grafik dan LCD teks. LCD
grafik mampu menampilkan data dalam bentuk image, sedangkan LCD text akan
menampilkan karakter. LCD teks yang umum digunakan adalah 2X16 ( 2 baris X
16 baris ), 2X20 dan 4X20. Bentuk fisik LCD diperlihatkan pada gambar berikut:
( a ) ( b )
Gambar 6. Bentuk LCD (Sumber : Didin, 2006)
(a) Bentuk Fisik LCD 2 x 16
(b) Rangkaian Display LCD
Operasi dasar LCD terdiri dari empat kondisi, yaitu instruksi mengakses
prose internal, instruksi menulis data, instruksi membaca kondisi sibuk dan
19
instruksi membaca data. Kombinasi instruksi dasar inilah yang dimanfaatkan
untuk mengirim data ke LCD.
Mikrokontroler akan melakukan inisialisasi ketika sistem mulai diaktifkan.
Selama proses inisialisasi ini maka akan ditampilkan pesan-pesan yang
berhubungan dengan proses tersebut. LCD akan menampilkan kata-kata pembuka
dan menungga hingga user mengaktifkan menu utama.
Tabel 1. Fungsi pin pada LCD:
No Simbol Level Keterangan
1 Vss - Dihubungkan ke 0 V (Ground)
2 Vcc - Dihubungkan dengan tegangan supply +5V dengan
toleransi ± 10%.
3 Vee - Digunakan untuk mengatur tingkat kontras LCD.
4 RS H/L Bernilai logika ‘0’ untuk input instruksi dan bernilai
logika ‘1’ untuk input data.
5 R/W H/L Bernilai logika ‘0’ untuk proses ‘write’ dan bernilai
logika ‘1’ untuk proses ‘read’.
6 E H Merupakan sinyal enable. Sinyal ini akan aktif pada
failing edge dari logika ‘1’ ke logika ‘0’.
7 DB0 H/L Pin data D0
8 DB1 H/L Pin data D1
9 DB2 H/L Pin data D2
10 DB3 H/L Pin data D3
11 DB4 H/L Pin data D4
20
12 DB5 H/L Pin data D5
13 DB6 H/L Pin data D6
14 DB7 H/L Pin data D7
15 V+BL - Back Light pada LCD ini dihubungkan dengan
tegangan sebesar 4 – 4,2 V dengan arus 50 – 200 mA
16 V-BL - Back Light pada LCD ini dihubungkan dengan
ground
LCD hanya memerlukan daya yang sangat kecil, tegangan yang
dibutuhkan juga sangat rendah yaitu +5 VDC. Panel TN LCD untuk pengaturan
kekontrasan cahaya pada display dan CMOS LCD drive sudah terdapat di
dalamnya. Semua fungsi display dapat dikontrol dengan memberikan instruksi
dan dapat dengan mudah dipisahkan oleh MPU. Hal ini membuat LCD berguna
untuk range yang luas dari terminal display unit untuk mikrokomputer dan
display unit measuring gages (Widodo,2005).
b. Catu Daya
Catu daya atau power supply merupakan suatu rangkaian elektronic yang
mengubah arus listrik bolak-balik menjadi arus listrik searah. Hampir semua
peralatan elektronik membutuhkan catu daya agar dapat berfungsi.
Catu daya teregulasi dapat dibangun dari IC regulator tegangan. IC
regulator tegangan ini diantaranya adalah 78xx dan 79xx. Hal ini senada dengan
yang dinyatakan Sutrisno (1999:80):
21
Untuk regulasi tegangan yang tidak terlalu ketat kita dapat gunakan regulator
tegangan IC tiga terminal. Regulator ini dikenal dengan 78xx dan 79xx.
Regulator IC 78xx adalah adalah regulator tegangan positif untuk xx volt,
sedangkan 79xx adalah regulator tegangan negatif untuk xx volt.
Dari kutipan di atas jelas bahwa tegangan teregulasi yang diharapkan
dapat diperoleh dengan memilih IC regulator tegangan yang sesuai. Sebagai
contoh IC 7812 artinya tegangan teregulasi yang diberikan adalah 12 volt.
Gambar 7. Rangkaian Catu Daya Teregulasi
Tegangan DC teregulasi diperoleh dengan cara terlebih dahulu
menurunkan tegangan bolak-balik (AC) dari PLN melalui sebuah transformator
step-down. Tegangan AC yang telah diturunkan kemudian disearahkan dengan
menggunakan empat dioda yang membentuk penyearah sistem jembatan.
Keluaran dari penyearah dihubungkan dengan kapasitor sebagai filter, sehingga
dihasilkan tegangan keluaran DC tak teregulasi.
c. Relay
22
Relay adalah suatu piranti yang menggunakan magnet listrik untuk
mengoperasikan seperangkat kontak. Susunan relay yang paling sederhana terdiri
atas kumparan kawat penghantar yang digunakan pada former memutari teras
magnet. Menurut Loveday (1992) “bila kumparan ini dienergikan oleh arusnya
(biasanya DC), medan magnet yang dibangun menarik armatur berporos,
memaksanya bergerak cepat ke arah teras. Gerakan armatur ini dipakai melalui
pengungkit, untuk menutup (atau membuka) kontak-kontaknya”.
Relay berdasarkan cara kerjanya dibedakan atas normal terbuka dan
normal tertutup. Normal terbuka (normally open / NO) yaitu keadaan menjadi
aktif bila diberikan catu daya atau kontak-kontak tertutup bila relay dienergikan.
Normal tertutup (normally closed / NC ) mengakibatkan kontak–kontak terbuka
bila relay dienergikan.
d. LDR (Light Dependent Resistor)
LDR singkatan dari Light Dependent Resistor adalah resistor yang nilai
resistansinya berubah-ubah karena adanya intensitas cahaya yang diserap. LDR
juga merupakan resistor yang mempunyai koefisien temperature negative, dimana
resistansinya dipengaruhi oleh intrensitas cahaya. LDR dibentuk dari cadium
Sulfied (CDS) yang mana CDS dihasilkan dari serbuk keramik.
Cadium Sulfied (CDS) disebut juga peralatan photo conductive, selama
konduktivitas atau resistansi dari CDS bervariasi terhadap intensitas cahaya.
Bahan-bahan ini paling sensitif terhadap cahaya dalam spektrum tampak, dengan
puncaknya sekitar 0,6 µm untuk CdS dan 0,75 µm untuk CdSe. Sebuah LDR CdS
yang typikal memiliki resistansi sekitar 1 MΩ dalam kondisi gelap gulita dan
23
kurang dari 1 KΩ ketika ditempatkan dibawah sumber cahaya terang (Mike
Tooley, 2003).
Gambar 8. Lambang LDR
Light Dependent Resistor, terdiri dari sebuah cakram semikonduktor yang
mempunyai dua buah elektroda pada permukaannya.
Gambar 9. Light Dependent Resistor
Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram tersebut
menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relatif kecil. Sehingga hanya
ada sedikit elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya
redup LDR menjadi konduktor yang buruk, atau bisa disebut juga LDR memiliki
resistansi yang besar pada saat gelap atau cahaya redup .
Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron yang lepas dari atom
bahan semikonduktor tersebut. Sehingga akan ada lebih banyak elektron untuk
mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya terang LDR menjadi
24
konduktor yang baik, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang kecil
pada saat cahaya terang.
LDR adalah suatu bentuk komponen yang mempunyai perubahan
resistansi yang besarnya tergantung pada cahaya. LDR merupakan suatu sensor
cahaya dimana akan mengalami perubahan resistansi apabila terjadi perubahan
intensitas cahaya yang diterimanya.
Gambar 10. Light Dependent Resistor
Pada perancangan penelitian ini, sensor digunakan sebagai peralatan untuk
mengindra besaran fisis dalam sistem sensor pengindera yang berupa besaran
intensitas cahaya untuk diubah menjadi besaran listrik. Untuk mendeteksi
intensitas cahaya menggunakan Light Dependent Resistor (LDR) tersebut.
J. Tempat dan Waktu Penelitian
Tempat penelitian dilakukan di Laboratorium Elektronika dan
Instrumentasi Jurusan Fisika Universitas Negeri Padang.Kegiantan ini dimulai
25
Mai 2011 sampai selesai dengan beberapa tahap kegiatan. Tahap-tahap kegiatan
meliputi penulisan proposal penelitian, perancangan alat, perakitan komponen,
pengambilan data dan pengolahan data serta analisis data.
K. Jenis Penelitian
1. Variabel penelitian
Variabel penelitian merupakan segala sesuatu yang akan menjadi objek
penelitian atau faktor-faktor yang berperan penting dalam peristiwa atau gejala
yang akan diteliti. Dalam penelitian ini terdiri dari tiga variable penelitian yaitu
variable terikat, variable bebas dan variabelkontrol. Variabel bebas adalah
singkong, sedangkan variabel terikat berupa bacaan sensor terhadap kerja alat.
Untuk variabel control komponen elektronika yang digunakan.
2. Model Penelitian
Model penelitian ini tergolong kedalam penelitian rekayasa yaitu
penelitian yang menerapkan ilmu pengetahuan menjadi suatu rancangan guna
mendapat kinerja sesuai dengan persyaratan yang ditentukan. Langkah-langkah
dalam penelitian rekayasa menurut Suprodjo (2009) yaitu:
Langkah-langkah untuk melaksanakan penelitian rekayasa yaitu : menentukan spesifikasi rancangan yang memenuhi spesifikasi yang ditentukan, memilih alternatif yang terbaik, dan membuktikan bahwa rancangan yang dipilih dapat memenuhi persyaratan yang ditentukan secara efisiensi, efektif dan dengan biaya yang murah.
Dapat disimbulkan bahwa langkah-langkah dalam penelitian rekayasa
adalah membuat rancangan sistem sesuai dengan yang dibutuhkan, membuat
sistem dengan memilih alternatif yang terbaik, dan menguji cobakan system. .
26
Dari uji coba dapat diketahui ketercapaian persyaratan yang telah ditentukan dari
rancangan awal system.
L. Alat dan Bahan
Dalam pembuatan dan perancangan alat pengiris bawang menggunakan
motor DC ini, alat dan bahan yang digunakan adalah motor DC, pisau pengiris,
kompling sabuk V, puli, corong tempat memasukkan ubi yang akan diiris, besi
siku sebagai pembangun alat,konveyor dan komponen-komponen elektronika
sebagai rangkaian control kerja alat.
M. Desain Penelitian
1. Desain perangkat keras
a. Rancangan mekanik alat pengiris singkong
Pada pembuatan alat pengiris singkong ini menggunakan motor DC
sebagai tenaga penggerak, untuk mentransmisikan daya mekanik motor ke mesin
beban digunakan puli dan sabuk. Sabuk yang digunakan adalah sabuk V,
sedangkan pemutar konstruksi ( body ) alat menggunakan besi siku agar alat ini
lebih kuat dan kokoh saat beroperasi.
Adapun prinsip kerja alat pengiris singkong ini adalah menggunakan
sebuah sensor pengindera LDR, yang berfungsi sebagai pengontrol menghidupkan
dan mematikan motor pengiris sesuai dengan kontrol yang diberikan. Ketika
mikrokontroller mendapat masukan sinyal dari sensor pengindera LDR pertama,
yaitu disaat LDR tidak mendeteksi adanya cahaya maka mikrokontroller akan
27
memproses inputan tersebut, kemudian mikrontroller mengendalikan pergerakan
motor konveyor yang mengarah ke mata pisau dan motor pisau sebagai penggerak
naik turunnya pisau yang diatur. Sedangkan motor akan mati ketika
mikrokontroller mendapat masukan sinyal dari sensor pengindera LDR pertama
dan sensor pengindera LDR kedua, yaitu disaat sensor pengindera LDR pertama
dan sensor pengindera LDR kedua mendeteksi adanya cahaya. Untuk ketebalan
irisan keripik diatur dari mikrokontroller ke pergerakan motor pisau.
b. Perencanaan pemilihan motor
Pemilihan motor perlu diketahui karakteristik dari mesin beban, hal ini
bertujuan untuk mencegah terjadinya gangguan motor pada saat beroperasi.
Faktor yang harus diperhatikan dalam pemilihan motor yang akan digunakan
adalah sebagai berikut :
1) Karakteristik putaran motor
2) Kecepatan atau putaram motor permenit
3) Daya yang digunakan untuk menggerakkan beban
4) Cara pengasutan ( manual atau otomatis )
5) Cara kopling dari motor ( kopling langsung, bergigi, atau sabuk )
( Soelaiman ; 1984 :113 )
28
c. Pembuatan Konstruksi Alat
1. Konstruksi rangka pengiris
Konstruksi rangka pengiris berbentuk kotak persegi, merupakan tempat
meletakkan komponen lain. Pada rangka pengiris bagian atas terdapat poros yang
berfungsi sebagai tempat pemasangan pisau pengiris. Pisau pengiris berfungsi
untuk mengiris singkong dari konveyor.
2. Corong masuk
Corong berfungsi sebagai tempat masuknya singkong yang akan diiris.
Corong masuk ini terbuat dari besi seng dengan ketebalan 2mm, konstruksi
berbentuk setengah prisma yang mempunyai ukuran alas atas 10x10 cm, tinggi
alas atas dari konveyor 15 cm.
3. Piringan pengiris
Piringan pengiris terbuat dari besi padu yang memiliki ketebalan5 mm,
piringan pengiris tersebut memiliki tiga buah lobang berbentuk persegi panjang
yang dipasangi tiga buah pisau, pisau pengiris terbuat dari baja yang tahan karat
(stainlesstel), diameter dari piringan pengiris ini adalah 18 cm, panjang lobang 7
cm, lebar 2 cm.
4. Konveyor
Merupakan alat yang menggerakkan ubi menuju ke pisau pengiris setelah
masuk dari corong. Gaya gerak konveyor yaitu berasal dari motor.
5. Plat besi penahan ubi
29
Plat besi penahan ubi terletak 10cm diatas konveyor. Plat besi ini berfungsi
menahan gerak ubi yang mungkin terjadi. Gerak ini ditimbulkan karena daya
dorong dari pisau pengiris terhadap singkong.
6. Panel Kontrol
Panel kontrol terdiri dari rangkaian–rangkaian elektronika yang berfunsi
sebagai pengontrol alat pengiris bawang merah. Panel kontrol mendapat sember
energy listrik dari PLN yang telah teregulasi oleh rangkaian regulator.
keterangan :
1. motor2. pintu corong3. pelindung
piringan pengiris 4. konveyor5. kompling sabuk V6. pisau pengiris7. piringan pengiris8. plat penahan ubi
Gambar 11. Desaian mekanik alat pengiris singkong
Pembuatan alat pengiris singkong ini berdimensi 60x30x40 cm dengan
kerangka-kerangka terbuat dari besi siku, seperti terlihat pada Gambar 12.
Singkong dimasukkan pada corong masuk pada saat motor mati. Ketika sensor
pengindera LDR pertama tidak mendeteksi adanya cahaya, maka sensor memberi
30
perintah pada mikrokontroller dan mikrokontroler memerintahkan driver motor
untuk memjalankan motor DC. Putaran motor DC menyebabkan konveyor ikut
berputar, sehingga membuat singkong bergerak menuju pisau pengiris. Dan ketika
sensor pengindera LDR pertama dan sensor pengindera LDR kedua mendeteksi
adanya cahaya, maka sensor memberi perintah pada mikrokontroller dan
mikrokontroler memerintahkan driver motor untuk memberhentikan motor DC.
d. Perancangan rangkaian elektronika alat pengiris singkong
Pembuatan alat pengiris singkong ini berbasis mikrokontroler. Sebagai
sumber tegangan system ini memamfaatkan catu daya. Secara umum blok
diagram alat pengiris bawang merah dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 12. Desain rangkaian elektronika alat pengiris singkong
Kerja alat dimulai ketika keripik dimasukkan kedalam corong penampung,
ketika sensor Ldr pertama mendeteksi adanya singkong maka motor akan hidup
31
secara otomatis. Putaran motor menyebabkan konveyor dan pengiris berputar.
Putaran motor di atur menggunakan sensor optocoupler. Karena putaran konveyor
menyebabkan singkong bergerak menuju pengiris. Dan ketika sensor LDR
pertama dan kedua tidak mendeteksi adanya singkong maka motor akan mati
secara otomatis.
Output dari rangkaian ini masih dalam bentuk analog, sedangkan
mikrokontroler hanya dapat membaca data dalam bentuk digital. Untuk output
dari rangkaian penguat ini perlu diubah dalam bentuk digital dengan
menggunakan ADC. Setelah sinyal berbentuk digital barulah sinyal diumpankan
ke mikrokontroler untuk dilakukan pengolahan data. Output dari mikrokontroler
ditampilkan pada dislay LCD. Driver motor bekerja untuk mengaktifkan motor
DC yang berfungsi sebagai tenaga penggerak pada proses pengirisan singkong.
3. Desain perangkat lunak alat pengeris keripik
Desain perangkat lunak dari sistem ini berupa flowchart dari program
untuk mikrokontroler menggunakan bahasa basic computer. Flowchart dari alat
pengiris singkong ini adalah:
32
Gambar 13. Desain perangkat lunak alat pengiris singkong
4. Desain pengukuran penentuan ketepatan dan ketelitian
Ketepatan atau presisi adalah Suatu ukuran seberapa dekatnya hasil dari
output sensor (eksperimen) dengan nilai sebenarnya. Ketepatan dari sistem dapat
ditentukan dari persentase kesalahan antara nilai aktual dengan nilai yang terlihat.
Adapun langkah-langkah dalam menentukan ketepatan pada alat
pengukuran ini adalah:
1) Sensor optocoupler diletakkan pada motor DC
2) Membaca keluaran yang ditunjukkan pada display
33
3) Membandingkan hasil yang ditunjukkan pada display dengan hasil
pengukuran dengan alat ukur ketebalan
4) Menentukan persentase kesalahan pengukuran oleh sensor massa LDR dan
pegas
Sedangkan untuk menentukan ketelitian sensor, dapat dilakukan dengan
langkah-langkah berikut ini, yaitu:
1) Menset alat untuk melakukan pengirisan singkong
2) Membaca nilai hasil pengukuran yang ditunjukkan pada display
3) Melakukan pengukuran berulang sebanyak 10 kali pengukuran dengan
ketebalan singkong yang berbeda.
4) Menentukan kesalahan mutlak dan kesalah relatif serta melaporkan hasil
pengukuran.
N. Teknik Pengumpulan Data
Teknik pengumpulan data pada penelitian ini dilakukan melalui
pengukuran terhadap besaran Fisika yang terdapat dalam alat pengirisan singkong.
Teknik pengukuran yang dilakukan meliputi dua cara yaitu secara langsung dan
tidak langsung. Pengukuran secara langsung adalah pengukuran yang tidak
bergantung pada besaran-besaran lain. Pengukuran secara tidak langsung adalah
pengukuran suatu besaran yang nilainya dipengaruhi oleh besaran-besaran lain
dan nilainya tidak langsung didapat. Data yang diperoleh secara langsung adalah
ketebalan singkong, tegangan catu daya, waktu pengirisan, tegangan keluaran
rangkaian pengolah sinyal, sedangkan data yang diperoleh secara tidak langsung
34
adalah ketepatan dan ketelitian dari alat pengiris singkong menggunakan sensor
Optocoupler dan sensor LDR.
O. Teknik Analisis Data
Analisis data dilakukan untuk mendapatkan kesimpulan. Teknik analisis
data yang dilakukan adalah secara grafik dan secara statistik, grafik berguna untuk
memberikan hasil secara visual dalam melukiskan hubungan dua variabel yang
diperoleh dari pengukuran atau perhitungan. Plot data bertujuan untuk
menentukan hubungan antara variabel-variabel yang diukur. Hal ini dapat
dilakukan dengan memplot data pada koordinat XY menggunakan program
Microsoft excel. Teknik umum yang digunakan untuk memplot data pada grafik
XY yaitu variabel bebas pada sumbu X dan variabel terikat pada sumbu Y
(Kirkup, 1994).
Analisis data hasil pengukuran merupakan proses untuk mengetahui
tingkat ketepatan dan ketelitian dari suatu sistem pengukuran. Ketepatan
(accuracy) merupakan tingkat kesesuaian atau dekatnya suatu hasil pengukuran
terhadap harga sebenarnya. Ketepatan dari sistem dapat ditentukan dari persentase
kesalahan antara nilai aktual dengan nilai yang terlihat. Persentase kesalahan
dapat ditentukan dari persamaan :
Persentase kesalahan =
(11)
35
dimana; Yn = Nilai sebenarnya dan Xn = Nilai yang terbaca pada alat ukur.
Ketepatan pengukuran dari suatu sistem pengukuran dapat ditentukan melalui
persamaan :
(12)
Ketepatan relatif rata-rata dari sistem pengukuran dapat ditentukan
melalui persamaan:
(13)
Pada persamaan A merupakan akurasi relatif yang sering dikenal dengan
ketepatan (Jones, L.D, 1995).