prototipe sistem pengering gabah dengan...
TRANSCRIPT
PROTOTIPE SISTEM PENGERING GABAH DENGANINDIKATOR KELEMBABAN DAN SUHU BERBASIS
MIKROKONTROLER(Penggerak Motor, Pemanas, dan Sirkulasi Udara)
The Prototype of Grain Dryer System with Humidity andTemperature Indicators based on Microcontroller
(Motor Driver, Heater, and Air Circulation Control System)
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat kelulusanpendidikan Diploma III Program Studi Teknik Elektronika
Jurusan Teknik Elektro
Disusun Oleh :Firman Ar Rasyid
091311012
POLITEKNIK NEGERI BANDUNGBANDUNG
2012
Nama
NIM
TTL
Alamat
E
PENDIDIKAN
1. Perguruan Tinggi lulus tahun
2. SMK lulus tahun
3. SMP lulus tahun
4. SD lulus tahun
PENGALAMAN ORGANISASI
1. Anggota Himpunan Mahasiswa
2. Anggota UKM ROBOTIKA POLBAN
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Nama : FIRMAN AR RASYID
NIM : 091311012
TTL : Bandung, 17 Juni 1990
Alamat : Kp. Barukai RT 03 RW 13 Ds. Jambudipa Kec.
Cisarua Kab.Bandung Barat, kode pos
E-mail : [email protected]
lulus tahun 2012 di Politeknik Negeri Bandung
2009 di SMK Negeri 1 Cimahi
2005 di SMP Negeri 1 Cisarua
2002 di SD Negeri Barukai
PENGALAMAN ORGANISASI
1. Anggota Himpunan Mahasiswa Elektronika POLBAN 2009
2. Anggota UKM ROBOTIKA POLBAN 2009
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Kp. Barukai RT 03 RW 13 Ds. Jambudipa Kec.
rua Kab.Bandung Barat, kode pos: 40551
2012 di Politeknik Negeri Bandung
2009 di SMK Negeri 1 Cimahi
2005 di SMP Negeri 1 Cisarua
2009-2012
2009-2011
… "Ya Tuhanku berilah a
telah Engkau anugerahkan kepadaku
dan untuk mengerjakan amal saleh yang
masukkanlah Aku dengan
Kupersembahkan karya tulis ini untuk
"Ya Tuhanku berilah aku ilham untuk tetap mensyukuri nikmat
elah Engkau anugerahkan kepadaku, dan kepada kedua
dan untuk mengerjakan amal saleh yang Engkau ridhai;
masukkanlah Aku dengan rahmat-Mu ke dalam
golongan hamba-hamba-Mu yang saleh"
(An-Naml:19)
Kupersembahkan karya tulis ini untuk Ayah dan Bunda yang selalu ada dikala aku duka
yang senantiasa mengirimi aku do’aterima kasih atas kasihmu
dan maaf atas khilafku~Firman Ar Rsasyid~
vi
nikmat-Mu yang
kedua ibu bapakku;
ridhai; dan
ke dalam
Ayah dan Bunda yang selalu ada dikala aku duka
yang senantiasa mengirimi aku do’aterima kasih atas kasihmu
dan maaf atas khilafku~Firman Ar Rsasyid~
v
ABSTRAK
Pada proyek akhir ini telah dirancang dan direalisasikan sub sistem
Penggerak Motor, Pengontrol Pemanas, dan Sirkulasi Udara dari
“PROTOTIPE SISTEM PENGERING GABAH DENGAN INDIKATOR
KELEMBABAN DAN SUHU BERBASIS MIKROKONTROLER”. Sub sistem
ini terdiri dari penggerak tabung pemanas dengan dua kecepatan, pengontrolan
pemanas dengan teknik ON-OFF, dan pengaturan pengaktifan motor katup serta
fan. Untuk mengendalikan semua aktuator digunakan sebuah IC mikrokontroler
ATmega8. Mikrokontroler ini bekerja sesuai dengan perintah yang dikirim secara
serial oleh mikrokontroler ATmega16 pada sub sistem instrumentasi. Pengeringan
gabah dilakukan didalam sebuah tabung yang berputar sehingga panas dapat
tersalurkan secara merata. Kapasitas gabah maksimal tiap kali pengeringan adalah
13 Kg dengan tipikal 10 Kg. Pada pengujian pengeringan dilakukan dua metode
pengeringan yaitu pengeringan tunggal dan pengeringan sequential dengan jeda
waktu, yang mana keduanya membutuhkan waktu pengeringan efektif rata-rata 8
jam. Dari hasil ujicoba diketahui bahwa pengeringan yang menghasilkan gabah
kering terbaik adalah dengan pengaturan suhu pada 40°C dan target kelembaban
55%RH.
Kata kunci: ATmega8, gabah, pengering gabah, BASCOM
vi
ABSTRACT
In this final project has been designed and realized a sub system “Motor
Driver, Heater and Air Circulation Control System” of "THE PROTOTYPE OF
GRAIN DRYER SYSTEM WITH HUMIDITY AND TEMPERATURE
INDICATORS BASED ON MICROCONTROLLER". This sub-system consist of
two-speed heating tubes drive, heating control with ON-OFF technique, and the
control of motor valve and fan activation. A microcontroller ATmega8 is used to
control all of the actuators. This microcontroller is activated by the other
microcontroller ATmega16 from the instrumentation sub system via serial
communication. The drying process is carried out in rotary tube to get the
homogenously thermal radiation. Capacity of the drying tube is 13 Kg grain
maximum and 10 Kg typically. The drying process can be carried out in two
methods, single-drying process and the sequential-drying process in certainly
interval time. The effectively average time of the both drying process methods is 8
hours. According to the test, the best result is achieved by drying process at
temperature 40°C and humidity target 55%.
Keyword: ATmega8, grain, grain dryer, BASCOM
vii
KATA PENGANTAR
Laporan proyek akhir yang berjudul “PROTOTIPE SISTEM
PENGERING GABAH DENGAN INDIKATOR KELEMBABAN DAN
SUHU BERBASIS MIKROKONTROLER Sub Sistem Penggerak Motor,
Pemanas Dan Sirkulasi Udara” disusun untuk mendokumentasikan pengerjaan
proyek akhir yang merupakan salah satu syarat kelulusan Diploma III di
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG.
Dalam penyusunan laporan proyek akhir penulis mendapat banyak kesulitan,
namun banyak pula kemudahan yang penulis dapatkan karena bantuan dari orang-
orang di sekitar penulis. Oleh karenanya penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Yth. Ir. Hari Purnama, M.Eng., sebagai ketua Jurusan Elektro.
2. Yth. Ervin Marsita, ST., MT., sebagai ketua Program Studi DIII-Teknik
Elektronika.
3. Yth. Dr. Ir. Paula S. Rudati, M.si., sebagai pembimbing I.
4. Yth. Ir. Suheri Bakar, sebagai pembimbing II.
5. Yth. Yana Sudarsa, BSEE., MT., Dr. Drs. Petrus Pratomo M.Eng., dan Ir.
Dida Suhadi sebagai penguji.
6. Yth. Tjan Swi Hong, M.Sc., sebagai panitia Proyek Akhir 2011.
7. Yth. seluruh Dosen, Teknisi, dan staf Tata Usaha Program Studi Teknik
Elektronika.
8. Iyan Jumaedi sebagai rekan tim dalam menyelesaikan Proyek Akhir.
9. Teman-teman Teknik Elektronika, Politeknik Negeri Bandung khususnya
angkatan 2009 yang saya banggakan.
Penulis berharap laporan ini dapat bermanfaat sebagai tambahan
referensi mengenai pengeringan gabah buatan. Walaupun demikian penulis
menyadari masih banyak kekurangan pada laporan ini, untuk itu penulis
mengharapkan saran dan kritik yang membangun.
Bandung, 16 Juli 2012
Penulis
viii
DAFTAR ISI
ABSTRAK ..................................................................................................... v
ABSTRACT .................................................................................................... vi
KATA PENGANTAR .................................................................................vii
DAFTAR ISI...............................................................................................viii
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... x
DAFTAR TABEL........................................................................................xii
DAFTAR LAMPIRAN...............................................................................xiii
BAB I PENDAHULUAN.............................................................................. 1
1.1 Latar Belakang Masalah...................................................................... 1
1.2 Tujuan.................................................................................................. 2
1.3 Perumusan Masalah............................................................................. 2
1.4 Batasan Masalah.................................................................................. 2
1.5 Metodologi .......................................................................................... 3
1.6 Sistematika pembahasan...................................................................... 4
BAB II LANDASAN TEORI ........................................................................ 5
2.1 Studi Literatur...................................................................................... 5
2.2 Pengering Gabah ................................................................................. 6
2.2.1 Pengeringan alami ..................................................................... 8
2.2.2 Pengeringan buatan ................................................................... 9
2.2.2.1 Bed Drying......................................................................... 9
2.2.2.2 Countinuous Drying ........................................................ 10
2.3 Sistem Instrumentasi Elektronika...................................................... 10
2.4 Mikrokontroler .................................................................................. 11
2.5 BASCOM AVR................................................................................. 12
2.5.1 Pengarah prosessor.............................................................................. 13
2.5.2 Tipe data ............................................................................................. 13
2.5.3 Konstanta ............................................................................................ 13
2.5.4 Variabel............................................................................................... 14
2.5.5 Operator .............................................................................................. 15
2.5.6 Pernyataan kondisional ....................................................................... 15
ix
2.6 Driver motor DC .............................................................................. 16
2.7 Limit Switch ....................................................................................... 16
2.8 Triac................................................................................................... 17
2.9 Optocoupler....................................................................................... 19
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI .......................................... 21
3.1 Langkah Perancangan ...................................................................... 21
3.2 Fungsi dan Cara Kerja Alat .............................................................. 21
3.3 Spesifikasi Alat ................................................................................ 22
3.4 Sistem Penggerak Motor, Pengontrolan Pemanas, dan Sirkulasi
Udara ................................................................................................ 22
3.5 Perancangan Alat.............................................................................. 25
3.5.1 Perancangan perangkat keras ................................................ 25
3.5.1.1 Perancangan Elektronik .................................................. 25
3.5.1.2 Perancangan Mekanik ..................................................... 28
3.5.2 Perancangan perangkat lunak................................................ 32
3.6 Realisasi Alat.................................................................................... 36
3.6.1 Realisasi perangkat keras ....................................................... 36
3.6.2 Realisasi perangkat lunak ....................................................... 39
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS .................................................... 40
4.1 Tujuan Pengujian.............................................................................. 40
4.2 Metoda pengujian............................................................................. 40
4.3 Pengujian dan Analisa ...................................................................... 40
4.3.1 Sistem penggerak tabung pengering....................................... 40
4.3.2 PCB mikrokontroler Atmega 8 ............................................... 41
4.3.3 PCB driver motor utama dan limit switch .............................. 44
4.3.4 PCB regulator LM2576 .......................................................... 46
4.3.5 Pengeringan gabah................................................................. 47
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN....................................................... 50
5.1 Kesimpulan....................................................................................... 50
5.2 Saran................................................................................................. 50
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 51
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Sistem Instrumentasi Elektronika secara umum ......................... 10
Gambar 2 Sistem Instrumentasi Elektronika Modern.................................. 10
Gambar 3 Konfigurasi pin ATmega 8.......................................................... 11
Gambar 4 Bentuk fisik ATmega 8 ............................................................... 12
Gambar 5 IC Driver Motor L298................................................................. 16
Gambar 6 Limit Switch................................................................................ 17
Gambar 7 Bentuk fisik TRIAC .................................................................... 17
Gambar 8 Simbol TRIAC ............................................................................ 17
Gambar 9 Rangkaian ekuivalen TRIAC ...................................................... 18
Gambar 10 Mode penyulutan TRIAC.......................................................... 19
Gambar 11 Kontruksi optocoupler............................................................... 20
Gambar 12 Diagram Blok keseluruhan sistem............................................ 23
Gambar 13 Diagram Blok sistem penggerak motor, pengontrol pemanas
dan sirkulasi udara.................................................................... 24
Gambar 14 Skematik Rangkaian mikrokontroler ATmega 8 ..................... 25
Gambar 15 Skematik Rangkaian driver motor utama dan limit switch ....... 27
Gambar 16 Skematik Rangkaian driver motor katup dan fan...................... 27
Gambar 17 Skematik Rangkaian RPS dengan LM2576 .............................. 28
Gambar 18 Desain Rangka Dalam Tampak Depan ..................................... 29
Gambar 19 Desain rangka dalam tampak belakang.................................... 30
Gambar 20 Desain rangka dalam tampak samping...................................... 30
Gambar 21 Desain katup tampak atas dan samping..................................... 31
Gambar 22 Flowchart program utama mikrokontroler atmega 8 ................ 32
Gambar 23 Flowchart sub program “terima” ............................................. 33
Gambar 24 Flowchart interrupt ................................................................... 34
Gambar 25 Flowchart subprogram “atur” ................................................... 35
Gambar 26 PCB Rangkaian Mikrokontroler ATmega8............................... 36
Gambar 27 PCB Rangkaian RPS LM2576 .................................................. 36
Gambar 28 PCB Rangkaian Driver motor dan fan ...................................... 37
Gambar 29 PCB Rangkaian driver motor utama dan limit switch............... 37
xi
Gambar 30 Relay penggerak motor utama................................................... 37
Gambar 31 Rangka dalam tampak depan..................................................... 38
Gambar 32 Katup tampak atas ..................................................................... 38
Gambar 33 Sistem gear pada rangka bagian belakang................................. 39
Gambar 34 Posisi heater, fan, freewheel penyangga tabung dan sistem gear ..39
Gambar 35 Diagram pengukuran waktu puratan tabung ............................ 40
Gambar 36 Diagram pengukuran PCB ATmega8 ....................................... 43
Gambar 37 Diagram pengukuran PCB ATmega8 ....................................... 44
Gambar 38 Diagram pengukuran PCB regulator LM2576 .......................... 46
Gambar 39 Grafik hubungan %RH dan suhu terhadap waktu pada
percobaan tunggal ..................................................................... 47
Gambar 40 Grafik hubungan %RH dan suhu terhadap waktu pada
percobaan berurutan .................................................................. 48
Gambar 41 Gambar gabah sebelum dan setelah digiling............................. 49
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 1 Tipe Data pada Bascom AVR......................................................... 13
Tabel 2 Pengukuran waktu satu putaran tabung pengering ......................... 41
Tabel 3 Data pengukuran PCB ATmega8.................................................... 43
Tabel 4 Data pengukuran PCB driver motor utama dan limit switch .......... 45
Tabel 5 Data pengukuran PCB regulator ..................................................... 46
Tabel 6 Perbandingan kualitas beras............................................................ 48
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A Skematik dan layout PCB
Lampiran B Flowchart program ATmega16
Lampiran C Listing Program
Lampiran D Datasheet
51
DAFTAR PUSTAKA
Chusaini, Nurul dan Billy Praginanta. 2010. Prototipe Sistem Pengering Gabah
Padi dalam Lumbung menggunakan Peralatan Listrik dan Kontrol
Elektronika. Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh Nopember
“Data sheet ATmega8”. Tersedia: http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/
atmel/2486S.pdf (23 Feb. 2012)
“Data sheet L298”. Tersedia: http://www.datasheetcatalog.org/datasheet2/2/
052daje928cw7pc0uqs1ipyryppy.pdf (23 Feb. 2012)
“FAN DAN BLOWER” Tersedia: http://www.energyefficiencyasia.org/docs/
ee_modules/indo/Chapter%20-%20Fans%20and%20Blowers%20
(Bahasa%20Indonesia).pdf (22 Juni 2012)
Ferryanto, S.G. Dasar-Dasar Penulisan: TEKNIK LAPORAN DAN MAKALAH SAINS
DAN REKAYASA. Jakarta: PT. Gramedia Widiasarana Indonesia, 1997.
Haryono, Nono. “Limit Switch”. Tersedia: http://otosensing.blogspot.com/
2010/09/limit-switch.html (23 Juni 2012)
Hasad, Andi. “Operasi dan Aplikasi TRIAC”. Tersedia: http://andihasad.
wordpress.com/2011/12/05/operasi-dan-aplikasi-triac/ (2 juli 2012)
Iguaz, A. and P. Versada. 2007. Moisture desorption isotherm of rough rice at
high temperatures. J. Food Eng. 79:794-802.
Maman. “Perinsip Cara Kerja Optocoupler”. http://mamanrehzee.wordpress.com/
2010/05/26/perinsip-cara-kerja-optocoupler/ (2 juli 2012)
PUSAT BAHASA DEPDIKNAS. “Kamus Besar Bahasa Indonesia Daring”.
Tersedia: http://pusatbahasa.kemdiknas.go.id/kbbi/ (2 juli 2012)
Safrudin, Cholis. “Introduction to BASCOM AVR Compiler”. Tersedia: http://yd1chs.
files.wordpress.com/2011/04/01-introduction-bascom.pdf (20 Juni 2012)
Sukmayara, Cepi. 2007. Simulasi Pengendali Suhu Sistem Pengeringan Gabah.
Bandung: Politeknik Negeri Bandung
Mossman, A. P. 1986. A review of basic concepts in Rice-drying research.
Critical Rev. in Food Sci and Nutr. 25(1):49-70.
Marsetio, M.S.”Pelatihan Teknologi Pengolahan Hasil Pertanian Pengeringan dan
Penyimpanan Biji-Bijian”. http://www.gogreen.web.id/ 2008/04/
pengeringan-buatan.html. diakses 23-06-2012, 4.35 WIB