RANCANG BANGUN MESIN PENIRIS MINYAK PADA KREPIK DAN ABON DENGAN MENGGUNAKAN INVERTER ( SOFTWARE ) Riuni Alcham 1, Indhana Sudiharto,ST,MT2, Ir.Suryono,MT2 1
Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Industri, 2 Dosen PENS-ITS Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kampus ITS Sukolilo Surabaya 60111 Telp (+62) 031-59447280 .Fax (+62) 031-5946114 e-mail:
[email protected] ABSTRAK
Di dalam kehidupan sehari-hari peralatan kontrol otomatis sudah banyak digunakan disekitar kita terutama di dunia industri maupun rumah tangga. Kontrol otomatis yang digunakan pada mesin peniris pada gorengan untuk lebih mudah memisahkan minyak terhadap gorengan. Pada mesin peniris minyak konsumen dapat mengatur kecepatannya sesuai yang diinginkan dengan cara mengatur potensiometer yang dapat mempengaruhi perubahan frekuensi, sehingga konsumen menyesuaikan kecepatan motor, agar makanan diproses tidak rusak. Sedangkan untuk sensor minyaknya kami menggunakan straint gauge sebagai otomatisasi penghenti motor. Penggunaan mesin peniris minyak ini lebih aman dan mudah digunakan, yaitu makanan aman terhadap putaran motor dengan menggunakan inverter metode SPWM yang dapat mengatur frekuensi antara 30 Hz – 50 Hz dan mudah digunakan, karena mesin secara otomatis akan berhenti pada saat proses penirisan selesai. Kata kunci: mikrokontroler, Straint Gauge, SPWM
ABSTRACT
The in daily life of the automatic control equipment is already widely used all around us, especially in industry and households. Automatic controls are used on the machine peniris on fried to more easily separate the oil to fried foods. In the engine oil peniris consumers can adjust the speed as desired by regulating potentiometer that can affect change in frequency, so that consumers adjust the motor speed, so that processed food is not damaged. As for the sensors gauge the oil we use as automation straint stop the motor. The use of engine oil peniris is safer and easier to use, that is food safe for the motor using the inverter SPWM method that can adjust the frequency between 30 Hz - 50 Hz and easy to use, because the machine will automatically stop when the draining process is complete. Keywords: microcontroller, Straint Gauge, SPWM
1.
perubahan struktur minyak tersebut. Perkembangan teknologi yang semakin pesat seperti sekarang ini menuntut untuk membuat suatu mesin yang dapat memproses pengurangan minyak pada makanan gorengan secara cepat dengan memanfaatkan putaran pada spinner yang digerakkan oleh motor induksi. Pada saat ini mesin pengurangan minyak pada makanan gorengan masih kurang efektif
Pendahuluan Di bangsa Indonesia makanan gorengan adalah makanan yang sangat disukai oleh banyak orang, tapi makanan tersebut masih mengandung kadar minyak yang tinggi yang dapat mempengaruhi kualitas dan umur simpan dari makanan tersebut. Jika suatu produk banyak mengandung minyak maka dalam beberapa hari penyimpanan dapat menyebabkan bau akibat proses oksidasi dan
1
yang hanya dengan mengandalkan putaran spinner saja. Oleh sebab itu sistem otomatisasi sangat diperlukan untuk mendapatkan hasil kerja yang maksimal, sehingga kita dapat mengurangi sedikit tenaga yang kita keluarkan. Dari dasar pemikiran di atas maka kami terinspirasi untuk membuat suatu sistem yang dapat meningkatkan kinerja dari mesin tersebut dengan sistem yang di intergrasikan d straint gauge yang dihubungkan mikrokontroller sebagai sensor berat minyak, dan sekaligus sebagai penghenti sistem secara otomatis, dan pengaturan kecepatan motor dengan menggunakan driver inverter satu phase yang juga dihubungkan ke mikrokontroller sebagai kontrol. 2.
mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode compare, interrupt internal dan eksternal, serial UART, programmable Watchdog Timer, dan mode power saving. Mempunyai ADC dan PWM internal.
2.1.2 ATmega 16 Pada gambar 2.1 merupakan gambar Mikrokontroler ATMEGA 16
Teori Penunjang Dasar teori yang mendukung dalam pembuatan rancang bangun mesin peniris minyak pada gorengan yang berbasis mikrokontroler. Gambar 2.1 Mikrokontroler ATMEGA16
2.1 Mikrokontroller Mikrokontroler atau mikroprosesor adalah suatu piranti yang digunakan untuk mengolah data-data biner (digital) yang di dalamnya merupakan gabungan dari rangkaian-rangkaian elektronik yang dikemas dalam bentuk suatu Single Chip Microcomputer (SCM). Pada umumnya mikrokontroler terdiri dari bagian-bagian sebagai berikut: Alamat (address), Data, Pengendali, Memori (RAM atau ROM), dan bagian input- Output.
ATmega16 mempunyai empat buah port yang bernama PortA, PortB, PortC, dan PortD. Keempat port tersebut merupakan jalur bidirectional dengan pilihan internal pull-up. Tiap port mempunyai tiga buah register bit, yaitu DDxn, PORTxn, dan PINxn. Huruf „x‟ mewakili nama huruf dari port sedangkan huruf „n‟ mewakili nomor bit. Bit DDxn terdapat pada I/O address DDRx, bit PORTxn terdapat pada I/O address PORTx, dan bit PINxn terdapat pada I/O address PINx. Bit DDxn dalam regiter DDRx (Data Direction Register) menentukan arah pin. Bila DDxn diset 1 maka Px berfungsi sebagai pin output. Bila DDxn diset 0 maka Px berfungsi sebagai pin input. Bila PORTxn diset 1 pada saat pin terkonfigurasi sebagai pin input, maka resistor pull-up akan diaktifkan.
2.1.1 Gambaran Umum Mikrokontroler adalah sebuah komputer kecil pada satu sirkuit terpadu yang memiiliki internal CPU sederhana yang terdiri dari timer, I/O ports, dan memori. Memori program dalam bentuk flash dan RAM. Mikrokontroller umumnya memiliki kemampuan untuk mempertahankan fungsi sampai menunggu perintah seperti potensiometer atau perintah lainnya. Mikrokontroller AVR merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer). Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR
2.1.3 CodeVisionAVR CodeVisionAVR Merupakan suatu software yang digunakan dalam proses penulisan program yang nantinya akan di downloadkan ke IC mikrokontroler ATmega 16. Pemrograman yang digunakan untuk mengisi program pada mikrokontroler AVR ini digunakan 2
CodeVision AVR dan bahasa pemrograman yang digunakan adalah bahasa C. Pada CodeVision AVR ini bisa ditentukan port-port dari mikrokontroler AVR yang berfungsi sebagai input maupun output, serta bisa juga ditentukan tentang penggunaan fungsi-fungsi internal dari AVR. Sebelum menentukan port-port dan fungsi-fungsi internal yang akan digunakan, harus ditentukan terlebih dahulu mikrokontroler yang akan dipakai. Masing masing mikrokontroler mempunyai perbedaan dalam fungsifungsi internal. Dalam proses pembuatan program menggunakan software ini, terdapat proses compiler yang fungsinya adalah untuk mengetahui apakah program tersebut sudah benar (tidak ada error). Jika terjadi error, maka secara otomatis kesalahan tersebut bisa langsung diketahui. Sedangkan untuk proses penDownload-an program ke mikrokontroler, program ini kompatibel dengan system download secara ISP (InSystem Programing). Gambar 2.2 dan gambar 2.3 merupakan system flowchart:
Gambar 2.2 flowchart untuk mengubah frekuensi 3. Implementasi dan Hasil Pengujian Sistem 3.1. Implementasi Sistem Secara umum sistem kerja dari proses pembuatan mesin peniris minyak ini adalah pada saat krepik dimasukan, konsumen dapat mengaktifkan mesin dan dapat langsung mengatur kecepatan spiner sesuai yang di inginkan dengan menggunakan potensiometer. Ketika proses penirisan berlangsung minyak akan keluar dari spinernya, sehingga minyak tersebut mengenai straint gauge yang kemudian akan di proses oleh mikrokontroler. Dan ketika minyak pada krepik berkurang banyak. Dan minyak tidak mengenai pada straint gauge maka dalam jangka waktu 10 detik mesin tersebut akan berhenti. Pemberian waktu 10 detik ini bertujuan untuk memastikan bahwa minyak yang menetes dari spiner benarbenar tidak ada. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 3.1 blok diagram sistem dibawah ini:
Gambar 2.2 flowchart untuk mengubah frekuensi
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem 3
4. Hasil Pengujian Sistem 4.1 Pengujian Interface Pengujian integrasi ini dilakukan dengan meng-interface-kan program ke perangkat keras. Pengujian ini dilakukan dengan beberapa tahap, pertama adalah pengujian pengambilan data ADC mikrokontroler AVR ATMega 16 yang merupakan salah satu fasilitas yang sudah tersedia dalam mikrokontroler AVR ATMega 16. Pengujian ini dilakukan dengan memberikan input tegangan DC 0-5 V pada ADC channel 0. Pada sistem yang kami buat hanya menggunakan 1 channel saja yaitu Port A.0.
%errorVadc
4.1.2. Pengujian Program Pengaturan Frekuensi Pada Motor AC Untuk mengatur kecepatan motor AC dengan cara mengubah frekuensi melalui potensiometer yang dikirim ke rangkaian inverter dengan prantara mikrokontroller, maka kecepatan putaran pada spinner dapat berubahubah sesuai yang diinginkan, dengan batasan range frekuensi antara 30 Hz sampai dengan 50 Hz. Berikut ini adalah table 4.2 pengaturan kecepatan dengan cara mengubah-ubah frekuwnsi:
4.1.1 Pengujian Program Inisialisasi dan Interface ADC Microcontroller ATMega 16 Pengujian program ini untuk perangkat interface merupakan langkah awal sebelum pengujian alat secara keseluruhan. Langkah pertama yang dilakukan adalah pengujian alat secara keseluruhan. Langkah pertama yang dilakukan adalah pengujian terhadap ADC microcontroller AVR ATMega 16 dengan menggunakan output 8 bit. Sebagai masukan ADC. PORT yang digunakan pada ADC adalah PORT A karena pada PORT ini mengijinkan masukan analog dan tegangan refrence yang digunakanadalah tegangan AVCC, yaitu supply tegangan pin PORT A. Pada ADC menggunakan tegangan referensi (Vref) sebesar 5 Vdc. Sedangkan untuk dapat mengetahui besar tegangan yang diterima oleh mikrokontroler dapat menggunakan persamaan dibawah ini : ADC
Vpengujian Vteori X 100%..........4.2 Vteori
Tabel 4.2 pengaturan frekuensi dengan Step 1 2 3 4
Vin (Volt)
potensiometer
Frekuensi
220
0 – 0.5 0.5 – 1.5 1.5 – 3 3>
30 40 45 50
Pada pengujian motor stepper, motor telah bergerak maju dan mundur sesuai banyaknya inputan step yang diberikan. Dari pengujian ini program motor stepper sudah berjalan dengan baik. 4.2 Pengujian Straint Gauge Pengujian sensor berat (Straint Gauge) dilakukan dengan cara memberikan beban pada loadcell berupa cairan berupa air. Kemudian data dari loadcell diubah menjadi bilangan desimal. Data keluaran dari load cell yang sudah dikuatkan menggunakan Amplifier. Untuk mengetahui hasil keluaran dari straint gauge dapat dilihat pada tabel 4.3 di bawah ini.
Vin X 28.............................................4.1 Vref
Dimana : VADC = Tegangan terukur yang masuk mikrokontroller VIN = Tegangan analog yang masuk ke ADC VREF = Tegangan referensi ADC sebesar 5 volt
Tabel 4.3. Keluaran straint gauge setelah dikuatkan menggunakan amplifaer. Berat ADC No. Vdc (volt) (gram) (dec) 1. 0 49 1 2. 25,06 72 1,5 3. 50,2 95 1,9 4. 100,12 144 2,8 5. 150,12 177 3,5
2 8 = ADC yang digunakan 8 bit Untuk membandingkan hasil pembacaan teori dengan pembacaan praktek menggunakan persamaan 4.2 dibawah ini.
4
Untuk melihat data secara grafik dapat dilihat pada gambar 4.3 sebagai berikut:
6. Referensi [1]. Atmel “Data Sheet 8-bit AVR Microkontroller ATmega16”, Atmel Corporation, 2002. [2]. Budiharto, Widodo, Panduan pratikumMikrokontroler AVR ATMega16, Jakarta, PT Elex Media Komputindo Kelompok Gramedia, 2008 [3]. M.Ary Heryanto, Wisnu Adi P, Pemrograman Bahasa C untuk Mikrokontroler ATMEGA 8535, ANDI Offset, Yogyakarta, [4]. http://www.Atmel.com/ATMega16.
Gambar 4.3 Grafik Tegangan terhadap berat dan adc Pada tabel 4.3 dan gambar 4.3 menjelaskan mengenai pengambilan data saat pengujian Straint Gauge. Pengujian dilakukan dengan memberikan beban pada loadcell antara 0 gram sampai 150,12 gram. Nilai dari outputan straint gauge yang telah dikuatkan dengan op amp dapat dilihat pada table diatas. Dari data diatas loadcell telah mendekati linear 5. Kesimpulan Pada data-data yang kami peroleh, dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Kegunaan sensor straint gauge pada mesin ini adalah untuk menentukan nilai berat minyak yang keluar dari mesin tersebut, yang nantinya bila berat minyak yang turun ke straint gauge mencapai nilai konstan, dan dilanjutkan perhitungan timer 10 detik maka dari data strainta gauge yang dihasilkan maka akan memerintah mikrokontroler untuk menghentikan motor. 2. Tujuan dari pemberian waktu 10 detik pada saat proses penghentian mesin untuk memastikan bahwa minyak yang ada dispiner tidak akan menetes lagi dan itu menandakan bahwa minyak yang ada pada gorengan hampir tidak ada. 3. Keunggulan mesin peniris ini adalah tidak perlu menunggu saat melakukan proses penirisan, karena mesin ini akan berhenti secara otomatis, jika proses penirisan minyak pada abon atau krepik sudah selesai. 4. Kelemahan mesin peniris ini adalah dia akan bergetar keras secara tidak stabil jika diberi masukan obyek yang melebihi 3 kg. 5
