Seminar Nasional Informatika 2014
RANCANGAN INDIKATOR TEMPERATUR PADA PROSES FERMENTASI KACANG TANAH (TEMPE) Iwan Fitrianto Rahmad, Dwi Afrianto Jurusan Teknik Informatika STMIK Potensi Utama. Email :
[email protected] ,
[email protected]
Abstrak Tempe merupakan makanan yang mudah mengalami kegagalan produksi akibat proses produksi yang kurang memenuhi syarat. Proses pembuatan tempe pada dasarnya adalah proses menumbuhkan spora jamur tempe, yaitu Rhizopus sp. pada biji kedelai kemudian dilanjutkan proses fermentasi pada suhu 20 °Celcius sampai dengan 37 °Celcius dengan durasi simpan selama 18 – 36 jam.Dengan memanfaatkan teknologi yang berbasis mikrokontroller, sebuah alat pengatur suhu ruang fermentasi tempe ini dapat dibangun sehingga memudahkan dalam proses produksinya. Untuk memenuhi syarat-syarat yang dibutuhkan, alat yang dibangun akan dirancang sedemikian rupa sehingga pengaturan suhu di dalam ruang fermentasi dapat terjaga tetap konsisten dan bekerja secara otomatis.Untuk meminimalisasi kerugian akibat kegagalan proses produksi dan terciptanya suatu sistem kerja alat yang dapat dimonitoring melalui perangkat komputer maka digagaslah pembangunan alat ini. Tingkat keefektifan dan keefisienan proses produksi juga dapat terjadi secara maksimal karena alat yang dibangun memudahkan produsen untuk meninjau dan menganalisa proses demi kemajuan hasil produksi. Kata kunci : Fermentasi Tempe, Mikrokontroller dan Aplikasi Monitoring 1. PENDAHULUAN Tanaman kacang tanah digunakan sebagai bahan pengganti tanaman kedelai untuk dijadikan tempe, dikarenakan harga pasaran tanaman kacang kedelai saat ini masih tergolong tinggi dan untuk itulah penelitian ini menggunakan tanaman kacang tanah. Saat ini perkembangan teknologi dan pertumbuhan ekonomi yang semakin kompetitif, kita memerlukan peningkatan mutu hasil produksi yang dihasilkan maupun kualitas diri khususnya guna mengimbangi kemajuan pada bidang yang sedang dijalankan masing-masing orang sesuai dengan kompetensi yang dimilikinya.Dalam hal ini, lebih spesifik dapat dimanfaatkan para pengusaha tempetradisional yang ada di Indonesia untuk mengatur bagaimana mereka dapat menggunakan kemajuan teknologi tersebut dengan tujuan meningkatkan kualitas dan mutu dari tempe yang mereka produksi. Tempe merupakan makanan yang mudah mengalamikegagalan produksi akibat proses produksi yang kurang memenuhi syarat.Proses pembuatan tempe pada dasarnya adalah proses menumbuhkan spora jamur tempe, yaitu Rhizopus sp. pada biji kedelai. Jamur tempe ini dapat tumbuh dengan dilakukannya pemberian ragi tempe kemudian dilanjutkan proses fermentasi pada suhu 20 °Celcius sampai dengan 37 °Celcius dengan durasi simpan selama 18 –36 jam. Pemenuhan syarat penyimpanan inilah yang menjadi salah satu faktor penentu baik atau tidaknya hasil produksi tempe tersebut, karena jamur Rhizopus sp. tersebut dapat tumbuh pada
160
rentang suhu tersebut. Namun bila syarat tersebut tidak dapat dimaksimalkan akan berakibat pada aktifitas nyata dari mikroorganisme yang mungkin saja akan terlihat setelah aktifitas pertumbuhan Rhizopus sp. yang melampaui masa optimumnya, yaitu setelah terbentuknya sporaspora baru yang berwarna putih-kehitaman. Hal ini dapat terjadi apabila proses fermentasi tidak memenuhi syarat suhu ruangan yang tidak terpenuhi yang pada akhirnya mengakibatkan kurang baiknya hasil produksi tempe yang dihasilkan yang dapat ditandai dengan terciumnya bau amoniak dari tempe tersebut.Adanya bau amoniak ini masih dapat terasa sekalipun tempe telah diolah menjadi makanan, sehingga dapat menurunkan cita rasa konsumen dan berujung pada menurunnnya kualitas dan mutu hasil produksi. Untuk dapat mengendalikan suhu ruang tersebut maka digagaslah sebuah proyek untuk menciptakan suatu alat pengendali suhu ruang fermentasi tersebut agar memenuhi syarat yang dibutuhkan yang kemudian juga dapat dipantau melalui komputer sehingga perubahan suhu di dalam ruang fermentasi tersebut dan juga durasi penyimpanan tempe dapat lebih terkontrol dengan baik. Maka dari itu penelitian ini m embuat sebuah alat dengan sistem kendali suhu yang diatur oleh rangkaian mikrokontroller kemudian dapat dipantau melalui komputer dan alat yang buat bekerja sesuai dengan temperatur suhu yang diterima oleh sensor suhu LM35 di dalam
Seminar Nasional Informatika 2014 ruangan penyimpanan tersebut.Aplikasi monitoring yang ditampilkan pada layar komputer memantau fluktuasi perubahan suhu yang diterima oleh sensor dan mencatat durasi simpan tempe yang dimasukkan ke dalam ruangpenyimpanan. PERANCANGAN Perancangan alat ini dapat diawali dengan membuat diagram blok sistem. Dimana tiap-tiap blok saling berhubungan antara yang satu dengan yang lainnya. Diagram blok memiliki beberapa fungsi yakni menjelaskan cara kerja suatu sistem secara sederhana, menganalisa cara kerja rangkaian, mempermudah memeriksa kesalahan suatu sistem yang dibangun. Untuk menjelaskan secara lebih terincimembuat alat ini, dapat dijabarkan melalui sebuah diagram. Diagram blok dari simulasi perancangan alat ini ditunjukkan pada gambar 1 berikut ini:
g.
h.
Port serial merupakan output dari rangkaian mikrokontroller yang digunakan sebagai media komunikasi data antara rangkaian alat ini dengan perangkat komputer. Aplikasi monitoring pada komputeradalah aplikasi pemantau seluruh sistem kerja alat yang dirancang tersebut.
2.
Secara garis besar, perancangan alat ini terdiri dari beberapa blok komponen utama yaitu catu daya, minimum sistem ATmega8, sensor suhu LM35, LCD, relay, heater, port serial dan aplikasi monitoring. 2.1. Rangkaian Port Serial Untuk menghubungkan rangkaian mikrokontroller dengan perangkat komputer dibutuhkan sebuah rangkaian komunikasi RS232 menggunakan IC MAX232.
Gambar 2. Skema Rangkaian Port Serial
Gambar 1. Diagram Blok Rangkaian Penjelasan dan fungsi dari masing – masing blok adalah sebagai berikut: a. Powersupply ini berguna sebagai sumber tegangan kerja semua blok rangkaian mikrokontroller yang dibuat. b. Minimum System Mikrokontroller ATMega8 berfungsi sebagai pusat kendali dari keseluruhan sistem kerja rangkaian. c. Sensor suhu LM35 berfungsi sebagai pendeteksi besaran suhu yang ada di dalam ruang fermentasi alat tersebut. d. Relay sebagai output dari rangkaian mikrokontroller yang digunakan sebagai saklar otomatis yang berfungsi untuk menghubungkan tegangan listrik AC kepada lampu pijar sebagai pemanas ruangan. e. Lampu pijar digunakan sebagai alat utama pemanas ruang fermentasi penyimpanan tempe yang dibuat. f. LCD berfungsi sebagai media penampilan data yang diinginkan.
Rangkaian ini terdiri dari sebuah IC MAX232 dan 4 buah elektrolit kapasitor. Rangkaian ini berfungsi mengubah logika high +3 s/d +18 volt pada DB9 menjadi logika high 5 volt pada keluarannya, juga mengubah logika low -3 s/d -18 volt pada DB9 menjadi logika low 0 volt pada keluarannya. MAX232 sangat berperan dalam melakukan perubahan level tegangan timbal balik antara TTL dan RS-232 pada komunikasi port serial, IC ini memiliki 2 buah line transmitter dan 2 buah line receiver. IC ini juga dilengkapi dengan pengganda tegangan DC atau charge pump yang dapat menghasilkan tegangan – (negatif) 10 Volt sampai + (positif) 10 Volt dari catu daya tunggal +5 Volt. 2.2. Flowchart Agar dapat melihat struktur jalannya program maka dibuat flowchart (diagram alur). Flowchart digunakan sebagai dasar acuan dalam membuat program. Struktur program akan lebih mudah dibuat atau didesain. Selain itu juga jika terdapat kesalahan akan lebih mudah untuk mendeteksi letak kesalahannya serta untuk lebih memudahkan dalam menambahkan instruksiinstruksi baru pada program jika nantinya terjadi pengembangan pada struktur programnya.
161
Seminar Nasional Informatika 2014 Flowchart untuk perancangan alat ini dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 3. Flowchart Alat Fermentasi Tempe Algoritma dari flowchart tersebut yaitu mulai merupakan saat program pertama kali dijalankan. Selanjutnya program akan memeriksa terlebih dahulu kondisi relay dan heater pada rangkaian apakah relay dalam kondisi terputus atau terhubung dan heater pada kondisi off atau on. Pada proses selanjutnya pembacaan sensor suhu dimulai, dalam kondisi ini kemudian akan didapati dua kemungkinan yang terjadi yaitu apakah rentang suhu yang dibaca masih pada skala kerja suhu ruang fermentasi atau tidak. Rentang suhu berkisar antara 20°C sampai 37°C, apabila diketahui kondisi suhu yang terbaca masih pada rentang suhu tersebut maka sistem pemanasan di dalam ruang tersebut tidak berkerja yang berarti relay masih dalam kondisi terputus dan heater masih dalam kondisi off. Jika kondisi yang terbaca dianggap terlalu dingin yaitu berkisar di bawah suhu 20°C maka secara otomatis sistem akan mengaktifkan sistem pemanasan ruangan dengan menghubungkan kondisi relay yang awalnya dalam kondisi terputusmenjadi terhubungdan selanjutnya mengakibatkan tegangan kerja mengaliri
162
komponen pemanas atau heater dan menjadikan kondisinya on. Dalam kondisi pemanas yang terus menyala di dalam ruangan akan berakibat pada peningkatan suhu ruangan fermentasi tersebut. Akan terjadi sebuah proses yang berkesinambungan terhadap sistem kerja lat ini yaitu sensor suhu akan kembali membaca besaran suhu ruangan tersebut, apabila didapati lagi dua kondisi maka akan terjadi proses tingkat lanjutannya. Apabila diketahui kondisi suhu yang terbaca masih pada rentang suhu kerja alat tersebut maka sistem pemanasan di dalam ruang tersebut masih berkerja yang berarti relay masih dalam kondisi terhubung dan heater masih dalam kondisi on. Jika kondisi yang terbaca dianggap terlalu panas yaitu di atas suhu 37°C maka secara otomatis sistem akan menon-aktifkan sistem pemanasan ruangan dengan memutuskan kondisi relay yang awalnya dalam kondisi terhubung menjadi terputusdan selanjutnya mengakibatkan tegangan kerja berhenti mengaliri komponen pemanas atau heater dan menjadikan kondisinya off dan seperti itu seterusnya program akan bekerja secara konsisten sesuai dengan kondisikondisi yang terjadi pada alat tersebut. 2.3. ProgramMikrokontroller Pada perancangan program ini digunakan Code Vision AVR sebagai editor dan compiler dari program yang akan dirancang pada perancangan alat pengendali suhu ruang fermentasi penyimpanan tempe ini. Tahap awal yang dilakukan untuk memulai proses pengetikkan script pada softwareCode Vision AVR versi 2. 05. 0 Advanced. Coding program untuk kalibrasi sensor suhu pada alat ini yaitu: void ambil_dataADC() { data1=read_adc(0); data2=read_adc(1); } void hitung_suhu () { suhu =(float)(data1-data2)/ 2.6; } Sedangkan coding program untuk algoritma status suhu dan koneksi ke aplikasi monitoring pada alat ini yaitu: void cek_suhu(){ if (suhu <20) { delay_ms(5000); heater=1; delay_ms(200); putchar(5);
Seminar Nasional Informatika 2014 delay_ms(300); } if (suhu >37) { delay_ms(5000); heater=0; delay_ms(200); putchar(6); delay_ms(300); } } void status_lemari(){ if (PIND.2 == 1){ putchar(1); putchar(suhu); delay_ms(5000); putchar(2); } if (PIND.3 == 1){ putchar(3); putchar(suhu); delay_ms(5000); putchar(4); } }
2.4. ProgramMonitoring Aplikasi monitoring yang akan dibangun pada hasil akhir yang diharapkan hanya bersifat sebagai sarana pemantau aktifitas sistem alat tersebut. Pada perancangannya akan digunakan software Microsoft Visual Basic 2010 Express. Penulisan coding program untuk pengkoneksian alat dengan perangkat komputer menggunakan driver port serial RS-232 pada Visual Basic 2010 yaitu: Dim serialdata AsString Try serialdata = SerialPort1.ReadByte.ToString If serialdata >= 7 Then Label2.Text = serialdata ElseIf serialdata = 1 Then Label5.Text = "OPEN" ElseIf serialdata = 2 Then Label5.Text = "CLOSE" ElseIf serialdata = 3 Then Label6.Text = "OPEN" ElseIf serialdata = 4 Then Label6.Text = "CLOSE" ElseIf serialdata = 5 Then Label11.BackColor = Color.Green Label11.Text = "ON" ElseIf serialdata = 6 Then Label11.BackColor = Color.Red Label11.Text = "OFF"
EndIf
Catch ex AsException EndTry
3.
PENGUJIAN
Proses pengujian yang dilakukan adalah sebuah pengujian pada hardware dan software yang dirancang. Perancangan hardwaredibangun menggunakan beberapa komponen elektronika sedangkan perancangan softwaredibangundengan aplikasi Microsoft Visual Studio 2010. 3.1. Pengujian Hardware Proses pengujian hardwaredilaksanakan dengan pengujian secara estafet yaitu menguji pada masing-masing blok rangkaian hingga akhirnya pengujian secara keseluruhan hardwarebila pada masing-masing blok rangkaian sudah diuji dengan baik. Hasil pengujian tersebut dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 4. Tampilan Suhu di LCD Pada Proses Pengujian Hardware 3.2. Pengujian Software Proses pengujian softwaredilaksanakan dengan pengujian secara menyeluruh yaitu dengan menghubungkan hardwareyang tengah diuji kemudian menghubungkannya dengan perangkat komputer yang telah terinstal software yang dibangun . Hasil pengujian tersebut dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 5. Tampilan Proses Pengujian Aplikasi Monitoring
163
Seminar Nasional Informatika 2014 4.
KESIMPULAN
Telah dibuat alat sebagai pemantau suhu ruang menggunakan mikrokontroller ATmega8 sehingga dapat digunakan sebagai sistem pemantauan suhu yang dapat dimonitoring melalui perangkat komputer yang berupa interface keadaan yang ada di dalam ruang fermentasi tempe yang dibuat seperti temperatur suhu, status heater, status lemari dan data logger durasi penyimpanan tempe pada masing-masing lemari. Hasil pengukuran suhu ruangan pada sistem ini memiliki penyimpangan tehadap suhu aktual yakni berkisar antara 0.1 °Celcius sampai dengan 1 °Celcius. DAFTAR PUSTAKA 1. M. Ary Heryanto, ST dan Ir. Wisnu Adi P. 2008. “Pemrograman Bahasa C Untuk Mikrokontroler ATMEGA8535”. Andi: Yogyakarta. 2. Mada Sanjaya WS, Ph.D. 2013.“Membuat Robot Bersama Profesor Bolabot”. Gaya Media: Yogyakarta. 3. Andrianto, Heri. 2013. “Pemrograman Mikrokontroller AVR ATmega16 Menggunakan Bahasa C (edisi revisi)”. Bandung: Informatika. 4. Prasetia dan Catur Edi Widodo. 2013.
164
5. “Tips Coding Interfacing Port USB & Port Serial Menggunakan VB”. Andi: Yogyakarta. 6. Winoto, Ardi. 2010. “Mikrokontroler AVR ATMEGA 8/ 16/ 32/ 8535, dan Pemrograman dengan Bahasa C”. Andi: Yogyakarta. 7. Marpaung, Noveri Lysbetti dan Ervianto, Edy. 2012. “Data Logger Sensor Suhu Berbasis Mikrokontroler ATMEGA 8535 dengan PC Sebagai Tampilan”. Jurnal Ilmiah Elite Elektro, Vol. 3, No. 1, Maret 2012: 37-42. 8. Riny Sulistyowati ,Dedi Dwi Febriantoro 2012. “Perancangan Prototype Sistem Kontrol Dan Monitoring Pembatas Daya ListrikBerbasisMikrokontroler”. Jurnal IPTEK Vol.16 No,1 Mei 2012. 9. Djiwo Harsono, Joko Sunardi, DesiBiantara 2009. “Pemantauan Suhu Dengan Mikrokontroler ATMega8 Pada Jaringan Lokal”. Jurnal Seminar Nasional V SDM Teknologi Nuklir , Yogyakarta.
