STRATEGI PENGENDALIAN PENGERINGAN JAGUNG PIPILAN DENGAN KADAR AIR TINGGI YANG MEMANFAATKAN UDARA LINGKUNGAN SKRIPSI

STRATEGI PENGENDALIAN PENGERINGAN JAGUNG PIPILAN DENGAN KADAR AIR TINGGI YANG MEMANFAATKAN UDARA LINGKUNGAN

SKRIPSI

Oleh: RIZQI MUHAMMAD THAARIQ F14080102

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2013

ABSTRAK RIZQI MUHAMMAD THAARIQ. Strategi Pengendalian Pengeringan Jagung Pipilan dengan Kadar Air Tinggi Yang Memanfaatkan Udara Lingkungan. Dibawah bimbingan LEOPOLD OSCAR NELWAN dan I DEWA MADE SUBRATA Model pengering tipe tumpukan ini telah dirancang dan dikonstruksi untuk mempelajari Strategi Pengendalian Pengeringan Jagung Pipilan dengan Kadar Air Tinggi yang Memanfaatkan Udara Lingkungan. Strategi pengendalian yang dikembangkan dalam penelitian ini didasarkan pada perbedaan kadar air dan kadar air kesetimbangan dari udara sekitar. Yang dilakukan pada sistem pengendalian adalah pengaturan kecepatan putar kipas untuk mengendalikan laju alir udara Hasil yang ditunjukkan bahwa dengan kadar air jagung di awal adalah 20% wb hingga kadar air d akhir 13,61% dikeringkan selama 69,5 jam dan kipas berputar selama 20,5 jam dengan kondisi temperatur udara tertinggi selama proses pengeringan yang tercatat adalah 37,5 oC dan temperature udara terendah adalah 28,5 oC. Temperatur rata-rata adalah 29.15 oC dan didapatkan juga RH lingkungan tertinggi yang tercatat adalah 94.8% dan RH lingkungan terendah adalah 52.4% maka rata-rata RH lingkungan 82.83%, dan penggunaan energi listrik sekitar 4,25 kwh atau 15,3 Mega Dari persamaan itu, dapat diasumsikan bahwa konsumsi energi per kilogram penguapan air adalah 4,37 MJ. Dari hasil diatas bahwa sistem kontroler pada pengering ini telah berkerja sesuai dengan yang direncanakan. Kata kunci : Jagung, Pengering tipe tumpukan, Kontroler

ABSTRACT RIZQI MUHAMMAD THAARIQ. Control Strategy Of Ambient Air Drying For Shelled Corn With High Moisture Content. Suvervised by LEOPOLD OSCAR NELWAN and I DEWA MADE SUBRATA A bed dryer model has been designed and constructed to study control stategy of ambient drying for high moisture content shelled corn. The control strategy developed in this research was based on the diference of moisture content and the moisture content equivalent of ambient air. The action of the control system was the rotational speed of fan regularity to control the air flow rate. The result showed that with at initial moisture content of corn 20% w.b to the final moisture content of 13.61% w.b. drying were accomplided in 69.5 hours and fan turn on for 20.5 hours with the condition rated highest temperature recorded during the drying process is 37.5 oC, and thelowest temperature was 28.5C. Average temperature was 29.15 oC, and also was obtained that the highest environtmental RH recorded was 94.8% and the lowest RH was 52.4% RH environmental so that the average was 82.83%, and consumed electrical energy around 4.25 kWh or 15.3 Megajoules. From that equation, assumed energy consumption per kilograms of water evaporated was 4.37 MJ. From the above result the controller system in this dryer is working properly as per design. Keyword: Corn, Bed dryer, Controller

RIZQI MUHAMMAD THAARIQ. F14080102. Strategi Pengendalian Pengeringan Jagung Pipilan dengan Kadar Air Tinggi yang Memanfaatkan Udara Lingkungan. Di bawah bimbingan Leopold Oscar Nelwan dan I Dewa Made Subrata. 2013.

RINGKASAN Jagung (Zea mays L.) merupakan komoditi yang sangat penting selain padi, terutama di negara-negara agraris, seperti Indonesia. Proses pengeringan memiliki peran penting dalam pengawetan bahan, untuk industri pertanian, obat-obatan, dan makanan, terutama materi yang terkait dengan pengawetan biji jagung. Pengering yang digunakan adalah pengeringan dengan memanfaatkan udara lingkungan sebagai aspek utama pengeringan. Pengering ini akan mengalirkan udara dari lingkungan kedalam pengering menggunakan blower. Blower akan mengkonsumsi sejumlah besar energi ketika digunakan. Untuk mengurangi jumlah energi yang digunakan blower, strategi pengendalian harus dilakukan, dalam rangka meningkatkan efisiensi penggunaan energi. Untuk mendapatkan efisiensi energi, maka diggunakan controller pada blower. Controller mengendalikan RPM kipas blower berdasarkan suhu dan kelembaban pada lingkungan dibandingkan dengan suhu dan kelembaban dalam pengering. Controller secara otomatis akan meningkatkan kecepatan kipas blower ketika suhu lingkungan lebih tinggi dari suhu dalam alat pengering. Dan kecepatan kipas blower akan meningkat ketika lingkungan kadar air lebih rendah dari kadar air pengering juga. Strategi pengendalian pada penelitian ini akan diprogram mengikuti logika pemrograman yang dibutuhkan untuk pengeringan berdasarkan potensi udara yang ada yang akan berhubungan dengan kecepatan putaran blower. Jadi blower tidak selalu berputar pada kecepatan maksimal selama proses pengeringan. Dengan adanya sistem kendali ini diharapkan proses pengeringan dapat berjalan lebih efektif dikarenakan penentuan debit yang sesuai dengan kebutuhan karena semakin tinggi kadar air maka diperlukan laju aliran udara yang lebih tinggi. Dari kondisi tersebut maka diperlukannya perubahan pada logika pemrograman sehingga dapat lebih menyesuaikan dengan kondisi yang sesuai dengan kebutuhan. Hasil dari pengeringan dengan menggunakan sistem kendali diperoleh data proses pengeringan jagung pipilan dengan kadar air awal pengeringan bahan sebesar 20%b.b dengan nilai suhu lingkungan tertinggi yang tercatat selama proses pengeringan adalah 37.5 oC, suhu terendah adalah 25.8oC sehingga suhu lingkungan rata-rata adalah 29.15oC. Berdasarkan pengujian, diperoleh data yang menunjukkan bahwa RH lingkungan tertinggi yang tercatat adalah 94.8%, RH terendah adalah 52.4% sehingga RH lingkungan rata-rata adalah 82.83%. dengan lama pengeringan selama 69.5 jam dan lama kipas menyala 20.5 jam dengan kadar air akhir rata – rata 13.61%b.b. maka didapatkan konsumsi energi listrik sebesar 4.25 kWH atau 15.3 MJ sehingga KESnya 4.37 MJ/kg air yang diuapkan. Sistem kendali berjalan dengan baik dengan penghematan energi sesuai dengan potensi udara yang ada di lingkungan.

STRATEGI PENGENDALIAN PENGERINGAN JAGUNG PIPILAN DENGAN KADAR AIR TINGGI YANG MEMAANFAATKAN UDARA LINGKUNGAN

RIZQI MUHAMMAD THAARIQ

SKRIPSI Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknik Mesin dan Biosistem,

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013

Judul Skripsi

: Strategi Pengendalian Pengeringan Jagung Pipil dengan Kadar Air Tinggi yang Memanfaatkan Udara Lingkungan

Nama NIM

: Rizqi Muhammad Thaariq : F14080102

Menyetujui, Dosen Pembimbing Akademik

Dr. Ir. Leopold O. Nelwan, M.Si NIP. 19701208 199903 1 001

Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, M.Agr NIP. 19620803 198703 1 002

Mengetahui, Ketua Departemen Teknik Mesin dan Biosistem

Dr. Ir. Desrial, M.Eng NIP. 19661201 199103 1 004

Tanggal Lulus :

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul Strategi Pengendalian Pengeringan Jagung Pipil dengan Kadar Air Tinggi yang Memanfaatkan Udara Lingkungan adalah hasil karya sendiri dengan arahan Dosen Pembimbing Akademik, dan belum diajukan dalam bentuk apa pun pada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya limpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.

Bogor, Februari 2013 Yang membuat pernyataan

Rizqi Muhammad Thaariq F14080102

iii

© Hak

Cipta milik IPB, tahun 2013 Hak Cipta dilindungi Undang-undang

Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya tulis ilmiah, penyusuna laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB Dilarang mengumumkan dan memperbanyak seagian atau seluruh karya tulis ini dalam bentuk apapun tanpa izin IPB

iv

BIODATA PENULIS Rizqi Muhammad Thaariq. Lahir di Bogor, 10 September 1990 dari ayah Heri Puji Raharjo dan ibu Rita Rosilawati, sebagai putra kedua dari empat bersaudara. Penulis menamatkan SMA pada tahun 2007 dari SMA Insan Kamil Bogor dan pada tahun 2008 diterima di IPB melalui jalur Beasiswa Utusan Daerah. Penulis memilih Program Studi Teknik Pertanian, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian. Pada semester lima, penulis masuk bagian Teknik Energi Terbarukan (TET) dengan dosen pembimbing akademik Dr. Ir. Leopold O. Nelwan, M.Si dan Dr. Ir. I Dewa Made Subrata M.Agr. Selama mengikuti perkuliahan penulis cukup aktif dalam kegiatan. Penulis pernah membuat turut ikut dan lolos dalam seleksi Program Kreatifitas Mahasiswa di bidang kewirausahaan dengan judul “Light Reflector Batang Jagung”. Penulis melakukan praktek lapang pada tahun 2011 PTPN VIII Tambaksari , Subang, Jawa Barat dengan judul “Mempelajari Aspek Energi pada Proses Pengolahan Teh di PTPN VIII Tambaksari”. Pada tahun 2012 penulis menyelesaikan pendidikan di IPB dengan judul skripsi “Strategi Pengendalian Pengeringan Jagung Pipil Dengan Kadar Air Tinggi Yang Memanfaatkan Udara Lingkungan”.

v

KATA PENGANTAR Puji dan syukur dipanjatkan ke hadirat Allah SWT atas karuniaNya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan. Penelitian dengan judul Strategi Pengendalian Pengeringan Jagung Pipil dengan Kadar Air Tinggi yang Memanfaatkan Udara Lingkungan dilaksanakan di Lab. Teknik Energi Terbarukan dan Lab. Teknik Mesin dan Otomasi departemen Teknik Mesin dan Biosistem IPB Bogor sejak bulan Februari sampai dengan November 2012. Dengan telah selesainya penelitian hingga tersusunnya skripsi ini, penulis ingin menyampaikan penghargaan dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1.

Dr. Ir. Leopold Oscar Nelwan, M.Si. sebagai dosen pembimbing yang telah memberikan dukungan serta arahan dan bimbingan selama penelitian dan pembuatan skripsi.

2.

Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, M.Agr. sebagai dosen pembimbing yang telah memberikan dukungan serta arahan dan bimbingan selama penelitian dan pembuatan skripsi.

3.

Dr. Ir. Dyah Wulandani M.Si. sebagai dosen penguji yang yang telah memberikan arahan dan bimbingan selama perbaikan skripsi.

4.

Penelitian unggulan IPB No.18/I3.24.2/ SPK-PVS/IPB/2012 yang telah mendanai penelitian.

5.

Keluarga yang telah memberikan doa, serta dorongan moral dan material kepada penulis.

6.

Nurmalita, atas segala dukungan dan semangat yang telah diberikan.

7.

Yulfi, Yuliana, Okta, Fibula rekan satu bimbingan yang telah membantu selama penelitian.

8.

Rekan – rekan GPK (Galih, Ghulam, Fuad, Anggun, Utha, Fajri, Saidong, Yayan, Ade, Yogi, dan Yudhi) atas persahabatan dan kebersamaannya baik suka maupun duka.

9.

Teknisi bagian Energi maupun TMO yaitu pak Harto, pak Joko, mas Firman, mas Dharma atas kerjasama dan bantuan yang diberikan selama proses penelitian hingga penulisan skripsi.

10. Seluruh keluarga TEP 45 atas kebersamaannya selama leebih dari 3 tahun.

Penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat dan memberikan kontribusi yang nyata terhadap perkembangan ilmu pengetahuan di bidang teknologi pertanian.

Bogor, Februari 2013

Rizqi M Thaariq

vi

DAFTAR ISI Halaman DAFTAR ISI ........................................................................................................................................ vii DAFTAR TABEL ............................................................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR .............................................................................................................................ix DAFTAR LAMPIRAN ..........................................................................................................................xi I. PENDAHULUAN .....................................................................................................................1 1.1 LATAR BELAKANG ........................................................................................................ 1 1.2 TUJUAN PENELITIAN .................................................................................................... 2 II. TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................................................3 2.1 JAGUNG ............................................................................................................................ 3 2.2 PENGERINGAN ................................................................................................................ 5 2.3 SISTEM KENDALI ......................................................................................................... 12 III. METODOLOGI PENELITIAN ............................................................................................... 21 3.1 WAKTU DAN TEMPAT................................................................................................. 21 3.2 ALAT DAN BAHAN....................................................................................................... 21 3.3 METODE ......................................................................................................................... 21 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN................................................................................................ 32 4.1 DESAIN ALAT PENGERING TIPE VERTICAL BED DRYER SKALA PERCOBAAN32 4.2 DESAIN SISTEM KENDALI.......................................................................................... 39 4.3 PENGARUH KADAR AIR TERHADAP PRESSURE DROP........................................ 44 4.4 UJI KINERJA ALAT PENGERINGAN DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM KENDALI ........................................................................................................................ 45 4.5 KONSUMSI ENERGI LISTRIK SELAMA PROSES PENGERINGAN ....................... 50 V. KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................................................ 52 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................................... 53 LAMPIRAN .......................................................................................................................................... 54

vii

DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Persyaratan Mutu Jagung pipil ..................................................................................................4 Tabel 2. Komponen dasar elektronika .................................................................................................. 12 Tabel 3. Jenis-jenis sensor suhu dan kelembaban dengan tingkat keakurasiannya ............................... 15 Tabel 4. Nilai koefisien konversi RH, (Sensirion. Crop.2012) ............................................................. 20 Tabel 5. Koefisiensi konversi suhu berdasarkan SOT, (Sensirion. Crop. 2012) .................................... 20 Tabel 6. Koefisien konversi temperatur berdasarkan VDD (Sensirion. Crop. 2012) ............................ 20 Tabel 7. Konfigurasi pin LMB162A ..................................................................................................... 41

viii

DAFTAR GAMBAR Galaman Gambar 1. Jagung................................................................................................................................... 3 Gambar 2. I/O Mikrokontroler ............................................................................................................. 13 Gambar 3(a). Akurasi maksimal RH SHT10 ....................................................................................... 16 Gambar 3(b). Akurasi maksimal RH SHT10 ....................................................................................... 16 Gambar 4(a). Akurasi maksimal RH SHT10 ....................................................................................... 16 Gambar 4(b). Akurasi maksimal RH SHT10 ....................................................................................... 16 Gambar 5(a). Akurasi maksimal RH SHT15 ....................................................................................... 17 Gambar 5(b). Akurasi maksimal RH SHT15 ....................................................................................... 17 Gambar 6(a). Akurasi maksimal RH SHT20 ....................................................................................... 17 Gambar 6(b). Akurasi maksimal RH SHT20 ....................................................................................... 17 Gambar 7(a). Akurasi maksimal RH SHT21 ....................................................................................... 18 Gambar 7(b). Akurasi maksimal RH SHT21 ....................................................................................... 18 Gambar 8(a). Akurasi maksimal RH SHT25 ....................................................................................... 18 Gambar 8(b). Akurasi maksimal RH SHT25 ....................................................................................... 18 Gambar 9(a). Akurasi maksimal RH SHT71 ....................................................................................... 19 Gambar 9(b). Akurasi maksimal RH SHT71 ....................................................................................... 19 Gambar 10(a). Akurasi maksimal RH SHT75 ..................................................................................... 19 Gambar 10(b). Akurasi maksimal RH SHT75 ..................................................................................... 19 Gambar 11. Bagan rancangan penelitian .............................................................................................. 22 Gambar 12. Strategi pengendalian pengeringan ................................................................................... 26 Gambar 13. Letak titik –titik pengukuran data Pressure Drop ............................................................ 27 Gambar 14. Letak titik – titik pengukuran data pengeringan ............................................................... 28 Gambar 15. Skema pengendalian pengeringan .................................................................................... 30 Gambar 16. Desain Pengering tipe Vertical Bed Dryer ....................................................................... 32 Gambar 17. Bak Penampung ................................................................................................................ 34 Gambar 18. Rangka bak pengering ...................................................................................................... 34 Gambar 19. Reducer............................................................................................................................. 35 Gambar 20. Control Spacer ................................................................................................................. 35 Gambar 21. Drain Valve ...................................................................................................................... 36 Gambar 22. Manometer........................................................................................................................ 36 Gambar 23. Rangka Penyangga ........................................................................................................... 37 Gambar 24. Blower .............................................................................................................................. 37 Gambar 25. Rangka Penyangga Blower ............................................................................................... 38 Gambar 26. Desain chasing sistem kendali .......................................................................................... 39 Gambar 27. Kofigurasi sensor SHT75 pada DT-51 Petrrafuz MinSys ver 3.3 .................................... 40 Gambar 28. Rangkaian penggabung jalur sensor ke DT-51 Petrafuz MinSys ver 3.3 ......................... 40 Gambar 29. Konfigurasi LCD pada DT-51 Petrafuz MinSys ver 3.2 .................................................. 41 Gambar 31. Konfigurasi Keypad pada DT51 Petrafuz MinSys ver 3.3 ............................................... 41 Gambar 32. Rangkaian Zerocrossing Detector tegangan AC .............................................................. 42 Gambar 33. Akuisisi data PCdengan DT-51 Petrafuz MinSys ver 3.3................................................. 42 Gambar 34. Resistance to airflow of shelled Corn (SI unit)................................................................. 44

ix

Gambar 35. Fluktuasi suhu terhadap waktu selama proses pengeringan dengan sistem kendali ......... 45 Gambar 36. Perubahan suhu tumpukan terhadap waktu selama proses pengeringan dengan sistem kendali ............................................................................................................................ 46 Gambar 37. Hubungan antara RH terhadap waktu selama proses pengeringan dengan sistem kendali 47 Gambar 38. Hubungan kelembaban mutlak terhadap waktu selama proses pengeringan dengan sistem kendali ……………………………………………………………………………….... 47 Gambar 39. Hubungan antara kadar air kesetimbangan terhadap waktu dan putaran kipas selama proses pengeringan dengan sistem kendali ....................................................................... 48 Gambar 40. Perubahan kadar air terhadap putaran kipas pada berbagai macam kecepatan kipas ........ 49 Gambar 41. Konsumsi energi listrik selama proses pengeringan .......................................................... 50 Gambar 42 Hubungan daya dan tekanan terhadap debit ....................................................................... 51

x

DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Gambar teknik pengering tipe vertical bed dryer ............................................................. 55 Lampiran 2. Program pembacaan Sensor SHT75, LCD dan strategi pengendalian .............................. 59 Lampiran 3. Program zerocrossing untuk kontrol waktu penyalaan kipas ........................................... 86

xi

I.

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG Jagung (Zea mays L.) merupakan komoditas pertanian yang sangat penting selain padi, terutama di negara-negara agraris seperti Indonesia. Proses pengeringan memegang peranan penting dalam pengawetan bahan, baik di industri pertanian, obat-obatan, maupun makanan. Selain sebagai sumber karbohidrat, jagung juga ditanam untuk digunakan sebagai pakan ternak (hijauan maupun tongkolnya), diambil minyaknya (dari bulir), dibuat tepung (dari bulir, dikenal dengan istilah tepung jagung atau maizena), dan bahan baku industri (dari tepung bulir dan tepung tongkolnya). Jagung yang telah direkayasa genetika juga sekarang ditanam sebagai penghasil bahan farmasi. Oleh karena itu pengawetan jagung sangat penting, salah satu cara yang biasa digunakan untuk proses pengawetan jagung yaitu dengan proses pengeringan. Pengeringan merupakan suatu cara untuk mengeluarkan atau menghilangkan sebagian besar air dari suatu bahan dengan memanfaatkan energi panas. Air mempunyai peranan penting di dalam suatu bahan pangan. Air merupakan faktor yang berpengaruh terhadap penampakan, tekstur, cita rasa, nilai gizi, dan aktivitas mikroorganisme yang terkandung di dalam suatu bahan pangan. Peranan air dalam berbagai produk hasil pertanian dapat dinyatakan sebagai kadar air dan aktivitas air. Sedangkan di udara dinyatakan dalam kelembaban relatif dan kelembaban mutlak. Pengeringan yang efektif dapat terjadi jika kondisi udara pengering ideal terpenuhi, yakni panas, kering, dan bergerak. Ketiga kondisi tersebut saling berkaitan secara erat dan sangat perlu untuk menjaga masing–masing faktor berada dalam kondisi yang tepat. Istilah untuk tingkat kekeringan udara adalah kelembaban, semakin rendah tingkat kelembaban berarti semakin kering udara tersebut. Penerapan kondisi udara yang tepat secara terus menerus pada proses pengeringan menyebabkan waktu tempuh untuk mencapai suatu tingkat kandungan air yang dikeringkan menjadi lebih singkat. Perbandingan antara perubahan kandungan air bahan dengan waktu yang dibutuhkan disebut laju penurunan kandungan air bahan. semakin besar nilai laju penurunan kandungan air bahan menunjukan proses pengeringan yang efektif. Dengan demikian maka laju penurunan kadar air bahan atau disebut juga laju pengeringan merupakan faktor yang dijadikan indikator efektifitas pengeringan. Terdapat beberapa jenis pengeringan konvektif, salah satu jenis pengeringan konvektif menggunakan udara sebai media transportasi panas (terbuka) dan lainnya menggunakan cairan sebagai media perpindahan panas. Pada pengeringan konvektif pada umumnya menggunakan energi termal. Energi termal merupakan komponen energi terbesar yang digunakan pada proses pengeringan sehingga untuk menghemat penggunaan energi maka penggunaan energi termal ditiadakan. Pada penelitian ini sistem pengeringan yang digunakan adalah pengeringan dengan udara lingkungan. Pengering ini memanfaatkan udara lingkungan sebagai aspek utama pengeringan. Sistem ini akan mengalirkan udara dari lingkungan kedalam pengering menggunakan blower. Tetapi konsumsi energi terbesar pada sistem ini adalah pada penggunaan blower dan juga kecepatan penurunan kadar air ini sangat diperhitungkan dalam satu sistem pengeringan, agar aktifitas air dapat terjaga dan tidak menyebabkan berkembangnya mikroorganisme yang dapat menyebabkan terjadinya pembusukan pada bahan pangan tersebut. Maka strategi pengendalian harus dilakukan dalam rangka meningkatkan efisiensi dalam penggunaan energi. Untuk mendapatkan efisiensi energi, maka digunakan controller pada blower. Controller mengendalikan RPM kipas blower berdasarkan suhu dan kelembaban pada lingkungan dibandingkan dengan suhu dan kelembaban dalam pengering. Controller secara otomatis akan meningkatkan kecepatan kipas blower ketika suhu lingkungan lebih tinggi dari suhu dalam alat pengering. Dan kecepatan kipas blower akan meningkat ketika kadar air

1

lingkungan lebih rendah dari kadar air pengering. Strategi pengendalian pada penelitian ini akan diprogram mengikuti logika pemrograman yang dibutuhkan untuk pengeringan berdasarkan potensi udara yang ada yang akan berhubungan dengan kecepatan putaran blower. Jadi blower tidak selalu berputar pada kecepatan maksimal selama proses pengeringan. Penelitian serupa telah dilakukan oleh Simbolon (2011) mengenai strategi pengendalian pada pengeringan jagung pipilan dengan memanfaatkan udara lingkungan. Pada penelitian tersebut digunakan jagung varietas hibrida sebanyak 22.5 kg jagung pipil dengan kadar air awal 20.89% b.k dengan jagung pipilan kadar air akhir 16.20%b.k, dan didapatkan waktu pengeringan selama 10.517 jam dengan laju aliran udara 0.01m3/s. Energi listrik yang digunakan selama proses pengeringan adalah 2.011 MJ atau 2.62 MJ/kg air yang diuapkan. Namun pada penelitian kadar air awal relatif rendah dan laju aliran udara per kg produk lebih rendah, maka berdasarkan hasil penelitian tersebut diperlukan alat uji dengan memperluas penampang model pengeringnya, hal ini berfungsi mengurangi tahanan dinding pada aliran udara dengan menggunakan bahan jagung yang memiliki kadar air lebih tinggi. Karena kadar air dan kapasitas pengeringan yang lebih tinggi maka dibutuhkan laju aliran udara maksimum per m3 yang lebih besar, disesuaikan dengan luas penampangnya. Selain itu, diperlukan penambahan informasi pressure drop pada kadar air yang berbeda. Dengan adanya sistem kendali ini diharapkan proses pengeringan dapat berjalan lebih efektif dikarenakan penentuan debit yang sesuai dengan kebutuhan karena semakin tinggi kadar air maka diperlukan laju aliran udara yang lebih tinggi. Dari kondisi tersebut maka diperlukannya perubahan pada logika pemrograman sehingga dapat lebih menyesuaikan dengan kondisi yang sesuai dengan kebutuhan.

1.2 TUJUAN PENELITIAN 1. Perancangan dan pembuatan model pengering bed dryer untuk pengeringan jagung pipilan. 2. Menganalisa pengaruh kadar air jagung pipilan terhadap pressure drop. 3. Merancang strategi pengendalian pada sistem pengering dengan udara lingkungan berbasis beda kadar air pada tumpukan dengan potensi udara lingkungan untuk jagung pipilan berkadar air awal tinggi (25%b.k) 4. Mengetahui jumlah energi listrik yang digunakan pada pengeringan jagung pipilan dengan strategi pengendalian.

2

II.

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 JAGUNG Jagung (Zea mays L) adalah tanaman semusim dan termasuk jenis rumputan atau graminae yang mempunyai batang tunggal, meski terdapat kemungkinan munculnya cabang anakan pada beberapa genotipe dan lingkungan tertentu. Batang jagung terdiri atas buku dan ruas. Daun jagung tumbuh pada setiap buku, berhadapan satu sama lain. Bunga jantan terletak pada bagian terpisah pada satu tanaman sehingga lazim terjadi penyerbukan silang. Jagung merupakan tanaman hari pendek, jumlah daunnya ditentukan pada saat inisiasi bunga jantan, dan dikendalikan oleh genotipe, lama penyinaran, dan suhu. Pemahaman morfologi dan fase pertumbuhan jagung sangat membantu dalam mengidentifikasi pertumbuhan tanaman, terkait dengan optimasi perlakukan agronomis. Hasil dan bobot biomas jagung yang tinggi akan diperoleh jika pertumbuhan tanaman optimal. Untuk itu diperlukan pengelolaan hara, air, dan tanaman dengan tepat. Pengelolaan hara dan tanaman yang mencakup pemupukan (waktu dan takaran), pengairan, dan pengendalian gulma harus sesuai dengan fase pertumbuhan tanaman. Terdapat beberapa metode penentuan fase pertumbuhan jagung. Penduduk beberapa daerah di Indonesia (misalnya di Madura dan Nusa Tenggara) juga menggunakan jagung sebagai pangan pokok. Selain sebagai sumber karbohidrat, jagung juga ditanam untuk digunakan sebagai pakan ternak (hijauan maupun tongkolnya), diambil minyaknya (dari bulir), dibuat tepung (dari bulir, dikenal dengan istilah tepung jagung atau maizena), dan bahan baku industri (dari tepung bulir dan tepung tongkolnya). Jagung yang telah direkayasa genetika juga sekarang ditanam sebagai penghasil bahan farmasi.

Gambar 1. Jagung

Klasifikasi ilmiah Kingdom: Plantae Ordo:

Poales

Famili:

Poaceae

Genus:

Zea

Spesies:

Z. mays

Nama binomial Zea mays ssp. Mays

3

SNI (standar nasional Indonesia) telah menetapkan standar mutu untuk produk jagung, baik untuk pangan maupun pakan. Penetapan standar mutu jagung dilakukan berdasarkan berbagai kriteria seperti warna, ukuran dan bentuk. Seperti jagung kuning apabila sekurang-kurangnya 90% bijinya berwarna kuning, jagung putih apabila sekurang-kurangnya 90% bijinya berwarna putih. Standar mutu yang harus dipenuhi jagung sebagai bahan baku pakan, sangat diperlukan untuk memberi jaminan bagi petani penghasil, serta jaminan mutu pakan ternak yang menggunakannya. Penyimpanan produk-produk pertanian harus memenuhi beberapa persyaratan khusus kaitannya dengan proses penyimpanan dalam rangka mempertahankan kualitasnya, terutama persyaratan kandungan air, kelembaban udara (aktivitas air) dan temperatur penyimpanan. Butiran jagung dengan kandungan air maksimal 15,5 % (bk) dapat disimpan paling lama 6 bulan. Sebagai acuan utama dalam penyusunan standar ini adalah SNI 01-3920-1995, serta setelah memperhatikan semua data dan masukan dari berbagai pihak. (BSN 2012) 1. Ruang Lingkup. Standar ini meliputi definisi, klasifikasi, persyaratan mutu, cara pengemasan, cara pengambilan contoh, metode analisis dan penandaan. 2. Definisi. Jagung-bahan baku pakan adalah jagung pipilan hasil tanaman jagung (Zea mays L) berupa biji kering yang telah dilepaskan dan dibersihkan dari tongkolnya. Berdasarkan warna biji jagung terdiri dari jagung putih dan jagung kuning. 3. Klasifikasi. Jagung-bahan baku pakan digolongkan dalam 1 satu tingkatan mutu 4. Persyaratan Mutu. Persyaratan mutu standar jagung-bahan baku pakan meliputi kandungan zat makanan dan kandungan bahan berbahaya/racun serta kemurnian. Persyaratan mutu standar jagung-bahan baku akan yang harus dipenuhi adalah sebagai berikut: Tabel 1. Persyaratan Mutu Jagung pipil mutu I Kadar air (%) maksimum 14.0 Protein kasar (%) minimum 7.5 Serat kasar (%) maksimum 3.0 A b u (%) maksimum 2.0 Lemak (%) maksimum 3.0 Mikotoxin Aflatoxin (ppb) maksimum 50.0 Ocratoxin (ppb) maksimum 5.0 Butir pecah (%) maksimum 5.0 Warna lain (%) maksimum 5.0 Benda asing (%) maksimum 2.0 Kepadatan (kg/cm3) minimum 700 5. 6. 7.

Cara Pengemasan. Jagung dapat diperdagangkan dalam kemasan karung atau sistem curah Cara Pengambilan Contoh. Pengambilan contoh dilakukan sesuai SNI 01-2326-1991 Metode Analisis 

Analisis dilakukan menurut metode AOAC



8.

Pemeriksaan aflatoxin dan ocratoxin dilakukan dengan uji TLC (Thin Layer Chromatograph) dan HPLC. Penandaan. Dibagian luar karung (kecuali dalam bentuk curah) ditulis dengan bahan yang aman yang tidak luntur dan jelas terbaca antara lain memuat: Daerah asal dan Berat Netto.

4

2.2 PENGERINGAN Pengeringan merupakan suatu cara untuk mengurangi atau menghilangkan sebagian besar air dari suatu bahan dengan menggunakan energi panas. Keuntungan pengeringan adalah bahan menjadi lebih tahan lama disimpan dan volume bahan menjadi lebih kecil sehingga mempermudah dan menghemat ruang pengangkutan dan pengepakan. Di sisi lain, pengeringan menyebabkan sifat asli bahan mengalami perubahan, penurunan mutu dan memerlukan penanganan tambahan sebelum digunakan yaitu rehidrasi (Muchtadi 1989). Hasil dari proses pengeringan adalah bahan kering yang mempunyai kadar air setara dengan kadar air keseimbangan udara (atmosfir) normal atau setara dengan nilai aktivitas air (aw) yang aman dari kerusakan mikrobiologis, enzimatis dan kimiawi. Pengertian proses pengeringan berbeda dengan proses penguapan (evaporasi). Proses penguapan atau evaporasi adalah proses pemisahan uap air dalam bentuk murni dari suatu campuran berupa larutan (cairan) yang mengandung air dalam jumlah yang relatif banyak. Proses pengeringan bertujuan untuk menurunkan kadar air bahan sehingga bahan menjadi lebih awet, mengecilkan volume bahan sehingga memudahkan dan menghemat biaya pengangkutan, pengemasan dan penyimpanan. Di samping itu banyak bahan hasil pertanian yang hanya digunakan setelah dikeringkan terlebih dahulu seperti tembakau, kopi, teh dan biji-bijian. Meskipun demikian ada kerugian yang ditimbulkan selama pengeringan yaitu terjadinya perubahan sifat fisik dan kimiawi bahan serta terjadinya penurunan mutu bahan. Proses pengeringan pada prinsipnya menyangkut proses pindah panas dan pindah massa yang terjadi secara bersamaan (simultan). Pertama panas harus ditransfer dari medium pemanas ke bahan. Selanjutnya setelah terjadi penguapan air, uap air yang terbentuk harus dipindahkan melalui struktur bahan ke medium sekitarnya. Proses ini akan menyangkut aliran fluida di mana cairan harus ditransfer melalui struktur bahan selama proses pengeringan berlangsung. Jadi panas harus disediakan untuk menguapkan air dan air harus mendifusi melalui berbagai macam tahanan agar dapat lepas dari bahan dan berbentuk uap air yang bebas. Lama proses pengeringan tergantung pada bahan yang dikeringkan dan cara pemanasan yang digunakan. Dengan sangat terbatasnya kadar air pada bahan yang telah dikeringkan, maka enzim-enzim yang ada pada bahan menjadi tidak aktif dan mikroorganisme yang ada pada bahan tidak dapat tumbuh. Pertumbuhan mikroorganisme dapat dihambat, bahkan beberapa jenis mikroorganisme mati, karena mikroorganisme membutuhkan air untuk proses metabolismenya. Mikroorganisme hanya dapat hidup dan melangsungkan pertumbuhannya pada bahan dengan kadar air tertentu. Walaupun setelah proses pengeringan secara fisik masih terdapat (tersisa) molekulmolekul air yang terikat, tetapi molekul air tersebut tidak dapat dipergunakan oleh mikrooganisme. Di samping itu enzim tidak mungkin aktif pada bahan yang sudah dikeringkan, karena reaksi biokimia memerlukan air sebagai medianya. Menurut Henderson dan Perry (1976), proses pengeringan terdiri dari dua periode yaitu pengeringan dengan laju kostan atau tetap dan periode laju menurun. Periode laju pengeringan konstan atau tetap merupakan periode perpindahan massa air yang berasal dari permukaan bahan. Proses ini terjadi akibat adanya perbedaan tekanan uap air antara permukaan bahan dengan udara pengering. Proses ini akan berlangsung sampai air bebas pada permukaan hilang. Sedangkan proses pengeringan dengan laju menurun akan berlangsung setelah pengeringan laju konstan telah selesai. Kadar air diantara dua periode tesebut disebut kadar air kritis. Pengeringan dengan laju menurun akan berhenti hingga tercapai kadar air kesetimbangan. Kadar air kesetimbangan merupakan kadar air terendah yang dapat dicapai pada suhu dan kelembabab tertentu.

5

2.2.1 Kadar air dan sorpsi - isotermis Karena proses utama dalam pengeringan adalah proses penguapan air, oleh karena itu terlebih dahulu perlu diketahui karakteristik hidratasi bahan pangan yaitu sifat-sifat bahan yang meliputi interaksi antara bahan pangan dengan molekul air yang dikandungnya dan molekul air di udara sekitarnya. Peranan air dalam bahan pangan dinyatakan dengan kadar air dan aktivitas air (aw), sedangkan peranan air di udara dinyatakan dengan kelembaban relatif (RH) dan kelembaban mutlak (H). 

Kadar Air

Kadar air suatu bahan menunjukkan jumlah kandungan air persatuan bobot bahan yang dapat dinyatakan dalam persen berat basah (wet basis) atau dalam persen berat kering (dry basis). Kadar air berat basah mempunyai batas maksimum teoritis sebesar 100 %, sedangkan kadar air berat kering dapat lebih dari 100 %. Kadar air berat basah (b.b) adalah perbandingan antara berat air yang ada dalam bahan dengan berat total bahan. Kadar air berat basah dapat ditentukan dengan persamaan berikut : …………………………………………………………………………(1) keterangan : M Wm Wd Wt

= kadar air berat basah (% b.b) = berat air dalam bahan (g) = berat padatan dalam bahan (g) atau berat bahan kering mutlak = berat total (g)

dalam bahan dengan berat padatan yang ada dalam bahan. Kadar air berat kering dapat ditentukan dengan persamaan berikut : ..................................................................................................................................(2) keterangan : M = kadar air berat kering (% b.k) Wm = berat air dalam bahan (g) Wd = berat padatan dalam bahan (g) atau berat bahan kering mutlak Persamaan nilai konversi nilai kadar air basis basah menjadi kadar air basis kering adalah sebagai berikut : ……………………………………………………………………………………(3) Berat bahan kering mutlak adalah berat bahan setelah mengalami pengeringan dalam waktu tertentu sehingga beratnya konstan. Pada proses pengeringan, air yang terkandung dalam bahan tidak dapat seluruhnya diuapkan, meskipun demikian hasil yang diperoleh disebut juga sebagai berat bahan kering.

6

Di dalam analisis bahan pangan, biasanya kadar air bahan dinyatakan dalam persen berat kering. Hal ini disebabkan perhitungan berdasarkan berat basah mempunyai kelemahan yaitu berat basah bahan selalu berubah-ubah setiap saat, sedangkan berat bahan kering selalu tetap. Metode pengukuran kadar air yang umum dilakukan di Laboratorium adalah metode oven atau dengan cara destilasi. Pengukuran kadar air secara praktis di lapangan dapat dilakukan dengan menggunakan moisture tester yaitu alat pengukur kadar air secara elektronik. Kandungan air pada suatu bahan pertanian terdiri dari 3 jenis yaitu : 1. Air bebas (free water). Air ini terdapat pada permukaan bahan, sehingga dapat digunakan oleh mikroorganisme untuk pertumbuhannya serta dapat dijadikan sebagai media reaksi-reaksi kimia. Air bebas dapat dengan mudah diuapkan pada proses pengeringan. Bila air bebas ini diuapkan seluruhnya, maka kadar air bahan akan berkisar antara 12 % sampai 25 %. 2. Air terikat secara fisik. Air jenis ini merupakan bagian air yang terdapat dalam jaringan matriks bahan (tenunan bahan) akibat adanya ikatan ikatan fisik. Air jenis ini terdiri atas : a. Air terikat menurut sistem kapiler yang ada dalam bahan karena adanya pipa-pipa kapiler pada bahan. b. Air absorpsi yang terdapat pada tenunan-tenunan bahan karena adanya tenaga penyerapan dari dalam bahan. c. Air yang terkurung di antara tenunan bahan karena adanya hambatan mekanis dan biasanya terdapat pada bahan yang berserat. 3. Air terikat secara kimia. Untuk menguapkan air jenis ini pada proses pengeringan diperlukan energi yang besar. Air yang terikat secara kimia terdiri atas : a. Air yang terikat sebagai air kristal. b. Air yang terikat dalam sistem dispersi koloidal yang terdiri dari partikel-partikel yang mempunyai bentuk dan ukuran beragam. Partikel-partikel ini ada yang bermuatan listrik positif atau negatif sehingga dapat saling tarik menarik. Kekuatan ikatan yang ada dalam ketiga jenis air tersebut berbeda-beda dan untuk memutuskan ikatannya diperlukan energi penguapan. Besarnya energi penguapan untuk air bebas paling rendah, kemudian diikuti oleh air terikat secara fisik dan air terikat secara kimia yang paling besar. 

Aktivitas Air

Dalam bahan hasil pertanian, peranan air yang utama adalah sebagai pelarut yang digunakan selama proses metabolisme. Tingkat mobilitas dan peranan air bagi proses kehidupan biasanya dinyatakan dengan besaran aktivitas air (aw) yang nilainya diantara 0 sampai 1. Istilah aktivitas air digunakan untuk menjabarkan air yang terikat atau air bebas dalam suatu sistem yang dapat menunjang reaksi biologis dan kimiawi. Menurut Winarno (1984) kandungan air pada bahan hasil pertanian akan berpengaruh terhadap daya tahan bahan tersebut dari serangan mikroorganisme. Aktivitas air merupakan salah satu parameter hidratasi yang sering diartikan sebagai jumlah air bebas dalam bahan yang dapat digunakan pada kisaran aw tertentu seperti aw untuk pertumbuhan bakteri 0,90, khamir 0,80 - 0,90 dan kapang 0,60 - 0,70. Oleh karena itu untuk mencegah pertumbuhan mikroba, aw bahan harus diatur sesuai dengan standar untuk pengeringan. Air yang terkandung dalam bahan pangan apabila terikat kuat dengan komponen bukan air, maka akan lebih sukar untuk digunakan dalam aktivitas biologis maupun aktivitas kimia hidrolitik. Hukum Raoult menyatakan, aktivitas air berbanding lurus dengan jumlah mol pelarut dan berbanding terbalik dengan jumlah mol di dalam larutan.

7

……………………………………………………………………………………………(4) keterangan : n1 n2 n1 + n2 

= jumlah mol pelarut = jumlah mol zat terlarut = jumlah mol larutan

Kelembaban Relatif

Kelembaban relatif atau kelembaban nisbi didefinisikan sebagai perbandingan antara tekanan parsial uap air yang ada di udara dengan tekanan uap jenuh pada suhu yang sama. ...........................................................................................................................(5) keterangan : RH = Kelembaban Relatif ((%) P = Tekanan parsial uap air pada suhu T ( atm) Ps = Tekanan uap air jenuh pada suhu T(atm) T = Suhu atmosfir (0 C) 

Aktivitas Air

Dalam keadaan setimbang dengan bahan pangan, maka hubungan antara aktivitas air dengan kelembaban relatif dapat ditulis sebagai berikut : ………………………………………………………………………………………...(6) keterangan : RHs Ps

= Kelembaban relatif dalam keadaan kesetimbangan (%) = Tekanan uap jenuh (atm)

Selain kelembaban relatif, dikenal pula kelembaban mutlak (H) yang didefinisikan sebagai besaran yang digunakan untuk menentukan jumlah uap air di udara. Untuk menentukan kelembaban relatif dan kelembaban mutlak dapat digunakan peta psikrometrik (Psychrometric Chart) yaitu suatu peta yang menggambarkan hubungan antara kelembaban udara dengan suhu dan entalpi. Berbagai alat pengukur kelembaban relatif yang secara langsung dapat digunakan dengan ketelitian cukup tinggi antara lain Sling psychrometer dan higrometer. 

Kadar Air Keseimbangan

Kadar air keseimbangan (equilibrium moisture content) adalah kadar air yang dapat dicapai pada kondisi udara pengeringan yang tetap atau pada suhu dan kelembaban relatif yang tetap. Suatu bahan dalam keadaan seimbang apabila laju kehilangan air dari bahan ke udara sekelilingnya sama

8

dengan laju penambahan air ke bahan dari udara di sekelilingya. Kadar air pada keadaan seimbang disebut juga dengan kadar air keseimbangan atau keseimbangan higroskopis. Sifat-sifat kadar air keseimbangan atau Equilibrium ofMoisture Content (EMC) dari bahan pangan sangat penting dalam penyimpanan dan pengeringan. Kadar air keseimbangan didefinisikan sebagai kandungan air pada bahan pangan yang seimbang dengan kandungan air udara sekitarnya. Hal tersebut merupakan satu faktor yang menentukan sampai seberapa jauh suatu bahan dapat dikeringkan pada kondisi lingkungan tertentu (aktivitas air tertentu) dan dapat digunakan sebagai tolak ukur pencegahan kemampuan berkembangnya mikroorganisme yang menyebabkan terjadinya kerusakan bahan pada saat penyimpanan. Menurut Hall (1957) di dalam Hendarto 2008, beberapa faktor yang berpengaruh terhadap kadar air keseimbangan adalah kecepatan udara pengering, suhu udara, kelembaban relatif udara, dan kematangan bahan. Dalam percobaan menentukan kadar air keseimbangan, kondisi termodinamika udara (suhu dan kelembaban relatif) harus konstan. Penentuan kadar air keseimbangan ada dua metode yaitu metode dinamis dan statis. Metode dinamis, kadar air keseimbangan bahan diperoleh pada keadaan udara yang bergerak. Metode dinamik biasanya digunakan untuk pengeringan, dimana pergerakan udara digunakan untuk mempercepat proses pengeringan dan menghindari penjenuhan uap air disekitar bahan. Sedangkan metode statis, kadar air keseimbangan bahan diperoleh pada keadaan udara diam. Metode statik biasanya digunakan untuk keperluan penyimpanan karena umumnya udara disekitar bahan relatif tidak bergerak.Perhitungan empiris untuk menentukan kadar air keseimbangan adalah (Brooker et al. 1992).

[

(

)

] →...............................................................................................................(7)

keterangan: = Kadar air keseimbangan (%d.b.) Me Pv/Pvs = Kelembaban udara (%) T = Suhu udara (0C) Untuk jagung pipilan : K = 8.6541 x 10-5 C = 49.810 N = 18634

2.2.2 Metode Pengeringan Proses pengeringan yang umumnya digunakan pada bahan pangan terdiri dari dua cara yaitu pengeringan dengan proses penjemuran dan pengeringan dengan mengunakan alat pengering. Kelemahan dari penjemuran adalah waktu pengeringan lebih lama dan lebih mudah terkontaminasi oleh kotoran atau debu sehingga dapat mengurangi mutu akhir produk yang dikeringkan. Sedangkan, pengeringan yang dilakukan dengan menggunakan alat pengering membutuhkan biaya yang lebih mahal, tetapi mempunyai kelebihan yaitu kondisi sanitasi lebih terkontrol sehingga kontaminasi dari debu, serangga, burung dan tikus dapat dihindari. Selain itu, dehidrasi dapat memperbaiki kualitas produk yang dihasilkan (Desrosier 1988). Pemilihan jenis alat dan kondisi pengering yang akan digunakan tergantung dari jenis bahan yang dikeringkan, mutu hasil akhir yang dikeringkan dan pertimbangan ekonomi, misalnya untuk bahan yang berbentuk pasta atau pure maka alat pengering yang sesuai adalah alat pengering drum, sedangkan untuk bahan yang berbentuk lempengan atau jenis bahan padatan dapat menggunakan pengering kabinet. Jenis alat pengering lainnya yang dapat

9

digunakan untuk bahan pangan adalah pengeringan tipe terowongan, pengering tipe semprot, pengering tipe fluidized bed, pengering tipe beku dan lain-lain (Mujumdar 2000). Laju pengeringan adalah banyaknya air yang diuapkan tiap satuan waktu atau penurunan kadar air bahan dalam satuan waktu. Penurunan kadar air produk selama proses pengeringan dinyatakan dengan :

................................................................................................................................(8) Keterangan : dW/dt Wt Wt+∆t ∆t

= laju pengeringan (%b.k/jam) = kadar air pada waktu t (%b.k) = kadar air pada waktu t+∆t (%b.k) = selang waktu (jam)

Efisiensi sistem dari alat pengeringan merupakan salah satu faktor yang perlu dipertimbangkan dalam aplikasi pengeringan dan optimasinya. Efisiensi operasi pengeringan dapat dinyatakan sebagai perbandingan panas yang secara teoritis diperlukan untuk menguapkan air dengan penggunaan panas yang sebenarnya didalam alat pengering. Efisiensi tersebut berguna untuk memperlajari pendugaan atau kontruksi alat pengering dan studi perbandingan antar berbagai alat pengering yang digunakan untuk alternatif. Proses pengeringan pada bahan, dimana udara panas dialirkan dapat dianggap sebagai salah satu proses adiabatis, karena panas yang diberikan untuk penguapan air dari bahan hanya disuplai oleh udara pengering secara konduksi atau radiasi tanpa tambahan energi dari luar. Proses perpindahan panas terjadi karena suhu bahan lebih rendah dari suhu udara yang dialirkan disekeliling bahan. Panas yang diberikan ini akan menaikan suhu bahan dan akan menyebabkan tekanan uap air didalam bahan akan lebih tinggi dibandingkan tekanan uap air di udara sehingga terjadi perpindahan uap air dari bahan ke udara. Peristiwa perpindahan uap air ke udara ini disebut peristiwa pindah massa. Beberapa faktor yang mempengaruhi pengeringan adalah faktor yang berhubungan dengan udara pengering (suhu, kecepatan volumetrik aliran udara pengering, dan kelembaban udara), dan faktor yang berhubungan dengan sifat bahan (ukuran bahan, kadar air awal, dan tekanan parsial dalam bahan). Bahan pangan yang dihasilkan dari produk-produk pertanian pada umumnya mengandung kadar air tinggi. Jika kadar air tersebut tidak dihilangkan, maka dapat mempengaruhi kondisi fisik bahan pangan. Terdapat 2 jenis pengering yaitu pengering buatan/mekanis (artificial drying) dan pengeringan manual/alami (natural drying). Pada pengringan alami (natural drying) panas pengeringan dipengaruhi oleh udara sekitar atau matahari. Pengeringan alami dapat dilakukan dengan cara penjemuran. Pengeringan jenis ini mempunyai kekurangan karena tergantung pada cuaca, kondisi lingkungan yang sulit dikontrol, membutuhkan tempat pengeringan yang cukup luas dan terbuka, dapat terkontaminasi bahan asing, dan membutuhkan waktu yang lama. Sedangkan pengeringan buatan (artificial drying) dilakukan dengan mengunakan alat dan mesin yang dapat membantu proses pengeringan, sehingga dapat memberikan keuntungan yaitu kondisi lingkungan yang dapat dikontrol, tidak terpengaruh cuaca, penggunaan tempat pengering yang dapat diatur sesuai kebutuhan, proses pengeringan bisa terjadi lebih cepat. Metode pengeringan pangan maupun non-pangan yang umum dilakukan antara lain adalah pengeringan matahari (sun drying), rumah kaca (greenhouse), oven, iradiasi surya (solar drying), pengeringan beku (freeze drying), dan yang berkembang saat ini pengeringan menggunakan sinar infra merah. Pangan dapat dikeringkan dengan beberapa cara yaitu

10

menggunakan matahari, oven, atau microwave. Pengeringan merupakan metode pengawetan yang membutuhkan energi dan biaya yang cukup tinggi, kecuali pengeringan matahari (sun drying) (Hughes dan Willenberg 1994). 1.

Pengeringan mengunakan matahari (sun drying) Pengeringan mengunakan matahari (sun drying) merupakan salah satu metode pengeringan tradisional karena menggunakan panas langsung dari matahari dan pergerakan udara lingkungan. Pengeringan ini mempunyai laju pengeringan yang lambat dan memerlukan perhatian lebih, yaitu bahan yang akan dikeringkan harus dilindungi dari serangan serangga dan ditutupi pada malam hari. Selain itu pengeringan matahari sangat rentan terhadap resiko kontaminasi lingkungan, sehingga pengeringan sebaiknya jauh dari jalan raya atau udara yang kotor (Toftgruben 1977) 2.

Pengeringan Rumah Kaca (Greenhouse) Pengering efek rumah kaca adalah tipe pengering dengan menggunakan energi surya yang memanfaatkan efek rumah kaca yang terjadi karena adanya penutup transparan pada dinding bangunan serta plat absorber sebagai pengumpul panas untuk menaikkan suhu udara ruang pengering. Lapisan transparan memungkinkan radiasi gelombang pendek dari matahari masuk ke dalam dan mengenai elemen-elemen bangunan. Hal ini menyebabkan radiasi gelombang pendek yang terpantul berubah menjadi gelombang panjang dan terperangkap dalam bangunan karena tidak dapat menembus penutup transparan sehingga menyebabkan suhu menjadi tinggi. Proses inilah yang dinamakan efek rumah kaca. (Kamaruddin et al. 1996)

3.

Pengeringan Oven Pengeringan oven (oven drying) adalah tipe pengering yang mengunakan energi listrik sebagai sumber panasnya,tetapi membutuhkan sedikit biaya investasi, dapat melindungi pangan dari serangan serangga dan debu, dan tidak tergantung pada cuaca. 4.

Pengeringan Iradiasi Surya (solar drying) Solar drying merupakan modifikasi dari sun drying yang menggunakan kolektor sinar matahari yang didesain khusus dengan ventilasi untuk keluarnya uap air (Hughes dan Willenberg, 1994). Energi matahari dikumpulkan menggunakan pengumpul energi yang berupa piringan tipis (flat plate) yang biasanya terbuat dari plastik transparan (Bala 1997). 5.

Pengeringan Beku (freeze drying) Pengeringan beku merupakan salah satu cara dalam pengeringan produk pangan. Tahap awal produk pangan dibekukan kemudian diperlakukan dengan suatu proses pemanasan ringan dalam suatu lemari hampa udara. Kristal-kristal es yang terbentuk selama tahap pembekuan akan menyublim jika dipanaskan pada tekanan hampa udara yaitu berubah bentuk dari es menjadi uap tanpa melewati fase cair (Gaman dan Sherrington 1981). 6.

Pengeringan Udara Lingkungan Pengeringan menggunakan udara lingkungan dilakukan dengan menghembuskan udara dari lingkungan kedalam pengering. Pada pengeringan menggunakan udara lingkungan, efisiensi waktu yang digunakan pada proses pengeringan ini dapat ditingkatkan dengan menambahkan pemanas sehingga pada malam hari proses pengeringan tetap berlangsung. Pada prinsipnya pengendalian suhu pada pengering dapat melalui pengaturan aliran udara. Saat jumlah udara persatuan waktu dari luar sistem (lingkungan) yang masuk ditingkatkan, suhu dalam sistem pengering akan menurun.

11

Sebaliknya ketika jumlah udara yang masuk dikurangi maka suhu didalam ruangan akan meningkat. Disamping itu, debit udara pada pengeringan tumpukan juga memberikan perbedaan penurunan kadar air.

2.3 SISTEM KENDALI Sistem kendali yang digunakan terdiri atas rangkaian elektronik. Elektronik adalah ilmu mengenai elektron dan membahas cara-cara penggunaan elektron untuk melakukan hal-hal yang bermanfaat dan menarik. Suatu rangkaian listrik pada sistem kendali terdiri atas komponen-komponen elektronik, mikrokontroler, sensor, dll.

2.3.1 Komponen – Komponen Elektronik Tahanan listrik pertama kali di ketahui dengan menggunakan sepotong kawat, oleh gregor ohm, sehingga dakta ini disebut sebagai Hukum Ohm (Ω). Hukum Ohm berlaku pada semua konduktor, terdapat pada persamaan – persamaan pada hukum Ohm : …………………………………………………………………………………………...……..(9) ………………………...…………………………………..…………………...………………(10) ………………………………………………………………...…………………………...(11) Keterangan : I = besaran arus listrik (A) V = besaran tegangan listrik (V) R = untuk besaran tahanan listrik (Ω) Ada beberapa macam komponen dasar elektronika yang umumnya digunakan dalam perancangan rangkaian elektonika diantaranya adalah resistor (tahan listrik), kapasitor, induktor (lilitan kawat), diode, transistor, integrated circuit (IC) dll. Tabel 2. Komponen dasar elektronika Komponen dasar elektronika Komponen pasif

Resistor • Induktor • Kondensator • Transformator

Komponen aktif

Dioda • LED • Transistor • Tiristor • SCR • TRIAC • DIAC • Sirkuit terpadu•Tabung vakum

Transduser

Resistor foto • Dioda foto • Transistor foto • Termistor • Termokopel • Termofil • Sensor infra merah • Tolok regangan • Mikrofon • LVDT• CCD

Lain-lain

Relai • Sekering • Sakelar • Pengeras suara • Lampu

Alat ukur listrik

Amperemeter • Voltmeter • Ohmmeter • Multimeter • galvanometer

12

2.3.2 Mikrokontroler Semua jenis perangkat elektronik mulai dari telepon genggam hingga oven microwave memiliki sebuah mikrokontroler yang berperan sebagai jantung dari kesistemannya. Mikrokontroler adalah salah satu dari bagian dasar dari suatu sistem komputer. Meskipun mempunyai bentuk yang jauh lebih kecil dari suatu komputer pribadi dan komputer mainframe, mikrokontroler dibangun dari elemen-elemen dasar yang sama. Secara sederhana, komputer akan menghasilkan output spesifik berdasarkan input yang diterima dan program yang dikerjakan. Mikrokontroler mampu melaksanakan semua kerja pemrosesan kompleks yang diperlukan untuk menghubungkan input sistem ke outputnya. Terdapat ratusan jenis yang berbeda, yang tersedia dipasaran. Rangkaian terpadu (IC) 28 pin adalah mikrokontroler dengan ukuran rata-rata dan memuat unit – unit dasar yang dibutuhkan semua jenis kontroler : a) Unit aritmetika dan logika (aritmethic-logic unit) (ALU) Rangkaian–rangkaian logika yang melaksanakan operasi penjumlahan, pengurangan, dan berbagai operasi logika lainya. b) Memori Rangkaian–rangkaian logika yang berfungsi menyimpan data. Terdapat dua jenis memori. Ram mampu menampung hingga 72 byte data. Memori kenis ini digunakan ole ALU untuk menyimpan data secara sementara, yang dibutuhkan ketika melakukan pemrosesan. ROM mampu menampung hingga 3 Kb data. Memori ini menyimpan program yang berfungsi mengarah kerja ke kontroler. c) Clock Chip yang memuat semua komponen clock system, terkecuali komponen kristalnya d) Input dan output Dari ke 28 pin yang ada pada IC ini, 20 diantaranya digunakan untuk input dan output data. Pin ini dapat disambungkan ke sensor atau perangkat input lainnya. Pin ini juga dapat disambungkan ke lampu, piranti tampilan, motor, pengeras suara, dan perangkat–perangkat output lainnya. Seperti umumnya komputer, mikrokontroler adalah alat yang mengerjakan instruksi-instruksi yang diberikan kepadanya. Artinya, bagian terpenting dan utama dari suatu sistem terkomputerisasi adalah program itu sendiri yang dibuat oleh seorang programmer. Program ini menginstruksikan komputer untuk melakukan tugas yang lebih kompleks yang diinginkan oleh programmer. Dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. I/O Mikrokontroler

13

Sistem Input Komputer Piranti input menyediakan informasi kepada sistem komputer dari dunia luar. Dalam sistem komputer pribadi, piranti input yang paling umum adalah keyboard. Komputer mainframe menggunakan keyboard dan pembaca kartu berlubang sebagai piranti inputnya. Sistem dengan mikrokontroler umumnya menggunakan piranti input yang jauh lebih kecil seperti saklar atau keypad kecil. Hampir semua input mikrokontroler hanya dapat memproses sinyal input digital dengan tegangan yang sama dengan tegangan logika dari sumber. Sistem Output Komputer Piranti output digunakan untuk berkomunikasi informasi maupun aksi dari sistem komputer dengan dunia luar. Dalam sistem komputer pribadi (PC), piranti output yang umum adalah monitor CRT. Sedangkan sistem mikrokontroler mempunyai output yang jauh lebih sederhana seperti lampu indikator atau beeper dan LCD. Frasa kontroler dari kata mikrokontroler memberikan penegasan bahwa alat ini mengontrol sesuatu. Mikrokontroler atau komputer mengolah sinyal secara digital, sehingga untuk dapat memberikan output analog diperlukan proses konversi dari sinyal digital menjadi analog. Piranti yang dapat melakukan konversi ini disebut dengan DAC (Digital to Analog Converter). CPU (Central Processing Unit) CPU adalah otak dari sistem komputer. Pekerjaan utama dari CPU adalah mengerjakan program yang terdiri atas instruksi-instruksi yang diprogram oleh programmer. Suatu program komputer akan menginstruksikan CPU untuk membaca informasi dari piranti input, membaca informasi dari dan menulis informasi ke memori, dan untuk menulis informasi ke output. Dalam mikrokontroler umumnya hanya ada satu program yang bekerja dalam suatu aplikasi. Clock dan Memori Komputer Di dalam sebuah sistem rangkaian logika berukuran besar, memungkinkan terdapat beberapa lusin, ratusan, bahkan ribuan gerbang logika. Pada setiap saat, salah satu di antara gerbang ini dapat mengalami perubahan state, apabila input yang diterima memang sesuai. Gerbang yang berbeda membutuhkan waktu yang berbeda-beda untuk berubah dari satu state ke state lainnya. Situasi semacam ini sangat kompleks. dengan menggunakan sistem clock untuk memicu CPU mengerjakan satu instruksi ke instruksi berikutnya dalam alur yang berurutan. Setiap langkah kecil dari operasi mikrokontroler memakan waktu satu atau beberapa clock untuk melakukannya. Clock ini menghasilkan serangkaian gelombang pulsa dengan laju yang tetap. Didalam sebuah sistem yang sangat besar seperti didalam sebuah computer, clock akan „berdetak‟ dengan sangat cepat. Clock dapat bekerja pada kecepatan beberapa ratus megahertz. Ada beberapa macam tipe dari memori komputer yang digunakan untuk beberapa tujuan yang berbeda dalam sistem komputer. Tipe dasar yang sering ditemui dalam mikrokontroler adalah ROM (Read Only Memory) dan RAM (Random Access Memory). ROM digunakan sebagai media penyimpan program dan data permanen yang tidak boleh berubah meskipun tidak ada tegangan yang diberikan pada mikrokontroler. RAM digunakan sebagai tempat penyimpan data sementara dan hasil kalkulasi selama proses operasi. Beberapa mikrokontroler didalamnya terdapat tipe lain dari memori

14

seperti EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) dan EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory). Banyak kontroler memiliki ROM yang isinya dapat dihapus dan kemudian ditulis kembali sesuai dengan yang dibutuhkan. Seperti kontroler yang digunakan untuk pembuatan program manual. Pada beberapa jenis kontroler, data yang ada di dalam memori diprogram dan dimasukan ketika chip dibuat. Oleh karenanya, data tersebut tidak dapat diubah – ubah. Tipe ROM seperti ini dapat dijumpai pada mesin cuci. Program Komputer Perangkat pemograman ini memiliki rangkaian elektronik secara spesifik berfungsi untuk menyediakan level– level tegangan, yang diperlukan untuk menuliskan data kedalam ROM kontroler. Proses pemograman dikendalikan oleh sebuah komputer, yang mana pengguna membuat dan menguji program yang akan dimasukan. Perangkat ini memiliki sebuah soket 20-pin khusus, yang mana sebuah pengontrol akan ditancapkan ketika hendak diprogramkan. Sistem Mikrokontroler Suatu mikrokontroler dapat didefinisikan sebagai sistem komputer yang lengkap termasuk sebuah CPU, memori, osilator clock, dan I/O dalam satu rangkaian terpadu. Jika sebagian elemen dihilangkan, yaitu I/O dan memori, maka chip ini akan disebut sebagai mikroprosesor.

2.3.3 Sensor Suhu dan Kelembaban Relatif Sensor adalah piranti input menyediakan informasi kepada sistem komputer dari dunia luar. Sistem dengan mikrokontroler umumnya menggunakan piranti input seperti saklar atau sensor. Jenis – jenis sensor uang digunakan untuk membaca suhu dan kelembaban dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Jenis-jenis sensor suhu dan kelembaban dengan tingkat keakurasiannya Sensor Suhu dan Kelembaban

Max, RH Tolerance

Max, T Tolerance

Sensor Output

SHT10 SHT11 SHT15 SHT21 SHT25 SHT71 SHT75

±4.5%RH ±3%RH ±2%RH ±3%RH ±3%RH ±3%RH ±1.8%RH

±0.5oC ±0.4oC ±0.3oC ±0.4oC ±0.3oC ±0.4oC ±0.3oC

Digital Digital Digital I2C I2C Digital Digital



SHT 10 (All-round relative humidity sensor for any application) SHT10 merupakan sensor suhu dan kelembaban relatif. Sensor ini digunakan sebagai pengindra suhu dan kelembaban dalam aplikasi pengendali suhu dan kelembaban ruangan maupun aplikasi pemantau suhu dan kelembaban relatif ruangan. Adapun spesifikasi SHT10 adalah sebagai berikut :  Konsumsi energi : 80uW(at 12bit, 3V, 1 measurement / s)  RH jarak operasi : 0-100% RH  T Jarak operasi : -40 -125oC (-40 – 257oF)

15

 RH respon time : 8 sec (tau63%)  Output : digital (2 kabel antar muka)  Akurasi maksimal batas RH dan suhu :

Gambar 3 (a). Akurasi maksimal RH SHT10

Gambar 3(b). Akurasi maksimal suhu SHT10



SHT 11 (All-round relative humidity sensor for any application) SHT11 merupakan sensor suhu dan kelembaban relatif. Sensor ini digunakan sebagai pengindra suhu dan kelembaban dalam aplikasi pengendali suhu dan kelembaban ruangan maupun aplikasi pemantau suhu dan kelembaban relatif ruangan. Adapun spesifikasi SHT11 adalah sebagai berikut :  Konsumsi energi : 80uW(at 12bit, 3V, 1 measurement / s)  RH jarak operasi : 0-100% RH  T Jarak operasi : -40 -125oC (-40 – 257oF)  RH respon time : 8 sec (tau63%)  Output : digital (2 kabel antar muka)  Akurasi maksimal batas RH dan suhu :

Gambar 4(a). Akurasi maksimal RH SHT10




SHT 15 (High-quality relative humidity sensor for demanding measurement) SHT15 merupakan sensor suhu dan kelembaban relatif. Sensor ini digunakan sebagai pengindra suhu dan kelembaban dalam aplikasi pengendali suhu dan kelembaban ruangan maupun aplikasi pemantau suhu dan kelembaban relatif ruangan. Adapun spesifikasi SHT15 adalah sebagai berikut :  Konsumsi energi : 80uW(at 12bit, 3V, 1 measurement / s)  RH jarak operasi : 0-100% RH  T Jarak operasi : -40 -125oC (-40 – 257oF)  RH respon time : 8 sec (tau63%)  Output : digital (2 kabel antar muka)  Akurasi maksimal batas RH dan suhu :

16





SHT 20 (Low-Cost humidity and temperature sensor for high production volumes) SHT 20 merupakan sensor suhu dan kelembaban relatif. Sensor ini digunakan sebagai pengindra suhu dan kelembaban dalam aplikasi pengendali suhu dan kelembaban ruangan maupun aplikasi pemantau suhu dan kelembaban relatif ruangan. Adapun spesifikasi SHT20 adalah sebagai berikut :  Konsumsi energi : 80uW(at 12bit, 3V, 1 measurement / s)  RH jarak operasi : 0-100% RH  T Jarak operasi : -40 -125oC (-40 – 257oF)  RH respon time : 8 sec (tau63%)  Output : digital (2 kabel antar muka)  Akurasi maksimal batas RH dan suhu :





SHT 21 (Smallest relative humidity sensor for a multitude of applications: "size that inspires") SHT 21 merupakan sensor suhu dan kelembaban relatif. Sensor ini digunakan sebagai pengindra suhu dan kelembaban dalam aplikasi pengendali suhu dan kelembaban ruangan maupun aplikasi pemantau suhu dan kelembaban relatif ruangan. Adapun spesifikasi SHT 21 adalah sebagai berikut :  Konsumsi energi : 3.2uW (at 8 bit, 1 measurement / s)  RH jarak operasi : 0-100% RH  T Jarak operasi : -40 -125oC (-40 – 257oF)  RH respon time : 8 sec (tau63%)  Output : I²C digital, PWM, SDM/analog Volt interface  Akurasi maksimal batas RH dan suhu :

17





SHT 25 (High-precision version of the world's smallest digital humidity sensor) SHT 25 merupakan sensor suhu dan kelembaban relatif. Sensor ini digunakan sebagai pengindra suhu dan kelembaban dalam aplikasi pengendali suhu dan kelembaban ruangan maupun aplikasi pemantau suhu dan kelembaban relatif ruangan. Adapun spesifikasi SHT25 adalah sebagai berikut :  Konsumsi energi : 3.2uW (at 8 bit, 1 measurement / s)  RH jarak operasi : 0-100% RH  T Jarak operasi : -40 -125oC (-40 – 257oF)  RH respon time : 8 sec (tau63%)  Output : I²C digital, PWM, SDM/analog Volt interface  Akurasi maksimal batas RH dan suhu :





SHT 71 (Easy replaceable relative humidity sensor for any application) SHT71 merupakan sensor suhu dan kelembaban relatif. Sensor ini digunakan sebagai pengindra suhu dan kelembaban dalam aplikasi pengendali suhu dan kelembaban ruangan maupun aplikasi pemantau suhu dan kelembaban relatif ruangan. Adapun spesifikasi SHT71 adalah sebagai berikut :  Konsumsi energi : 80uW(at 12bit, 3V, 1 measurement / s)  RH jarak operasi : 0-100% RH  T Jarak operasi : -40 -125oC (-40 – 257oF)  RH respon time : 8 sec (tau63%)  Output : digital (2 kabel antar muka)  Akurasi maksimal batas RH dan suhu :

18





SHT 75 (Easy replaceable relative humidity sensor for high-precision measurements) SHT75 merupakan sensor suhu dan kelembaban relatif digital. Sensor ini digunakan sebagai pengindra suhu dan kelembaban dalam aplikasi pengendali suhu dan kelembaban ruangan maupun aplikasi pemantau suhu dan kelembaban relatif ruangan dengan kualitas yang baik dan presisi. SHT75 sepenuhnya telah terkalibrasi dan menyediakan output digital. Adapun spesifikasi SHT75 adalah sebagai berikut :      

Konsumsi energi : 80uW(at 12bit, 3V, 1 measurement / s) RH jarak operasi : 0-100% RH T Jarak operasi : -40 -125oC (-40 – 257oF) RH respon time : 8 sec (tau63%) Output : digital (2 kabel antar muka) Akurasi maksimal batas RH dan suhu :



2.3.4 Konversi Nilai Output SHT75 Untuk mengetahui nilai RH maka nilai output sensor harus di koversi terlebih dahulu dengan menggunakan persamaan berikut : RH liniear = C1 + C2 SORH + C3 SORH2...............................................................................................(12) keterangan : C1 = -4 C2 = 0.0405 C3 = -2.8 x 10-6 SORH = keluaran sensor untuk RH (dalam desimal)

19

Dalam pengkonversian nilai output sensor ke nilai RH diperlukan koefisien konversi yang terdiri atas C1, C2, C3, sedangkan SORH yang digunakan adalah 12 bit seperti terdapat pada tabel 4 dibawah. Tabel 4. Nilai koefisien konversi RH, (Sensirion. Crop.2012) SORH

C1

C2

C3

12 bit 8 bit

-4 -4

0.0405 0.648

-2.8 * 10-6 -7.2 * 10-4

Untuk mengkonversi nilai suhu hasil keluaran dari pembacaan sensor SHT11 dan SHT 75 digunakan persamaan sebagai berikut : Suhu = d1 +d2Sor.......................................................................................................................... .......(13) Keterangan : d1 = -40oC d2 = 0.01oC SOr = keluar sensor untuk suhu (dalam desimal) Untuk mengubah nilai output sensor ke nilai suhu, digunakan koefisien konversi yang terdiri atas d1 dan d2. Nilai koefisien konversi d1 dan d2 dapat dilihat pada Tabel 5. Nilai SOT yang digunakan adalah 12 bit dengan tegangan catu sebesar 5 Volt seperti terlihat pada tabel 6. Tabel 5. Koefisiensi konversi suhu berdasarkan SOT, (Sensirion. Crop. 2012) Sor

d1(oC)

d2(oF)

12 bit 8 bit

0.01 0.04

0.018 0.072

Tabel 6. Koefisien konversi temperatur berdasarkan VDD (Sensirion. Crop. 2012) VDD

d1(oC)

d2(oF)

5V 4V 3.5V 3V 2.5V

-40.00 -39.75 -39.66 -39.60 -39.66

-40.00 -39.50 -39.35 -39.28 -39.35

20

III.

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 WAKTU DAN TEMPAT Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Februari sampai November 2012, bertempat di Laboratorium Teknik Energi Terbarukan (TET) dan Laboratorium Instrumentasi dan Kontrol. Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

3.2 ALAT DAN BAHAN Alat Peralatan yang akan digunakan dalam pengeringan jagung pipilan tipe tumpukan ini adalah : Peralatan untuk pengambilan data meliputi a. Sitem akuisisi dengan alat kendali sensor SHT 75 b. Hybryd recorder Yokogawa c. Termokopel tipe CC (Copper Constanta) d. Oven e. Digital Moisture Tester model TD-1 f. Timbangan Digital AND Model EK-1200A g. Watt Meter DW-6091 h. Volt Meter i. Amphere meter j. KWH Meter k. Anemometer Kanomax tipe 6011 l. Manometer Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah jagung pipilan varietas Pioneer dengan kadar air rata-rata 20%b.b dengan kapasitas pengeringan optimal 50 kg yang diperoleh dari Lampung dan untuk uji pressure drop 50 kg dengan kadar air rata – rata 26%b.b yang di peroleh dari distributor jagung pipil pasar Bogor, Sukasari, Kota Bogor.

3.3 METODE 3.3.1 Tahap – tahap penelitian Metode penelitian yang dilakukan meliputi beberapa tahapan yaitu mendesain model alat pengering, merancang perangkat kersa dan perangkat lunak sistem kendali, melakukan pengujian pressure drop pada jagung pipilan dengan kadar air yang berbeda, perancangan strategi pengendalian, pengujian sistem kendali pada alat pengering dan pengambilan data pengeringan jagung pipilan. Tahapan ini dapat terlihat pada Gambar 11.

21

Mulai

Merancang dan Menguji alat pengering jagung pipilan

Bekerja dengan baik?

Merancang perangkat keras dan perangkat lunak sistem kendali

T

Y Pengambilan data pengujian pressure drop

Pengujian sistem kendali pada alat pengering

T Bekerja dengan baik? Y Pengambilan data pengeringan jagung pipilan menggunakan sistem kendali

Selesai Gambar 11. Bagan rancangan penelitian

3.3.2 Perancangan Desain Model Pengering Tipe Vertical Bed Dryer Perancangan alat pengering ini diantaranya : bentuk bak penampung yang disesuaikan dengan kapasitas bahan yaitu 50kg, perancangan bagian Screen sebagai penyangga bahan jagung pipil, Reducer agar tidak terjadi turbulensi udara, control spacer sebagai tempat alat ukur manometer dan katup buang, blower pengering yang disesuaikan dengan jumlah bahan yang akan dikeringkan dan juga penyangga pengering yang dilengkapi tangga dan shutter. Penggambaran desain alat pengering dilakukan dengan menggunakan software SolidWork 2010 educational version. Tempat pembuatan alat dilakukan dibengkel ATC Ciomas, Bogor. Bahan pembuat alat pengering jagung tipe vertical bed dryer, terdiri atas : a. Bak Pengering 

Body

: plat PVC 6mm



Sambungan

: Plat PvC 6mm



Pintu

: Plat PVC 6mm



Armaflex

: 12mm



Almunium foil

22

 Penyangga bak b. Screen c.

: besi siku 20mm

 Kawat ram 1 cm Reducer 

Body

: Plat PVC 6mm



Sambungan

: plat PVC 6mm

 Almunium foil d. Control Spacer 

Body

: pipa Rucika 2 ½”



Sambungan

: Plat PVC 6mm



Shock drat ½”



Elbow valve ½”



Manometer



Klem 2 ½”



Penyangga manometer : besi plat 2mm



Shock drat 1 ½”

 Drain valve 1 ½” e. Blower CKE turbo blower tipe CZR 180Watt, AC 220V, 50 Hz.

3.3.3 Perancangan Sistem kendali Strategi pengendalian pada proses pengeringan jagung pipilan dengan tumpukan dilakukan dengan mengatur tingkat kecepatan putaran kipas berdasarkan pada nilai suhu dan kelembaban relatif (RH) dan juga dari perbandingan kadar air kesetimbangan (M) lingkungan dan kadar air kesetimbangan (M) dalam tumpukan pada lapisan paling bawah dan lapisan paling atas. Peralatan untuk aplikasi system kendali : a. Laptop dengan processor Intel Atom b. Mikrokontroler DT-51 MinSys Pertafuzz ver 3.3 c. Mikrokontroler DT-51 lowcost mikro cer 2.2 d. Rangkaian zerocrossing detector e. Sensor SHT 75 f. Keypad 4x4 dan LCD 16x2 g. Rangkaian Catu daya travo CT3A output 5V, 9V, 12V. h. Sofware µC-51

a.

Perancangan Hardware

Rancangan bagian sistem kendali diantaranya : posisi dari bagian sumber tenaga, pengubah tegangan, penerima sinyal, mikrokontoler, dan rangkaian zerocrossing yang disusun sesuai dengan fungsi yang digunakan sehingga tidak terjadi penyilangan jalur dari rangkaian elektronik yang dibuat. Sistem kendali yang akan di desain berfungsi untuk mengontrol kecepatan putaran kipas selama proses pengeringan berdasarkan kondisi sensor suhu dan RH yang di deteksi. Adapun bagian-bagian dari sistem kendali adalah sebagai berikut :

23

b.



Mikrokontroler DT-51 Petrafuzz ver 3.3 Program yang digunakan untuk sistem pengendalian akan diinput kedalam mikrokontroler. Lalu mikrokontroler akan mengolah nilai yang terukur pada sensor suhu dan RH dan mengolahnya menjadi nilai suhu dan RH yang terbaca dengan persamaan (9) dan (10) serta mengolah nilai suhu dan RH tersebut menjadi nilai kadar air kesetimbangan (Me).



Rangkaian LCD dan keypad Nilai RH dan suhu yang telah diolah oleh mikrokontroler akan ditampilkan didalam LCD untuk proses pengambilan data nilai suhu dan RH yang terdeteksi sensor selama proses pengeringan. Rangkaian LCD terhubung dengan mikrokontroler.



Rangkaian Catu daya dan Supply Catu daya yang digunakan adalah travo CT 3A yang kemudian dihubungkan pada rangkaian power supply untuk membagi tegangan yang dibutuhkan untuk rangkaian lain.



Rangkaian Pengaturan Kecepatan Putar kipas (zero crossing) Rangkaian pengaturan kecepatan putar kipas AC terdiri dari IC LM339, BTA41, IC MOC 3021 yang berfungsi mendeteksi zerocrossing (kondisi dimana perubahan dari „1‟ ke „0‟ atau sebaliknya pada gelombang), pembangkit gelombang segiempat dan waktu delay.



Mikrokontroler DT-51 Low cost micro sistem ver 2.2 Mikrokontroler ini bertugas untuk mendeteksi terjadinya zerocrossing dimana tegangannya ditahan dengan nilai „0‟ atau „1‟ selama waktu tertentu tergantung keluaran yang diinginkan.



Sensor Sensor yang akan digunakan pada sistem kendali untuk pegeringan jagung pipilan ini adalah SHT75 karena memiliki keakurasian yang tinggi dalam pembacaan suhu dan kelembaban udara.

Perancangan Software

Rancangan logika untuk sistem pengendalian pada kontoler yang dibuat terdiri atas : beberapa perbaikan pada algoritma dari penelitian Simbolon (2011) dan perubahan logika pengendalian disesuaikan dengan kadar air bahan. Algoritma dibuat empat tingkatan kecepatan putar kipas yang berdasarkan dari perbandingan Me. Jika Me lingkungan lebih kecil dari Me tumpukan bahan jagung lapisan bawah maka kipas akan berputar maksimal, sebaliknya jika Me lingkungan lebih besar dari Me tumpukan jagung lapisan atas maka kipas tidak akan berputar. Sedangkan jika Me tumpukan jagung lapisan bawah lebih rendah dari Me lingkungan lebih rendah dari Me tumpukan jagung lapisan atas maka kipas akan berputar pada tingkat kecepatan 1 sampai 4 sesuai dengan hasil perbandingan dari ketiga nilai Me tersebut serta nilai suhu dan kelembabannya. Nilai kadar air keseimbangan diperoleh dari persamaan (4) dimana nilai suhu dan kelembaban relatif yang digunakan diperoleh dari pembacaan SHT75 ini dapat telihat pada Gambar 15. Penulisan program sistem kendali ini disusun dalam bahasan C yang terdiri dari tiga modul (subprogram). Modul pertama adalah modul akuisisi data, dimana modul ini digunakan untuk penulisan dan pembacaan sensor SHT75. Modul kedua adalah modul yang digunakan untuk menghitung Me berdasarkan persamaan (7) dan penetuan lebar pulsa sebagai tingkat kecepatan putaran kipas. Sedangkan modul ketiga adalah modul yang digunakan untuk sistem pengendalian kipas berdasarkan lebar pulsa yang telah ditentukan ada modul kedua. Secara umum modul pertama dan kedua disebut bagian akuisisi data sedangkan modul ketiga disebut bagian pengendalian.

24

Gambar 12. Strategi Pengendalian Pengeringan

25

Gambar 12. Strategi Pengendalian pengeringan (lanjutan)

c.

Pengujian Pressure Drop

Pressure Drop adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan penurunan tekanan dari satu titik dalam pipa atau titik lainnya. "Pressure Drop" adalah hasil dari gaya gesek pada fluida ketika mengalir melalui tabung. Gaya gesek yang disebabkan oleh resistensi terhadap aliran. Penentu utama resistensi terhadap aliran fluida adalah kecepatan fluida melalui pipa dan viskositas fluida. Karena pada saat kadar air tinggi dibutuhkan laju aliran yang tinggi juga, maka harus dapat menghitung potensi udara yang digunakan dalam pengeringan dan debit udara dengan menggunakan pressure drop. Pada penentuan dari besarnya pressure drop pada jagung dengan kadar air yang berbeda maka dilakukan langkah - langkah sebagai berikut :  Pengering ini memiliki kapasitas pengeringan maksimum 65 kg/batch, tetapi kondisi optimum adalah pada pengumpanan 50 kg/batch. 

Memasukan jagung pipil dengan kadar air 26% b.b. ke dalam pengering.



Pengecekan Pengering pada setiap sambungan nya agar tidak terjadi kebocoran.



Persiapkan manometer dan katup samping dalam keadaan baik.



Alat ukur yang digunakan Anemometer dan Digital grain moisture meter.



Nyalakan blower, baca tekanan yang terbaca pada manometer,



Pengukuran kecepatan dibagi 5, kecepatan udara dari blower.



Pada setiap tingkat kadar air diberikan kecepatan udara inlet : 5m/s, 6.5m/s, 8m/s, 9.5m/s, 11m/s, dan 12.5m/s.



Pengukuran dilakukan pada kadar air jagung 26%b.b.



Setiap pengujian tekanan, jagung dikeluarkan lalu di jemur hingga kadar air berikutnya dari , 23%, 20%, 17%, dan 14% b.b.



Kemudian langkah diatas diulangi kembali.

26

Pengujian dengan debit : Pada masing – masing kadar air. 

Di uji dimulai dari input udara ke blower diatur (range kecepatan angin) 

Ukur kecepatan udaranya dengan anemometer (debit)



Tekanan dengan menggunakan manometer.

Gambar 13. Letak titik –titik pengukuran data Pressure Drop

27

d.

Pengujian Sistem Pengering

Pengering bed dryer ini dibuat berdasarkan kebutuhan penelitian pengeringan jagung pipil. Dengan penambahan kapasitas pengeringan dan perubahan logika sistem kendali. Ini diharapkan mendapatkan hasil yang optimal dalam jumlah penggunaan energi serta kemudahan sistem kendali yang lebih banyak penambahan logika sesuai dengan kadar air bahan. Pengujian pengeringan dilakukan untuk menggetahui seberapa besar energi yang digunakan untuk suatu pengeringan yang menggunakan udara lingkungan. Dan dapat melihat bagaimana suatu sistem kendali yang diciptakan dapat menghemat dan mengefisienkan penggunaan energi pada saat pengeringan. Sistem kendali yang dibuat memiliki 3 buah sensor yang dipasang pada titik – titik yang terlihat pada Gambar 14. Sensor ini dapat membaca suhu dan RH sehingga kadar air yang diperoleh berdasarkan pada persamaan (7). Sistem kendali ini mengatur udara yang masuk pada bak pengering jika udaranya berpotensial untuk mengeringkan bahan.

Gambar 14. Letak titik – titik pengukuran data pengeringan

28

Tahap – tahap yang dilakukan dalam proses pengeringan jagung pipilan dilakukan langkah langkah sebagai berikut : 

Persiapan. Pengecekan tiap –tiap sambungan pada pengering, menghubungkan motor listrik blower pada kontroler dan pemasangan sensor pada titik yang terlihat pada gambar 14.



Setelah semua alat terpasang, masukan jagung pipilan setinggi 100cm pada bak penampung dengan berat 50kg.



Persiapkan manometer dan katup samping dalam keadaan baik. Ini dilakukan agar tidak terjadi kebocoran yang dapat menyebakan kehilangan tekanan udara yang masuk pada bak pengering.



Menghubungkan komputer pada kontroler menjadi suatu sistem kendali. Mendownload algoritma dengan menggunakan program uC51 pada mikrokontroler DT-51 Petrafuzz ver 3.3 dan pada mikrokontroler DT-51 Lowcost ver 2.2. hal ini dilakukan untuk mengaktifkan sistem kendali dari logika yang telah dibuat. Ini terlihat seperti pada Gambar 14.



Nyalakan blower dan kontroler, lalu dimulailah pengamatan.

Pada percobaan ini akan dilakukan pengukuran dari :

e.



Suhu Udara Titik pengukuran suhu udara meliputi suhu tumpukan jagung dan suhu lingkungan setiap 30 menit dapat telihat dari hybrid recorder dan dari LCD pada kontroler.



Kelembaban Relatif (RH) Udara Mengukur RH lingkungan dan RH tumpukan jagung menggunakan termokopel bola kering dan termokopel bola basah tipe CC setiap 30 menit seperti pada Gambar 13.



Daya, Tegangan dan Arus Listrik Mengukur dan daya, tegangan dan arus yang digunakan untuk memutar kipas selama proses pengeringan, diukur dengan menggunakan Watt meter. Waktu pengukuran daya, tegangan dan arus dilakukan setiap 60 menit hingga pengeringan selesai.



Kecepatan Aliran Udara Titik pengukuran aliran udara yaitu pada aliran udara setelah melewati tumpukan jagung lapisan atas. Adapun pengukuran kecepatan aliran udara tersebut dilakukan dengan menggunakan anemometer setiap 30 menit sekali.



Kadar Air bahan Terdapat tiga titik pengukuran kadar air bahan yaitu bagian bawah, tengah dan atas. Pengukuran kadar air bahan dilakukan dengan menggunakan Digital moisture Tester dengan interval waktu 1.5 jam dan oven dengan interval waktu 3 jam hingga kadar air mencapai 14% b.b. Pengukuran Efisiensi Kipas

Tahap – tahap yang dilakukan dalam proses pengukuran efisiensi kipas dilakukan langkah – langkah sebagai berikut ; 

Masukan jagung kedalam bak pengering setinggi 10 cm, 15 cm, 20 cm, 25 cm, 30 cm, 35cm, 40 cm, 45 cm.



Mengalirkan udara dari blower pada kecepatan maksimum.



Mengkur tekanan pada manometer, aliran udara (Vout0, dan Watt meter (V, I) pada setiap tinggi tumpukan jagung.

29

Gambar 15. Skema pengendalian pengeringan f.

Analisis Data 1.

Kadar air jagung Kadar air jagung selama proses pengeringan dihitung dengan menggunakan persamaan (1) dan (2).

2.

Kadar air Keseimbangan Nilai kadar air keseimbangan dihitung dengan menggunakan persamaan (7).

3.

Kelembaban mutlak .........................................................................................................................(14) Keterangan : H = Kelembaban mutlak (g uap/ kg i.k) Pv = Tekanan uap (kg/m3)

30

Patm

= Tekanan atmosfir (Pa)

4.

Laju pengeringan Laju pengeringan dapat dihitung menggunakan persamaan (8).

5.

Energi Listrik Q= P x t.................................................................................................................................(15)

Keterangan : Q = Energi listrik untuk menggerakan kipas (J) P = Daya listrik (Watt) t = Waktu pengeringan (detik) 6.

Konsumsi energi spesifik ..........................................................................................................................(16) Keterangan : KES = Konsumsi energi spesifik (kJ/kg uap air) Q = Energi listrik untuk menggerakan kipas (Watt) muap = Massa air jagung yang menguap (kg)

7.

Pressure Drop .......................................................................................................................(17)

8.

Keterangan : ∆P = Pressure drop (Pa) L = Tinggi (m) Q = Debit udara (m3/s) a = konstanta bahan b = konstanta bahan Effisien kipas ………………………………………………………………..………(18) Keterangan : P = Daya (Watt) ΔP = Tekanan (Pa) Q = Debit (m3/s)

31

IV.

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 DESAIN ALAT PENGERING TIPE VERTICAL BED DRYER SKALA PERCOBAAN 4.1.1 Deskripsi Mesin dan Cara Kerja Pengering tipe vertical bed dryer adalah pengering yang memanfaatkan udara lingkungan untuk mengeringkan bahan jagung. Komponen utama pada pengering tipe ini adalah blower, manometer, drain valve, termometer, reducer, bak pengering dan penyangga. Luas penyangga pengering adalah 70 cm x 70 cm dengan tinggi total 210 cm. Bak pengering dilapisi armaflex dengan tebal 12 mm, dan almuniumfoil polynum sebagai isolator, agar panas dari luar pengering tidak mempengaruhi pengeringan dalam mesin pengering.

Gambar 16. Desain Pengering tipe Vertical Bed Dryer Pada penelitian ini digunakan hasil pertanian berupa jagung pipil, dengan jenis jagung Pioneer. Kapasitas maksimum pengering sebesar 60 kg jagung pipil dan kapasitas optimum pengering ini adalah 50 kg jagung pipil. Bagian – bagian pengering ini terdiri atas turbo blower CKE seri CZR 110watt, manometer, katup buang, pintu dan slider jagung. Desain pengering ini dibuat sekedap mungkin agar tidak terjadi kebocoran karena sistem pengeringan bertumpu pada tekanan dan laju aliran udara. Tekanan udara yang dibutuhkan untuk mesin pengering ini cukup tinggi, hal ini dikarenakan untuk agar udara dapat terdorong keatas dan mengalir pada jagung dari bagian bawah hingga ke bagian atas pengering. Gambar teknik dapat terlihat pada Lampiran 1.

4.1.2 Rancangan Fungsional Fungsi utama mesin yang dirancang adalah mengeringkan jagung dengan menggunakan udara lingkungan. Pemilihan bahan untuk membuat dan merancang mesin merupakan hal yang paling penting. Namun pemilihan bahan-bahan tersebut harus disesuaikan dengan ketersediaan bahan yang ada dipasaran .Secara garis besar mesin pengering vertical bed dryer yang dirancang terdiri dari beberapa bagian yang penting yaitu: bak penampung, reducer, rangka penyangga, spacer, saluran masuk atau feed trough dan turbo blower. Berikut ini bagian – bagian utama pengering vertical bed dryer dengan fungsinya :

32

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Bak Penampung Berfungsi sebagai tempat menyimpang jagung yang akan dikeringkan dengan ukuran tinggi 130 cm dan lebar sisi 25 cm x 25 cm dengan kapasitas maksimum 60 kg. Reducer Reducer berperan mengalirkan udara dari blower ke bak penampung agar tidak terjadi perubahan luas penampang secara bertahap. Sehingga aliran udara yang mengalir pada bak penyebarannya merata pada sistem pengeringan. Serta sebagai penghubung antara bak penampung dan spacer. Rangka Rangka merupakan tempat bertumpunya semua komponen mesin yang dirancang. Rangka mesin yang dibuat berasal dari besi siku tepatnya besi siku yang berbentuk L. Rangka ini dirancang kaku dan kuat agar dapat menopang semua beban yang menumpu pada rangka. Spacer Spacer berfungsi sebagai tempat kendali dari tekanan udara dan mengalirkan udara dari blower ke reducer. Spacer memiliki dua bagian tambahan, yang pertama manometer sebagai alat ukur untuk membaca pressure drop dari tekanan udara yang mengalir ke bahan pengeringan. Yang kedua drain valve yang berfungsi mengurangi debit dan tekanan udara ke bak penanpung pengering. Screen Screen ini berfungsi sebagai saluran masuk udara ke bak penampungan yang bersi jagung juga sebagai penahan jagung agar tidak jatuh ke blower. Terbuat dari dua lembar kawat ram 1 cm. Saluran masuk atau feed troughdan pintu Feed trough merupakan lubang yang berada diatas bak pengering sebagai tempat masuknya jagung ke bak penampung. Agar memudahkanmemasukan bahan ke bak penampung. Pintu berfungsi untuk mengeluarkan jagung dari bak penapung keluar, juga dilengkapi slider agar memudahkan aliran bahan keluar dari bakpenampung dan dipidahkan kedalam karung. Kipas (Fan) Kipas yang digunakan adalah turbo blower dari CKE berfungsi untuk menghasilkan udara bertekanan tinggi yang dapat mengalirkan udara ke bak penampung. Karena alat pengering ini bertipe bed dryer jadi dibutuhkan turbo blower agar udara dapat mengalir dari bagian bawah bak penampung hingga ke bagian atas. Motor listrik yang digunakan adalah motor listrik CKE tipe CZR 180 watt 1 fasa dengan tekanan sebesar 1000 Pa dan kecepatan putar 1500 rpm dengan debit 409 m3/jam.

4.1.3 Rancangan Struktural Rancangan struktural mesin pengering jagung tipe vertical bed dryer dibuat berdasarakan kriteria desain dan data-data yang diperoleh dari tinjauan pustaka. Bagian yang dirancang adalah: 1.

Bak penampung Bak pengering berukuran 25 cm x 25 cm x 130 cm dengan bahan plat PVC 6 mm. konektor untuk bak pengering berukuran untuk sisi dalam 36 cm x 36 cm dengan lubang baut diameter 4 mm. memiliki pintu berukuran 20 cm x 30 cm yang diberi dua buah engsel dan 1 buah slot kunci. Bak pengering dilapisi dengan armaflex 12 mm dan almunium polynum 5mm. Bentuk struktur bak pengering dapat lihat pada Gambar 17.

33

Gambar 17. Bak Penampung 2.

Rangka bak pengering Rangka ini berukuran 35 cm x 35 cm dengan bahan besi siku 20 mm x 20 mm x 4 mm, ukuran ini disesuaikan dengan ukuran bak pengering. Berfungsi untuk menopang dan menguatkan bak pengering juga agar dapat lebih mudah digabungkan dengan bagian lain pada alat pengering. Bentuk dan struktur bahan dapat lihat pada Gambar 18.

Gambar 18. Rangka bak pengering

3.

4.

Screen Screen berukuran 30 cm x 30 cm adalah dua buah kawat ram 1 cm x 1 cm yang dirangkat menjadi persegi ukuran 0.5 cm x o.5 cm per lubang. Berfungsi untuk menahan jagung dalam bak pengering serta dapat mengalirkan udara dari blower ke dalam bak pengering. Reducer Dirancang dengan bentuk atas mengikuti bak pengering yang berbentuk persegi dengan ukuran 25 cm x 35 cm. dan bentuk bagian bawah mengikuti control spacer dengan bentuk lingkaran berdiameter 10 cm dengan tinggi 30 cm dapat dilihat pada Gambar 19. Berfungsi agar perubahan ukuran penampang berubah secara bertahap sehingga tidak terjadi turbulensi dan penyumbatan udara.

34

Gambar 19. Reducer 5.

Control spacer Control spacer memiliki dirancang sebagai pengalir udara dari blower ke bak pengering. Memiliki ukuran diameter dalam 2 ½” dengan tinggi 30 cm dan tebal 6 mm. struktur control spacer ini dapat dilihat pada gambar 20. Control spacer memiliki 2 bagian tambahan yaitu :

Gambar 20. Control spacer

5.1 Drain valve Berfungsi untuk membuang udara yang dimaksudkan menurunkan tekanan udara pada ruang pengering. Drain valve memiliki ukuran 2”. Struktur drain valve ini dapat dilihat pada Gambar 21.

35

Gambar 21. Drain valve 5.2 Manometer Berfungsi untuk membaca pressure drop yang terjadi pada saat udara dialirkan ke bak pengering. Dirancang dengan ukuran pipa tegak 15 cm dan pipa miring 20 cm dengan sudut kemiringan 30o. Manometer ini terbuat dari kaca pirex. Pemasangan manometer ini dilengkapi dudukan manometer yang terbuat dari bahan besi plat 20 cm x 30 cm yang disambungkan dengan ring penjepit 3”. Sruktur manometer dapat dilihat pada Gambar 22.

Gambar 22. Manometer 6.

Rangka penyangga Rangka penyangga didesain untuk menopang seluruh beban dari mesin pengering. Memiliki ukuran 70cm x 70cm dengan tinggi 100cm, terbuat dari bahan besi siku 40mm x 40mm x 5mm. dengan ronggga – rongga yang dilapisi plat dan memiliki slider yang berfungsi memudahkan pengeluaran jagung dari bak pengering. Rangka ini juga dilengkapi dengan tangga yang terbuat dari besi siku 40mm x 40mm x 5mm dengan sudut kemiringan 25o yang berfungsi memudahkan pengguna untuk menaiki pengering. Sruktur rangka penyangga utama dapat dilihat pada Gambar 23.

36

Gambar 23. Rangka Penyangga

7.

Blower (turbo blower) Turbo blower dengan merk CKE tipe CZR 180Watt 220V 1A dengan daya ½ hp, memiliki tekanan 1000 Pa. Dibutuhkan karena disesuaikan dengan kebutuhan pengeringan agar dapat mengalirkan udara keseluruh bagian pengering. Sruktur blower dapat dilihat pada Gambar 24.

Gambar 24. Blower

8.

Rangka penyagga blower Dirancang untuk menopang dan menyeimbangkan blower dan memiliki fungsi untuk mengatur kerataan blower. Memiliki 4 kaki yang dilengkapi baut yang dapat di atur sesuai kebutuhan. Sruktur rangka penyangga blower dapat dilihat pada Gambar 25.

37

Gambar 25. Rangka Penyangga Blower

38

4.2 DESAIN SISTEM KENDALI 4.2.1

Perangkat keras

Sistem kendali didesain dalam suatu chasing berukuran 25cm x 50 cm x 20 cm yang menutupi rangkaian dengan posisi tertutup dan dengan sistem slider sebagai penutup dari chasing tersebut. Sistem kendali dengan menggunakan sistem kontrol otomatis sehingga dilengkapi dengan catu daya dengan travo CT 3A, dengan output yang digunakan 5V, 9V dan 12V untuk memenuhi kebutuhan dari IC pada rangkaian kendali dan Mikrokontroler DT-51 petrafuzz ver 3.3, DT-51 lowcost mikro system ver 2.2, rangkaian zerocrossing, dan modul lain seperti LCD, keypad, dan sensor SHT75 lalu dilengkapi dengan saklar ON/OFF, kipas pendingin 220V AC, 3 buah input RG64 dan rangkaian LED sebagai penerangan. Komponen utama pada mikrokontroler tipe Petrafuz MinSys ver 3.3 adalah DT51 Lowcost Mikro ver. 2.2, DT-51 Petrafuzz ver3.3, IC 7405, 7409, 7412, LM339, BTA41, kapasitor 2200µF 50V, Dioda 3A, resistor 100Ω, 407Ω, 304Ω, 639Ω 1kΩ,10kΩ.

Gambar 26. Desain chasing sistem kendali Pada sistem ini terdapat DT-51 petrafuz MinSys ver 3.3 yang berfungsi sebagai mikrokontroler utama dan DT-51 lowcost microsistem ver 2.2 berfungsi sebagai mikrokontroler pendamping. Mikrokontroler utama berfungsi sebagai unit distributor data, penulisan dan pembacaan sensor SHT75 secara digital melalu port control, pembacaan input keypad melalui port C dan data input output LCD melalui port LCD serta sistem akuisisi data kecomputer melalui port serial USB. Mikrokontroler pendamping berfungsi sebagai driver motor AC yang akan menerima keluaran dari parameter kelembaban melalui port 2. Mekanisme ini dirancang untuk menjaga kontinyuitas dari pembacaan data sensor dari mikrokontroler utama dalam selang waktu tertentu. Keluaran data suhu dan

39

kelembaban yang terbaca pada sensor dan diubah kedalam data pada DT51 petrafuz MinSys ver 3.3 dan di kondisikan sesuai fungsi logika yang telah dirancang dan output data diteruskan ke DT51 lowcost mikro system ver 2.2 dan menerjemahkan logika melalui rangkaian zerocrossing untuk mengatur keluaran tegangan yang dapat mengatur kecepatan putar dari motor AC. Kofigurasi masingmasing modul pada DT-51 Petrafuz MinSys ve 3.3 dapat dilihat sebagai berikut : a. Modul SHT75 Sebuah chip SHT75 memiliki 4 buah pin yang terdiri atas pin 1 : SCK, pin 2 : VDD, pin 3 : GND dan pin 4 : DATA. Pin 1 dan 4 selanjutnya dihubungkan masing – masing dengan port 3.2, 3,4, dan port 3.3, 3.5 DT51 Petrafuz MinSys ver 3.3 sedangkan pin 2 dan 3 dengan catu daya dapat dilihat pada Gambar 27. Hubungan antara sensor dan DT51 Petrafuz dihubungkan dengan rangkaian penggabung jalur dari ketiga buah sensor yang digunakan, yang bertujuan mengurangi tingkat kerumitan pemasangan sambungan kabel antara sensor dan DT51 Petrafuz. Rangkaian penggabung jalur sensor dapat dilihat pada Gambar 28 dibawah ini.

Gambar 27. Kofigurasi sensor SHT 75 pada DT51 Petrafuz MinSys ver 3.3

Gambar 28. Rangkaian penggabung jalur sensor ke DT51 Petrafuz MinSys ver 3.3 b. Modul LCD LCD memiliki port tersendiri pada DT51 Petrafuz MinSys ver 3.3 sehingga pemasangan dapat dilakukan dengan kabel pelangi 16 pin yang dihubungkan dengan ampenol LCD dan conector port pada ujung lainnya. Jenis LCD yang digunakan memiliki maksimum 16 karakter dan 2 baris dengan warna hijau. Dapat dilihat pada Gambar 29.

40

Gambar 29. Konfigurasi LCD pada DT51 Petrafuz MinSys ver 3.3 Sebuah LCD tipe LMB162A memiliki konfigurasi 16 pin dengan spesifikasi masing – masing seperti pada Tabel 7. Tabel 7. Konfigurasi pin LMB162A Pin No

Symbol

1 2 3 4 5 6

GND Vcc Vo RS R/W E

7 to 14 15 16

D0 to D7 VB1 VB0

Details Ground Supply voltage +5V Contrast adjustment 0->Control input 1-> Datainput Read/write Enable Data Backlight +5V Backlight Ground

c. Modul Keypad Keypad 4x4 memiliki 8 pin, dihubungkan dengan 2 buah konektor deret 4 yang tersambung dari keypad ke port C pada DT51 petrafuz MinSys ver 3.3. Setiap pin mempunyai fungsi yang berbeda. Seperti pada Gambar 30.

Gambar 30. Konfigurasi Keypad pada DT51 Petrafuz MinSys ver 3.3 d. Modul Driver Motor AC Driver motor AC ini terdiri atas DT51 Lowcost mikrosystem ver 2.2 yang dihubungkan dengan rangkaian zerocrossing sebagai detector tegangan AC. DT51 lowcost mikro ver 2.2 ini menerima data dari logika yang telah di baca dan di olah pada DT51 Petrafuz MinSys ver 3.3 lalu mngolah pada ketentuan yang telah dibuat pada gerbang logika untuk mengendalikan kecepatan motor melalui rangkaian zerocrossing yang mengolah logika dari DT51 lowcost mikro ver 2.2 dan mengatur

41

perubahan tegangan agar kecepatan putar motor dapat dikendalikan sesuai yang dinginkan. Hasil dari rangkaian yang dibuat dapat dilihat pada Gambar 31.

Gambar 31. Rangkaian Zerocrossing Detector tegangan AC e. Akuisisi Data Proses akuisisi data dilakukan dengan menghubungkan personal computer dengan DT51 Petrafuzz melalui port serial dengan USB downloader. Sedangkan untuk DT51 lowcost menggunakan downloader berupa DT-HIQ AT89S untuk menghubungkan antara personal computer dan mikrokontrolernya. Dengan program µC-51 dapat mentransfer logika yang telah di buat dari personal computer ke mikrokontroler seperti pada Gambar 32.

Gambar 32. Akuisisi data PC dengan DT51 Petrafuz MinSys ver 3.3 4.2.2 Perangkat lunak Pengaktifan beberapa modul seperti pembacaan sensor SHT75 sebagai sumber data, peragaan LCD dan jalur dua arah pada serial port DT51 Petrafuz dilakukan dengan menyusun perintah dalam bahasa C dalam software µC51. Pemrograman didahului dengan perintah pengaktifan DT51Petrafuz, pembacaan 3 buah sensor SHT75 pada setiap selang waktu tertentu untuk di olah dan di kirim ke menu tampilan suhu dan RH serta pengiriman data ke serial port pada LCD. Program pembacaan dan penulisan pada LCD 16x2 serta pembacaan tombol keypad 4x4. Disamping itu terdapat perintah pembacaan output dari serial port untuk dilanjutkan ke motor AC. Pada mikrokontroler ke dua yaitu DT51 lowcost mikro ver 2.0 juga terdapat program assembler khusus untuk driver motor AC yang terdiri atas rangkaian Zerocrossing. Perintah keseluruhan tercantum pada Lampiran 2 yang merupakan perintah utuh assembler untuk perangkat keras sistem kendali ini. Program simulasi ini dikembangkan untuk memperoleh sebuah algoritma yang secara spesifik sesuai dengan desain kendali yang diinginkan. Sebelum algoritma tersebut dijalankan pada sistem yang sebenarnya. Desain antar muka mencakup input set point suhu dan kelembaban dan tampilan pergerakan suhu dan RH. Pengkondisian data ini berfungsi sebagai input peralatan analog pada motor

42

AC. Hal ini dilakukan agar output menjadi data yang sesuai dengan besaran input peralatan yang digunakan yakni dalam bentuk selang tegangan (penyesuaian tegangan). Algoritma yang telah disusun dan diuji selanjutnya digunakan untuk mengolah data suhu dan RH yang dihasilkan oleh sensor SHT75. Keluaran algoritma pengendalian berupa nilai timer dikirimkan ke mikrokontroler lowcost ver 2.2 yang selanjutnya digunakan untuk meredam gelombang AC pada rangkaian zerocrossing sehingga kipas berputar dengan kecepatan sesuai dengan yang direncanakan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Lampiran 3.

43

4.3 PENGARUH KADAR AIR TERHADAP PRESSURE DROP Berdasarkan hasil pengujian pressure drop pada jagung dengan beberapa jenis kadar air yaitu 26% bb, 23% bb, 20% bb, 17% b.b, 14% bb. Dengan mengukur beberapa parameter yaitu suhu bola basah, suhu bola kering, dan kecepatan aliran udara (Vout) berdasarkan 5 tingkat kecepatan, maka didapatkan hasil bahwa pressure drop meningkat sesuai dengan laju aliran udara. Jika aliran udara meningkat maka pressure drop yang terukur juga meningkat. Pada saat pengukuran jagung pipil kadar air pada kadar air 23%bb dan 20 % bb terjadi penurunan tekanan, dan pada kadar 17% dan 14% b.b pressure drop nya meningkat ini disebabkan karena kerapatan jenis jagung pipil meningkat ketika kadar air hampir mendekati kadar air kesetimbangan, hasil ini dapat terlihat pada Gambar 33 yang digambar dalam grafik semi log. Pada saat laju aliran udara rendah yang berarti bahwa tekanan meningkat ini berpengaruh pada daya yang digunakan, dikarenakan tekanan balik pada kipas dengan mengalirkan udara bertambah besar sehingga daya untuk mengalirkan udara kedalam pengering menurun. Begitu juga sebaliknya, pada saat laju aliran udara tinggi dan tekanannya menurun maka daya yang digunakan untuk mengalirkan udara kedalam pengering menurun, ini di sebabkan beban untuk mengalirkan udara kedalam pengering menjadi rendah. Hasil ini dapat dibandingkan dengan grafik efisiensi kipas pada gambar 41.

Laju Aliran Udara m3/s.m2

0.800

0.400

0.200

0.100 100

1000 Pressure Drop Per Unit Depth (Pa/m) Kadar air (% b.b) 26%

23%

20%

17%

14%

Gambar 33. Resistance to airflow of shelled Corn (SI unit)

44

4.4 UJI KINERJA ALAT PENGERINGAN DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM KENDALI 4.4.1 Perubahan Suhu dan RH Dari hasil pengeringan jagung pipilan dengan sistem kendali didapatkan lama proses pengeringan terjadi selama 69.5 jam yang dimulai pada hari sabtu tanggal 24-11-2012 pukul 08:30 WIB hingga hari selasa tanggal 27-11-2012 pukul 12.00 WIB. Berdasarkan hasil pengujian pengeringan jagung pipil tersebut, maka diperoleh nilai suhu tumpukan jagung dan suhu lingkungan yang berubah - ubah selama proses pengeringan berlangsung. Nilai suhu lingkungan tertinggi yang tercatat selama proses pengeringan adalah 37.5oC, suhu terendah adalah 25.8oC sehingga suhu lingkungan rata-rata adalah 29.15oC. Sedangkan suhu rata-rata tumpukan di dalam pengering adalah 30.69oC dimana suhu tertinggi yang tercatat adalah 37.6 oC dan suhu terendah adalah 26.7oC. Gambar 34 akan memperlihatkan perubahan nilai suhu lingkungan dan suhu tumpukan rata-rata di dalam pengering selama proses pengeringan berlangsung. 39 37

Suhu (˚C)

35 33 31 29 27 25 0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

Waktu Pengeringan (jam) Suhu Tumpukan rata -rata

Suhu Lingkungan

Gambar 34. Fluktuasi suhu terhadap waktu selama proses pengeringan dengan sistem kendali Pengeringan ini adalah pengeringan dengan udara lingkungan, dengan sistem kendali maka kipas berputar dan mengalirkan udara ke dalam bak pengering pada saat udara lingkungan potensial yaitu M lingkungan lebih rendah dibandingkan M didalam tumpukan. Dari hasil tersebut dapat terlihat pengaruh suhu lingkungan terhadap suhu tumpukan. Gambar 35 menunjukkan perubahan suhu tumpukan di lima tingkatan terhadap waktu.

45

39 37

Suhu (˚C)

35 33 31 29 27 25 0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

Waktu Pengeringan (jam) Suhu 1

Suhu 2

Suhu 3

Suhu 4

Suhu 5

Gambar 35. Perubahan suhu tumpukan terhadap waktu selama proses pengeringan dengan sistem kendali Berdasarkan grafik diatas suhu tumpukan yaitu pada titik 1, 2, 3, 4, dan 5 menunjukkan suhu tumpukan jagung dari tumpukan terbawah sampai dengan tumpukan teratas. Pada 20 jam pertama pengeringan terlihat bahwa suhu tumpukan terbawah yaitu pada titik 1 lebih tinggi dibandingkan dengan suhu pada titik lainnya, lalu mulai suhu mulai menurun pada titik 2 hingga 5. Pada titik 5 yaitu pada tumpukan teratas terjadi perbedaan suhu yang begitu besar dari titik yang lainnya. Hal tersebut dikarenakan udara lingkungan yang masuk akan mengenai tumpukan terbawah lebih dulu lalu mengalir ke bagian atas sehingga suhu 1 cenderung sama dengan suhu udara lingkungan yang masuk dan air yang diuapkan mengalir keatas sehingga titik 5 menjadi titik dengan suhu terendah. Dan pada jam ke 25 hingga jam ke 75 (proses pengeringan berakhir) perubahan suhu dari titik 1 hingga 5 mulai terlihat seragam, hal ini dikarenakan kadar air di tumpukan semakin menurun sehingga udara yang dialirkan sudah mulai seragam sehingga perubahan suhu didalam pengering menjadi seragam. Selama proses pengeringan suhu yang tertinggi pada suhu 1 adalah 37.6oC dan suhu terendah adalah 28.2oC. Sedangkan pada suhu 5 (tumpukan teratas), suhu tertinggi adalah 32oC dan suhu terendah 26.7oC. Perubahan RH terhadap waktu dapat dilihat pada Gambar 36.

46

Kelembaban Relatif (%)

100 90 80 70 60 50 40 0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

Waktu Pengeringan (Jam) RH Tumpukan Atas

RH Lingkungan

Gambar 36. Hubungan antara RH terhadap waktu selama proses pengeringan dengan sistem kendali Berdasarkan pengujian, diperoleh data yang menunjukkan bahwa RH lingkungan tertinggi yang tercatat adalah 94.8%, RH terendah adalah 52.4% sehingga RH lingkungan rata-rata adalah 82.83%. Sedangkan RH rata-rata setelah melewati tumpukan jagung lapisan atas 87% dimana RH tertinggi yang tercatat adalah 93.6% dan RH terendah adalah 71%. Berdasarkan grafik terlihat bahwa pada ketika RH lingkungan lebih rendah dari pada RH tumpukan, pada kondisi tersebut udara lingkungan sangat potensial untuk dialirkan kedalam pengering. Namun sebaliknya jika RH lingkungan lebih rendah dibandingkan dengan RH tumpukan jagung lapisan atas maka pada kondisi tersebut udara lingkungan tidak potensial sehingga udara tidak dialirkan. Pada Gambar 37 menunjukkan hubungan antara kelembaban mutlak terhadap waktu. 0.035 Kelembaban mutlak (g uap/kg u.k)

0.033 0.031 0.029 0.027 0.025 0.023 0.021 0.019 0

5

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 Waktu pengeringan (jam) H Tumpukan Lap. Atas

H Lingkungan

Gambar 37. Hubungan kelembaban mutlak terhadap waktu selama proses pengeringan dengan sistem kendali

47

Berdasarkan grafik diatas terlihat bahwa selama proses pengeringan berlangsung cenderung kelembaban mutlak pada lingkungan relatif lebih rendah dibandingkan dengan kelembaban pada tumpukan jagung lapisan atas. Namun terjadi fluktuasi pembasahan dan pengeringan pada saat udara tidak dialirkan. Hal tersebut dikarena kelembaban mutlak pada lingkungan lebih tinggi dibandingkan kelembaban mutlak pada tumpukan jagung lapisan atas.

4.4.2 Hubungan Kadar Air Kesetimbangan Terhadap Putaran Kipas

Kadar air Kesetimbangan (M) %b.k

30.00

4.0 3.8 3.6 3.4 3.2 3.0 2.8 2.6 2.4 2.2 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0

25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 0

10

20

30

40

50

60

70

tingkat Kecepatan puataran Kipas

Berdasarkan nilai yang didapat dari sensor suhu dan RH pada saat proses pengeringan, dengan menggunakan keluaran sensor yang diolah kedalam persamaan EMC Henderson (Thompson, 1967) untuk memperoleh nilai yang mendekati kadar air kesetimbangan (Me), baik pada lingkungan, lalu tumpukan pada lapisan bawah dan tumpukan pada lapisan atas jagung pipilan yang dikeringkan. Dari hasil tersebut nilai M dijadikan perbandingan untuk penentuan tingkat kecepatan putar kipas (strategi pengendalian kipas) seperti yang telah dijelaskan pada bagian desain rancangan sistem kendali. Gambar 38 memperlihatkan fluktuasi nilai kadar air kesetimbangan terhadap waktu dan terhadap kecepatan putar kipas yang dihitung dengan menggunakan persamaan EMC Henderson. Pada grafik kipas berputar pada saat kadar air kesetimbangan lingkungan lebih rendah dibandingkan M di tumpukan, adapun terjadi beberapa perubahan tingkatan kecepatan yaitu pada saat perubahan kadar air kesetimbangan M lingkungan berada diantara M tumpukan lapisan bawah dan atas.

80

Waktu Pengeringan (Jam) M lingkungan M Tumpukan Atas

M Tumpukan Bawah Putaran Kipas

Gambar 38. Hubungan antara kadar air kesetimbangan terhadap waktu dan putaran kipas selama proses pengeringan dengan sistem kendali Berdasarkan grafik pada Gambar 38 terlihat bahwa bahwa kadar air kesetimbangan berubah dengan bertambahnya waktu. Pada awal proses pengeringan terlihat M lingkungan lebih rendah dibandingkan dengan M pada tumpukan lapisan bawah maupun lapisan atas jagung. Pada kondisi tersebut terlihat bahwa kipas menyala maksimal. Sedangkan pada saat M lingkungan terlihat sama dengan kadar air kesetimbangan tumpukan lapisan bawah, pada kondisi tersebut kipas berputar berubah – ubah menyesuaikan terhadap M yang terbaca pada sensor yaitu pada rasio kecepatan 1, 2, 3,

48

4. Hal tersebut terjadi karena terkadang M lingkungan lebih rendah dibandingkan dengan M tumpukan pada lapisan atas tetapi lebih tinggi dari M tumpukan pada lapisan bawah. Namun pada saat M lingkungan lebih tinggi dibandingkan dengan M pada tumpukan lapisan bawah dan lapisan atas jagung yang dikeringkan. Adapun penurunan kecepatan maksimum pada kipas sesuai dengan kadar air yang terukur. Pada kondisi ini lebih cenderung tidak menyala. Hal ini membuktikan bahwa strategi pengendalian telah bekerja sesuai dengan yang diharapkan. Laju aliran udara merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi lamanya proses pengeringan. Semakin cepat laju aliran udara maka proses pengeringan akan lebih cepat dan sebaliknya. Pada pengujian dengan menggunakan sistem kendali ini, titik pengukuran kecepatan angin pada lubang setelah melewati tumpukan jagung paling atas. Dari data tersebut didapatkan debit terbesar pada proses pengeringan adalah 0.0375 m3/s.

4.4.3 Perubahan Kadar Air Pada pengeringan jagung pipilan dengan sistem kendali, jagung yang digunakan adalah jagung pioneer yang diperoleh dari lampung dengan kadar air awal jagung rata-rata adalah 25.23%bk. dengan kapsitas pengeringan 50 kg. 30.00

Kadar Air %b.k

25.00

20.00

15.00

10.00 0

15

30

45

60

75

Waktu pengeringan (Jam) lapisan atas

lapisan tengah

lapisan bawah

Gambar 39. Perubahan kadar air terhadap putaran kipas pada berbagai macam kecepatan kipas Dari grafik diatas dapat terlihat penurunan kadar air dari tumpukan bawah, tengah dan atas. Penurunan kadar air terjadi pada saat kipas menyala, yaitu pada saat udara yang potensial untuk pengeringan dialirkan ke tumpukan jagung. Untuk jagung lapisan atas penurunan kadar airnya lebih lambat dibandingkan lapisan tengan dan bawah. Hal ini di sebabkan aliran udara pengering kelapisan atas jagung lebih lama dibandingkan pada lapisan bawah yang terlihat pada grafik suhu lapisan bawah hampir sama dengan suhu lingkungan. Adapun beberapa titik kadar air pada lapisan bawah dan tengah berubah naik, ini dikarenakan perbedaan kerataan kadar air jagung pada tumpukan, sehingga kadar air yang terukur ada yang meningkat.

49

4.5

KONSUMSI ENERGI LISTRIK SELAMA PROSES PENGERINGAN

Pada proses pengeringan jagung pipilan dengan kadar air awal pengeringan bahan sebesar 20%b.b dengan Nilai suhu lingkungan tertinggi yang tercatat selama proses pengeringan adalah 37.5oC, suhu terendah adalah 25.8oC sehingga suhu lingkungan rata-rata adalah 29.15oC. dan Berdasarkan pengujian, diperoleh data yang menunjukkan bahwa RH lingkungan tertinggi yang tercatat adalah 94.8%, RH terendah adalah 52.4% sehingga RH lingkungan rata-rata adalah 82.83%. dengan lama pengeringan selama 69.5 jam dan lama kipas menyala 20.5 jam dengan kadar air akhir rata – rata 13.61%b.b. maka didapatkan konsumsi energi listrik sebesar 4.25 kWh atau 15.3 MJ sehingga KESnya 4.37 MJ/kg air yang diuapkan. Penggunaan energi dapat dilihat pada gambar 40.

5.5 5 4.5

Energi (kWh)

4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

Waktu Pengeringan (Jam) Gambar 40. Konsumsi energi listrik selama proses pengeringan Dari hasil tersebut bila dibandingkan dengan studi Simbolon (2011), penggunaan energi listrik lebih tinggi, ini disebabkan oleh efisiensi kipas yang rendah dan juga laju aliran udara per m3 yang lebih besar. Efisiensi kipas dihitung menggunakan persamaan (15), efisiensi terhadap debit bervariasi sesuai dengan daya yang digunakan. Ini dapat terlihat pada Gambar 41. Efisiensi tertinggi sebesar 17.75% ini didapat ketika debit kipas tertinggi pada kipas dan efisiensi terendah sebesar 12.39% didapat ketika debit kipas terendah. Maka di dapatkan efisiensi rata – rata sebesar 15.8%.

50

210

15.00

200

10.00

190

5.00

180

0.00 0.000

0.010

0.020

0.030

0.040

0.050

0.060

Daya (Watt)

η Kipas (%)

20.00

170 0.070

Q (m3/s) Daya (Watt)

Efisiensi kipas (%)

Gambar 41. Hubungan daya dan efisiensi kipas terhadap debit

51

V.

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN 1.

2.

3.

4.

Komponen utama pada pengering tipe ini adalah blower, manometer, drain valve, termometer, reducer, bak pengering dan penyangga. Luas pengering adalah 70 cm x 70 cm dengan tinggi total 210 cm dan luas bak penampungnya adalah 25 cm x 25 cm dengan tinggi 130 cm. Bak pengering dilapisi armaflex dengan tebal 12 mm dan almuniumfoil polynum sebagai isolator, agar panas dari luar pengering tidak mempengaruhi pengeringan dalam mesin pengering. Pengering bekerja dengan menggunakan sistem kontrol otomatis yang dilengkapi dengan mikrokontroler yang memiliki catu daya dengan travo CT 3A, dengan output yang di gunakan 5V, 9V dan 12V untuk memenuhi kebutuhan dari IC pada rangkaian kendali dan Mikrokontroler pada rangkaian Pengendali. Komponen utama pada kontroler adalah mikrokontroler tipe DT-51Petrafuz MinSys ver 3.3, DT-51 Lowcost Mikro ver. 2.2, DT-51 Petrafuzz ver3.3, IC 7405, 7409, 7412, LM339, BTA41, kapasitor 2200µF 50V, Dioda 3A, resistor 100Ω, 407Ω, 304Ω, 639Ω 1kΩ,10kΩ. Pengujian pressure drop pada jagung berdasarkan kadar air yang berbeda yang didapatkan yaitu jika aliran udara meningkat maka pressure drop yang terukur juga meningkat. Pada saat pengukuran jagung pipil pada kadar air 23% dan 20 % b.b terjadi penurunan tekanan, dan jagung pada kadar air 17% dan 14% b.b pressure drop nya meningkat ini disebabkan karena kerapatan jenis jagung pipil yang meningkat ketika kadar air jagung mendekati kadar air kesetimbangan. Dengan menggunakan siste kendali yang dirancang, pengujian dengan kadar air awal 20%b.b hingga kadar air akhir 13.26%b.b. Dengan nilai suhu lingkungan tertinggi yang tercatat selama proses pengeringan adalah 37.5oC dan suhu terendah adalah 25.8oC sehingga suhu lingkungan rata-rata adalah 29.15oC. Lalu berdasarkan pengujian, diperoleh data yang menunjukkan bahwa RH lingkungan tertinggi yang tercatat adalah 94.8% dan RH terendah adalah 52.4% sehingga RH lingkungan rata-rata adalah 82.83%. dengan lama pengeringan selama 69.5 jam dan lama kipas menyala 20.5 jam dan didapatkan konsumsi energi listrik sebesar 15.3 MJ sehingga KESnya 4.37 MJ/kg air yang diuapkan.

5.2 SARAN 1. 2. 3.

Perlu dilakukan perbaikan di bagian pengukuran data listrik. Perlu dilakukan penambahan mikrokontroler agar logika yang dimuat dapat di olah semua. Penggunaan kipas dengan efisiensi lebih besar agar diperoleh penghematan energi listrik yang lebih besar.

52

DAFTAR PUSTAKA

Anonim]. 2011. Data Sheet Sensor Sensirion. USA : CMO Sens Sensirion. [Anonim]. 2012. Innovative Electronic Manual Book. Surabaya : Innovative electronic Co. inc. [Anonim]. 2012. Manual book Blower CKE tipe CZR. China. CKE Co.Inc. [Anonim]. 2012. SNI 01-3920-1995. Standar mutu jagung Bahan Baku Pakan. Jakarta : Badan Standar Nasional (BSN) Bishop O. 2006. Dasar-Dasar Elektronika. Jakarta : Erlangga. Brooker DB, FW Bakker-Arkema, and CW Hall. 1992. Drying and storage of Grain and Oil seeds. Van Nostrand Reinhold, New York. Hendarto D. 2008. Sistem Kendali Pada In Store Dryer (ISD) Untuk Komoditas Jagung. Thesis. Program Pascasarjana. Institut Pertanian Bogor. Henderson, SM dan RL Perry. 1976. Agricultural Process Engineering. The AVI Pub. Co. Inc. Westport, Connecticut. Kamaruddin A. 1986. Penerapan energi Surya dalam Proses Thermal Pengolahan Hasil Pertanian. Fakultas Teknologi Pertanian, IPB. Simbolon LD. 2011. Stategi Pengendalian Pada Pengeringan Jagung Pipilan Yang Memanfaatkan Udara Lingkungan. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Somantri AS. 2003. Persamaan Kolerasi Kadar Air Kesetimbangan Untuk Lada. Buletin keteknikan pertanian. 17:22-28. Sulikah, Nelwan LO, Swastawa IN. 2008. Disain dan Uji Kinerja Pengering Rotari Tumpukan untuk Pengeringan Jagung Pipilan. Jurnal Keteknikan Pertanian. Tahir Muh. 2009. Desain Kendali Laju Aliran Udara dan Sistem Pengumpanan Bahan Bakar Biomassa berbasih Fuzzy pada Pengering Jagung ERK-Hybrid. Tesis. Program Pascasarjana. Institut pertanian Bogor. Wikipedia. 2012. http://id.wikipedia.org/wiki/Jagung. (diakses tanggal 10 Juni 2012)

53

LAMPIRAN

54

Lampiran 1. Gambar teknik pengering tipe vertical bed dryer

55

Lampiran 1. Gambar teknik pengering tipe vertical bed dryer (lanjutan)

56


57


58


59

Lampiran 2. Program pembacaan Sensor SHT75, LCD dan strategi pengendalian #include #include <math.h> #include <stdio.h> #include

#define USE_ASSEMBLY (1) #define InitLCD 0x0740 #define CommandLCD 0x07B0 #define WriteLCD 0x07D0 #define ReadLCD 0x07F0 #define ReadAddrLCD 0x0820 //unsigned char SetDDRAM @ 0x0850; #define SetDDRAM 0x0850 #define SetCGRAM 0x0870 //Command #define Display_clr 0x01 #define Cursor_home 0x02 #define Display_off 0x08 #define Cursor_off 0x0C #define Cursor_on 0x0E #define Cursor_blink 0x0F #define CurShLeft 0x10 #define CurShRight 0x14 #define Disp_Sh_left 0x18 #define Disp_Sh_right 0x1C #define Cursor_inc 0x06 //Hubungan DT-51 LCMS dengan Sensirion SHT11 #define ShtData1 P3_B2 //Pin 1 (Data) SHT1 terhubung dengan P3.2 #define ShtData2 P3_B3 //Pin 1 (Data) SHT2 terhubung dengan P3.3 //#define ShtData2 P1_B5 //Data SHT75 dihubungkan dg P1.7 #define sck2 P1_B4 // SCK SHT75 dihubungkan dg P1.6 #define ShtData3 P3_B4 //Data SHT75 dihubungkan dg P1.7 //#define ShtData3 P1_B7 //Data SHT75 dihubungkan dg P1.7 #define sck3 P1_B6 // SCK SHT75 dihubungkan dg P1.6

//Pin 4 SHT11 terhubung GND pada pin 1 header PORT1 //Pin 8 SHT11 terhubung VCC pada pin 2 header PORT1 #define TRUE 0x01 // Value representing TRUE #define FALSE 0x00 // Value representing FALSE #define ON 0x01 // Value representing ON

60

#define OFF 0x00 // Value representing OFF #define HIGH 0x01 // Value representing ON #define LOW 0x00 // Value representing OFF unsigned char PORTA @ 0x2000; unsigned char PORTB @ 0x2001; unsigned char PORTC @ 0x2002; unsigned char CPORT @ 0x2003; unsigned char Flag @ 0x21; unsigned char Nilai @ 0x30;

//#define SDATA P3_B4 // Serial data I2C near unsigned int Temp,Humi; char unsigned bit TimeOut,Ackbit; //Ackbit : '0' (ACK), '1' (NOACK) extern near unsigned char ACC; //code unsigned char Pesan1[] = " KENDALI-SUHU"; //code unsigned char Pesan2[] = " TEP-IPB 2012 "; void delay5ms(void); void delay50ms(void); unsigned char keyscan(void); void Serial_Out(unsigned char Data); void initlcd(void); void disp_clear(void); void disp_off(void); void Kirim_Karakter(void); void Posisi_Awal(void); void GeserCursor_Kiri(void); void GeserCursor_Kanan(void); void GeserDisplay_Kanan(void); void GeserDisplay_Kiri(void); void Baris2(void); void KirimPesan_LCD(unsigned char *msg); void PrintString(const char *msg); void gastarik(void); void gaslepas(void); void gasmati(void); void koptarik(void); void koplepas(void); void gastkopt(void); void gastkopl(void); void gaslkopt(void); void gaslkopl(void); void delay1s(void); void LCD_sdata(unsigned char var);

61

//-------------- pembacaan LCD ------------void initlcd(void){ #asm lcall InitLCD #endasm; delay5ms(); disp_clear(); }

void disp_clear(void) { #asm mov A,#0x01 lcall CommandLCD #endasm delay50ms(); } void Posisi_Awal(void){ unsigned char i; #asm mov A,#Cursor_home lcall CommandLCD #endasm; for (i=0;i<10;i++) delay50ms(); } /* void GeserCursor_Kanan(void){ unsigned char i; #asm mov A,#CurShRight lcall CommandLCD #endasm; for (i=0;i<5;i++) delay50ms(); } void GeserCursor_Kiri(void){ #asm mov A,#CurShLeft lcall CommandLCD #endasm; delay5ms(); }

62

*/ void tulis_data(unsigned char var1, unsigned char var2){ ACC = var1; #asm lcall SetDDRAM #endasm; ACC = var2; #asm lcall WriteLCD #endasm delay5ms(); } /* void Baris2(void){ #asm mov A,#40H lcall CommandLCD #endasm; delay5ms(); } void LCD_sdata(unsigned char var){ ACC = var; #asm lcall WriteLCD #endasm delay50ms(); } void LCD_senddata(unsigned char var){ #asm lcall WriteLCD #endasm delay50ms(); } */ void LCD_sendstring(unsigned char *var){ while(*var) //till string ends LCD_senddata(*var++); //send characters one by one } void disp_off(void) { #asm mov A,#0x08

63

lcall CommandLCD #endasm delay50ms(); } /* //----------------pembacaan keypad---------------------unsigned char keyscan(void){ unsigned char i,j=0xef,k,r,l; for(i=0;i<4;i++) {//1101 1111:df //1011 1111:bf //0111 1111:7f PORTC =j; //1110 1111 OutR4321 In_c321 delay5ms();delay5ms(); k = PORTC; k &= 0x0f; if(k!=0x0f) { if(k==0x0e) r=1+(i*4); if(k==0x0d) r=2+(i*4); if(k==0x0b) r=3+(i*4); if(k==0x07) r=4+(i*4); } j = (j<<1)+1; } if(r==1) l=0x44; // huruf D if(r==2) l=0x23; // simbol # if(r==3) l=0x30; // angka 0 if(r==4) l=0x2A; // simbol * if(r==5) l=0x43; // huruf C if(r==6) l=0x39; // angka 9 if(r==7) l=0x38; // angka 8 if(r==8) l=0x37; // angka 7 if(r==9) l=0x42; // huruf B if(r==10) l=0x36; // angka 6 if(r==11) l=0x35; // angka 5 if(r==12) l=0x34; // angka 4 if(r==13) l=0x41; // huruf A if(r==14) l=0x33; // angka 3 if(r==15) l=0x32; // angka 2 if(r==16) l=0x31; // angka 1 // if(r<=9) l= r+0x30; else if(r==10) l=r+0x20; else if(r==11) l=r+0x25; else if(r==12) l=r+0x17; // l=0x32; return(l); }

64

*/ void Serial_Out(unsigned char Data){ TI = 0; SBUF = Data; while (!TI); } char dapathuruf(void) { while(RI==0); RI=0; return SBUF; } void init232(void) //9600 bps, 8N1 { TMOD=(TMOD&0x0F)|0x20; //Timer 1 Mode 2 (Auto reload) SCON=0x52; //Serial Mode 1 (8-bit UART), REN=1 (Receiver Enable) // TI=1 (Transmit buffer empty) PCON=PCON&0x7F; //SMOD=0 (Double baud rate disable) TH1=0xFD; //9600 bps (11,059 MHz) ET1=0; //Disable Timer 1 interrupt TR1=1; //Timer 1 Run } void delay50ms(void){ unsigned char i; for (i=0; i<10; i++) delay5ms(); } void delay1s(void){ unsigned char i; for (i=0; i<200; i++) delay5ms(); } void delay5ms(void){ unsigned char Temp; Temp = TMOD; TMOD = 0x21; TH0 = 0xED; TL0 = 0xFF; TR0 = 1; TF0 = 0; while (!TF0); TR0 = 0; TMOD = Temp; }

65

void sck1nol(void) { //pin PA0 untuk SHT1 low unsigned char aa; aa=PORTA & 0x0FE; PORTA=aa; } void sck1satu(void) { //pin PA0 untuk SHT1 high unsigned char aa; aa=PORTA & 0x0FE | 0x01; PORTA=aa; } void sck2nol(void) { //pin PA1 untuk SHT2 low unsigned char aa; aa=PORTA & 0x0FD; PORTA=aa; } void sck2satu(void) { //pin PA1 untuk SHT2 high unsigned char aa; aa=PORTA & 0x0FD | 0x02; PORTA=aa; } void sck3nol(void) { //pin PA1 untuk SHT2 low unsigned char aa; aa=PORTA & 0x0FB; PORTA=aa; } void sck3satu(void) { //pin PA1 untuk SHT2 high unsigned char aa; aa=PORTA & 0x0FB | 0x04; PORTA=aa; } //------// Delays //------void delay_us (unsigned int time_end) { unsigned int index; for (index = 0; index < time_end; index++); }

void delay_ms (unsigned int time_end) { unsigned int index;

66

unsigned int us; for (index = 0; index < time_end; index++) { for (us = 0; us < 100; us++); } }

void SHT_Start1 (void) { ShtData1=1; //Pin ShtData sebagai input, sehingga berlogika '1' delay_us(1000); sck1nol(); delay_us(1000); sck1satu(); //Clock pertama delay_us(1000); ShtData1=0; //Pin ShtData = '0' delay_us(1000); sck1nol(); delay_us(500); sck1satu(); //Clock kedua delay_us(1000); ShtData1=1; //Pin ShtData = '1' (input) delay_us(1000); sck1nol(); //Pin ShtClock = '0' delay_us(1000); } void SHT_Start2 (void) { ShtData2=1; //Pin ShtData sebagai input, sehingga berlogika '1' delay_us(1000); sck2nol(); delay_us(1000); sck2satu(); //Clock pertama delay_us(1000); ShtData2=0; //Pin ShtData = '0' delay_us(1000); sck2nol(); delay_us(500); sck2satu(); //Clock kedua delay_us(1000); ShtData2=1; //Pin ShtData = '1' (input) delay_us(1000); sck2nol(); //Pin ShtClock = '0' delay_us(1000); }

67

void SHT_Start3 (void) { ShtData3=1; //Pin ShtData sebagai input, sehingga berlogika '1' delay_us(1000); sck3nol(); delay_us(1000); sck3satu(); //Clock pertama delay_us(1000); ShtData3=0; //Pin ShtData = '0' delay_us(1000); sck3nol(); delay_us(500); sck3satu(); //Clock kedua delay_us(1000); ShtData3=1; //Pin ShtData = '1' (input) delay_us(1000); sck3nol(); //Pin ShtClock = '0' delay_us(1000); } //--- Reset komunikasi: 9 clock cyle dengan ShtData '1', lalu kondisi start --void SHT_Connection_Reset1 (void) { unsigned char i; ShtData1=1; sck1nol(); for (i=0; i<9; i++) { sck1satu(); //Kirim Data (ShtClock rising edge), 9 kali delay_us(1000); sck1nol(); delay_us(1000); } SHT_Start1(); //Transmission Start } void SHT_Connection_Reset2 (void) { unsigned char i; ShtData2=1; sck2nol(); for (i=0; i<9; i++) { sck2satu(); //Kirim Data (ShtClock rising edge), 9 kali delay_us(1000);

68

sck2nol(); delay_us(1000); } SHT_Start2();

//Transmission Start

} void SHT_Connection_Reset3 (void) { unsigned char i; ShtData3=1; sck3nol(); for (i=0; i<9; i++) { sck3satu(); //Kirim Data (ShtClock rising edge), 9 kali delay_us(1000); sck3nol(); delay_us(1000); } SHT_Start3(); //Transmission Start } //Tunggu sampai SHT11 selesai melakukan pengukuran (pin Data = '0') //Timeout pengukuran sekitar 1/4 detik (TimeOut = '0' --> measure OK) void SHT_Wait1 (void) { unsigned char i;unsigned int hit; // unsigned char j; ShtData1=1; //Pin ShtData sebagai input for (i=0; i<500; i++){;} hit=0; do {TimeOut=ShtData1; hit++;} while((TimeOut != 0) && (hit <= 20000)); } void SHT_Wait2 (void) { unsigned char i;unsigned int hit; unsigned char j; ShtData2=1; //Pin ShtData sebagai input for (i=0; i<500; i++){;} hit=0; do

69

{TimeOut=ShtData2; hit++;} while((TimeOut != 0) && (hit <= 20000)); } void SHT_Wait3 (void) { unsigned char i;unsigned int hit; unsigned char j; ShtData3=1; //Pin ShtData sebagai input for (i=0; i<500; i++){;} hit=0; do {TimeOut=ShtData3; hit++;} while((TimeOut != 0) && (hit <= 20000)); } //Transmit Data dan ambil bit Acknowledge void SHT_Write_Byte1 (unsigned char data){ unsigned char i,ab;unsigned int hit; for (i=128; i>=1; i/=2) {ab=data; if ((ab & i) == i) ShtData1=1; //Kirim MSB first else ShtData1=0; sck1satu(); //Kirim Data (ShtClock rising edge) delay_us(500); sck1nol(); delay_us(500); } ShtData1=1; //Pin ShtData sebagai input sck1satu(); delay_us(100); hit=0; do {Ackbit=ShtData1; //Ambil sinyal acknowledge hit++; }while((Ackbit != 0) && (hit <= 20000)); sck1nol(); delay_us(100); } void SHT_Write_Byte2 (unsigned char data){

70

unsigned char i,ab;unsigned int hit; for (i=128; i>=1; i/=2) {ab=data; if ((ab & i) == i) ShtData2=1; //Kirim MSB first else ShtData2=0; sck2satu(); //Kirim Data (ShtClock rising edge) delay_us(500); sck2nol(); delay_us(500); } ShtData2=1; //Pin ShtData sebagai input sck2satu(); delay_us(100); hit=0; do {Ackbit=ShtData2; //Ambil sinyal acknowledge hit++; }while((Ackbit != 0) && (hit <= 20000)); sck2nol(); delay_us(100); } void SHT_Write_Byte3 (unsigned char data){ unsigned char i,ab;unsigned int hit; for (i=128; i>=1; i/=2) {ab=data; if ((ab & i) == i) ShtData3=1; //Kirim MSB first else ShtData3=0; sck3satu(); //Kirim Data (ShtClock rising edge) delay_us(500); sck3nol(); delay_us(500); } ShtData3=1; //Pin ShtData sebagai input sck3satu(); delay_us(100); hit=0; do {Ackbit=ShtData3; //Ambil sinyal acknowledge hit++; }while((Ackbit != 0) && (hit <= 20000)); sck3nol(); delay_us(100); //hit = Ackbit + 0x30; //tulis_data(0x02,hit);

71

} //Receive Data dan kirim bit "AckBit" ('0' untuk ACK atau '1' untuk NACK) unsigned char SHT_Read_Byte (void) { unsigned char i,data; ShtData1=1; //Pin ShtData sebagai input for (i=0; i<8; i++) { data<<=1; sck1satu(); delay_us(500); data|=ShtData1; //Ambil Data (MSB first) sck1nol(); delay_us(500); } if (Ackbit==1) ShtData1=1; //Kirim Noacknowledge else ShtData1=0; //Kirim Acknowledge delay_us(1000); sck1satu(); delay_us(500); sck1nol(); delay_us(500); ShtData1=1; //Pin ShtData sebagai input return data; }

unsigned char SHT_Read_Byte1(void){ unsigned char i; unsigned int data=0; sck1nol(); // ShtData1=1; //Pin ShtData sebagai input for (i=128; i>=1; i/=2) { sck1satu(); if(ShtData1==1){data = data | i;}; delay_us(50); sck1nol(); delay_us(50); } if (Ackbit==1) ShtData1=1; //Kirim Noacknowledge else ShtData1=0; //Kirim Acknowledge sck1satu();

72

delay_us(50); sck1nol(); delay_us(50); ShtData1=1; return(data);

//Pin ShtData sebagai input

} unsigned char SHT_Read_Byte2(void){ unsigned char i; unsigned int data=0; sck2nol(); // ShtData1=1; //Pin ShtData sebagai input for (i=128; i>=1; i/=2) { sck2satu(); if(ShtData2==1){data = data | i;}; delay_us(50); sck2nol(); delay_us(50); } if (Ackbit==1) ShtData2=1; //Kirim Noacknowledge else ShtData2=0; //Kirim Acknowledge sck2satu(); delay_us(50); sck2nol(); delay_us(50); ShtData2=1; //Pin ShtData sebagai input return(data); } unsigned char SHT_Read_Byte3(void){ unsigned char i; unsigned int data=0; sck3nol(); // ShtData1=1; //Pin ShtData sebagai input for (i=128; i>=1; i/=2) { sck3satu(); if(ShtData3==1){data = data | i;}; delay_us(50); sck3nol(); delay_us(50); } if (Ackbit==1) ShtData3=1; //Kirim Noacknowledge else ShtData3=0; //Kirim Acknowledge sck3satu();

73

delay_us(50); sck3nol(); delay_us(50); ShtData3=1; return(data);

//Pin ShtData sebagai input

} //Pengukuran dan pembacaan Temperature dari SHT11 // Celcius = SOt * d2 + d1 ;dengan d2 = 0.01 (14-bit) dan d1 = -40 (VDD = 5Volt) // Celcius = (ADC_Temp * 0.01) - 40 -- dikalikan dengan 100 // Celcius = (ADC_Temp - 4000)

unsigned int SHT_Measure1(unsigned char var){ unsigned int dtt1,dtt2; unsigned int ADC_Temp;unsigned char bb=0; SHT_Write_Byte1(var); //Command Measure Temperature SHT_Wait1(); //Tunggu sampai pengukuran selesai bb=0x30+Ackbit; Ackbit=0; //Kirim ACK untuk menerima byte berikutnya dtt1=SHT_Read_Byte1(); //Ambil byte MSB Ackbit=1; //Kirim NACK untuk mengakhiri penmgambilan data dtt2=SHT_Read_Byte1(); //Ambil byte LSB //Catatan: Faktor konversi pada rumus dikalikan dengan 100 untuk // memperoleh hasil pengukuran temperature per-100 derajat (0,01) // dengan adanya pembulatan ADC_Temp= (dtt1 *256 + dtt2); return(ADC_Temp); } unsigned int SHT_Measure2(unsigned char var){ unsigned int dtt1,dtt2; unsigned int ADC_Temp;unsigned char bb=0; SHT_Write_Byte2(var); //Command Measure Temperature SHT_Wait2(); //Tunggu sampai pengukuran selesai bb=0x30+Ackbit; Ackbit=0; //Kirim ACK untuk menerima byte berikutnya dtt1=SHT_Read_Byte2(); //Ambil byte MSB Ackbit=1; //Kirim NACK untuk mengakhiri penmgambilan data dtt2=SHT_Read_Byte2(); //Ambil byte LSB //Catatan: Faktor konversi pada rumus dikalikan dengan 100 untuk // memperoleh hasil pengukuran temperature per-100 derajat (0,01) // dengan adanya pembulatan ADC_Temp= (dtt1 *256 + dtt2); return(ADC_Temp);

74

} unsigned int SHT_Measure3(unsigned char var){ unsigned int dtt1,dtt2; unsigned int ADC_Temp;unsigned char bb=0; SHT_Write_Byte3(var); //Command Measure Temperature SHT_Wait3(); //Tunggu sampai pengukuran selesai bb=0x30+Ackbit; Ackbit=0; //Kirim ACK untuk menerima byte berikutnya dtt1=SHT_Read_Byte3(); //Ambil byte MSB Ackbit=1; //Kirim NACK untuk mengakhiri penmgambilan data dtt2=SHT_Read_Byte3(); //Ambil byte LSB //Catatan: Faktor konversi pada rumus dikalikan dengan 100 untuk // memperoleh hasil pengukuran temperature per-100 derajat (0,01) // dengan adanya pembulatan ADC_Temp= (dtt1 *256 + dtt2); return(ADC_Temp); } //Pengukuran dan pembacaan Relative Humidity dari SHT11 // Relatitive Humidity (linear) // RHLin = c1 + c2 * SORH + c3 * SORH^2 // Untuk pengukuran 12-bit: c1 = -4; c2 = 0,0405 dan c3 = -2,8*10^-6 // RHLin = (ADC_RH * 0,0405) - (ADC_RH^2 * 0,0000028) - 4 unsigned char ddt1,ddt2; unsigned int SHT_Measure_Humidity1 (void) { unsigned int ADC_RH; // SHT_Start(); SHT_Write_Byte1(0x05); //Command Measure Humadity if (Ackbit==0) { SHT_Wait1(); if (TimeOut==0) { Ackbit=0; ddt1 = SHT_Read_Byte(); Ackbit=1; ddt2 = SHT_Read_Byte(); } } return ddt2; } unsigned int SHT_Measure_Humidity2 (void) {

75

unsigned int ADC_RH; // SHT_Start(); SHT_Write_Byte2(0x05); //Command Measure Humadity if (Ackbit==0) { SHT_Wait2(); if (TimeOut==0) { Ackbit=0; ddt1 = SHT_Read_Byte(); Ackbit=1; ddt2 = SHT_Read_Byte(); } } return ddt2; } float min(float var1,float var2){ float var3; if(var1
76

else var3=var2; return(var3); } // Init RTC and wait... void inisial(void){ EA = 1; EX0 = 1; IT0 = 1; } IRQ_VECTOR(inter0int,IRQ_INT0) void inter0int (void) interrupt { if(Nilai < 255) {Nilai = Nilai + 1;} else {Nilai = 0;} } void kirim (void){ unsigned char aaa; aaa = PORTA & 0x07F | 0x80; PORTA = aaa; delay_us(1000); aaa = PORTA & 0x07F; PORTA = aaa; delay_us(1000); aaa = PORTA & 0x07F | 0x80; PORTA = aaa; delay_us(1000); } void main(void) { // char vout[5][5]; // char huruf; unsigned int temp,Temp1,Temp2,Temp3,Temp4; // unsigned char aaa, aab; // unsigned char suhupeng = 0x03, rhpeng = 0x05; // unsigned int hasil_adc; // unsigned char i, k=0,l=0, pe; // unsigned char gr_e1,gr_e2,gr_de1,gr_de2; // unsigned char dccon; unsigned char arah1, arah2,PWM1; float suhu, suhu1,rh,rh1; float suhu11,suhu22,suhu33,rh11,rh22,rh33; // float mu_e1,mu_e2,mu_de1,mu_de2; // float fuz_out1,fuz_out2,fuz_out3,fuz_out4; //float // float E,dE,E1,Emin1;

77

// float out; float m1=0; float m2=0; float m3=0; float kk=0.0000865; float c=49.81; float n=1.8634; float bagi=0; // dccon = 0x0C0; // -----------------------------matrik rh---------------------------------------/* vout[0][0]= 128;vout[0][1]= 128;vout[0][2]= 128;vout[0][3]= 96;vout[0][4]=64; vout[1][0]= 128;vout[1][1]= 128;vout[1][2]= 96;vout[1][3]=64;vout[1][4]=32; vout[2][0]= 96;vout[2][1]= 96;vout[2][2]=64;vout[2][3]=32;vout[2][4]=32; vout[3][0]= 96;vout[3][1]=64;vout[3][2]=32;vout[3][3]=0;vout[3][4]=0; vout[4][0]= 64;vout[4][1]=32;vout[4][2]=0;vout[4][3]=0;vout[4][4]=0; */ //INISIALISASI PPI CPORT=0x80; //---- port a, b, c sebagai keluaran initlcd(); delay_us(1000); // Emin1 = -2; // aaa = 0; //init232(); //PORTB = 3; //P3_B2 = 0; //sck1nol(); //sck1satu(); //ShtData1 = 1; //sck2nol(); //sck2satu(); //PORTA = 4; //P3_B3 = 1; //ShtData2 = 1; //P3_B4 = 0; //ShtData3 = 1; //sck3nol(); //sck3satu(); /* SHT_Connection_Reset3(); //Connection Reset // Temp=SHT_Measure_Temp(); temp=SHT_Measure3(suhupeng);

78

*/ //PORTB = 0; //for(;;);

//for(;;){ // huruf=dapathuruf(); //if(huruf=='1') //{

//-----------------pengukuran suhu SHT1------------------//_wait_ms(1000); SHT_Connection_Reset1(); //Connection Reset // Temp=SHT_Measure_Temp(); // temp=SHT_Measure1(suhupeng); temp = temp & 0x3fff; //measure suhu 14 bit suhu= 1.159*(0.879*(-40.1 + 0.01 * temp)+5.082)- 3.715; //suhu=(0.879*(-40.1 + 0.01 * temp)+5.082); suhu11 = suhu; Temp1=suhu*10/1000; Temp2=(suhu*10-Temp1*1000)/100; Temp3=(suhu*10-Temp1*1000-Temp2*100)/10; Temp4=(suhu*10-Temp1*1000-Temp2*100-Temp3*10); Temp1=Temp1+0x30; tulis_data(0x00,Temp1); Temp2=Temp2+0x30; tulis_data(0x01,Temp2); Temp3=Temp3+0x30; tulis_data(0x02,Temp3); tulis_data(0x03,0x2e); Temp4=Temp4+0x30; tulis_data(0x04,Temp4); // tulis_data(0x05,0x43);

//-----------------pengukuran suhu SHT2------------------// _wait_ms(1000); SHT_Connection_Reset2(); //Connection Reset // Temp=SHT_Measure_Temp(); // temp=SHT_Measure2(suhupeng); temp = temp & 0x3fff; //measure suhu 14 bit

79

suhu1= 1.159*(0.879*(-40.1 + 0.01 * temp)+5.082)- 3.715; suhu22 = suhu1; Temp1=suhu1*10/1000; Temp2=(suhu1*10-Temp1*1000)/100; Temp3=(suhu1*10-Temp1*1000-Temp2*100)/10; Temp4=(suhu1*10-Temp1*1000-Temp2*100-Temp3*10); Temp1=Temp1+0x30; tulis_data(0x40,Temp1); Temp2=Temp2+0x30; tulis_data(0x41,Temp2); Temp3=Temp3+0x30; tulis_data(0x42,Temp3); tulis_data(0x43,0x2e); Temp4=Temp4+0x30; tulis_data(0x44,Temp4); // tulis_data(0x45,0x43);

//-----------------pengukuran suhu SHT3------------------// _wait_ms(1000); SHT_Connection_Reset3(); //Connection Reset // Temp=SHT_Measure_Temp(); // temp=SHT_Measure3(suhupeng); temp = temp & 0x3fff; //measure suhu 14 bit suhu1= 1.159*(0.879*(-40.1 + 0.01 * temp)+5.082)- 3.715; //suhu1=-41.1 + 0.01 * temp; suhu33 = suhu1; Temp1=suhu1*10/1000; Temp2=(suhu1*10-Temp1*1000)/100; Temp3=(suhu1*10-Temp1*1000-Temp2*100)/10; Temp4=(suhu1*10-Temp1*1000-Temp2*100-Temp3*10); Temp1=Temp1+0x30; tulis_data(0x0c,Temp1); Temp2=Temp2+0x30; tulis_data(0x0d,Temp2); Temp3=Temp3+0x30; tulis_data(0x0e,Temp3); // tulis_data(0x43,0x2e); Temp4=Temp4+0x30; tulis_data(0x0f,Temp4); // tulis_data(0x45,0x43);

80

//------ pengukuran rh1 --------------------------SHT_Connection_Reset1(); //Connection Reset // temp=SHT_Measure1(rhpeng); temp = temp & 0x0fff; // measure rh 12 bit rh = 0.961*(0.808*(-2.0468 + 0.0367 * temp - 0.0000015955 * temp * temp) + 15.89); //rh = -2.0468 + 0.0367 * temp - 0.0000015955 * temp * temp; rh11 = (rh/100); Temp1=rh*10/1000; Temp2=(rh*10-Temp1*1000)/100; Temp3=(rh*10-Temp1*1000-Temp2*100)/10; Temp4=(rh*10-Temp1*1000-Temp2*100-Temp3*10); Temp1=Temp1+0x30; tulis_data(0x06,Temp1); Temp2=Temp2+0x30; tulis_data(0x07,Temp2); Temp3=Temp3+0x30; tulis_data(0x08,Temp3); tulis_data(0x09,0x2e); Temp4=Temp4+0x30; tulis_data(0x0a,Temp4); // tulis_data(0x0d,0x25);

//------ pengukuran rh2 --------------------------SHT_Connection_Reset2(); //Connection Reset // temp=SHT_Measure2(rhpeng); temp = temp & 0x0fff; // measure rh 12 bit rh1 = 0.961*(0.808*(-2.0468 + 0.0367 * temp - 0.0000015955 * temp * temp) + 15.89); //rh1 = -2.0468 + 0.0367 * temp - 0.0000015955 * temp * temp; rh22 = (rh1/100); Temp1=rh1*10/1000; Temp2=(rh1*10-Temp1*1000)/100; Temp3=(rh1*10-Temp1*1000-Temp2*100)/10; Temp4=(rh1*10-Temp1*1000-Temp2*100-Temp3*10); Temp1=Temp1+0x30; tulis_data(0x46,Temp1); Temp2=Temp2+0x30; tulis_data(0x47,Temp2); Temp3=Temp3+0x30; tulis_data(0x48,Temp3); tulis_data(0x49,0x2e);

81

Temp4=Temp4+0x30; tulis_data(0x4a,Temp4); // tulis_data(0x4d,0x25);

//------ pengukuran rh3 --------------------------SHT_Connection_Reset3(); //Connection Reset // temp=SHT_Measure3(rhpeng); temp = temp & 0x0fff; // measure rh 12 bit rh1 = 0.961*(0.808*(-2.0468 + 0.0367 * temp - 0.0000015955 * temp * temp) + 15.89); //rh1 = (0.808*(-2.0468 + 0.0367 * temp - 0.0000015955 * temp * temp) + 15.89); rh33 = (rh1/100);

Temp1=rh1*10/1000; Temp2=(rh1*10-Temp1*1000)/100; Temp3=(rh1*10-Temp1*1000-Temp2*100)/10; Temp4=(rh1*10-Temp1*1000-Temp2*100-Temp3*10); Temp1=Temp1+0x30; tulis_data(0x4c,Temp1); Temp2=Temp2+0x30; tulis_data(0x4d,Temp2); Temp3=Temp3+0x30; tulis_data(0x4e,Temp3); // tulis_data(0x4b,0x2e); Temp4=Temp4+0x30; tulis_data(0x4f,Temp4); // tulis_data(0x4d,0x25);

//-------- akhir proses pembacaan sensor suhu dan RH ------------------------------------------

m1 = exp( (1/n)*log( (log(1-rh11))/( (-kk)*((suhu11)+c)*(exp(n*(log(100)))) ) ) ); m2 = exp((1/n)*log(log(1-rh22)/(-kk*((suhu22)+c)*(exp(n*(log(100))))))); m3 = exp((1/n)*log(log(1-rh33)/(-kk*((suhu33)+c)*(exp(n*(log(100))))))); bagi=(m3-m1)/(m3-m2); //bagi=(m2-m3)/(m2-m1); //bagi = 0.3; //m1=10;m2=10;m3=5;

82

//m1= 10; m2 = 20; //PORTB = 66; //delay_us(5000); //for(;;); //---------------- untuk kadar air > 25% b.k -------------if(m1<m2) { PORTB = 0; } else if(m1>m3) { PORTB = 66; } else if((bagi>=0.75)&&(bagi<1)) { //pe = 10 * kali; PORTB = 6; //PORTB = pe; } else if((bagi>=0.5)&&(bagi<0.75)) { PORTB = 16; } else if((bagi>=0.25)&&(bagi<0.5)) { PORTB = 30; } else if((bagi>=0)&&(bagi<0.25)) { PORTB = 46; }

//-------- untuk kadar air 20%b.k < mc < 25%b.k /* if(m3<m1) { PORTB = 10; } else if(m3>m2) { PORTB = 66; }

83

else if((bagi>=0.75)&&(bagi<1)) { //pe = 10 * kali; PORTB = 15; //PORTB = pe; } else if((bagi>=0.5)&&(bagi<0.75)) { PORTB = 22; } else if((bagi>=0.25)&&(bagi<0.5)) { PORTB = 33; } else if((bagi>=0)&&(bagi<0.25)) { PORTB = 46; } */ //------ untuk kadar air <20%b.k -------------/* if(m3<m1) { PORTB = 16; } else if(m3>m2) { PORTB = 66; } else if((bagi>=0.75)&&(bagi<1)) { //pe = 10 * kali; PORTB = 20; //PORTB = pe; } else if((bagi>=0.5)&&(bagi<0.75)) { PORTB = 26; } else if((bagi>=0.25)&&(bagi<0.5)) { PORTB = 36;

84

} else if((bagi>=0)&&(bagi<0.25)) { PORTB = 46; }

*/ //delay_us(1000); }

85

Lampiran 3. Program zerocrossing untuk kontrol waktu penyalaan kipas //....Zero crossing melalui P1.0... //....mengunakan interupsi into.....P3.2 #include #include unsigned char b; void Timer (unsigned char a) {int c; for(c=0; c
for(;;){ nilnol = P1_B4 & 0x01;

86

kel = P0; //kel = 0; /* if(kel != kelseb) { if(kel <= 6){P3 = 64;nnil = 64;} else if((kel > 6) &&(kel < 16)){P3 = 128;nnil = 128;} else if((kel >= 16) && (kel < 26)){P3 = 4;nnil = 4;} else if((kel >= 26) &&(kel <= 38)){P3 = 8;nnil = 8;} else if((kel > 38) && (kel <= 52)){P3 = 16;nnil = 16;} else if (kel > 52){P3 = 32;nnil = 32;} //else{P3 = 0;nnil = 0;} } */ //for(i = 0; i<20; i++){ //kel = 0; if((nilnol == 0x01) && (ull == 0)) {P2_B0 = 1; Timer(kel); ull = 1;} else if((nilnol == 0x00) && (ull == 1)) {P2_B0 = 1; Timer(kel); ull = 0;} else P2_B0 = 0; //P3=nnil; kel = kelseb; //} }

//P2_B0 = 1; //for(;;); //kel = 0; if (kel == 0) { P3 = 0 ; P3_B1 =1; } else if (kel == 10) { P3 = 0 ; P3_B1 =1; } else if (kel == 24) { P3 = 0 ; P3_B1 =1; } else if (kel == 38) { P3 = 0 ; P3_B1 =1; } else if (kel == 52) { P3 = 0 ; P3_B1 =1; } else if (kel == 66) {

87

P3 = 0 ; P3_B1 =1; } if(P1_B4 == 1) ull = 1; else ull = 0; //seb = P1_B4 & 0x01; for(;;){ nilnol = P1_B4 & 0x01; kel = P0; kel = 20; if((nilnol == 0x01) && (ull == 0)) {P2_B0 = 1; Timer(kel); ull = 1;} else if((nilnol == 0x00) && (ull == 1)) {P2_B0 = 1; Timer(kel); ull = 0;} else P2_B0 = 0; }

88

89

STRATEGI PENGENDALIAN PENGERINGAN JAGUNG PIPILAN DENGAN KADAR AIR TINGGI YANG MEMANFAATKAN UDARA LINGKUNGAN SKRIPSI

Recommend Documents