TUGAS AKHIR PERANCANGAN ALAT TEKNOLOGI TEPAT GUNA MESIN ASAP TELUR ASIN
oleh: Yhogi Cahyo Pratomo NPM : 11321022
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS WIJAYA PUTRA SURABAYA 2015 i
ii
TUGAS AKHIR PERANCANGAN ALAT TEKNOLOGI TEPAT GUNA MESIN ASAP TELUR ASIN DESIGN of MACHINE TOOLS APPROPRIATE TECHNOLOGY SMOKED SALTED EGG
Diajukan sebagai salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Teknik Universitas Wijaya Putra Surabaya
oleh: Yhogi Cahyo Pratomo NPM : 11321022 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS WIJAYA PUTRA SURABAYA 2015
ii
iii
HALAMAN PERSETUJUAN
NAMA
: Yhogi Cahyo Pratomo
NPM
: 11321022
FAKULTAS
: Teknik
PROGRAM STUDI
: Teknik Mesin
JUDUL
: Perancangan Alat Teknologi Tepat Guna Mesin Asap Telur Asin Surabaya, 10 Juli 2015
Mengetahui,
Disetujui oleh :
Dekan Fakultas Teknik
Dosen Pembimbing
Slamet Riyadi ST, MT. NIDN: 07119117101
Slamet Riyadi ST,MT. NIDN: 07119117101
iii
iv
LEMBAR PENGESAHAN Telah diterima dan disetujui oleh tim penguji skripsi serta dinyatakan. Dengan demikian Tugas Akhir ini sah untuk melengkapi syarat – syarat mencapai gelar Sarjana Teknik pada PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS WIJAYA PUTRA, kepada: Nama : Yhogi Cahyo Pratomo NPM : 11321022 JUDUL : Perancangan Alat Teknologi Tepat Guna Mesin Asap Telur Asin DEWAN PENGUJI TUGAS AKHIR : 1. Ketua : Slamet Riyadi, ST., MT Dekan Fakultas Teknik
(
)
2. Wakil Ketua : Siswadi, ST., M.Si Ketua Jurusan Teknik Mesin
(
)
3. Penguji : Siswadi, ST., M.Si Dosen Penguji
(
)
Surabaya, 10 Mei 2015 Mengetahui, Dekan Fakultas Teknik
Ketua Program Studi Teknik Mesin
Slamet Riyadi ST, MT. NIDN: 07119117101
Siswadi, ST, MSi NIDN: 0711125501
iv
v
PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Surabaya, 10 Mei 2015
Yhogi Cahyo Pratomo NPM: 11321022
v
vi
KATA PENGANTAR Puji syukur kami ucapkan kepada Allah SWT, yang telah memberikan Rahmat dan Inayah-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan tesis ini untuk memenuhi persyaratan mencapai derajat sarjana S1. Hasil penelitian dari penulisan ini diharapkan dapat digunakan untuk perencanaan mesin Tugas Akhir ini terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu saya mengucapkan terima kasih dan penghargaan kepada: 1. Bapak H.Budi Endarto, SH, M.Hum, selaku rektor Universitas Wijaya Putra Surabaya. 2. Bapak Slamet Riyadi, ST,MT, selaku Dekan Fakultas Teknik, Universitas Wijaya Putra Surabaya. 3. Bapak Siswadi, ST.,M.Si. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin, Universitas Wijaya Putra Surabaya. 4. Bapak Slamet Riyadi, ST,MT, Selaku dosen pembimbing yang dengan sabar telah memberikan pengarahan dan bimbingan kepada penulis, sehingga skripsi ini dapat terselesaikan. 5. Para Dosen Fakultas Teknik, Universitas Wijaya Putra Surabaya 6. Laboran dan asisten terutama Laboratorium Fakultas Teknik, Universitas Wijaya Putra Surabaya, 7. Rekan-rekan S1 yang telah banyak memberikan masukan saran, Komentar dan saran bagi perbaikan untuk penulisan yang akan datang sangat penulis harapkan. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi siapa saja yang berkepentingan di bidang rapid prototyping. Surabaya, 10 Mei 2015
Yhogi Cahyo Pratomo
vi
vii
LEMBAR KONSULTASI TUGAS AKHIR Nama
: ……………………………………………………..……………………………...............
Program Studi : ……………………………………………………..……………………………............... NPM
: ……………………………………………………..……………………………...............
Alamat
: ……………………………………………………..……………………………...............
Telp
: ……………………………………………………..……………………………...............
Judul Tugas Akhir :……………………………………………………..……………………………............
Konsultasi Bab Hari URAIAN / MATERI BIMBINGAN ke Halaman Tanggal
Tanda Tangan Dosen Pembimbing
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Surabaya, 10 Mei 2015 Dosen Pembimbing
Mengetahui Ketua Program Studi
Siswadi, ST., M.Si NIDN: 0711125501
Slamet Riyadi, ST., MT NIDN: 07119117101
vii
viii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL HALAMAN PERSETUJUAN...............................................................................
iii
HALAMAN PENGESAHAN .................................................................................
iv
HALAMAN PERNYATAAN .................................................................................
v
KATA PENGANTAR............................................................................................
vi
LEMBAR KONSULTASI TUGAS AKHIR................................................................
vii
DAFTAR ISI........................................................................................................
viii
DAFTAR GAMBAR............................................................................................
x
DAFTAR TABEL................................................................................................
xi
ABSTRACT .........................................................................................................
xii
BAB I. PENDAHULUAN.....................................................................................
1
1.1. Latar Belakang ....................................................................................
1
1.2. Perumusan Masalah ...........................................................................
3
1.3. Batasan Masalah..................................................................................
4
1.4. Manfaat Penelitian ..............................................................................
4
1.5. Tujuan Penelitian.................................................................................
4
1.6. Sistematika Penulisan...........................................................................
4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA..............................................................................
5
2.1. Kajian Pustaka.......................................................................................
5
2.2. Landasan Teori .....................................................................................
6
2.2.1 Perpindahan................................................................................
7
2.2.2 Konveksi......................................................................................
8
2.2.3 Pengasapan.................................................................................
12
2.2.4 Panas (kalor)................................................................................
13
2.2.5 Manfaat Perpindahan Kalor Konveksi.........................................
15
2.2.6 Kegunaan Perpindahan Kalor Konveksi.......................................
16
2.2.7 Temperatur……………………………………………………………………………..
16
viii
ix
2.2.8 Kontrol Otomatis……………………………………………………………………..
17
2.2.9 Sensor Suhu LM35……………………………………………………………………
19
2.2.10 Mikrokontroler………………………………………………………………………
19
2.2.11 Liquid Cristal Display (LCD M1632)………………………………………..
21
BAB III. METODE PENELITIAN ...........................................................................
23
3.1 Rancangan Penelitian............................................................................
23
3.2 Perancangan Sistem Keseluruhan Dan Prinsip Kerja Alat………………….
26
3.3 Perancangan Rangkaian Sensor Suhu………………………………………………..
27
3.4 Perancangan Rangkaian Pengkondisi Sinyal………………………………………
27
3.5 Perancangan Rangkaian Mikro AT89551……………………………………………
28
3.6 Perancangan Rangkaian Liquid Cristal Display……………………………………
29
BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN.............................................. 4.1 Pengujian Alat…………………………………………………………………………………… 4.1.1 Hasil Pengujian Sensitifitas Rangkaian Sensor Suhu………………… 4.1.2 Hasil Pengujian Rangkaian Penguat Sinyal………………………………. 4.1.3 Hasil Pengujian ADC………………………………………………………………… 4.1.4 Hasil Pengujian Rangkaian Liquid Cristal Display……………………… 4.1.5 Hasil Pengujian Alat Dengan Perbandingan Alat Kompetitor…… 4.2 Pembahasan……………………………………………………………………………………... 4.2.1 Pembahasan Alat…………………………………………………………………….. BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN....................................................................
31 31 31 32 33 34 34 36 36 38
5.1 Kesimpulan……………………………………………………………………………………….. 38 5.2 Saran…………………………………………………………………………………………………. 38 DAFTAR PUSTAKA…..........................................................................................
39
LAMPIRAN – LAMPIRAN...................................................................................
41
ix
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Gapura kampung bebek .....................................................
2
Gambar 1.2. Hasil telur Peternak Bebek di Kampung Bebek ..................
3
Gambar 1.2. Hasil Telur Peternak Bebek………………………………………………
3
Gambar 2.1. Perpindahan konveksi……………………………………………………..
9
Gambar 2.2. Daerah aliran lapisan batas di atas plat rata…………………….
12
Gambar 2.3. Percepatan sekalar temperatur menyangkut penentuan harga nomerik pada isoterm sistem baku atau thermometer…………………………………………………………………..
17
Gambar 2.4. Sistem Kontrol Umpan Balik…………………………………………….
18
Gambar 2.5. Temperatur Sensor Suhu LM35 Dan Tyipical Aplikasi LM35………………………………………………
19
Gambar 2.6. LCD M1632………………………………………………………………………
21
Gambar 3.1. Diagram Alir Proses Pengerjaan……………………………………….
22
Gambar 3.2. Flow Chart Perancangan Alat…………………………………………..
23
Gambar 3.3. Diagram Blok Sistem Kontrol……………………………………………
24
Gambar 3.4. Rangkaian Minimum Mikro Kontroler AT89S51……………….
26
Gambar 3.5. Interface LCD Dengan MCU……………………………………………..
28
Gambar 4.1. Grafik Hubungan Pembaca ADC dan Suhu……………………….
31
x
xi
DAFTAR TABEL Tabel 1.1. DataPeternak Dan Pengrajin di Kampung Bebek ............................
1
Tabel 1.2. Kemampuan Peternak Dan Pengrajin Telur Asin ............................
2
Tabel 2.2. Bilangan Reynold………………………………………………………………………....
11
Tabel 2.3. Thermometer Dengan Sifat Thermometriknya……………………………..
17
Tabel 4.1. Hasil Pengujian Pengaruh Sensor Suhu………………………………………..
28
Tabel 4.2. Hasil Pengujian Pada Rangkaian penguat Sinyal…………………………..
29
Tabel 4.3. Hasil Pengujian Rangkaian ADC Dan Suhu……………………………………
30
Tabel 4.4. Hasil Pengujian Rangkaian LCD……………………………………………………
31
Tabel 4.5. Hasil Perbandingan Alat………………………………………………………………
32
xi
xii
Perancangan Alat Teknologi Tepat Guna Mesin Asap Telur Asin Untuk Mempercepat Proses Pemasakan Telur Asin Asap Yhogi Cahyo Pratomo1 dan Slamet Riyadi2 Universitas Wijaya Putra Fakultas Teknik - Program Studi Teknik Mesin Abstrak Desa Kebonsari, Kecamatan Candi, Kabupaten Sidoarjo dikenal “Kampung Bebek” karena menjadi sentra untuk peternak bebek dan pengrajin telur asin. Data wawancara dengan Bapak Musollin, sekretaris kelompok peternak bebek “SUMBER PANGAN” bahwa pada tahun 2014 ada 20 peternak bebek dan 9 peternak tersebut juga mengolah telur bebek sebagai bahan mentah tersebut produk siap saji menjadi telur asin. Kuning telur asin yang dihasilkan berwarna kuning keemasan dan masir, hal tersebut dikarenakan rasa seafood. Rasa seafood tersebut diadapatkan dari asupan makanan bebek yang dicampur dengan kulit dan kepala udang serta kupang. Selain hal tersebut telur asin dari kampung bebek juga mempunyai metode pamasakan yang unik yaitu dengan pengasapan, pengopenan serta pada saat pengopenan diberi minyak goreng. Masyarakat lebih menyukai telur asin asap. Dalam metode pengasapan Pak Musollin menyampaikan waktu pengasapan yang lama yang menjadi kendala ketika memenuhi permintaan pasar. Permintaan pasar dalam jumlah banyak dan pembelian yang mendadak di telur asin asap belum dapat terpenuhi. Waktu pengasapan telur asin yang selama 12 jam dan matangnya telur asin tidak merata serta polusi asap yang keluar dari ruang pemanggangan. Dengan demikian maka yang dibutuhkan oleh Pak Musolin adalah teknologi tepat guna untuk mempercepat proses pemasakan telur asin asap. Teknologi tepat guna Mesin Asap Telur Asin tersebut yang akan tim lakukan untuk Pak Musolin sebagai peternak bebek dan pengrajin telur asin. Dalam menyelesaikan masalah tersebut kami menggunakan beberapa metode yang kami terapkan observasi lapangan, Study Literatur, perancangan dan pembuatan, pengujian, evaluasi dan penyempurnaan alat serta sosialisasi penggunaan dan perawatan alat tersebut. Kata kunci: Alat Teknologi Tepat Guna, Metode Pemasakan
1 2
Fakultas Teknik Universitas Wijaya Putra, Surabaya Dosen Fakultas Teknik Universitas Wijaya Putra, Surabaya
xii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Desa Kebonsari resmi dinamakan “Kampung Bebek” oleh Pemerintahan Kabupaten Sidoarjo pada tahun 2010 (21/7/2010, kabarsidoarjo.com). Hal tersebut karena di Desa Kebonsari Kecamatan Candi menjadi sentra untuk peternak bebek. Data wawancara dengan Bapak Musollin, sekretaris kelompok peternak bebek “SUMBER PANGAN” bahwa pada tahun 2012 ada 37 peternak bebek dan 9 peternak tersebut juga mengolah telur bebek sebagai bahan mentah tersebut produk siap saji menjadi telur asin (Pada tahun 2013 ada penurunan peternak bebek menjadi 20 peternak bebek (seperti terlihat pada tabel....) Tabel 1.1. Data Peternak Dan Pengrajin di Kampung Bebek Tahun
Jumlah Peternak
Jumlah Pengrajin Telur Asin
2012
37
9
2013
20
9
2014
20
9
Salah satu usaha mikro di sentra industri Jawa Timur khususnya Sidoarjo adalah industri produk telur asin yang dihasilkan oleh Kampung Bebek. Keunggulan produk telur asin Kampung Bebek adalah varian rasa dari telur asin bebek yaitu seafood yang berasal dari bahan konsumsi pangan bebek yaitu kepala dan kulit udang serta kupang (www.surya.co.id). Selain keunggulan rasa seafood tersebut keunggulan lain yaitu dari cara pengolahan yaitu dengan metode pengasapan, oven dan oven diberi minyak goreng dengan suhu tertentu dan rentang waktu tertentu.
1
1
2
Gambar 1.1. Gapura kampung bebek Dengan demikian maka produk telur asin Kampung Bebek menjadi produk premium yang menjadi unggulan Kabupaten Sidoarjo. Dengan menjadi produk unggulan tersebut maka permintaan produk telur asin tersebut sangat tinggi baik dari dalam Kabupaten Sidoarjo sendiri maupun untuk kota-kota lain di dalam dan di luar Jawa Timur. Dari produksi telur mentah yang mempunyai rasa seafood yang dihasilkan ternak bebek sudah mencukupi. Dalam proses pengasinan yang membutuhkan waktu 7- 10 hari (tergantung cuaca) juga sudah mencukupi seperti tampak dalam tabel di bawah ini. Tabel 1.2. Kemampuan Peternak Dan Pengrajin Telur Asin Pengrajin
Produksi Telur Asin 7-10 hari
1 Bulan
1
200 butir
200 butir
9
1800 butir
5400 butir
Di lain pihak salah satu peternak dan pengrajin telur bebek Pak Musollin mempunyai kendala dalam proses pengolahan telur bebek yang menggunakan metode pengasapan. Dalam metode pengasapan Pak Musollin menyampaikan waktu pengasapan yang lama yang menjadi kendala ketika memenuhi permintaan pasar. Permintaan pasar dalam jumlah banyak dan pembelian yang
3
mendadak di telur asin asap belum dapat terpenuhi. Waktu pengasapan telur asin yang selama 12 jam dan matangnya telur asin tidak merata serta polusi asap yang keluar dari ruang pemanggangan.
Gambar1.2.Hasil telur Peternak Bebek di Kampung Bebek Dengan kendala tersebut maka permintaan pasar atas telur asin asap belum banyak terpenuhi dan selama ini karena Pak Musollin harus banyak meluangkan waktu untuk melihat tingkat kematangan telur asin asap satu persatu. Dapat disimpulkan bahwa produktifitas telur asin asap belum optimal karena metode pengasapan telur yang dilakukan oleh Pak Musollin masih tradisional dilain pihak bahan baku telur asin yang tersedia cukup banyak dan permintaan pasar juga cukup tinggi. Dengan demikian maka yang dibutuhkan oleh Pak Musolin adalah teknologi tepat guna untuk mempercepat proses pemasakan telur asin asap. Teknologi tepat guna MESTA (Mesin Asap Telur Asin) tersebut yang akan tim lakukan untuk Pak Musolin sebagai peternak bebek dan pengrajin telur asin. 1.2. Perumusan Masalah Dari latar belakang yang telah di uraikan diatas dapat diambil beberapa perumusan masalah: 1. Waktu yang dibutuhkan untuk proses pengasapan telur asin. 2. Polusi udara yang diakibatkan oleh asap yang keluar dari ruang pengasapan.
4
1.3. Batasan Masalah. Perancangan alat ini tidak lepas dari kekurangan yang masih dalam proses pengembangan, maka perlu adanya pembatasan masalah yaitu: 1. Proses menjaga kesetabilan suhu ruang pengasapan yang masih manual. 2. Proses fregmentasi telur asin yang masih menggunakan metode manual yang membutuhkan waktu kurang lebih satu malam. 1.4. Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini untuk memudahkan proses produksi telur asin asap pada pengrajin telur asin. 1.5. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah: 1. Untuk mempercepat proses pemasakan telur asin asap. 2. Untuk meningkatkan produktifitas telur asin asap pada pengrajin telur asin. 1.6 Sistematika Penulisan Berisi tentang sistematika penulisan Tugas Akhir secara singkat mulai dari Bab I : Pendahuluan sampai dengan Bab V : Kesimpulan dan Saran.
5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Kajian Pustaka Telur merupakan salah satu bahan pangan hasil ternak bergizi tinggi yang sangat dibutuhkan oleh tubuh, karena merupakan sumber protein, asam lemak, vitamin, dan mineral. Nilai gizi satu butir telur hampir sebanding dengan nilai gizi setengah gelas susu. Namun, disamping adanya hal-hal yang menguntungkan itu, telur memiliki sifat yang mudah rusak, maka perlu usaha pengolahan dan pengawetan untuk mempertahankan kualitas dan memperpanjang masa simpan telur. Ada berbagai cara untuk mempertahankan kualitas telur, salah satunya adalah pengawetan dengan metode pengasapan telur. Pengasapan adalah salah satu cara memasak, memberi aroma, atau proses pengawetan makanan, terutama telur, daging, ikan. Makanan diasapi dengan panas dan asap yang dihasilkan dari pembakaran kayu, dan tidak diletakkan dekat dengan api agar tidak terpanggang atau terbakar. Sewaktu pengasapan berlangsung, makanan harus dijaga agar seluruh bagian makanan terkena asap. Api perlu dijaga agar tidak boleh terlalu besar. Bila suhu tempat pengasapan terlalu panas, asap tidak dapat masuk ke dalam makanan. Sewaktu pengasapan dimulai, api yang dipakai tidak boleh terlalu besar. Pada saat ini sudah mulai dikenal inovasi telur yang diasap, baik telur asin atau telur ayam/bebek yang biasa. Proses pengasapan akan menjadikan telur yang mempunyai tampilan luar dan citarasa yang berbeda dari telur yang biasa. Proses pematangan telur asap dapat dilakukan dengan berbagai metode, diantaranya yaitu perebusan, pengasapan dan pengukusan. Oleh karena itu dilakukan percobaan suatu penelitian dengan metode pemasakan telur asin asap. Diharapkan dengan metode pengasapan pada telur, dapat menambah kualitas dan daya tahan telur sehingga telur lebih disukai masyarakat.
5
6
2.2. Landasan Teori Panas (kalor) telah diketahui dapat berpindah dari tempat dengan temperatur lebih tinggi ke tempatdengan tempeatur lebih rendah. Hukum percampuran panas juga terjadi karena panas itu berpindah, sedangkan pada kalorimeter, perindahan panas dapat terjadi dalam bentuk pertukaran panas dengan luar sistem.Jadi pemberian atau pengurangan panas tidak saja mengubah temperatur atau fasa zat suatubenda secara lokal, melainkan panas itu merambat ke atau dari bagian lain benda atau tempat lain. Peristiwa ini disebut perindahan panas. Menurut penyelidikan,perpindahan tenaga panas dapat dibagi dalam beberapa golongan cara perpindahan. Panas itu dapat merambat dari suatu bagian ke bagian lain melalui zat atau benda yang diam.Panas juga dapat dibawa oleh partikel-partikel zat yang mengalir.Pada radiasi panas, tenaga panas berpindah melalui pancaran yang merupakanjuga satu cara perindahan panas. Umumnya perindahan panas berlangsung sekaligus dengan ketiga cara ini. Perindahan panas melaluicara pertama disebut perpindahan panas melalui kondoksi. Cara kedua, perindahan panas melalui konveksi dan cara ketiga melalui radiasi. Di sini kita menyelidiki peristiwa berlangsungnya perindahan panas itu. Kalau kita menganggap perindahan panas berlangsung secara mengalir analogi dengan aliran listrik atau aliran fluida, maka aliran panas ini kita namakan arus panas. Kita definisikan arus panas ini sebagai jumlah tenaga panas per satuan waktu atau daya panas melalui penampang tegak lurus kepada arah arus. Oleh sebab itu arus panas rata-rata adalah dengan
Dengan ∆τ sebagai waktu perpindahan panas yang dipandang. Karena arus panas dapat berubah-ubah menurut waktu, maka arus panas pada setiap saat adalah
7
Perpindahan panas dapat kita ketahui melalui perubahan temperatur. Oleh karenanya perlu ditentukan hubungan antara arus panas dan perubahan atau perbedaan temperatur.
2.2.1 Perpindahan Perpindahan merupakan perubahan posisi suatu benda. Namun perpindahan dalam hal ini adalah perpindahan kalor. Perpindahan kalor adalah bentuk kalor yang dapat berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Kalor merupakan salah satu bentuk energi yang dapat berpindah dari satu zat ke zat yang lain. Kalor berpindah dari benda atau zat yang bersuhu tinggi ke benda atau zat yang bersuhu rendah. Ada tiga cara berpindahnya kalor, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Perpindahan panas konduksi adalah proses perpindahan kalor yang terjadi tanpa disertai dengan perpindahan, partikel-partikel dalam zat itu, contoh: zat padat (logam)
yang
dipanaskan.Berdasarkan
kemampuan
kemudahannya
menghantarkan kalor, zat dapat dibagi menjadi: konduktor yang mudah dalam menghantarkan kalor dan isolator yang lebih sulit dalam menghan tarkan kalor. Contoh konduktor adalah aluminium, logam besi, dan sebagainya, sedangkan contoh isolator adalah plastik, kayu, kain, dan lain-lain. Besar kalor yang mengalir persatuan waktu pada proses konduksi ini tergantung pada: - Berbanding lurus dengan luas penampang batang - Berbanding lurus dengan selisih suhu kedua ujung batang, dan - Berbanding terbalik dengan panjang batang. Perpindahan panas konveksi adalah proses perpindahan kalor yang terjadi yang disertai dengan perpindahan pergerakan fluidaitu sendiri. Ada dua jenis konveksi, yaitu konveksi alamiah dan konveksi paksa. Pada konveksi alamiah
8
pergerakan fluidaterjadi karena perbedaan massa jenis, sedangkan pada konveksi paksa terjadinya pergerakan fluidakarena ada paksaan dari luar. Contoh konveksi alamiah: nyala lilin akan menimbulkan konveksi udara disekitarnya, air yang dipanaskan dalam panci, terjadinya angin laut dan angin darat, dan sebagaianya. Contoh konveksi paksa: sistem pendingin mobil, pengering rambut, kipas angin, dan sebagaianya. Panas dingin besar laju kalor ketika sebuah benda panas memindahkan kalor ke fluidadi sekitarnya adalah berbanding lurus dengan luas permukaan benda yang bersentuhan dengan fluidadan perbedaan suhu antara benda dengan fluida. Perpindahan panas radiasi adalah perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik, contoh : cahaya matahari, gelombang radio, gelombang TV, dan sebagaianya.Berdasarkan hasil eksperimen besarnya laju kalor radiasi tergantung pada: luas permukaan benda dan suhu mutlak benda seperti dinyatakan dalam hukum Stefan- Boltzman berikut ini: Energi yang dipancarkan oleh suatu permukaan benda hitam dalam bentuk radiasi kalor tiap satuan waktu sebanding dengan luas permukaan benda (A) dan sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak permukaan benda itu.
2.2.2 Konveksi Konveksi panas terjadi karena partikel zat yang bertemperatur lebih tinggi berpindah tempat secara mengalir sehingga dengan sendirinya terjadi perindahan panas melalui perpindahan massa. Oleh sebab itu penyelidikan tentang konveksi panas perlu didahului oleh dan berhubungan sangat erat dengan arus zat atau arus fluida. Aliran zat atau fluida, dapat berlangsung sendiri sebagai akibat perbedaan massa jenis karena perbedaan temperatur, dan dapatjuga sebagai akibat paksaan melalui pompa kompresor, sehingga kita mengenal aliran zat atau fluida bebas dan paksaan. Konveksi panas pada aliran bebas disebut konveksi bebas dan pada aliran paksaan disebut
konveksi paksaan. Pada konveksi paksaan,
sifat konveksi tentu bergantung kepada bentuk dan cara paksaan itu.
9
Bergantung kepada kecepatan aliran dan bentuk saluran, kita mengenal aliran yang disebut aliran laminar atau stream-line dan aliran turbulen. Aliran larniner terjadi pada arus berkecepatan kecil sehingga partikel zat bergerak menurut garis yang kira-kira sejajar, berbentuk lengkungan kontinu yang mengikuti bentuk saluran. Hal ini dapat diselidiki dengan membubuhi zat warna pada aliran itu. Pada kecepatan aliran yang besar partikel zat bergerak seeara bergolak dan kita peroleh aliran turbulen. Batas kedua jenis aliran ini tidak tajam dan jelas dan penentu jenis aliran dilakukan menurut rumus empiris. Konveksi panas pada kedua jenis aliran ini berbeda. Konveksi panas pada aliran massa ini dapatjuga dipandang sebagai arus panas yang selain bergantung kepada aliran,juga pada luas penampang A, dan pada beda temperatur t, yakni Dengan h sebagai koefisien konveksi panas. Dasar Hukum Newton : Dalam hal ini dapat kita lihat rumus dasar hukum newton sebagai berikut: atau
Dapat kita amati pada gambar dibawah ini pergerakan udara pada peristiwa perpindahan panas pada salah satu sudutnya.
Gambar 2.1. Perpindahan konveksi
10
Ada beberapa macam perpindahan panas secara konveksi yaitu : 1. Konveksi bebas / konveksi alamiah (free convection / natural convection). Perpindahan panas yang disebabkan oleh beda suhu dan beda rapat saja dan tidak ada tenaga dari luar yang mendorongnya. Contoh : plat panas dibiarkan berada di udara sekitar tanpa ada sumber gerakan dari luar. 2. Konveksi paksaan (forced convection) Perpindahan panas aliran gas atau cairan yang disebabkan adanya tenaga dari luar Contoh : plat panas dihembus udara dengan kipas / blower. Beberapa contoh konveksi bebas (NATURAL CONVECTION) Konveksi bebas terjadi pada aliran bebas. Perpindahan ini terjadi dikarenakan proses pemanasan yang menyebabkan fluida berubah Densitasnya (kerapatannya) dan akan bergerak naik, gerakan naik fluida dalam konveksi bebas terjadi karena gaya bouyancy (apung) yang dialaminya apabila kerapatan fluida di dekat permukaan perpindahan kalor berkurang sebagai akibat proses pemanasan. Berikut adalah beberapa contoh perpindahan konveksi secara bebas: a. Pada bahan plat/silinder vertikal Bilangan Grashoff :
Dimana : g
= percepatan gravitasi = viskositas kinematik
= koefisien ekspansi volume Koefisien perpindahan kalor dievaluasi dari :
11
Koefisien perpindahan kalor konvensi bebas rata-rata untuk berbagai situasi dinyatakan dalam bentuk :
f menunjukkan bahwa sifat-sifat untuk gugus tak berdimensi dievaluasi pada suhu film :
Gr.Pr = Ra (Bilangan Rayleight) Harga C dan m dapat dilihat pada tabel : Tabel 2.2 Bilangan Reynold
Jenis Aliran Gr.Pr (Ra)
C
Laminar
0,59
104 – 109
M
109 – 1013 0,10
b. Plat Horisontal
Plat horisontal dengan permukaan panas menghadap ke atas : untuk
untuk Plat horisontal dengan permukaan panas menghadap ke bawah :
Dari rumus diatas dapat disimpulkan menjadi :
)
12
Beberapa Contoh konveksi paksa (Forced Convection Flow System) Konveksi paksa merupakan suatu kejadian dimana aliran panas dipaksa dialirkan ke tempat yang dituju dengan bantuan alat tertentu, misal dengan kipas angin atau blower. Konveksi paksa, misalnya terdapat pada system pendingin mesin pada mobil, alat pengering rambut, dan pada reactor nuklir pembangkit tenaga. a. Aliran di atas plat rata
Gambar 2.2. Daerah aliran lapisan batas di atas plat rata
Pengelompokan aliran yang mengalir di atas plat diketahui dari bilangan Reynolds
Dimana :
U∞
= kecepatan aliran bebas
x
= jarak dari tepi depan = viskositas kinematik
Transisi dari aliran laminar menjadi turbulen terjadi bila Re > 5.10 5 untuk aliran sepanjang plat rata, lapisan batas selalu turbulen untuk Re ≥ 4.106. 2.2.3 Pengasapan Komponen asap merupakan substansi yang bersifat preservatif dan bakteriostik. Selama pengasapan, akan berbentuk lapisan yang melapisi permukaan bahan yang berguna untuk mencegah penguapan air dan mencegah mikroba masuk kedalam bahan. Selain itu, phenol dan asap organik merupakan zat anti bacteria (bakteriostatik – agent) dan sebagai antioksidant. Hal ini disebabkan karena gugusan aldehyd dan keton bereaksi dengan lemak; hal ini
13
menyebabkan bahan asap daya simpannya 2 kali lebih lama dari pada bahan biasa (Ibarra, 1983). Suhu pengasapan merupakan suhu optimum untuk aktifitas enzim tertentu yang diperlukan untuk meningkatkan asap tersebut. Juga dengan pemanasan, akan mengurangi endapan / kristal nitrate pada curing prosses. Selain itu dapat juga merangsang terjadinya brawning- reaction yang menimbulkan aroma enak dan menarik. Menurut Sugitha, dkk. (2004) Komposisi asap secara garis besarnya adalah phenol, alcohols, asap organik dan carbonis serta hydrocarbons.Phenol, alkohol, asap organik, karbonis. Menurut IPTEK (2009), tahap penting lain dalam pengasapan adalah memilih jenis bahan bakar yang akan digunakan. Bahan bakar yang bisa digunakan dalam pengasapan telur asin asap adalah kayu petai cina, batok kelapa, sekam. Ditambahkan oleh Sugitha, dkk. (2004) bahan bakar lain sebagai alternatif adalah serbuk gergaji, serutan kayu, tempurung, sabut kelapa, dan sebagainya. Pengasapan dapat dilakukan dengan cara pengasapan dingin pada suhu 35 – 45oC, tetapi kadang-kadang suhu 50oC masih dianggap pengasapan dingin. Pengendaliannya tentu cukup sulit. Pengasapan dingin dengan cara pengasapan tidak langsung lebih cocok, yaitu tungku ditempatkan terpisah dari ruang pengasap sehingga panas yang masuk ke dalam ruang pengasapan dapat dikurangi. 2.2.4 Panas (kalor) Kalor (panas) didefinisikan sebagai energi panas yang dimiliki oleh suatu zat. Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. Jika suhunya tinggi maka kalor yang dikandung oleh benda sangat besar, begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor yang dikandung sedikit. Dari hasil percobaan yang sering dilakukan besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda(zat) bergantung pada 3 faktor :
14
1)
massa zat
2)
jenis zat (kalor jenis)
3)
perubahan suhu
Kalor dapat dibagi menjadi 2 jenis : ·
Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu.
·
Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud (kalor laten), persamaan yang
digunakan dalam kalor laten ada dua macam Q = m.U dan Q = m.L. Dengan U adalah kalor uap (J/kg) dan L adalah kalor lebur (J/kg). Dalam pembahasan kalor ada dua kosep yang hampir sama tetapi berbeda yaitu kapasitas kalor (H) dan kalor jenis (c). Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1 derajat celcius. Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 derajat celcius. Alat yang digunakan untuk menentukan besar kalor jenis adalah kalorimeter. Bila kedua persamaan tersebut dihubungkan maka terbentuk persamaan baru : Analisis grafik perubahan wujud pada es yang dipanaskan sampai menjadi uap. Dalam grafik ini dapat dilihat semua persamaan kalor digunakan. Keterangan : Pada Q1 es mendapat kalor dan digunakan menaikkan suhu es, setelah suhu sampai pada 0 C kalor yang diterima digunakan untuk melebur (Q 2), setelah semua menjadi air barulah terjadi kenaikan suhu air (Q 3), setelah suhunya mencapai suhu 100 C maka kalor yang diterima digunakan untuk berubah wujud menjadi uap (Q4), kemudian setelah berubah menjadi uap semua maka akan kembali terjadi kenaikan suhu kembali (Q5).
15
2.2.5 Manfaat Perpindahan Kalor Konveksi 1. Sistem pendingin pada lemari es Pada lemari es, mesin pendinginnya ditempatkan di bagian atas. Mesin pendingin itu berfungsi mendinginkan udara di sekitarnya. Karena udara yang dingin massa jenisnya besar, udara itu turun dan digantikan oleh udara hangat yang naik dari bagian bawah. Demikian hal itu berlangsung secara terusmenerus. Peredaran (sirkulasi) udara itu membawa kalor (energi panas) dari semua makanan yang ada dalam lemari. ltulah sebabnya, makanan yang ada dalam lemari es menjadi dingin. 2. Sistem pendingin pada radiator mobil Pada sistem pendingin mesin mobil (radiator), air di paksa mengalir melalui pipa-pipa dengan batuan pompa air (water pump). Panas mesin yang tidak di kehendaki dibawa oleh sirkulasi air tersebut menuju radiator. Di dalam radiator, air di dinginkan dengan bantuan udara. Air yang telah mendingin ini kemudian di pompa untuk mengulang kembali proses transfer panas dari mesin mobil ke radiator. Jadi, dalam hal ini terjadi konveksi paksa. Ingat bahwa proses konveksi melibatkan fluida (dalam kasus ini di wakili oleh air) sebagai penghantar panas. Air yang di gunakan dalam radiator lama-lama akan berkurang akibat penguapan dan akhirnya akan habis. Oleh karena itu, radiator perlu di isi air kembali untuk memastikan lancarnya proses pendinginan mesin selama mobil berjalan. 3. Terjadinya angin darat dan angin laut Pada siang hari, suhu udara di darat lebih tinggi daripada di laut. Hal itu karena kalor jenis tanah (daratan) lebih kecil daripada air laut. Dengan kata lain, daratan lebih cepat panas daripada lautan. Oleh karena itu, terjadilah aliran udara (angin) dari laut ke darat yang disebut angin laut. Aliran udara itu berlangsung dengan cara udara di atas daratan naik kemudian tempatnya diisi oleh udara dingin yang berasal dari laut. Sebaliknya, pada malam hari suhu udara di permukaan laut lebih tinggi daripada suhu udara di darat. Hal itu terjadi
16
karena air laut lebih lama menahan panas daripada daratan. Keadaan inilah yang menyebabkan terjadinya aliran udara (angin) dari darat ke laut yang disebut angin darat. 2.2.6 Kegunaan Perpindahan Kalor Konveksi 1.
Pada bidang otomotif: digunakan sebagai sistem pendinginan
untuk mesin, baik mesin mobil maaupun sepedah motor yang menggunakan sistem pendinginan radiator. 2.
Pada bidang elektronik: digunakan untuk sistem pendingin pada
lemari es, kipas angin, dan pengering rambut. 3.
Pada bidang industri: digunakan pada cerobong pabrik dalam
proses pembuanganasap. 2.2.7 Temperatur Semakin Suhu menyatakan panas atau dinginnya sesuatu. Semakin panas suatu benda maka semakin tinggi suhunya. Sehingga suhu menyatakan panas atau dinginnya sesuatu. (Sears dan Zemansky, 1991:354)
Untuk menentukan sekala empiris, kita memiliki beberapa sistem untuk koordinal Y dan X sebagai sistem baku yang kita sebut termometer dan mengambil seperangkat kaidah untuk menentukan harga numerik pada temperaturyang berkaiatan dengan masing-masing isoterm. Pada setiap sistem lain yang dalam kesetimbangan termal dengan termometer itu, kita pilih bilangan yang sama untuk menunjukkan temperatur. Prosedur yang paling sederhana adalah memilih lintasan yang mudah dalam bidang Y X, seperti yang diperlihatkan pada gambar 2.4 oleh garis terputus-putus Y = Y1 yang memotong isoterm itu pada titik yang masing-masimg mempunyai koordinat Y yang sama tetap, isoterm diambil sebagai fungsi X disebut sifat termometrik, dan bentuk sifat termometrik θ (X0memutus sekala temperatur). Terdapat enam jenis
17
termometer yang penting, yang masing-masing dengan sifat termometriknya, seperti yang dilhat pad atabel 2.1..(Zemenski,1982:11-12). Tabel 2.3 termometer dengan sifat termometriknya
Gambar 2.3 Percepatan sekalar temperatur menyangkut penentuan harga nomerik pada isoterm sistem baku atau termometer
2.2.8 Kontrol Otomatis Kontroler berfungsi membandingkan nilai yang sebenarnya dengan keluaran plant dengan nilai (set poin) yang diinginkan, menentukan deviasi dan menghasilakan suatu sinyal kontrol yang akan memperkecil deviasi sampai nol atau sampai suatu nilai yang kecil. Cara kontroler menghasilkan sinyal control disebut aksi pengontrolan (Ogata, 2010: 197)
18
Kontrol didefinisikan sebagai operasi pengaturan beberapa obyek untuk tujuan tertentu. Pada kontrol manual, yang bertindak sebagai kontrol adalah manusia. Sedangkan pada kontrol otomatis, peran manusia sebagai operator digantikan oleh peralatan mekanik maupun elektronik. Kontrol otomatis membandingkan harga yang sebenarnya dari keluaran “plant” dengan harga yang diinginkan, menentukan deviasi, dan menghasilkan sinyal kontrol yang akan memperkecil deviasi sampai nol atau sampai suatu harga yang kecil. Cara kontrol otomatis menghasilkan sinyal kontrol disebut aksi pengontrolan (control action). Kontroler otomatis biasa dipergunakan dibidang industri, di mana prinsip kerja yang digunakan sama yaitu meliputi proses mengamati, mengolah informasi dan memberikan reaksi terhadap alat. Beberapa jenis kontrol yang umum digunakan antara lain : 1.
Kontrol Sequensial
Kontrol sequensial beroperasi step by step sesuai dengan urutan yang telah ditentukan. Kontrol jenis ini biasanya menggunakan relay, timer, limit switch, kontaktor dan sebagainya. Aplikasinya banyak ditemui pada system pengaturan seperti lampu lalu lintas dan proses produksi pada skala industri. 2.
Kontrol Umpan Balik
Kelebihan kontrol umpan balik adalah kemampuan mendapatkan informasi keluaran saat itu sehingga bisa dibandingkan dengan kondisi yang diharapkan (set point) dan mengoreksi kesalahannya. Sistem kontrol ini secara umum ditunjukkan pada Gambar 2.3. (Happy dan Purwati, 2001: 4-5) Set point
Kontroler
Plant
Sensor Suhu Gambar 2.4 Sistem kontrol umpan balik
Out Put
19
2.2.9 Sensor suhu LM 35 Semakin Suhu menyatakan panas atau dinginya sesuatu. Semakin panas suatu benda maka semakin tinggi suhunya. Sehingga suhu menyatakan panas atau dinginnya sesuatu(Sears dan Zemansky, 1991:354). Sensor suhu adalah suatu tranduser yang digunakan untuk mengkonversi besaran suhu menjadi besaran listrik. Sensor suhu yang biasa digunakan adalah IC LM35 yang dikemas dengan sangat kompak. LM35 tidak memerlukan kalibrasi eksternal ataupun timing khusus, dengan range pengukuran antara 0˚ -100˚ C. sensor ini mempunyai karakteristik yang linier serta sensitifitas sebesar 10mV/ ˚ C (Widodo, Dkk. 2005:119) Aplikasi IC LM35 sangat mudah karena output yang linier dan impedensi keluaran yang rendah. Suhu untuk untuk penetasan telur itik berkisaran antara 38,6 ˚ C – 39,4 ˚ C.
Gambar 2.5 Sensor temperatur LM35 dan Typical Aplication LM35
2.2.10 Mikrokontroler Pada dasarnya mikrokontroler adalah terdiri dari mikroprosesor, timer dan counter, perangkat I/O dan internal memori. Pada dasarnya mikrokontroller mempunyai fungsi yang sama dengan mikroprosesor, yaitu untuk mengontrol kerja suatu sistem. Di dalam mikrokontroller terdapat CPU, ALU, PC, SP, dan register lain yang terdapat pada mikroprosesor, tetapi dengn penambahan perangkat-perangkat lain seperti ROM, RAM, PIO, SIO, Counter, dan rangkaian Clock. Mikrokontroller didesain dengan instruksi-instruksi yang lebih luas dan 8
20
bit instruksi digunakan untuk membaca data instruksi dari internal memory ke ALU. Banyak instruksi yang digabung dengan pin-pin pada chip-nya. Pin tersebut adalah pin yang dapat diprogram yang mempunyai fungsi berbeda, tergantung pada kehendak programmernya. Sedangkan mikroprosesor didesain sangat fleksibel dan mempunyai banyak byte instruksi. Semua instruksi bekerja dalam sebuah konfigurasi perangkat keras yang membutuhkan banyak ruang memori dan perangkat I/O untuk dihubungkan ke alamat pin-pin bus data pada chip. Sedangkan besar aktifitas pada mikroprosesor bekerja dengan kode instruksi dan data pada atau dari memori luar ke CPU. (Firmansyah, 2011: 277) Dalam hal ini kami menggunakan mikrokontroller 89S51 yang terdiri dari sebuah central processing unit (CPU), dua jenis memori data (RAM) dan memori program (ROM), port I/O dengan programmable pin secara independent, dan registerregister mode, status, internal timer/counter, serial communication serta logika random yang diperlukan oleh berbagai fungsi peripheral. Masing-masing bagian saling berhubungan satu dengan yang lain melalui kabel data bus 8 bit. Bus ini dibuffer melalui port I/O bila diperlukan perluasan memori atau sebagian perangkat I/O. (Budiharto, 2014:133) MCU AT89S51 memiliki arsitektur sebagai berikut : 1) 8 bit Central Processing Unit (CPU). 2) 16 bit Program Counter (PC) dan Data Pointer (DPTR). 3) 8 bit Program Status Word (PSW). 4) 8 bit Stack Pointer (SP). 5) 4 Kbyte ROM internal (on chip). 6) 128 byte RAM internal (on chip) yang terdiri dari: a) 4 register bank masing-masing 8 register. b) 16 byte yang dapat dialamati dalam bit level. c) 80 byte data memory general purpose. d) 4 programmable port masing-masing terdiri dari 8 jalur I/O e) 2 timer/counter 16 byte.
21
f) 1 serial port dengan control serial full duplex UART. g) 5 jalur interupsi (2 jalur eksternal dan 3 jalur internal). 7) 32 I/O yang disusun pada 4 port (port 0 – port 4). 8) 2 buah timer/counter 16 bit: T0 dan T1. 9) Full Duplex Serial Data Communication (SBUF). 10) Control Register: TCON, TMOD, PCON, IP, dan IE. 11) 2 eksternal interrupt dan 3 internal interrupt. 12)Oscillator dan clock circuit. 2.2.11 Liquid Crystal Display (LCD M1632) Untuk tampilan dalam Laporan Akhir ini, digunakan LCD M1632. Tampilan jenis ini tersusun dari dot matriks dan dikontrol oleh ROM / RAM generator karakter dan RAM data display. Semua fungsi display dikontrol dengan instruksi dan LCD dapat dengan mudah diantarmukakan (interface) dengan unit mikrokontroller. Liquid cristal display adalah modul tampilan yang mempunyai konsumsi daya yang relatif rendah dan terdapat sebuah controler CMOS didalamnya. Controler tersebut sebagai pembangkit ROM/RAM dan display data RAM. Semua fungsi tampilan di kontrol oleh suatu instruksi modul LCD dapat dengan mudah diinterfacekan dengan MPU. Ciri-ciri dari LCD M1632: (Widodo, 2002: 153) 1) Terdiri dari 32 karakter yang dibagi menjadi 2 baris dengan display dot matrik 5 X 7 ditambah cursor 2) Karakter generator ROM dengan 192 karakter 3) Karakter generator RAM dengan 8 tipe karakter 4) 80 X 8 bit display data RAM 5) Dapat diinterfacekan dengan MPU 8 atau 4 bit 6) Dilengkapi fungsi tambahan : Display clear,cursor home,display ON/OFF, cursor ON/ OFF, display character blink, cursor shift dan display shift 7) Internal data
22
8) Internal otomatis dan reset pada power ON 9) +5 V power supply tunggal Berikut ini merupakan pin-pin LCD berserta konfigurasinya:
Gambar 2.6. LCD M1632 Sumber : www.robotindonesia.com
23
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Rancangan Penelitian Kegiatan penelitian ini dilaksanakan sesuai dengan diagram alir pada Gambar 2 dibawah ini: Mulai
Selesai
Gambar 3.1. Diagram alir proses penelitian
23
24
Bagian bagian mesin Mesin: 1. Kipas DC 12 Volt 2. Display Control Suhu 3. Rak telur 4. Ruang Tungku 5. Pengunci Pintu 6. Ruang Telur 7. Pintu Utama 8. Saluran pembuangan Asap 9. Kran udara masuk 10. Kran Pembuangan Asap
Gambar 3. Desain Mesin
25
1. Observasi lapangan
Observasi lapngan guna memperoleh data-data yang riil dan dapat menguatkan dalam menyusun suatu ide. Observasi kami ke desa kebonsari. Sidoarjo Jawa Timur adalah untuk mendapatkan fakta tentang permasalahan produktivitas pengasapan telur asin yang belum di temukan solusinya. 2. Study Literatur Study Literatur berisikan serangkaian kegiatan pencarian sumber-sumber yang relevan dan terpercaya guna mendapatkan materi dan acuan dalam penulisan ini. Tujuan study literatur untuk memperoleh materi-materi penunjang yang dapat melandasi pemecahan masalah diapangan, baik itu bersumber dari buku, website, ataupun jurnal. 3. Perancangan dan Pembuatan Guna membangun sebuah alat teknologi tepat guna mesin pengasap telur asin diperlukan sebuah konsep yang sistematis dan terukur menggunakan metode yang sudah ditetapkan. Dimana nantinya diharapkan dapat menguntungkan bagi penggunanya. Keuntungan tersebut antara lain dapat membantu meningkatkan produktivitas telur asin asap dengan hasil yang optimal. Metode perancangan teknologi tepat guan mesin pengasap telur asin diantaranya sebagai berikut :
Gambar 3.2 Flow chart perancangan alat
26
4. Pengujian Pengujian ini dimaksudkan untuk memastikan bahwa kinerja masing-masing komponen teknologi tepat guna mesin pengasap telur asin dapat berfungsi sesuai dengan yang diharapkan. Untuk proses pengujian alat dilakukan melalui percobaan dilapangan yakni di rumah bapak Mussolin. Dengan pencatatan datadata sehingga mudah dalam melakukan analisa perbaikan berikutnya. 5. Evaluasi dan Penyempurnaan Alat Pada tahap ini data hasil evaluasi pada saat pengujian digunakan sebagai acuan untuk penyempurnaan alat,sehingga dalam proses penyempurnaan alat ini selalu mengacu pada data-data yang akurat. 3.2 Perancangan Sistem Keseluruhan dan Prinsip Kerja Alat Sistem yang dirancang bertujuan untuk mengontrol suhu ruang telur sehingga sesuai dengan setting yang diberikan diawal proses penetasan. Secara blok diagram alat yang dirancang ditunjukkan dalam gambar dibawah ini: Start Input arus listrik end Input LM 35
Kontroler
Suhu > 70
YES
NO Kipas DC 12 Volt Gambar 3.3 Diagram blok sistem
27
Ketika alat dinyalakan secara otomatis kipas angin DC 12 Volt akan menyala dan membuat suhu di dalam ruang bakar perlahan naik hingga mencapai suhu yang ideal yang diperlukan untuk pengasapan telur asin. Apabila sensor suhu mendeteksi suhu yang lebih tinggi dari yang ditetapkan, maka secara otomatis sinyal dari sensor suhu dikuatkan oleh oleh penguat sinyal untuk dirubah menjadi sinyal digital pada ADC dan diproses pada MCU lalau kipas akan dimatikan. Sebaliknya bila suhu kurang dari yang diinginkan maka secara otomatis sinyal dari sensor suhu dikuatkan oleh penguat sinyal lalu dirubah menjadi sinyal digital ADC dan diprose oleh CU lalu kipas dinyalakan. 3.3 Perancangan Rangkaian Sensor Suhu Sensor suhu yang digunakan untuk mengkonveksi perubahan suhu ruang penetasan menjadi sinyal listrik dalam perancangan ini adalah IC LM35, penggunaan IC LM35 didasarkan pada kelebihan yang dimiliki IC LM35 diantaranya keluaran yang linier terhadap suhu, terkalibrasi secara langsung dalam derajat celcius, murah dan mudah didapat, catu daya yang digunakan sensor sebesar 5V DC. Sensor diletakkan dalam ruang penetasan telur, sehingga suhu dalam ruangan tersebut dapat terdeteksi. Keluaran dari sensor suhu selanjutnya dihubungkan ke rangkaian penguat sinyal. 3.4 Perancangan Rangkaian Pengkondisi Sinyal Tegangan keluaran dari sensor suhu terlalu rendah. Oleh karena itu tegangan keluaran dari sensor suhu harus dikuatkan agar sesuai dengan masukan yang diperlukan oleh ADC. Penguat sinyal yang digunakan adalah IC LM358 yang merupakan penguat tak membalik. Pada perancangan penguat sinyal menggunakan tegangan sebesar 5V. ADC yang digunakan pada perancangan ini adalah ADC 10 bit, tapi dapat juga menggunakan 8 bit dengan mengatur pemilihan bit pada pengesetan register. Dalam perancangan ini dipilih 8 bit sebagai bit keluaran. Keluaran dari sensor suhu yang dikuatkan oleh pengonisi
28
sinyal merupakan sinyal analog, sehingga harus di ubah terlebih dahulu ke dalam bentuk digital agar dapat diproses oleh mikrokontroler AT89S51. Untuk keperluan itu maka digunakan IC ADC 0804 sebagai pengubah sinyal analog kedigital. Dalam skripsi ini ADC yang digunakan yaitu ADC 0804 buatan Nasional Semiconductor. ADC ini merupakan konversi 8 bit dengan teknik konversi aproksimasi register bertingkat (SAR, Succesive Aproximation Register). Pada IC ini terdapat 8 masukan dengan 3 bit dekoder latch. Waktu konversi ADC0804 sekitar 100 untuk clock KHz dan frekuwensi maksimal adalah 1,28 Mhz. Daerah masukan 0-5 volt dan tegangan referensi konversi disesuaikan dengan daerah masukan analog. 3.5 Perancangan Rangkaian Mikrokontroller AT89S51 Mikrokontroler yang digunakan sebagai kontrol ini tidak dapat melakukan prosesnya tanpa dibantu oleh rangkaian lain seperti clock dan reset. Selain rangkaian-rangkaian tersebut perlu juga ditentukan penggunaan dari portportnya dan sinyal-sinyal yang digunakan untuk mendukung proses kerja rangkaian. Berikut adalah konfigurasi port-port yang digunakan: a) P0.0-P0.7 digunakan sebagai data tampilan pada Liquid Cristal Display (LCD). b) P2.6-P2.7 digunakan sebagai instruksi data untuk pengontrol instruksi dan karakter dan pada Liquid Cristal Display (LCD). c) P1.0-P1.3 digunakan sebagai output ke motor DC d) P3.3-P3.5 digunakan sebagai input limit swicth dan tombol
29
Gambar3.4 Rangkaian Minimum Mikrokontroller AT89S51 3.6 Perancangan Rangkaian Liquid Cristal Display (LCD) Dalam sistem ini direncanakan menggunakan sebuah layar penampil yang berupa Liquid Crystal Display (LCD). Tipe LCD yang digunakan yaitu M1632 yang mempunyai spesifikasi yang dapat menampung karakter sebanyak 16 buah dan 2 baris secara bersamaan. LCD ini memiliki 16 buah pin. Masukan yang diperlukan untuk mengendalikan modul ini berupa bus data yang berhubungan dengan bus alamat, serta 3 bit sinyal kontrol. Penjelasan pin – out pada LCD M1632 adalah sebagai berikut : a. VSS (pin 1) dan VCC (pin 2), adalah pin untuk power supply b. VEE (pin 3), adalah pin untuk mengatur intensitas cahaya tampilan pada LCD. c. RS (pin 4), adalah pin untuk pemilihan mode input data. Apabila RS diberi logika “0”, maka data berupa data kontrol dan bila RS diberi logika “1” maka data adalah data untuk ditampilkan pada LCD. d. R/W (pin 5), adalah pin untuk pemilihan proses pada LCD. Bila pin R/W berlogika “1”, maka terjadi proses read (membaca data), sebaliknya bila pin R/W berlogika “0” maka terjadi proses write (menulis data). e. E (pin 6), adalah pin enable untuk LCD. LCD akan enable bila pin ini berlogika “HIGH”, sebaliknya jika pin ini berlogika “LOW”, LCD akan disable. f. DB0 – DB7 (pin 7 – pin 14), adalah pin untuk input/output data.
30
g. V+BL ( pin 15) dan V-BL (pin 16), adalah pin untuk supply lampu backlight LCD. Bus data LCD terhubung dengan Port 0 mikrokontroler AT89S51. Sinyal kontrol EN dihubungkan dengan port 2.4, LCD tipe M1632 dilengkapi pula dengan backlight berwarna biru. Penyemat VCC dihubungkan ke variable resistor sebesar 10KΩ yang berfungsi untuk mengatur intensitas gelap/terang tampilan di layar LCD. Penyemat R/W dihubungkan pada ground sehingga mode LCD adalah write “0”. Rangkaian LCD ini ditunjukkan pada gambar di bawah ini :
Gambar 3.5 Interface LCD dengan MCU
31
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengujian Alat Secara umum, pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah alat yang dibuat dapat bekerja sesuai dengan spesifikasi perencanaan yang telah ditentukan. Pengujian dilakukan untuk mengatahui kerja perangkat keras pada masing-masing blok rangkaian penyusun sistem, antara lain pengujian sensitivitas rangkaian sensor suhu LM33, Pengujian Rangkaian Penguat Sinyal, Pengujian Rangkaian LCD, pengujian rangkaian sistem mikrokontroler AT89S51 dan pengujian alat penetasan telur menggunakan mikrokontroer AT89S51 dan pemutaran telur secara otomatis. 4.1.1 Hasil Pengujian Sensitifitas Rangkaian Sensor Suhu Data hasil pengujian sensor suhu ditunjukkan pada tabel di bawah ini: Table 4.1 Hasil Pengujian Rangkaian Sensor Suhu
Batasan yang dapat di ukur oleh sensor suhu LM35 yaitu antara 3oC-150 oC dan secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV, maka didapat rumus sebagai berikut: VLM35 = suhu * 10mV Tabel hasil pengujian di atas menunjukkan adanya simpangan dengan keluaran (volt) sensor LM35 yang diperoleh melalui pengukuran dan perhitungan. Prosentase nilai simpangan (volt) LM35 dapat dihitung dengan rumus:
31
32
X 100% Total persentase simpangan sebesar = 0,87% Penyimpangan rata-rata = Jadi penyimpangan rata-rata = 0,17%
4.1.2 Hasil Pengujian Rangkaian penguat sinyal Data hasil pengujian rangkaian penguat sinyal dapat dilihat pada tabel di bawah ini: Tabel 4.2 Hasil Pengujian Pada Rangkaian Penguat Sinyal
Karena keluaran dari sensor suhu LM35 berkisar antara 250mV-500mV dan keluaran tersebut belum bisater baca oleh ADC yang memerlukan masukan antara 0-5V, maka keluaran dari sensor tersebut dikuatkan sampai 10 kali agar bisa terbaca oleh ADC. Tabel hasil pengujian di atas menunjukkan adanya simpangan dengan keluaran (volt) sensor LM35 yang diperoleh melalui pengukuran dan perhitungan. Prosentase nilai simpangan (volt) LM35 dapat dihitung dengan rumus: X 100%
33
Total persentase simpangan sebesar = 0,26% Penyimpangan rata-rata Jadi penyimpangan rata-rata = 0,04% 4.1.3 Hasil Pengujian Rangkaian ADC Data hasil pembacaan ADC untuk suhu terlihat pada tabel di bawah ini: Tabel 4.3 Hasil pengujian rangkaian ADC
Tabel hasil koversi di atas dapat dibuat regresi antara suhu dengan nilai pembacaan ADC sebagai beriku:
Gambar 4.1. Grafik hubungan Pembacaan ADC dan Suhu
34
Berdasarkan grafik di atasa di peroleh nilai regresi antara suhu dengan pembacaan ADC sebesar: Y = 0.1003x 24.366 Keterangan : Y = Nilai Suhu X = Pembacaan ADC Nilai regresi antara suhu dengan pembacaan ADC yang diperoleh, merupakan nilai suhu sebenarnya yang di masukkan sebagai nilai suhu real pada program. 4.1.4 Hasil Pengujian Rangkaian Liquid Cristal Display (LCD) Progam yang dibuat untuk pengujian adalah progam sederhana yaitu menampilkan karakter. Hasil pengujian dapat ditunjukkan pada tabel: Tabel 4.4 Hasil Pengujian Rangkaian liquid cristal display (LCD)
Berdasarkan pengujian tersebut diperoleh layar LCD dapat menampilkan karakter sesuai dengan yang diharapkan, dengan demikian rangkaian antar muka modul LCD dapat berfungsi sesuai dengan harapan. 4.1.5 Hasil Perhitungan Rumus perpindahan Panas Secara konveksi Perpindahan panas dibagi menjadi tiga yaitu : Perpindahan panas Konveksi, Perpindahan panas Radiasi, Perpindahan panas Konduksi. Dalam penelitian kali ini digunakan perpindahan panas secara konveksi yang mana perpindahan
35
konveksi terjadi dikarenakan adanya perbedaan tekanan suhu. Menurut Newton, perpindahan panas secara konveksi adalah perpindahan panas yang terjadi akibat perbedaan padat permukaan dengan fluida yang mengalir disekitarnya. Dengan menggunakan media penghantar berupa fluida / gas.
Gambar 12. Pergerakan udara pada peristiwa perpindahan konveksi Perhitungan rumus konveksi menurut observasi yang sudah dilakukan. ………………………………………………….. (2) = 0,024 . 3750 . (70 – 42) = 0,024 . 37,5 . (0.70 – 0. 42) = 0,024 . 37,5 . 0,294 = 0,02646 kW Dimana : h = koefisien suhu konveksi A = Luas Penampang ΔT = Perubahan Suhu 4.1.6 Hasil pengujian alat dengan perbandingan alat konvensioanal Dapat dilihat pada tabel dibawah ini perbedaan jumlah pemakaian bahan bakar (tempurung kelapa). Pada alat ini setiap kali proses pengasapan hanya diperlukan 1000 gram atau 1 Kg tempurung kelapa, sebaliknya dengan menggunakan pengasapan alat konveksional jumlah pemakaian tempurung kelapa memerlukan 3000 gram atau 3 Kg untuk setiap kali proses pengasapan telur asin asap.
36
Tabel 4.5 Perbandingan alat
NO
JAM Ke
1 2 3 4 5 6 7 8 Jumlah
1 2 3 4 5 6 7 8
JUMLAH TEMPURUNG KELAPA (Gram) 250 250 250 250 1000
NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
JAM Ke
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Jumlah
JUMLAH TEMPURUNG KELAPA (Gram) 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 3000
4.2 Pembahasan 4.2.1 Pembahasan Alat Hasil pengujian pada sensor yang telah dilakukan didapatkan data seperti pada tabel 4.1. dari tabel tersebut terlihat bahwa semakin besar nilai suhu yang diterima oleh alat maka semakin besar nilai tegangan yang dibaca. Dari rata-rata simpangan yang hanya 0,17% dari perhitungan dan pengukuran dapat disimpulkan bahwa antara perhitungan dan pengukuran didapat perbedaan yang minimum. Sensor suhu dirancang untuk mendeteksi panas yang dikeluarkan oleh heater diterima dalam bentuk tegangan, dimana tegangan yang diterima masih sangat kecil sehingga perlu adanya penguat. Penguatan yang dipakai dalam system ini adalah 10 kali sehingga nilai tegangan dari sensor suhu berkisar 0-5 Volt, Hal ini diperlukan untuk pembacaan tegangan pada ADC yaitu berkisar 3,86 – 3,94 Volt. Dari penguatan 10 kali dapat dilihat hasil dari penelitian pada tabel 4.2 disitu didapat rata-rata simpangan juga sangat minimum yaitu 0,04%. Berdasarkan pengujian secara keseluruhan yang telah dilakukan deketahui bahwa: sensor suhu, rangkaian penguat, ADC, Mikrokontroler, LCD, DC, dan Fan DC 12 Volt dapat berjalan sesuai dengan perencanaan.
37
Setiap bagian dalam sistem pada perancangan ini bekerja sesuai control masingmasing. Ketika alat dinyalakan secara otomatis kipas angin menyala. Kipas angina menyuplai oksigen dan membuat suhu pada incubator menjadi panas yang semula suhu awalnya (suhu ruangan 27 oC) perlahan naik hingga mencapai suhu yang ideal yang diperlukan untuk pengasapan telur asin yaitu 70oC. Apabila suhu yang diterima oleh LM35 lebih tinggi dari yang diharapkan, maka secara otomatis MCU akan mengontrol suhu dengan mematikan kipas. Sebaliknya bila suhu kurang dari yang diinginkan maka secara otomatis MCU akan menyalakan fan.
38
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Dari hasil penelitian dan pembahasan tentang alat penetasan telur itik dengan kontrol suhu menggunakan mikrokontroler AT89S51 dan pembalikan telur secara otomatis yang telah diuraikan di atas maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Sensor suhu LM35 mendeteksi dengan baik adanya temperatur yang masuk pada incubator sesuasi yang di inginkan yaitu 38,6 oC s/d 39,4oC. Motor DC bekerja dengan baik, berputar membaliik telur pada waktuwaktu yang diinginkan tanpa ada kendala. 2. Mikrokontroler AT89S51 dapat mengontrol dengan baik hal ini dibuktikan dengan adanya kevalidasi
99% dan mempunyai kesalahan relative ratarata
yang sangat baik yaitu 0.54% 3. Penetasn telur pada alat ini lebih efisien dibanding dengan pengasapan secara tradisional. 5.2 Saran Dari alat yang telah dibuat pada tugas akhir ini, masih terdapat banyak kekurangan serta perlu pengembangan agar nantinya alat penetasan telur ini dapat dipelajari lebih baik, baik secara teoritis dan praktis. Adapun perbaikanperbaikan dan pengembangan yang perlu dilakukan: 1. Ukuran fan kurang besar sehingga penurunan temperaturnya berjalan lebih Lama 2. Sensor suhu ditambah 2 lagi menjasi 3 agar dapat membaca suhu lebih merata. 3. Pada alat ini sebaiknya dikasih ventilasi agar penurunan temperatur dapa lebih cepat.
38
39
DAFTAR PUSTAKA Anonymous. 2012. ADC (Analog to Digital Converter). Anonymous. 2012. AT89S51 8 Bit Mikrokontroler Wiyh 4 Byte Flash. Atmel Anonymous. 2015. IC 0804. http://www.datasheet4u.com/download/0804.pdf Budiharto, Widodo. 2014. Interfacing Computer Dan Mikrokontroler. Jakarta: PT Budiharto, Widodo. 2015. Perancangan Sistem dan Aplikasi Mikrokontroler. Cooperation. http://www.atmel.com/AT89S51.pdf. Elex Media Koputindo Elex Media Koputindo Happy S., Ardiyanto dan Purwati, Ninik. 2001. Rancang Bangun Sistem Kontrol Harley, J.P. dan L.M.Prescott. 2013. Laboratory Exercises In Microbiology. Second Edition. WCb Publishers. Oxford. Holman, J.P., “Heat Transfer”, sixth edition, McGraw Hill, Ltd., New York, 1986. IncoperaDe Witt, “Fundamentals of Heat Transfer”, John Willey & Sons Inc., New York, 2011. Jakarta: PT. Elex Media Komputindo. Kern, D.Q., “Process Heat Transfer”, International Student Edition, McGraw Hill Kogakusha, Ltd., New York. McAdams, W.H., “Heat Transmision”, 3rd edition, McGraw Hill Book Company, Inc., New York. Mikheyev, M., “Fundamentals of Heat Transfer”, John Willey & Sons Inc., New York, 2010. Muhammad, Abdullah bin. 2009. Tafsir Ibnu Katsir. Bogor: Pustaka Imam AsyOzisik, “Heat Transfer, a basic approach”, 1984. Penelitian Universitas Lampung Pitoworno, Endra. 2012. Robotika (Desain, Control, dan Kecerdasan Buatan). Qur’an. Jakarta: Lentera Hati.
40
Rahmita. 2014. Pengaruh Lama Pengasapan dengan Sabut Kelapa terhadap pH, Nilai Gizi, Jumlah Koloni Bakteri dan Nilai Organoleptik Dendeng Asap Daging Sapi. Skripsi Fakultas Peternakan Unand. Padang. Rochman, Fatchur. 2010. Laporan PKLI. Jurusan Fisika. Fakultas SAINTEK. Sugitha, I.M., L.Ibrahim., S.N.Aritonang, N.Syair dan S.Melia. 2004. Dasar Teknologi Hasil Ternak. Fakultas Peternakan. Universitas Andalas. Padang. Syafi’I,tanggal 20 Nopember 2009) Telekomunikasi Politeknik Elektronika ITS. Temperatur Berbasis Logika Fuzzy. Surabaya: Jurusan Teknik Zemansky, Sears. 2010. FISIKA untuk Universita 1 Mekanika, Panas, Bunyi. Bandung: Binacipta. http://kabarsidoarjo.com/?p=8822
http://tikatiwiberbagitentangfisika.blogspot.com/2013/06/perpindahan-kalorsecara konveksi_7.html http://www.electroniclab.com/index.php?action=html&fid=56 (diakses http://www.fisika.org/2013/04/03/apa-sih-bedanya-jarak-dan-perpindahan/ http://www.miung.com/2013/05/pengertian-perpindahan-panaskonveksi.html/http://www.surya.co.id/2011/03/21/gurihnya-laba-telur-asin-anekarasa
8052. 2008. Interrupts. http://www.8052.com. Diakses: 29 Januari 2015. 8052. 2008. Types of Memory. http://www.8052.com. Diakses: 3 Desember 2014
41
LAMPIRAN LAMPIRAN Lampiran 1.Gambar alat yang akan dirancang
42
43
