TUGAS AKHIR PERANCANGAN MESIN PEMBUAT KUE DONAT KAPASITAS 3 KG
oleh: SUPRIYADI NPM : 12321004
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS WIJAYA PUTRA SURABAYA 2015
TUGAS AKHIR
PERANCANGAN MESIN PEMBUATAN KUE DONAT KAPASITAS 3KG Diajukan sebagai salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Teknik Universitas Wijaya Putra Surabaya
oleh: SUPRIYADI NPM : 11321004
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS WIJAYA PUTRA SURABAYA 2015
HALAMAN PERSETUJUAN
NAMA
: Supriyadi
NPM
: 11321004
FAKULTAS
: Teknik
PROGRAM STUDI
: Teknik Mesin
JUDUL
: Rancangan mesin pembuat kue donat
Surabaya, 19 April 2015 Mengetahui,
Disetujui oleh:
Dekan Fakultas Teknik
Dosen Pembimbing
Slamet Riyadi ST, MT. NIDN: 07119117101
Siswadi, ST, MSi NIDN:1711125501
LEMBAR PENGESAHAN
Telah diterima dan disetujui oleh tim penguji Tugas Akhir serta dinyatakan LULUS. Dengan demikian Tugas Akhir ini sah untuk melengkapi syarat – syarat mencapai gelar Sarjana Teknik pada PROGRAM STUDI TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS WIJAYA PUTRA, kepada: Nama
: Supriyadi
NPM
: 11321004
JUDUL : Rancangan Mesin Pembuat Kue Donat (machine donut)
DEWAN PENGUJI TUGAS AKHIR :
Ketua
:
Slamet Riyad, ST, MT.
(
)
(
)
(
)
NIDN; 07119117101 Anggota 1:
Muhharom, ST,MT. NIDN: 0712106603
Anggota 2:
Siswadi ST,MSi. NIDN: 1711125051
Surabaya, 19 April 2015 Mengetahui, Dekan Fakultas Teknik
Ketua Program Studi Teknik Mesin
Slamet Riyadi ST, MT. NIDN: 07119117101
Siswadi, ST, MSi NIDN: 17111
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, 27 agustus 2015
Supriyadi NPM: 11321004
PERANCANGAN MESIN PEMBUAT KUE DONAT KAPASITAS 3 KG
CAKE DONUT MAKER MACHINE DESING CAPACITY 3 KG Supriyad1 dan Siswadi 2 Universitas Wijaya Putra Fakultas Teknik - Program Studi Teknik Mesin Abstrak Adonan kue donat
merupakan adonan berbentuk cincin, sehingga dalam
pengolahannya membutuhkan nilai gaya dan torsi yang cukup besar. Penelitian ini merupakan perancangan alat pengaduk adonan bakery yang dapat bekerja secara otomatis meningkatkan level kecepatan putar motor DC dan dapat berhenti sendiri. Kecepatan pertama pada poros pengaduk sebesar 130rpm dan kecepatan kedua sebesar 160rpm. Untuk itu perlu menggunakan mikrokontroler, kemudian didalamnya ditanamkan program dengan metode PID yang dapat menghasilkan nilai PWM(Pulse Width Modulation). Parameter dengan Kp=6.8, Ki=0.2, dan Kd=0.1 menghasilkan respon kontroler PID yang paling baik. Nilai PWM dapat berubah-ubah secara otomatis bergantung dari nilai umpan balik yang diberikan oleh sensor kecepatan, sehingga kecepatan putar motor dapat dijaga konstan. Untuk mengolah adonan satu kilo hingga kalis membutuhkan waktu 11menit dan untuk adonan dua kilo membutuhkan waktu 20menit. Kata kunci: Alat Pembuat Kue Donat
1 2
Mahasiswa Program Studi Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Wijaya Putra, Surabaya Dosen Fakultas Teknik Universitas Wijaya Putra, Surabaya
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 Peracangan Mesin Pembuat Kue Donat Dengan Kapasitas 2 Kg. 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 Ong Andre Wahyu, ST,MT dan Ketua Program Studi Teknik Industri, 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, 8. Keluargaku: Ayah dan Ibuku yang selalu memberikan semangat dan doa. 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, 26 Januari 2015
Supriyadi
i
LEMBAR KONSULTASI TUGAS AKHIR
Nama
:
……………………………………………………..…………………………….....................………….. Program Studi
:
……………………………………………………..…………………………….....................………….. NPM
:
……………………………………………………..…………………………….....................………….. Alamat
:
……………………………………………………..…………………………….....................………….. Telp
:
……………………………………………………..…………………………….....................………….. Judul Tugas Akhir
:
……………………………………………………..…………………………….....................…………..
ii
Tanda Tangan Konsultasi ke
URAIAN / MATERI BIMBINGAN
Bab
Hari
Halaman
Tanggal
Dosen Pembimbing
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Surabaya……………………… Mengetahui Dosen Pembimbing
Ketua Program Studi
………………………………….
…………………………….........
Keterangan: Setiap konsultasi kartu ini harap dibawa dan di tanda tangani oleh Dosen Pembimbing.
iii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ..................................................................................................... i HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................................... ii HALAMAN PERNYATAAN......................................................................................... iii KATA PENGANTAR ................................................................................................... vi LEMBAR KONSULTASI ............................................................................................ vii DAFTAR ISI ............................................................................................................. ix DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. xi DAFTAR TABEL ....................................................................................................... xii I. PENDAHULUAN ...................................................................................................1 A. Latar Belakang ..............................................................................................1 B. Perumusan Masalah .....................................................................................3 C. Batasan Masalah ............................................................................................4 D. Manfaat Penelitian ........................................................................................4 E. Tujuan Penelitian ..........................................................................................4 F. Sistematika Penulisan ...................................................................................5 II. TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................................6 A. Kajian Pustaka ................................................................................................6 B. Landasan Teori ...............................................................................................6 1. Produktifitas .............................................................................................6 2. Industri .....................................................................................................7 3. Akurasi Dimensi ........................................................................................8 4. Mur Dan Baut .........................................................................................13 5. Tabung Adonan ......................................................................................14 6. Torak .......................................................................................................14 7. Pangkon Mesin .......................................................................................14 III. METODE PENELITIAN ........................................................................................16 A. Rancangan Penelitian ..................................................................................16 1. Observasi Lapangan ...............................................................................17
iv
2. Study Literatur .......................................................................................17 3. Perencanaan dan Pembuatan .................................................................17 4. Pengujian ................................................................................................17 5. Evaluasi dan Penyempurnaan Alat .........................................................17 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................................19 A. Pengambilan Data .......................................................................................19 B. Hasil Perangkat dan Pengujian ....................................................................19 V. KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................................25 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................27 Lampiran
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.Mesin Pembuat Donat ...........................................................................3 Gambar 2. Bagian – Bagian Mesin Direct Current (Dc) .....................................10 Gambar 3. Kumparan Magnet ............................................................................11 Gambar 4. Tabung Adonan .................................................................................14 Gambar 5. Torak .................................................................................................14 Gambar 6. Pangkon Mesin ..................................................................................15
DAFTAR TABEL Tabel 1. Rancangan Penelitian ................................................................................16 Tabel 2 Tegangan Dan Arus Masukan Motor ..........................................................23 Tabel 3. Grafik Lengkungan Tegangan dan Arus ........................................................24 Tabel 4. Distribusi ukuran serbuk PVC ........................................................................19 Tabel 5. Analisa hasil normal elemen EDX serbuk Silika ..........................................21 Tabel 6. Interpretasi gugus-gugus fungsional spektra FTIR serbuk PVC ....................22
v
vi
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Sejalan dengan kemajuan-kemajuan yang dicapai di sektor industri nasional maupun pada tingkat regional, perkembangan industri kecil di kota surabaya dan kota kota lain telah mengalami kemajuan yang cukup menggembirakan. Hal ini tercemin dalam peningkatan jumlah unit usaha, tenaga kerja, nilai investasi, nilai produksi dan nilai tambah yang dihasilkan serta semakin berkembangnya jenis dan produk industri kecil di daerah tersebut. Dengan perkembangan industri saat ini, tercermin bahwa perkembangan industri kue donat yang ada di kota surabaya dan kota lain sangat penting dan cukup menarik untuk diteliti karena semakin berkembangnya industri kue donat yang ada di daerah tersebut maka dapat menambah(membuka) lapangan kerja atau dengan kata lain mengurangi pengangguran, setiap industri membutuhkan tenaga kerja baik dalam jumlah kecil maupun besar sehingga tingkat produksi industri semakin tinggi. Usaha industri kecil yang ada di pedesaan maupun di tempat-tempat lain, biasanya mengalami berbagai hambatan dalam menghasilkan volume produksi, sehingga pendapatan dari industri kecil juga menjadi rendah. Disamping itu industri kecil harus bersaing dengan industri lainnya yang berskala besar maupun menengah. Hal ini menyebabkan terjadinya suatu persaingan yang tidak sehat. Industri yang besar memiliki modal besar dan teknologi canggih akan lebih mudah berkembang dibanding dengan industri kecil yang memiliki modal paspasan dan teknologi yang terbatas. Pembinaan terhadap pengusaha industri kecil juga diarahkan pada masalah harga dan peningkatan kualitas produksi. Salah satu bentuk pembinaannya berupa Konsultasi Peningkatan
Mutu yang mencakup beberapa aspek dalam kegiatan produksi antara lain proses produksi, pemasaran, permodalan, kualitas perhitungan harga pokok serta administrasi pembukuan sederhana. Kegiatan produksi tidak akan terwujud dan terlaksana tanpa adanya alat atau benda yang digunakan untuk memproduksi suatu barang. Di dalam suatu produksi tidak lepas dari adanya proses produksi. Pada produksi roti ini membutuhkan berbagai jenis faktor produksi, diantaranya terdiri dari bahan baku utama, jumlah tenaga kerja, dan teknologi. Dengan menggunakan faktor produksi pada setiap proses produksi, perlu kiranya di kombinasikan dalam jumlah dan kualitas tertentu. Jadi faktor produksi tersebut adalah jenis-jenis sumber daya yang digunakan dan diperlukan dalam suatu proses produksi guna menghasilkan barang dan jasa. Besar kecilnya barang dan jasa dari hasil produksi tersebut merupakan fungsi produksi dari faktor produksi. Selain faktor produksi bahan baku, tenaga kerja, teknologi, juga terdapat faktor produksi yang lain seperti modal, transportasi, sumber energi atau bahan bakar, dan pemasaran (Godam, 2006). Output merupakan jumlah produksi yang dihasilkan dalam suatu perusahaan. Semakin banyak output yang dihasilkan berarti semakin besar pula perusahaan tersebut. Input dapat berpengaruh terhadap produksi suatu barang atau jasa. Selain itu besarnya jumlah output yang dihasilkan akan berdampak pada input bahan baku yang dibutuhkan. Semakin besar output produksi yang dihasilkan maka input bahan baku yang dibutuhkan juga semakin banyak. Besarnya jumlah kapasitas produksi juga tidak lepas dari bahan bakar yang digunakan dalam proses produksi. Hal ini menunjukkan semakin besar kapasitas produksinya maka semakin besar pula bahan bakar yang dibutuhkan untuk proses produksi. Dalam proses produksi juga tidak lepas dari jumlah tenaga kerja yang digunakan. Tenaga kerja merupakan segala kegiatan manusia baik jasmani maupun rohani yang ditujukan untuk kegiatan
produksi. Dalam kegiatan produksi tidak lepas dari faktor tenaga kerja karena tenaga kerja sangat dominan untuk melancarkan kegiatan produksi hingga memperoleh hasil produksi dari suatu kegiatan produksi. Faktor tenaga kerja memegang peranan penting dalam berbagai macam dalam kegiatana produksi. Dengan adanya tenaga kerja kegiatan produksi akan cepat terselesaikan dengan baik, artinya faktor tenaga kerja sangat di butuhkan dalam proses kegiatan produksi. Kegiatan produksi akan berhenti jika tenaga kerja yang diperlukan mengalami gangguan, sehingga berdampak pada penjualan yang akan diterima perusahaan atau industri tersebut. Semakin terbatasnya lapangan kerja saat ini, ditambah lagi banyaknya karyawan yang mengalami PHK di berbagai perusahaan, menyebabkan banyak muncul wirausahawan baru. Bidang yang dipilih biasanya yang tidak memerlukan modal besar serta teknologi yang tidak terlalu rumit. Salah satu bidang wirausaha yang banyak dipilih antara lain usaha “home industri”. Mereka mendapatkan informasi proses pembuatan kue donat biasanya secara mandiri. Minimnya pengetahuan akan proses pembuatan kue donat yang benar, turut memberikan andil pada semakin rendahnya kualitas roti yang beredar, terutama di berbagai pasar tradisional. Untuk dapat memproduksi kue donat diperlukan komponen-komponen produksi, diantaranya adalah bahan baku, teknologi dan tenaga kerja. Berdasarkan uraian di atas, maka dalam penelitian akan di lihat Seberapa besar pengaruh input teknologi, bahan baku dan tenaga kerja dapat mempengaruhi produksi roti di kota surabaya. Oleh karena itu, penelitian ini berjudul PERANCANGAN MESIN PEMBUAT KUE DONAT DENGAN KAPASITAS 3 KG
1.2. Perumusan Masalah Dengan memperhatikan latar belakang yang telah diuraikan di atas, maka permasahan yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah:
1. Bagaimana cara mendesain dan membuat alat pengaduk bakery yang beroperasi secara otomatis. 2. Pembuatan hardware dan software untuk rangkaian kontrol kecepatan dan waktu.
1.3. Batasan Masalah Untuk memperjelas arah dari pembahasan penelitian ini, maka diberikan batasan masalah yang meliputi: a. Hanya melakukan survei kecepatan putar yang dibutuhkan untuk menggerakkan adonan bakery dengan salah satu produsen bakery yaitu 160rpm. b. Pengaturan putaran motor DC menggunakan metode PID dengan kontrol timer dan pengaturan PWM(pulse width modulation) pada mikrokontroler ATmega16 dalam program bahasa C. c. Motor DC(Direct Current) yang digunakan memiliki name plate tegangan input 48Vdc, kecepatan putar 1400rpm, dan daya 300Watt
1.4 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut : a. Memberikan masukan dan informasi tambahan yang berguna bagi perkembangan produksi donat di kota Surabaya. b. Hasil
penelitian
ini
pengembangan ilmu dan ketenagakerjaan.
diharapkan
dapat
dijadikan
masukan
bagi
pengetahuan yang berkaitan dengan produksi
1.5. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah: Adapun tujuan penelitian adalah untuk mengetahui pengaruh input teknologi, bahan baku dan tenaga kerja terhadap produksi roti di kota Surabaya.
1.6. Sistematika Penulisan Bab 1 Mengenai latar belakang pembuatan mesin, rumusan masalah, batasan masalah, manfaat penelitian, dan manfaat kegunaan mesin pembuat kue donat. Bab 2 Menjelaskan tentang tinjauan pustaka yang berisi tentang kajian pustaka dan landasan teori. Bab 3 Berisi tentang metode penelitianyang meliputi rancangan penelitian dan metode mesin. Bab 4 Berisi tentang hasil dan pembahasan mesin pembuat kue donat Bab 5 Berisi tentang kesimpulan dan saran dari hasil pengujian mesin
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Kajian Pustaka Roti adalah makanan yang terbuat dari tepung terigu, air, dan ragi yang pembuatannya melalui tahap pengulenan, fermentasi (pengembangan), dan pemanggangan dalam oven. Bahan dan proses dilaluinya membuat roti memiliki tekstur yang khas. Dilihat dari cara pengolahan akhirnya, roti dapat dibedakan menjadi tiga macam, yaitu roti yang dikukus, dipanggang, dan yang digoreng. Bakpao dan mantao adalh contoh roti yang dikukus. Donat dan panada merupoakan roti yang digoreng. Sedangkan aneka roti tawar, roti manis, pitabread, dan baquette adalah roti yang dipanggang (suffi, 2010). Roti adalah produk makanan yang terbuat dari fermentasi tepung terigu dengan reagi atau bahan pengembang lain, kemudian dipanggang. Roti beraneka ragam jenisnya. Adapun penggolongannya berdasarkan rasa, warna, nama daerah atau negara asal, nama bahan penyusun, dan cara pengembangan (mudjajanto dan yulianti, 2014). Donut (donut dalam bahasa inggris) adalah sejenisnya cake mini dengan bentuk yang khas , yaitu berlubang ditengah seperti cincin, dan berbentuk bulat jika diisi sesuatu. Donat memiliki sejarah sejak kemunculannya pertama kali hingga mencapai penampilannya saat ini. Para arkeolog amerika menemukan beberapa peninggalan yang menggambarkan adanya jenis makanan yang berbentuk seperti donat pada zaman prasejarah. Namun diduga keras bahwa donat berasal dari daerah belanda yaitu menhatten, dan disana donat dinamakan ‘olykoek’ atau kue yang digoreng. Saat ini donat merupakan salah satu kue populer favorit masyarakat dunia dunia. Bahkan di amerika sendiri, saat ini lebih dari 10 juta donat diproduksi setiap tahun (Anonim, 2008).
1.2. Landasan Teori 2.2.1 MOTOR LISTRIK MOTOR DC Motor Direct Current (DC) merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik dimana desain awal terciptanya alat ini diperkenalkan oleh Michael Faraday. Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau
percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas. Gambar 2.1 Motor DC
Konstruksi dari motor DC ditunjukkan oleh gambar 2.1 dengan penjelasan tiap bagiannya sebagai berikut (Sumber: Lister, 1993): a. Gandar medan atau penutup motor DC terbuat dari baja-cor (cast steel) atau baja canai (rolled steel) yang berfungsi sebagai penopang mekanis untuk inti kutub dan juga sebagai bagian dari rangkaian magnet. b. Inti kutub motor terbuat dari laminasi pelat-baja (sheet-steel) yang terisolasi satu sama lain dan dilekatkan bersama-sama, kemudian inti dibaut pada gandar medan. c.
Muka kutub yaitu permukaan inti yang berdekatan dengan celah udara, permukaannya dibuat lebih besar dari badan inti. Hal ini untuk mengurangi
tahanan magnetik dari celah udara dan berfungsi sebagai penopang kumparan medan. d. Inti jangkar atau disebut dengan rotor terbuat dari laminasi pelat-baja yang diletakkan pada poros. Permukaan luar inti diberi alur sebagai penopang kumparan jangkar. e.
Celah udara adalah ruang antara permukaan jangkar dan muka kutub dan panjangnya berbeda-beda menurut ukuran mesin biasanya berkisar sekitar 1/16 sampai
f.
¼ inchi.
Komutator terdiri dari sejumlah segmen tembaga yang dirakit ke dalam silinder yang dipasang pada bagian atas jangkar. Segmen-segmen terisolasi dengan baik antara satu dengan lainnya. Mika merupakan bahan isolasi yang biasa digunakan untuk mengisolasi antar segmen. Pada segmen-segmen komutator inilah disolderkan ujung-ujung kumparan jangkar.
g.
Sikat-sikat yang berada pada permukaan komutator membentuk hubungan listrikgeser antara kumparan jangkar dan rangkaian luar. Sikat-sikat dibuat dari karbon dengan tingkat kekerasan yang bermacam-macam dan dalam beberapa hal dibuat dari campuran karbon dan loga tembaga. Sikat-sikat dipegang pada tempatnya di bawah tekanan pegas oleh pemegang sikat. Hubungan listrik antara sikat-sikat dan pemegang sikat dilakukan oleh konduktor tembaga yang fleksibel yang disebut ekor babi (pigtail).
h. Kumparan medan dililitkan pada inti kutub. Kumparan pada setiap kutub dihubungkan secara seri untuk membentuk rangkaian medan. Rangkaian medan dapat dirancang untuk dihubungkan seri ataupun parallel dengan kumparan jangkar. Kumparan medan-paralel atau kumparan medan-shunt mempunyai jumlah lilitan kawat berdiameter kecil yang banyak dan tahanannya relative tinggi, sedangkan kumparan medan-seri jumlah lilitannya sedikit, berdiameter besar dan tahanannya relative rendah.
Gambar 2.2 Bagian-bagian mesin motor DC 2.2.1.1 Sistim Kerja dari Motor DC Dengan melihat gambar 2.2 pada mulanya salah satu armatur motor D mendapatkan aliran listrik melalui sikat karbon/komutator. Setiap konduktor (pada kasus ini adalah kumparan jangkar dan medan) yang mengalirkan arus mempunyai medan magnet di sekelilingnya. Arahnya dapat ditentukan dengan kaedah tangan kanan pada gambar 2.2 Kuat medannya tergantung pada besarnya arus yang mengalir dalam konduktor. Medan magnet inilah yang akan memberikan gaya. Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet akan mendapatkan gaya pada arah yang belawanan. Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/torque untuk memutar kumparan. Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan megnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.
Pada prinsipnya, jika sebuah penghantar dilalui arus listrik, ia akan menghasilkan medan magnet disekelilingnya. Kemudian bilamana penghantar ini ditempatkan dalam induksi magnetik (B), akan memperoleh gaya (F). Besarnya gaya yang ditimbulkan sebanding dengan arus listrik dan panjang penghantar (l) yang memotong induksi magnetik B. atau biasa dinyatakan dengan persamaan induksi magnetik: F = B.I.L............................................. Keterangan: F = Gaya Lorenz (newton) B = Kecepatan flux magnet (weber/m2) I = Arus listrik (ampere) L = Panjang sisi kumparan rotor (meter)
Apabila jumlah garis gaya yang melalui kumparan diubah, maka ggl di induksikan dalam kumparan itu. Besarnya ggl yang diinduksikan berbanding lurus dengan laju perubahan jumlah garis gaya yang melalui kumparan. Ini dikenal dengan Hukum Induksi Faraday (Sumber: Lister, 1993). Hubungan antara kecepatan, flux medan dan tegangan motor DC ditunjukkan dalam persamaan berikut:
Keterangan: E =gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo (volt) flux medan yang berbanding lurus dengan arus medan n = kecepatan dalam rotation per minute (rpm)
T = torque elektromagnetik Ia = arus dinamo K = konstanta persamaan Hubungan daya dalam motor adalah sebagai berikut: VtIa = EIa + Ia2Ra ................................. Keterangan: VtIa = daya yang diberikan pada jangkar motor. Ia2Ra = rugi-rugi motor EIa = daya yang dihasilkan oleh jangkar Konversi daya dalam horse power adalah sebagai berikut: 1hp = 756watt = 75kg.m/s
Torsi dalam hitungan aplikatif menurut jari-jari poros rotor maka:
.................................................... T = F .r(poros) ........................................... Keterangan: P = Daya motor F = Gaya motor r = Jari-jari rotor
Sedangkan secara mekanika pada adonan:
F = r.v .................................................. T = F .r(pengaduk)....................................... Dimana masa jenis dapat dihitung dengan menggunakan rumus: .................................................... Keterangan:
r =masa jenis adonan (gr/ml) m=masa adonan (gr) v=volume adonan (ml)
2.2.1.2 Hubungan Rangkaian Motor DC Keuntungan yang menonjol dari mesin DC adalah adanya karakteristik kerja yang sangat beraneka ragam yang dapat diperoleh dari pemilihan metode penyambungan lilitan jangkar dan medannya. Keuntungan utama motor DC adalah dalam hal pengendalian kecepatan motor DC tersebut, yang tidak mempengaruhi pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur:
Tegangan kumparan motor DC – meningkatkan tegangan kumparan motor DC akan meningkatkan kecepatan.
Arus medan – menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan Motor DC tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada
umumnya dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecapatan rendah, penggunaan daya rendah hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling milss, sebab sering terjadi masalah dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar. Juga, motor tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di areal yang bersih dan tidak berbahaya sebab resiko percikan api pada sikatnya.
2.2.2 MUR DAN BAUT Mur merupakan pasangan baut yang sama-sama memiliki fungsi sebagai penyambung/pemikat permanent. Pada umumnya, bentuk mur adalah segi enam. Tetapi untuk pemakaian khusus, dapat dipakai mur dengan bentuk yang bermacam-macam, seperti mur bulat, mur flens, mur tutup, mur mahkota dan mur kuping.
Gambar 2.3 Mur Dan Baut
Baut merupakan suatu batang atau tabung dengan alur heliks pada permukaannya.
Penggunaan utamanya adalah sebagai pengikat
(fastener) atau sambungan atau pengikat yang tidak permanen -sehingga dapat dibongkar pasang- untuk menahan dua obyek bersama, dan sebagai pesawat sederhana untuk mengubah torka (torque) menjadi gaya linear.
Ƒt = Pi / A
Keterangan: Ƒt : Tegangan Pi : Tahanan awal baut A : Luas bidang tarik
Sistem sambungan dengan menggunakan mur & baut ini, termasuk sambungan yang dapat dibuka tanpa merusak bagian yang disambung serta alat penyambung ini sendiri. Penyambungan dengan mur dan baut ini paling banyak digunakan sampai saat ini, misalnya sambungan pada konstruksi-konstruksi dan alat permesinan. Bagian-bagian terpenting dari baut adalah ulir. Ulir adalah suatu yang diputar disekeliling silinder dengan sudut kemiringan tertentu. Bentuk ulir dapat terjadi bila sebuah lembaran berbentuk segi tiga. Digulung pada sebuah silinder. Dalam pemakaainnya ulir selalu bekerja dalam pasangan antara ulir luar dan ulir dalam. Ulir pengikat pada umumnya mempunyai profil penampang berbentuk segitiga sama kaki. Jarak antara satu puncak dengan puncak berikutnya dari profil ulir disebut jarak bagi.
2.2.3 TABUNG ADONAN Tabung adonan terbuat dari stenleis (monel), berbentuk sepeti corong dengan diameter atas Ø250mm dan diameter bawah Ø80mm, dan memiliki tinggi 250mm. Tabung adonan ini berfungsi sebagai tempat adonan yang akan
dicetak menjadi kue donat yang akan dimasukkan ke penggorengan. Rumus yang digunakan untuk membuat
P=
.A
Keterangan : : Tegangan normal P : Gaya axial (N) S : Luas (m2)
Gambar 2.4 Tabung Adonan
2.2.4 TORAK Torak adonan berfungsi sebagai alat penekan adonan yang akan masuk ke penggorengan. Torang ini panjangnya 140 dan memiliki lempengan bulat tebal
10
dengan diameter
. Rumus yang digunakanuntuk torak adalah
rumus tegangan dan regangan dimana Tegangan normal
ε=
=
.......... regangan normal
keterangan: : tegangan normal 2
)
ε: regangan normal : panjang batang
)
ga
Gambar 2.5 Torak adonan
2.2.5 RANGKA MESIN Selama ini kita menganggap bahwa rangka memang sudah menjadi bagian dari sebuah mesin perkakas. Kta terbiasa dan cenderung menganggap rangka
sebagai peralatan dan berkaitan dengan komponen-komponen mesin perkakas. Padahal arti rangka sangat luas dan tergantung peran rangka itu sendiri bagi komponen mesin perkakas. Di sekeliling kita banyak sekali rangka. Kehadirannya sering kali tidak disadari karna asumsi rangka biasanya mengacu kepada suatu produk bersifat canggih, padahal rangka dapat pula bersifat abstrak, tidak berwujud Rangka mesin terbuat dari pipa besi berukuran 35 100
lebar 90
, dan tinggi 1800
x35
, panjang
.pangkon ini berfungsi sebagai
penyangga mesin motor DC dan tabung adonan beserta adonan kue donat
Keterangan : T : tegangan geser Fs : modul elastisitas A : luas (m2)
Gambar 2.6 rangka mesin
BAB III METODE PENELITIAN
1.1. Rancangan Penelitian Untuk kegiatan penelitian ini dilaksanakan sesuai dengan diagram alir pada Gambar dibawah
Mulai Pembelian pipa besi dan plat
Pengelasan kerangka
Pembelian as logam
Proses pembubutan
Perancangan dan Penyetelan Alat
Pengujian Alat
Evaluasi dan Penyempurnaan Alat
Selesai
Gambar 2. Diagram alir proses penelitian
3.1.1 Pembelian Pipa Besi Dan Plat Pembelian pipa kotak besi dan plat dibeli di toko besi terdekat yang ada di kota surabaya. Kebanyakan pembelian dilakukan di UD HAYAT disepanjang jalan tanjung sari surabaya.pembelian pipa besi dan plat dipesan sesuai ukuran yang dibutuhkan.
3.1.2 Pengelasan kerangka Pengelasan dilakukan di bengkel las yang ada di daerah di daerah gresik. Pipa kotak dipotong sesuai ukuran yang ditentukan untuk membuat kerangka mesin, pipa kotak di las dan dibentuk sesuai gambar dan menggunakan kawat las besi, khusus untuk tabung adonan munggunakan plat stenklis tebal 2 mm, plat di roll dan dibentuk sesuai gambar dan di las menggunakan kawat stenlis ukuran 2 mm
3.1.3 Pembelian As Logam As logam di beli di UD HAYAT yang terletak di jalan tanjung sari, as logam yang berjenis ini Berfungsi sebagai torak adonan. As dipotong sesuai ukuranyang dibutuhkan untuk proses
pembentukan torak pada tabung adonan.
3.1.4 Proses Pembubutan Proses ini pembentukan darei as logam dibubut sesuai ukuran yang ditentukan. As dibubut dan dibuatkan uliruntuk dijadikan setang torak dan bahan yang laindibentuk untuk dijadikan perlengkapan bahan yang lainya. Khusus untuk torak bahan yang dibuat harus yang berbahan stenlis. Tidak hanya dibubut saja, ada juga bahan yang dilubangi menggunakan mesin frais atau mesin bor untuk membuat lubang pada baut.
1.1.5 Perancangan Dan Penyetelan Alat Setelah proses pengelasan dan proses pembubutan, alat disetel dan dibentuk menjadi mesin adonan. Motor penggerak DC dipasang diatas pangkon yang sudah dilas dan dikasih baut sebagai perekat mesin penggerak motor DC. Torak yang sudah dibubut di setel dengan tabung disetel dengan tabung adonan dan dipasang kan ke pangkon mesin.
3.1.6 Pengujian Pengujian ini dimaksudkan untuk memastikan bahwa kinerja masingmasing komponen teknologi tepat guna mesin pembuat kue donat dapat berfungsi sesuai dengan yang diharapkan. Untuk proses pengujian alat dilakukan melalui percobaan dilapangan yakni di rumah bapak Musa. Dengan pencatatan data-data sehingga mudah dalam melakukan analisa perbaikan berikutnya.
1.1.7 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. 1.2 Cara Kerja Mesin Pembuat Kue Donat Sistem kerja mesin ini menggunakan kompor pemanas dan motor penggerak pada cetakan . bahan cetakan terbuat dari plat stenlis agar tidak menimbulkan kerak pada adonan kue. Cocok untuk usaha pembuatan donat dirumah sebagai usaha sampingan, tinggal masukkan tepung adonan donat kedalam mesin pencetak kue donattunggu adonan kue sampai berbentuk bulat dan secara otomatis adonan akan jatuh ke penggorengan dengan sendirinya. Goreng adonan kue hingga matang dan membentuk kue donat yang imut dan lucu.
Gambar 3.1 mesin pembuat kue donat
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pengambilan Data Motor DC 1 HP Langkah awal menurut metode kegiatan pada penelitian ini adalah pengambilan data, antara lain data motor DC dan data adonan. Langkah ini dimaksutkan agar dapat menentukan seberapa besar kapasitas adonan yang dapat digerakkan oleh motor DC 1 HP. Motor DC pada umumnya memiliki datadata yang dinamakan datasheet. Gambar 4.1 merupakan datasheet motor DC 1 HP yang tertera pada name plate motor. Gambar 4.1 Datasheet motor DC 1 HP Dalam pengaplikasiannya motor DC memiliki rugi-rugi daya sehingga nilai daya masukan tidaklah sama dengan daya keluaran. Dengan kata lain tidak ada motor DC yang memiliki effisiensi 100%. Maka dari itu pada penelitian ini akan dilakukan pencarian nilai daya yang hilang tersebut, baik itu rugi-rugi yang diakibatkan oleh tembaga pada motor(Pcu) maupun rugi-rugi yang diakibatkan oleh gesekan bantalan dan angin(Pf+w). Datasheet Motor: Daya (P) = 300Watt = 0,402HP = 30,15 kg.m/s Tegangan masukan (V) = 48 volt Kecepatan putar (n) =1400rpm Pin 300Watt Rugi-Rugi(shunt) Pcu=(I .R )+(I .R ) a2 a sh2 sh Rugi-Rugi gesek dan besi P =V .I f+w f+w f+w P =P -P a in cu P =P -P sh a f+w Gambar 4.2 Rugi-rugi tembaga dan gesek pada motor Sebelum melakukan perhitungan rugi-rugi haruslah mengetahui jenis motor yang akan digunakan pada penelitian ini, apakah menggunakan motor seri
ataukah motor shunt. Salah satu cara untuk mengetahui jenis motor yang akan digunakan pada penelitian ini ialah dengan mengukur nilai resistansi jangkar(Ra) dan nilai resistansi mendan(Rsh). Apabila selisih nilai resistansi dari tahanan jangkar dan tahanan medan kecil maka dapat dipastikan motor tersebut adalah jenis motor seri, namun apabila selisihnya besar maka dapat dipastikan motor tersebut adalah jenis motor shunt. Berikut adalah data yang diperoleh: R a=4,3ohm Rsh=28,3ohm Dari data resistansi tersebut dapat diketahui bahwa motor yang akan digunakan pada penelitian ini adalah jenis motor shunt. Selanjutnya untuk mengetahui seberapa besar nilai rugi-rugi tembaga(Pcu) pada motor maka haruslah melakukan pengambilan data langsung, yaitu dengan mengukur nilai arus jangkar(Ia) dan arus medan(Ish) pada saat pemberian nilai tegangan masukan nominal(pada datasheet dituliskan 48v
4.1.1 Hasil Perangkat dan Pengujian Langkah awal menurut metode kegiatan pada penelitian ini adalahVpengambilan data, antara lain data motor DC dan data adonan. Langkah iniVdimaksutkan agar dapat menentukan seberapa besar kapasitas adonan yang dapatVdigerakkan oleh motor DC 1 HP.VMotor DC pada umumnya memiliki data-data yang dinamakan datasheet.
Datashet motor DC 1 HP
Dalam pengaplikasiannya motor DC memiliki rugi-rugi daya sehingga nilai
daya masukan tidaklah sama dengan daya keluaran. Dengan kata lain tidak ada motor DC yang memiliki effisiensi 100%. Maka dari itu pada penelitian ini akan dilakukan pencarian nilai daya yang hilang tersebut, baik itu rugi-rugi yang diakibatkan oleh tembaga pada motor(Pcu) maupun rugi-rugi yang diakibatkan oleh gesekan bantalan dan angin(Pf+w). Gambar diatas adalah gambaran dimana Psh merupakan daya yang dihasilkan oleh motor DC setelah dilakukan pengurangan rugi-rugi.
Rugi-rugi tembaga dan gesek pada motor
Sebelum melakukan perhitungan rugi-rugi haruslah mengetahui jenis motor yang akan digunakan pada penelitian ini, apakah menggunakan motor seri ataukah motor shunt. Salah satu cara untuk mengetahui jenis motor yang akan digunakan pada penelitian ini ialah dengan mengukur nilai resistansi jangkar(Ra) dan nilai resistansi mendan(Rsh). Apabila selisih nilai resistansi dari tahanan jangkar dan tahanan medan kecil maka dapat dipastikan motor tersebut adalah jenis motor seri, namun apabila selisihnya besar maka dapat dipastikan motor tersebut adalah jenis motor shunt. Berikut adalah data yang diperoleh: Ra=4,3ohm Rsh=28,3ohm Dari data resistansi tersebut dapat diketahui bahwa motor yang akan digunakan pada penelitian ini adalah jenis motor shunt. Selanjutnya untuk mengetahui seberapa besar nilai rugi-rugi tembaga(Pcu) pada motor maka haruslah melakukan pengambilan data langsung, yaitu dengan mengukur nilai arus jangkar(Ia) dan arus medan(Ish) pada saat pemberian nilai tegangan masukan
nominal(pada datasheet dituliskan 48v). Berikut ini adalah data yang diperoleh: Ia=1,53A Ish=0,21A Dari data tersebut maka akhirnya dapat kita ketahui nilai rugi-rugi tembaga(Pcu) pada motor DC ½ HP ini, yaitu dengan memasukkan nilai resistansi dan nilai arus kedalam persamaan berikut:
P I R I R Watt cu a a sh sh = ( 2 ´ ) + ( 2 ´ ) = (1,532 ´ 4,3) + (0,212 ´ 28,3) =11,3139 Rugi-rugi yang akan dicari selanjutnya adalah rugi-rugi gesek dan besi (Pf+w). Cara untuk mengetahuinya juga harus melakukan pengambilan data langsung, yaitu dengan melakukan pengambilan data arus masukan motor dengan memberikan masukan tegangan bertahap, mulai dari tegangan 50v sampai dengan nilai arus masukan bernilai tetap. Berikut ini adalah tabel data tegangan dan arus masukan motor yang telah diambil:
Tabel1 Tegangan dan arus masukan motor
Dari data tabel diatas dapat dilihat bahwa pada saat pemberian nilai tegangan 8volt hingga 2volt, arus yang melewati jangkar maupun medan tidak mengalami penurunan. Menurut teori, pada titik awal dimana arus tidak mengalami perubahan meskipun tegangan masukan diperkecil inilah merupakan titik rugirugi gesek dan besi(Pf+w). Dapat dilihat pula grafik pada gambar 4.3, nilai tegangan berbanding lurus dengan nilai arus sehingga garis grafik mengalami penurunan yang hampir linier lalu kemudian pada saat tegangan masukan 8volt, 6volt, 4volt, dan 2volt nilai arus tidak mengalami penurunan yang signifikan. Sehingga dapat ditemukan nilai rugi-rugi gesek dan besi(Pf+w) sebagai berikut: P f+ w = V f+ w f+ w 80,514,08
Sehingga hasil akhir dari keluaran daya yang dihasilkan motor setelah mengalami pengurangan rugi-rugi dapat dihitung menggunakan rumus (3-3): Psh= Pin –(P cu P f +w Watt) =300(11,314,08) 284,61 4.2 Mur Dan Baut fungsi mur dan bautadalah untuk mengikat antara rangka mesin dengan motor atau tabung adonan. Untruk menentukan uji kekerasan pada mesin adonan menggunakan rumus
Ƒt = Pi / A = 2840 / 244,66 = 11,607 kg/mm 4.3 Tabung Adonan
Tabung adonan terbuat dari stenleis (monel), berbentuk sepeti corong dengan diameter atas Ø250mm dan diameter bawah Ø80mm, dan memiliki tinggi 250mm. Tabung adonan ini berfungsi sebagai tempat adonan yang akan dicetak menjadi kue donat yang akan dimasukkan ke penggorengan. Rumus yang digunakan untuk membuat
= =0,115X (101,6X 63,5 = 741,9 N
4.4 torak
Torak adonan berfungsi sebagai alat penekan adonan yang akan masuk ke penggorengan. Torang ini panjangnya 140 dan memiliki lempengan bulat tebal 10
dengan diameter
. Rumus yang digunakanuntuk torak adalah
rumus tegangan dan regangan dimana Tegangan normal
ε=
=
.......... regangan normal
Untuk menentukan tegangan pada toreak menggunakan
= =79,58 N/mm2
Untuk menentukan regangan menggunakan rumus
ε= = = =0.01
4.5 Rangka Mesin Rangka mesin terbuat dari pipa besi berukuran 35 100
lebar 90
, dan tinggi 1800
x35
, panjang
.pangkon ini berfungsi sebagai
penyangga mesin motor DC dan tabung adonan beserta adonan kue donat
= =192 mpa
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan Dari hasil perancangan dan pengujian yang telah dilaksanakan dalam penelitian “PERANCANGAN MESIN PEMBUAT KUE DONAT KAPASITAS 3 KG”, dapat diambil beberapa kesimpulan, diantaranya: A
Dari hasil pengujian dapat ditentukan alat pembuat kue donat ini mampu mengaduk adonan seberat 3 kg.
B Untuk adonan seberat 1 kg alat dapat mengolah hingga kalis dalam waktu 11 menit, dan untuk adonan seberat 3 kg dalam waktu 22 menit. C Alat ini mampu beroperasi dalam kapasitas maksimum 3 kg adonan bakery. D Hasil pengujian terhadap hardware menunjukkan bahwa hardware bekerja dengan baik. Output sensor kecepatan menunjukkan nilai yang linier sehingga dalam pengkonversian nilai ADC menjadi kecepatan putar bersatuan rpm dapat dicari ditemukan fungsi garis linernya yaitu n=3,10559.ADC+50,23603. E
Nilai PWM berbanding terbalik terhadap nilai kecepatan putar motor(rpm), hal ini dikarenakan pada sebelum gate mosfet menggunakan transistor bersusun dua sehingga logikanyapun terbalik. Artinya pada saat driver motor menerima trigger/logika high(5volt) dari mikrokontroler maka drain dan source pada mosfet terputus/open, namun jika tidak menerima trigger/logika low(0volt) drain dan source pada mosfet tersambung/close.
F
Nilai arus berbanding lurus dengan nilai torsi.
G Untuk mosfet tipe-N beban haruslah terpasang pada sisi Drain.
H Dalam pengujian PID pada kondisi nilai Kp=6.8, Ki=0.2 , Kd=0.1 merupakan kondisi yang stabil untuk motor pada alat pengaduk adonan bakery ini. I
Terdapat dua kecepatan yang dapat dihasilkan oleh alat ini. Kecepatan pertama menghasilkan nilai PWM sebesar 537desimal dan menghasilkan kecepatan putar n2=130rpm. Kecepatan kedua menghasilkan nilai PWM sebesar 344desimal dan menghasilkan kecepatan putar n2=159rpm.
5.2. Saran Berdasarkan hasil penelitian ini, diperoleh beberapa saran sebagai berikut: A Untuk menghasilkan kontroler PID yang lebih akurat, maka perlu adanya data mengenai fungsi alih(f(x)) dari motor sehingga dapat kita simulasikan pada soft ware yang telah ada seperti MatLab.
2. Untuk menghasilkan nilai
efisiensi yang tinggi, maka harus memperbaiki mekanika sehingga rugi-rugi gesek dapat terkurangi. B Untuk menekan eror persen pada kecepatan putar yang diinginkan serta meningkatkan kapasitas beban adonan yang akan diolah perlu mengganti motor dengan spesifikasi daya yang lebih besar dari ½ HP. C Perlu penambahan rangkaian penguat tegangan keluaran dari rangkaian f to v sehingga memiliki range yang lebar, sehingga menambah keakuratan dalam pengolahan kontroler PID. D Dalam mendesain rangkaian driver motor perlu dipertimbangkan nilai overshoot
yang
ditimbulkan
pada
saat
transien,
sehingga
perlu
menambahkan jumlah mosfet sebanyak 6 buah dan disusun secara parallel fungsinya ialah untuk membagi daya sebanyak jumlah mosfet yang terpasang.
DAFTAR PUSTAKA
Ari, Sudarman, 1984. Teori Ekonomi Mikro, Yogyakarta. Djati, Sundring, Pantja. 1999. Pengaruh Variabel-variabel Motivasi Terhadap Produktivitas Tenaga Kerja Karyawan Pada Industri Rumah Tangga di Kabupaten Sidoarjo. Jurnal Manajemen dan KewirausahaanVol.1 No. 1 Flippo, B. Edwin, 1984. Manajemen Personalia. Edisi6, Jilid 1, Erlangga, Jakarta. Glendoh, S. H., 2001. Pembinaan dan Pengembangan Usaha Kecil. Jurnal Manajemen dan Kewirausahaan Vol 3. No. 1. Maret 2001 Godam, 2006. Faktor Pendukung dan Penghambat Industri Bisnis – Perkembangan dan Pembangungan Industri – Ilmu SosialEkonom Pembangunan. Akses 24 Februari 2010. Gujarati, Damodar. 2003. Ekonometrika Dasar. Jakarta : Penerbit Erlangga. Terjemahan : Sumarno Zain Harsono, 1972.Pendekatan Untuk Identifikasi Dari Jenis Industri Di Luar Sektor Pertanian yang Mungkin Dapat Dikembangkan. Buletin Ekonomi, FE UGM. Indriantoro dan Supomo. 1999. Metodologi Untuk Aplikasi dan Bisnis. Yogyakarta : BPFE. Kardiman, 2003, Ekonomi Jakarta: Yudhistira. Maryono. 1996. Pengusaha kecil: Kendala yang dihadapi dan upah pemberdayaannya. Tahun XIII. No 2. Mubyarto, 1979. Industri Pedesaan di Jateng dan DIY, Suatu Studi Evaluasi,
Supriyad1 dan muhamad yasak budiono2 dan Siswadi ST, MSi3 Universitas Wijaya Putra Fakultas Teknik - Program Studi Teknik Mesin
Abstrak
Adonan kue donat
merupakan adonan berbentuk cincin, sehingga dalam
pengolahannya membutuhkan nilai gaya dan torsi yang cukup besar. Penelitian ini merupakan perancangan alat pengaduk adonan bakery yang dapat bekerja secara otomatis meningkatkan level kecepatan putar motor DC dan dapat berhenti sendiri. Kecepatan pertama pada poros pengaduk sebesar 130rpm dan kecepatan kedua sebesar 160rpm. Untuk itu perlu menggunakan mikrokontroler, kemudian didalamnya ditanamkan program dengan metode PID yang dapat menghasilkan nilai PWM(Pulse Width Modulation). Parameter dengan Kp=6.8, Ki=0.2, dan Kd=0.1 menghasilkan respon kontroler PID yang paling baik. Nilai PWM dapat berubah-ubah secara otomatis bergantung dari nilai umpan balik yang diberikan oleh sensor kecepatan, sehingga kecepatan putar motor dapat dijaga konstan. Untuk mengolah adonan satu kilo hingga kalis membutuhkan waktu 11menit dan untuk adonan dua kilo membutuhkan waktu 20menit.
Kata kunci: Alat Pembuat Kue Donat
1
Mahasiswa Program Studi Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Wijaya Putra, Surabaya Mahasiswa Program Studi Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Wijaya Putra, Surabaya 3 Dosen Fakultas Teknik Universitas Wijaya Putra, Surabaya 2
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 Peracangan Mesin Pembuat Kue Donat Dengan Kapasitas 2 Kg. 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 Ong Andre Wahyu, ST,MT dan Ketua Program Studi Teknik Industri, 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, 8. Keluargaku: Ayah dan Ibuku yang selalu memberikan semangat dan doa. 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, 26 Januari 2015
Supriyadi
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Sejalan dengan kemajuan-kemajuan yang dicapai di sektor industri nasionalmaupun pada tingkat regional, perkembangan industri kecil di kota surabaya dan kota kota lain telah mengalami kemajuan yang cukup menggembirakan. Hal ini tercemin dalam peningkatan jumlah unit usaha, tenaga kerja, nilai investasi, nilai produksi dan nilai tambah yang dihasilkan serta semakin berkembangnya jenis dan produk industri kecil di daerah tersebut. Dengan perkembangan industri saat ini, tercermin bahwa perkembanganindustri kue donat yang ada di kota surabaya dan kota lain sangat penting dan cukupmenarik untuk diteliti karena semakin berkembangnya industri kue donat yang ada didaerah tersebut maka dapat
menambah(membuka)
lapangan
kerja
atau
dengankata
lain
mengurangi
pengangguran, setiap industri membutuhkan tenaga kerjabaik dalam jumlah kecil maupun besar sehingga tingkat produksi industri semakintinggi. Usaha industri kecil yang ada di pedesaan maupun di tempat-tempat lain,biasanya mengalami berbagai hambatan dalam menghasilkan volume produksi,sehingga pendapatan dari industri kecil juga menjadi rendah. Disamping ituindustri kecil harus bersaing dengan industri lainnya yang berskala besar maupunmenengah.Hal ini menyebabkan terjadinya suatu persaingan yang tidak sehat. Industri
yang
besar
memiliki
modal
besar
dan
teknologi
canggih
akan
lebihmudahberkembang dibanding dengan industri kecil yang memiliki modalpaspasan dan teknologi yang terbatas.Pembinaan terhadap pengusaha industri kecil juga diarahkan pada masalahharga
dan
peningkatan
kualitas
produksi.
Salah
satu
bentuk
pembinaannyaberupaKonsultasi Peningkatan Mutu yang mencakup beberapa aspek dalam kegiatanproduksiantara lain proses produksi, pemasaran, permodalan, kualitasperhitungan harga pokok serta administrasi pembukuan sederhana. Kegiatanproduksi tidak akan terwujud dan terlaksana tanpa adanya alat atau benda yangdigunakan untuk memproduksi suatu barang.
Di dalam suatu produksi tidak lepas dari adanya proses produksi. Pada produksi roti ini membutuhkan berbagai jenis faktor produksi, diantaranya terdiridari bahan baku utama, jumlah tenaga kerja, dan teknologi. Dengan menggunakanfaktor produksi pada setiap proses produksi, perlu kiranya di kombinasikan dalamjumlah dan kualitas tertentu. Jadi faktor produksi tersebut adalah jenis-jenissumber daya yang digunakan dan diperlukan dalam suatu proses produksi gunamenghasilkan barang dan jasa. Besar kecilnya barang dan jasa dari hasil produksitersebut merupakan fungsi produksi dari faktor produksi. Selain faktor produksibahan baku, tenaga kerja, teknologi, juga terdapat faktor produksi yang lainseperti modal, transportasi, sumber energi atau bahan bakar, dan pemasaran(Godam, 2006). Output merupakan jumlah produksi yang dihasilkan dalam suatuperusahaan. Semakin banyak output yang dihasilkan berarti semakin besar pulaperusahaan tersebut. Input dapat berpengaruh terhadap produksi suatu barang ataujasa. Selain itu besarnya jumlah output yang dihasilkan akan berdampak padainput bahan baku yang dibutuhkan. Semakin besar output produksi yangdihasilkan maka input bahan baku yang dibutuhkan juga semakin banyak. Besarnya jumlah kapasitas produksi juga tidak lepas dari bahan bakar yangdigunakan dalam proses produksi. Hal ini menunjukkan semakin besar kapasitasproduksinya maka semakin besar pula bahan bakar yang dibutuhkan untuk prosesproduksi. Dalam proses produksi juga tidak lepas dari jumlah tenaga kerja yangdigunakan.Tenaga kerja merupakan segala kegiatan manusia baik jasmani maupun rohani yang ditujukan untuk kegiatan produksi.Dalam kegiatan produksi tidak lepas dari faktor tenaga kerja karena tenaga kerja sangat dominan untuk melancarkan kegiatan produksi hingga memperoleh hasil produksi dari suatu kegiatan produksi.Faktor tenaga kerja memegang peranan penting dalam berbagai macam dalam kegiatana produksi. Dengan adanya tenaga kerja kegiatan produksi akan cepat terselesaikan dengan baik, artinya faktor tenaga kerja sangat di butuhkan dalam proses kegiatan produksi. Kegiatan produksi akan berhenti jika tenaga kerja yang diperlukan mengalami gangguan, sehingga berdampak pada penjualan yang akan diterima perusahaan atau industri tersebut. Semakin terbatasnya lapangan kerja saat ini, ditambah lagi banyaknyakaryawan yang mengalami PHK di berbagai perusahaan, menyebabkan banyakmuncul wirausahawan baru.Bidang yang dipilih biasanya yang tidak memerlukanmodal besar serta teknologi yang
tidak terlalu rumit.Salah satu bidang wirausahayang banyak dipilih antara lainusaha “home industri”. Mereka mendapatkaninformasi proses pembuatan kue donat biasanya secara mandiri. Minimnya pengetahuanakan proses pembuatan kue donat yang benar, turut memberikan andil pada semakinrendahnya kualitas roti yang beredar, terutama di berbagai pasar tradisional. Untuk
dapat
memproduksi
kue
donat
diperlukan
komponen-komponen
produksi,diantaranya adalah bahan baku, teknologi dan tenaga kerja.Berdasarkan uraian di atas, maka dalam penelitian akan di lihat Seberapabesar pengaruh input teknologi, bahan baku dan tenaga kerja dapat mempengaruhiproduksi roti di kota surabaya. Oleh karena itu, penelitianini berjudul PERANCANGAN MESIN PEMBUAT KUE DONAT DENGAN KAPASITAS 3 KG
1.2. Perumusan Masalah Dengan memperhatikan latar belakang yang telah diuraikan di atas, maka permasahan yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah: 1.
Bagaimana cara mendesain dan membuat alat pengaduk bakery yang beroperasisecara otomatis.
2.
Pembuatan hardware dan software untuk rangkaian kontrol kecepatan dan waktu.
1.3. Batasan Masalah Untuk memperjelas arah dari pembahasan penelitian ini, maka diberikan batasan masalah yang meliputi: 1. Hanya melakukan survei kecepatan putar yang dibutuhkan untuk menggerakkanadonan bakery dengan salah satu produsen bakery yaitu 160rpm. 2.
Pengaturan putaran motor DC menggunakan metode PID dengan kontrol timer danpengaturan PWM(pulse width modulation) pada mikrokontroler ATmega16 dalamprogram bahasa C.
3.
Motor DC(Direct Current) yang digunakan memiliki name plate tegangan input48Vdc,
kecepatan putar 1400rpm, dan daya 300Watt
1.4Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut : 1.
Memberikan masukan dan informasi tambahan yang berguna bagiperkembanganproduksi donat di kota Surabaya.
2.
Hasil penelitian ini diharapkan dapat dijadikan masukan bagipengembangan ilmupengetahuan yang berkaitan dengan produksi danketenagakerjaan.
1.5. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah adapun tujuan penelitian adalah untuk mengetahui pengaruh inputteknologi, bahan baku dan tenaga kerja terhadap produksi donat di kotaSurabaya.
1.6. Sistematika Penulisan Berisi tentang sistematika penulisan Tugas Akhir secara singkat mulai dari Bab I : Pendahuluan sampai dengan Bab V : Kesimpulan dan Saran.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Kajian Pustaka
Roti adalah makanan yang terbuat dari tepung terigu, air, dan ragi yang pembuatannya melalui tahap pengulenan, fermentasi (pengembangan), dan pemanggangan dalam oven. Bahan dan proses yang dilaluinya membuat roti memiliki tekstur yang khas. Dilihat dari cara pengolahan akhirnya, roti dapat dibedakan menjadi tiga macam, yaitu roti yang dikukus, dipanggang, dan yang digoreng. Bakpao dan mantao adalah contoh roti yang dikukus.Donat dan panada merupakan roti yang di goreng. Sedangkan aneka roti tawar, roti manis, pitabread, dan baquette adalah roti yang dipanggang (Sufi, 2010). Roti adalah produk makanan yang terbuat dari fermentasi tepung terigu dengan ragi atau bahan pengembang lain, kemudian dipanggang. Roti beranekaragam jenisnya. Adapun penggolongannya berdasarkan rasa, warna, nama daerah atau negara asal, nama bahan penyusun, dan cara pengembangan (Mudjajanto dan Yulianti, 2004).
Donat (Donut dalam bahasa Inggris) adalah sejenis cake mini dengan bentuk yang khas, yaitu berlubang di tengah seperti cincin, dan berbentuk bulat jika diisi sesuatu. Donat memiliki sejarah yang cukup panjang sejak kemunculannya pertama kali hingga mencapai penampilannya saat ini.Para arkelog Amerika menemukan beberapa peninggalan yang menggambarkan adanya jenis makanan berbentuk seperti donat pada zaman prasejarah. Namun diduga keras bahwa donat berasal dari daerah di Belanda yaitu Manhatten, dan di sana donat dinamakan ’olykoek’ atau kue yang digoreng. Saat ini donat merupakan salah satu kue populer favorit masyarakat dunia.Bahkan di Amerika sendiri, saat ini lebih dari 10 juta donat diproduksi setiap tahun (Anonim, 2008).
2.2. Landasan Teori 2.2.1 Motor Listrik Motor DC Motor Direct Current (DC) merupakan sebuah perangkat elektromagnetisyang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik dimana desain awal terciptanyaalat ini diperkenalkan oleh Michael Faraday. Motor DC digunakan pada penggunaankhusus dimana diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetapuntuk kisaran kecepatan yang luas.
2.2.2 Murdan Baut Mesin Pembuat Kue Donat Sistem sambungan dengan menggunakan Mur & Baut ini, termasuk sambungan yang dapat di buka tanpa merusak bagian yang di sambung serta alat penyambung ini sendiri. Penyambungan dengan mur dan baut ini paling banyak digunakan sampai saat ini, misal nya sambungan pada konstruksi konstruksi dan alt permesinan. Bagian – bagian terpenting dari mur dan baut adalah ulir. Ulir adalah suatu yang diputar disekeliling silinder dengan sudut kemiringan tertentu.
2.2.3 Tabung Adonan Tabung adonan terbuat dari stenleis (monel), berbentuk sepeti corongdengan diameter atas Ø250mm dan diameter bawah Ø80mm, dan memiliki tinggi 250mm. Tabung adonan ini berfungsi sebagai tempat adonan yang akan dicetak menjadi kue donat yang akan dimasukkan ke penggorengan.
2.2.4 Torak Torak adonan berfungsi sebagai alat penekan adonan yang akan masuk ke penggorengan. Torang ini panjangnya 140 dan memiliki lempengan bulat tebal 10
dengan diameter
.
2.2.5 Rangka Mesin Selama ini kita menganggap bahwa rangka memang sudah menjadi bagian dari sebuah mesin perkakas.Kita terbiasa dan cenderung menganggap rangka sebagai peralatan dan berkaitan dengan komponen-komponen mesin perkakas. Padahal arti Rangka sangat luas dan tergantung peran rangka itu sendiri bagi komponen Mesin perkakas. Di sekeliling kita banyak sekali rangka.Kehadirannyaseringkali tidak disadari karena asumsi rangka biasanya mengacu kepada suatu produk bersifat canggih, Padahal rangka dapat pulabersifat abstrak, tidak berwujud.
BABIII METODE PENELITIAN
3.1. Rancangan Penelitian Untuk Kegiatan penelitian ini dilaksanakan sesuai dengan diagram alir pada Gambar dibawah ini
3.2. Cara Kerja Mesin Pembuat Kue Donat sistem kerja mesin ini menggunakan kompor pemanasan
dan motor penggerak
pada cetakan. Bahan cetakan terbuat dari plat stenlis agar tidak menimbulkan kerak pada adonan kue. cocok untuk usaha pembuatan donat di rumah sebagai usaha sampingan, tinggal masukan tepung adonan donat ke dalam mesin pencetak donat tunggu adonan kue sampai berbentuk bulat dan secara otomatis adonan akan jatuh ke penggorengan dengan
sendirinya. Goreng adonan kue hingga matang dan membentuk kue donat yang imut dan lucu.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Pengambilan Data Motor DC 1 HP Langkah awal menurut metode kegiatan pada penelitian ini adalah pengambilan data, antara lain data motor DC dan data adonan. Langkah ini dimaksutkan agar dapat menentukan seberapa besar kapasitas adonan yang dapat digerakkan oleh motor DC 1 HP. Motor DC pada umumnya memiliki data-data yang dinamakan datasheet.Gambar 4.1 merupakan datasheet motor DC 1 HP yang tertera pada name plate motor. Gambar 4.1 Datasheet motor DC 1 HP Dalam pengaplikasiannya motor DC memiliki rugi-rugi daya sehingga nilai daya masukan tidaklah sama dengan daya keluaran. Dengan kata lain tidak ada motor DC yang memiliki effisiensi 100%. Maka dari itu pada penelitian ini akan dilakukan pencarian nilai daya yang hilang tersebut, baik itu rugi-rugi yang diakibatkan oleh tembaga pada motor(Pcu) maupun rugi-rugi yang diakibatkan oleh gesekan bantalan dan angin(Pf+w).
Tabel .... tegangan arus pada motor
4.2 Mur dan Baut Fungsi mur dan baut ada untuk mengikat antara pangkon mesin dengan dengan motor atau tabung adonan. Untuk menentukan uji kekerasan pada mesin donan
4.3 Tabung Adonan Tabung adonan terbuat dari stenleis (monel), berbentuk sepeti corong dengan diameter atas Ø250mm dan diameter bawah Ø80mm, dan memiliki tinggi 250mm. Tabung adonan ini berfungsi
sebagai tempat adonan yang akan dicetak menjadi kue donat yang akan dimasukkan ke penggorengan.
4.4 Torak Torak adonan berfungsi sebagai alat penekan adonan yang akan masuk ke penggorengan. Torang ini panjangnya 140 dan memiliki lempengan bulat tebal 10
dengan diameter
.
4.5 RangkaMesin Pangkon mesin terbuat dari pipa besi berukuran 35mm x35mm panjang 100mm lebar 90mm, dan tinggi 1800mm pangkon ini berfungsi sebagai penyangga mesin motor DC dan tabung adonan beserta adonan kue donat
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan Dari hasil perancangan dan pengujian yang telah dilaksanakan dalam penelitian “PERANCANGAN MESIN PEMBUAT KUE DONAT KAPASITAS 2 KG”, dapat diambil beberapa kesimpulan, diantaranya: Dari hasil pengujian dapat ditentukan alat pembuat kue donatini mampu mengaduk adonan seberat 2kg. Untuk adonan seberat 1kg alat dapat mengolah hingga kalis dalam waktu 11menit, dan untuk adonan seberat 2kg dalam waktu 22 menit. Alat ini mampu beroperasi dalam kapasitas maksimum 2kg adonan bakery.
Hasil pengujian terhadap hardware menunjukkan bahwa hardware bekerja dengan baik. Output sensor kecepatan menunjukkan nilai yang linier sehingga dalam pengkonversian nilai ADC menjadi kecepatan putar bersatuan rpm dapat dicari ditemukan fungsi garis linernya yaitun=3,10559.ADC+50,23603. Nilai PWM berbanding terbalik terhadap nilai kecepatan putar motor(rpm), hal ini dikarenakan pada sebelum gate mosfet menggunakan transistor bersusun dua sehingga logikanyapun terbalik. Artinya pada saat driver motor menerima trigger/logika high(5volt) dari mikrokontroler maka drain dan source pada mosfet terputus/open, namun jika tidak menerima trigger/logika low(0volt) drain dan source pada mosfet tersambung/close. Nilai arus berbanding lurus dengan nilai torsi. Untuk mosfet tipe-N beban haruslah terpasang pada sisi Drain. Dalam pengujian PID pada kondisi nilai Kp=6.8, Ki=0.2 , Kd=0.1 merupakan kondisi yang stabil
untuk
motor
pada
alat
pengaduk
adonan
bakery ini. Terdapat dua kecepatan yang dapat dihasilkan oleh alat ini. Kecepatan pertama menghasilkan nilai PWM sebesar 537desimal dan menghasilkan kecepatan putar n2=130rpm. Kecepatan kedua menghasilkan nilai PWM sebesar 344desimal dan menghasilkan kecepatan putar n2=159rpm.
5.2. Saran Berdasarkan hasil penelitian ini, diperoleh beberapa saran sebagai berikut: Untuk menghasilkan kontroler PID yang lebih akurat, maka perlu adanya data mengenai fungsi alih(f(x)) dari motor sehingga dapat kita simulasikan pada soft ware yang telah ada seperti MatLab. 2. Untuk menghasilkan nilai efisiensi yang tinggi, maka harus memperbaiki mekanika sehingga rugi-rugi gesek dapat terkurangi. Untuk menekan eror persen pada kecepatan putar yang diinginkan serta meningkatkan kapasitas beban adonan yang akan diolah perlu mengganti motor dengan spesifikasi daya yang lebih besar dari ½ HP. Perlu penambahan rangkaian penguat tegangan keluaran dari rangkaian f to v sehingga memiliki range yang lebar, sehingga menambah keakuratan dalam pengolahan kontroler PID.
Dalam mendesain rangkaian driver motor perlu dipertimbangkan nilai overshoot yang ditimbulkan pada saat transien, sehingga perlu menambahkan jumlah mosfet sebanyak 6 buah dan disusun secara parallel fungsinya ialah untuk membagi daya sebanyak jumlah mosfet yang terpasang.
DAFTAR PUSTAKA
Ari, Sudarman, 1984. Teori Ekonomi Mikro, Yogyakarta. Djati, Sundring, Pantja. 1999. Pengaruh Variabel-variabel Motivasi Terhadap Produktivitas Tenaga Kerja Karyawan Pada Industri Rumah Tangga di Kabupaten Sidoarjo. Jurnal Manajemen dan KewirausahaanVol.1 No. 1 Flippo, B. Edwin, 1984. Manajemen Personalia. Edisi6, Jilid 1, Erlangga, Jakarta. Glendoh, S. H., 2001. Pembinaan dan Pengembangan Usaha Kecil. Jurnal Manajemen dan Kewirausahaan Vol 3.No. 1. Maret 2001 Godam, 2006.Faktor Pendukung dan Penghambat Industri Bisnis – Perkembangan dan PembangunanIndustri – Ilmu SosialEkonom Pembangunan.Akses 24 Februari 2010. Gujarati, Damodar. 2003. Ekonometrika Dasar. Jakarta : Penerbit Erlangga. Terjemahan : Sumarno Zain Pertanian yang Mungkin Dapat Dikembangkan. Buletin Ekonomi, FE UGM. Indriantoro dan Supomo.1999.Metodologi Untuk Aplikasi dan Bisnis. Yogyakarta : BPFE. Kardiman, 2003, Ekonomi Jakarta: Yudhistira. Maryono. 1996. Pengusaha kecil: Kendala yang dihadapi dan upah pemberdayaannya. Tahun XIII. No 2. Mubyarto, 1979. Industri Pedesaan di Jateng dan DIY, Suatu Studi Evaluasi,
