PDF: PKM-AI-10-UM-Dody-Perancangan Sistem Kontrol—x

HALAMAN PENGESAHANPROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA1. Judul Kegiatan : Perancangan Sistem Kontrol Tempat PenyimpananBeras2. Bidang Kegiatan : (√) PKM-AI ( ) PKM-GT3. Ketua Pelaksana Kegiatana. Nama Lengkap : Dody Sidiq Ramadhanab. NIM : 307532352787c. Jurusan : D3.Teknik Elektronikad. Universitas/Institut/Politeknik : Negeri Malange. Alamat Rumah dan No Tel./HP : Jl.SMUN 2 Genteng, Banyuwangif. Alamat email : prof_oddy@rocketmail.com4. Anggota Pelaksana Kegiatan/Penulis : 3 orang5. Dosen Pendampinga. Nama Lengkap dan Gelar : Dyah Lestari, S.T., M.Eng.b. NIP : 19741111 199903 2 001c. Alamat Rumah dan No Tel./HP : Jl.J.A.Suprapto III/227 Malang081805055589Malang, Maret 2010MenyetujuiKetua Jurusan Teknik ElektroKetua Pelaksana Kegiatan(Drs.Slamet Wibawanto, M.T.)NIP. 19610713 198601 1 001(Dody Sidiq Ramadhana)NIM.307532352787Pembantu atau Wakil Rektor BidangKemahasiswaanDosen Pendamping(Drs. Kadim Masjkur, M.Pd)(Dyah Lestari, S.T., M.Eng.)NIP. 19541216 198102 1 001 NIP. 19741111 199903 2 001i

PERANCANGAN SISTEM KONTROL TEMPAT PENYIMPANANBERASDody Sidiq RamadhanaAndrianto ADwi N TJurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri MalangABSTRAKPenyimpanan beras harus dilakukan dengan baik untuk melindungi berasdari pengaruh lingkungan dan hama. Penyimpanan beras dalam waktu yangrelatif lama dapat menimbulkan kerusakan pada bau dan cita rasa beras.Tujuan Perancangan Sistem Kontrol Tempat Penyimpanan Beras antaralain: (1) merancang sistem kontrol tempat penyimpanan beras, (2) merancanghardware, (3) merancang mekanik, (4) merancang software.Metode perancangan meliputi: (1) perancangan sistem, (2) perancanganhardware, (3) perancangan mekanik, (4) perancangan software.Hasil yang didapat meliputi sensor suhu dan kelembaban mampumembaca suhu pada range 31 o C - 36 o C, kipas pada suhu lebih dari 33 o C kondision dan heater kondisi on pada suhu dibawah 33 o C. Sensor volume beras dapatmembaca banyaknya beras dengan kenaikkan 1 kg. Sedangkan tombol keluarberas dapat membuka pintu keluarnya selama 10 detik dengan beras yang keluarsebersar ½ kg.Kesimpulan dari pembuatan ini adalah: (1) Perancangan sistem kontrolbekerja pada suhu 31 o -36 o C kelembaban 20-90 %, (2) sensor volume dapatmendeteksi beras setiap kenaikan 1 kg, (3) Software dapat bekerja sesuaiinstruksi, yaitu mengontrol suhu pada range 31 o -36 o C kelembaban 20-90 %.Kata kunci: Sistem Kontrol, Penyimpanan Beras, Sensor Suhu dan Kelembaban,Volume Beras.ABSTRACTRice storage must be done well to protect rice from environment influenceand pest. rice storage during long relative can evoke damage in smell and ricetaste cloth.The design goal of storage control system of rice, among others: (1)designing the control system of rice storage, (2) designing the hardware, (3)mechanical design, (4) design software.Design methods include: (1) designing the system, (2) the design ofhardware, (3) mechanical design, (4) design software.The results include temperature and humidity sensors capable of readingtemperatures in the range 31 o -36 o C, a fan at a temperature of more than 33 o Cand heater conditions on conditions on the temperature below 33 o C. Sensor cani

ead the volume of rice to increase the number of rice 1 kg. While the rice out toopen the exit door for 10 seconds with the rice that came out capacity ½ kg.The conclusion of this production are: (1) The design of the control system worksat a temperature of 31 o -36 o C humidity 20-90 %, (2) sensors can detect thevolume of rice every increase of 1 kg, (3) Software can work as instructed, whichcontrols the temperature the range 31 o -36 o C humidity 20-90 %.Keywords: Control System, Storage Rice, Temperature and Humidity Sensor,Volume.PENDAHULUANPenyimpanan beras harus dilakukan dengan baik untuk melindungi berasdari pengaruh lingkungan dan hama. Penyimpanan beras dalam waktu yang relatiflama dapat menimbulkan kerusakan pada bau dan cita rasa beras. Kerusakan initerutama disebabkan oleh perubahan yang terjadi pada kandungan lemak beras,sehingga menimbulkan bau yang apek dan masam. Kadar air dan suhu jugamerupakan faktor yang mempengaruhi sifat mutu kimia, fisik dan fungsionalberas selama penyimpanan. Perubahan mutu akan berlangsung lebih cepat jikaterjadi peningkatan suhu dan kadar air.Mikroba yang menyebabkan kerusakan biji-bijian biasanya adalah kapang.Dibandingkan dengan mikroba lainnya kapang membutuhkan kadar air lebihrendah dan kelembaban relatif yang lebih rendah. Biji-bijian yang disimpandengan kadar air 13-18 % dengan kelembaban relatif ketimbangan (ERH) 70-85% umumnya yang dapat ditumbuhi oleh kapang. Suhu optimum pertumbuhankapang 25 o -30 o C dan kelembaban relatif minimum 70 %, meskipun ada yangdapat tumbuh pada RH kurang dari 70 %. Kapang yang sering ditemukan dalampenyimpanan biji-bijian antara lain Nigrospora dan Aiternaria yang bersifatpatogenik, Aspergillus, Penicillium, Rhizopus dan Mucor (Muchtadi, 1992:272).Menanggapi permasalah tersebut, maka akan dirancang sistem kontroltempat penyimpanan beras. Sistem ini bekerja pada range suhu 31 o -36 o C danrange kelembaban 20-90 % dengan dilengkapi indikator yang dapat mengetahuivolume beras. Tombol untuk mengeluarkan beras dengan kapasitas ½ kg setiapkali keluarnya beras dan dapat menyimpan beras sampai dengan 10 kg.TUJUANDari masalah yang ada, tujuan dari perancangan dan pembuatan sistemkontrol tempat penyimpanan beras adalah: (1) Merancang sistem kontrol tempatpenyimpanan beras, (2) Merancang rangkaian tiap blok (hardware), (3). Untukmerancang mekanik alat pada tempat penyimpanan beras, (4) Untuk merancangperangkat lunak (software), (5) Untuk mendapatkan rancangan alat yang sudahteruji.i

METODEPerancangan SistemPada “Perancangan Sistem Kontrol Tempat Penyimpanan Beras” terdiridari beberapa blok meliputi: (a) sensor suhu dan kelembaban SHT11, (b) sensorvolume beras, (c) tombol keluar beras, (d) mikrokontroller AT89S51, (e) LCD(Liquid Crystal Display) M1632, (f) driver motor, fan dan heater sebagaimanaditunjukkan dalam Gambar 1.StartGambar 1 Blok Diagram Rangkaian KeseluruhanSistem kerja “Perancangan Sistem Kontrol Tempat Penyimpanan Beras”yaitu bekerja pada suhu 31 o -36 o C dan kelembaban 20-90 %. Kondisi ini akanterdeteksi oleh sensor suhu dan kelembaban SHT11. Sensor volume akanmendeteksi volume beras mulai dari 3-10 kg dengan kenaikan 1 kg setiap stepnya.Selanjutnya display LCD akan menampilkan karakter kondisi suhu, kelembabandan volume beras. Tombol keluar beras digunakan untuk mengeluarkan berasdengan kapasitas ½ kg dan tombol start untuk menghidupkan heater.Perancangan Rangkaian Tiap BlokSensor Suhu dan KelembabanRangkaian sensor yang digunakan dalam perancangan sistem ini adalahSHT11 berfungsi sebagai pendeteksi suhu dan kelembaban pada alat. SHT11keluarannya sudah berupa data digital karena komunikasi data yang digunakanadalah 2-wire. . Selain itu SHT11 tidak lagi menggunakan rangkaian tambahan lagiuntuk dihubungkan ke mikrokontroler.Gambar 2 Rangkaian Sensor SHT11(Sumber:http://www.sensirion.com)Dari Gambar 2 dapat dijelaskan bahwa sensor SHT11 memiliki 4 kaki.Kaki pertama dihubungkan dengan Ground, kaki ki kedua yaitu data dihubungkanke mikrokontroler Port 1.1 dengan diberi resistor sebagai pull-up. Kaki ketigayaitu clock dihubungkan ke mikrokontroler Port 1.2 dan kaki keempatdihubungkan dengan tegangan 2,4-5,5VDC.Perancangan Rangkaian Sensor Volume Berasi

Perancangan rangkaian sensor volume beras menggunakan sensorphotodioda sebagai penerima dan infra merah sebagai pemancar. Berikut inimerupakan gambar rangkaian sensor volume.Gambar 3 Skema Rangkaian Sensor VolumePerancangan Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display)Display yang digunakan dalam perancangan yaitu LCD M1632 yang dapatmenampilkan 2 baris dengan 16 karakter. LCD ini dipergunakan untukmenampilkan kondisi suhu, kelembaban dan volume beras. Kondisi suhu dankelembaban dengan tampilan “Sh:__ o C Hm:__%RH”, sedangkan untuk volumeberas dengan tampilan “Volume:__kg”. Gambar rangkaian LCD M1632ditunjukkan dalam gambar 4.Gambar 4 Rangkaian LCD M1632Rangkaian Mikrokontroller AT89S51Pada rangkaian kontrol, komponen utama yang digunakan adalahmikrokontroler AT89S51. Mikrokontroler jenis ini berfungsi untuk mengolah datayang diterima dari rangkaian sensor. Program software Mikrokontroler AT89S51disimpan dalam EEPROM internal, , program ini akan berfungsi penerjemah datayang masuk ke dalam mikrokontroler. Karena program yang digunakan disimpandalam EEPROM internal, maka pin EA (Enable Address) ) harus dihubungkandengan VCC. Rangkaian minimum sistem dari mikrokontroler AT89S51 dapatdilihat dalam Gambar ar 5.VCCSWICTHP1.0VCCSHT11DATACLOCKP1.1P1.2AD 0AD 1P0.0P0.1D0D1VCCSTARTP1.3P1.4P1.5P1.6AD 2AD 3AD 4AD 5P0.2P0.3P0.4P0.5D2D3D4D5LCD10µf16 vReset10kHEATERFANP1.7RSTP3.0P3.1P3.2RXDTXDINT0AT89S51AD 6 P0.6AD 7 P0.7EA / VPPALE / PROGPSEND6D7MOTORP3.3INT1A 15P2.710KgRSP3.4T0A 14P2.69KgEN30 pF30 pF12.000 MHzP3.5 T1P3.6 WRP3.7 RDXTAL_2XTAL_1GNDA 13A 12A 11A 10A 9A 8P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.08Kg7Kg6Kg5Kg4Kg3KgSENSORVOLUMEi

Gambar 5 Skema Rangkaian Minimum Sistem Mikrokontroler AT89S51Pada perancangan mikrokontroler AT89S51, P1.0 sebagai input daritombol keluar beras, P1.1 dan P1.2 digunakan sebagai input dari sensor suhu dankelembaban. Sedangkan P2.0-P2.7 sebagai input dari sensor volume. Untukoutput-nya P0.0-P0.7 P0.7 ke LCD, P3.4 dan P3.5 masing-masing menuju RS dan ENLCD. Heater dihubungkan dengan P3.0, Fan melalui P3.1 dan motor dihubungkandengan P3.3. Fungsi masing-masing port dapat dilihat dalam Tabel 1.Tabel 1 Fungsi Masing-Masing Port Mikrokontroler AT89S51PortFungsiP1.1-P1.2Sensor suhu & kelembabanP1.0Tombol keluar berasP1.4Tombol startP0.0-P0.7LCDP2.0-P2.7Sensor volume berasP3.0Driver heaterP3.1Driver fanP3.3Driver motorP3.4Rs LCDP3.5En LCDRangkaian DriverFungsi motor pada perancangan ini adalah untuk menggerakkan mekaniktempat keluarnya beras. Rangkaian driver motor bekerja dengan menggunakantegangan rendah atau disebut rangkaian aktif low. Transistor pada rangkaianberfungsi sebagai saklar. Input rangkaian driver motor dihubungkan dengan Port3.3 pada mikrokontroler AT89S51. Adapun bentuk rangkaian driver motorditunjukkan dalam Gambar 6.Ic2Ib1Ic1Ib2Gambar 6 Skema Rangkaian Driver MotorFungsi kipas adalah untuk sirkulasi udara dari dalam ke luar atausebaliknya, agar kondisi suhu tetap stabil pada kiasaran suhu antara 31 o C sampai36 o C. Rangkaian ini bekerja dengan menggunakan tegangan rendah atau disebutrangkaian aktif low. Transistor pada rangkaian berfungsi sebagai saklar. Inputrangkaian driver kipas dihubungkan dengan Port 3.1 pada mikrokontrolerAT89S51. Adapun bentuk rangkaian driver kipas ditunjukkan dalam Gambar 7.Ib1Ic2i

Ic1Ib2Gambar 7 Skema Rangkaian Driver KipasFungsi heater adalah untuk menghasilkan suhu panas pada tempatpenyimpanan beras. Heater akan aktif jika suhu di bawah 36 o C dan akan matijika lebih dari 36 o C. Bentuk rangkaian driver heater ditunjukkan dalam Gambar8.Gambar 8 Skema Rangkaian Driver HeaterRangkaian driver heater ini terdiri dari optoisolator tipe MOC3041 dantriac BT138. Optoisolator digunakan untuk memisahkan antara tegangan DCdengan tegangan AC, dan triac difungsikan sebagai saklar AC. Rangkaian driverheater ini bekerja secara aktif low yaitu jika Port 3.2 mendapat logika 0 makarangkaian akan aktif.Perancangan Mekanik AlatAdapun gambar perencanaan mekanik alat pada laporan tugas akhirdengan judul perancangan sistem kontrol tempat penyimpanan beras ditunjukkandalam Gambar 9.234948cm18267534cm23cmGambar 9 Perencanaan Mekanik Tampak Depan dan Tampak AtasPada perencanaan mekanik, bagian-bagian yang digunakan antara lain:(1). Kipas difungsikan untuk sirkulasi udara masuk dan keluar, (2). Pintu untukmemasukkan beras ke dalam box, (3). Tombol untuk mengeluarkan beras, (4).LCD untuk menampilkan kondisi suhu, kelembaban dan volume beras, (5).Tempat keluarnya beras, (6). Tombol star, (7). Tombol ON/OFF, (8). Sensori

SHT11, (9). Sensor volume beras, (10). Perencanaan mekanik terbuat dari duabahan yaitu plat seng dan pastik.Perancangan Perangkat Lunak (Software)Perangkat lunak merupakan susunan perintah-perintah program di dalammemori yang harus dilakukan oleh mikrokontroler. Pada perancangan perangkatlunak sistem kontrol tempat penyimpanan beras, menggunakan bahasapemrograman assembly.M u laiIn isialisasiN am a B it & N am a M em oryIn isialisasi L CDD isplay O n , C u rsor O ff, B lin k, S hift R ig ht, 8b it D ata Tran sferReset S tatu sS et D ata B atas = 3 3 'CL C D L in e1 = 'A nu grah A n d rianto'L CD L in e2 = '30 6 5 32 30 4 9 2 8'D elayL CD Lin e1 = 'Tekn ik E lek tro'L CD L ine2 = 'U niv. M alang 'D elayLC D L ine1 = 'S h :_ _ C H m :__ % RH 'L C D L in e2 = 'V olum e:_ _ K gTom bol S tartD itekan ?Tid akTom bol K elu arB eras D itekan?TidakB aca V olu m e B erasY aY aH eater = O NK ip as = O F FM otor = O N1 0d etikP 2.0 L ogika1?Tid akYaTam pil 3 K gB aca S u h uB aca H u m iD elayP 2 .0 -P 2 .1 Log ik a1?Tid akYaTam pil 4 K gTulis D ata S u hu & H um iP ad a Lin e1P 2 .0 -P 2 .2 Log ik a1?Tam pil 5 K gC ek B atasD elayP 2 .0 -P 2 .3 Log ik a1?Tid akYaTam pil 6 K gP 2 .0 -P 2 .4 Log ik a1?TidakYaTam pil 7 K gP 2 .0 -P 2 .5 Log ik a1?TidakY aTam pil 8 K gP 2 .0 -P 2 .6 Log ik a1?Tam pil 9 K gTid akP 2 .0 -P 2 .7 Log ik a1?TidakYaTam p il 10 K gTam p il 00 K gD elayTidakP S U O FF ?S eles aiYai

Gambar 10 Flowchart Sistem Kerja KeseluruhanHASIL DAN PEMBAHASANHasil pengujian secara keseluruhan menunjukkan bahwa sistem dapatbekerja sesuai dengan rancangan yang telah dibuat dan didapatkan hasil sepertiTabel 2 untuk sensor suhu dan kelembaban, Tabel 3 untuk sensor volume danTabel 4 untuk tombol keluar berasTabel 2 Pengujian Sistem Keseluruhan Sensor SHT11PengukuranSuhudenganSensorSHT11 (ºC)PengukuranKelembaban(%)KondisiKipasKondisiHeater25 33 off on26 32 off on27 31 off on28 30 off on29 28 off on30 26 off on31 24 off on32 23 off on33 22 on off34 20 on off35 20 on off36 19 on offTabel 3 Pengujian Sistem Keseluruhan Sensor Volume BerasBanyaknya BerasTampilan pada LCD(kg)

Tombol KeluarKondisi Beras yang DikeluarkanBerasPintu Keluar BerasDitekan Buka 10detik ½ kgTidak ditekan Tutup -Hasil pengujian sistem secara keseluruhan yang meliputi sensor suhu dankelembaban, sensor volume beras dan tombol keluar beras dapat bekerja sesuaidengan yang direncanakan. Sensor suhu dan kelembaban mampu membaca suhupada range 31 o C - 36 o C, kipas pada suhu lebih dari 33 o C kondisi on dan heaterkondisi on pada suhu dibawah 33 o C. Untuk sensor volume beras dapat membacabanyaknya beras dengan kenaikkan 1 kg. Sedangkan tombol keluar beras dapatmembuka pintu keluarnya selama 10 detik dengan beras yang keluar sebersar ½kg.KESIMPULANBerdasarkan hasil pengujian dan analisis pada masing-masing blok, makadapat diperoleh kesimpulan antara lain:1. Perancangan sistem kontrol close loop tempat penyimpanan beras dapatbekerja sesuai perancangan, bekerja pada suhu 31 o -36 o C kelembaban 20-90 %dan sensor volume dapat mendeteksi beras setiap kenaikan 1 kg.2. Desain mekanik alat dapat bekerja sesuai dengan fungsi dari sistem kontroltempat penyimpanan beras yaitu dapat membuka dan menutup pintu keluarberas secara otomatis.3. Perancangan software dapat bekerja sesuai instruksi yang diinginkan, yaitumengontrol suhu pada range 31 o -36 o C kelembaban 20-90 %.UCAPAN TERIMAKASIHPenyusun juga menyadari sepenuhnya bahwa dalam penyusunan PKM AIini tidak akan terwujud tanpa adanya bantuan dan dukungan dari berbagai pihak.Oleh karena itu, penyusun menyampaikan rasa terima kasih kepada:1. Drs. Slamet Wibawanto, M.T, selaku Ketua Jurusan Fakultas Teknik ElektroUniversitas Negeri Malang.2. Arif Nur Afandi, S.T., M.T, selaku Ketua Laboran Fakultas Teknik ElektroUniversitas Negeri Malang.3. Dyah Lestari S.T.,M.Eng, selaku pembimbing terima kasih atas waktu,kesabaran.DAFTAR PUSTAKAAdmin, 2009. Sinar Infra Merah, (Online), (www.ittelkom.ac diakses pada 26Februari 2009).i

Atmel Corporation. 2005. Data Sheet AT89S51. (Online),(http://www.alldatasheet.com/datasheet.pdf/pdf/77367/ATMEL/AT89S51. html).Innovative Elektronics, 2007. DT-SENSE SHT11 MODULE, (Online),(http://www.sensirion.com/images/getfile?id=25, diakses 20 Februari 2009).Kasap. 2001. Optoelectronics and Photonics. Prentice-Hall: Penerbit United Stateof America.Malvino, A.P. 1986. Prinsip-Prinsip Elektronika Edisi Ketiga. Terjemahan:Barmawi, M. & Tjia, M.O. Jakarta: Erlangga.Muchtadi, Tien R. & Sugiyono. 1992. Ilmu Pengetahuan Bahan Pangan. Bogor:Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Direktorat Jendral Pendidikan TinggiPusat Antar Universitas Pangan dan Gizi Institut Pertanian Bogor.Nalwan, Paulus, Andi. 2004. Panduan Praktis Teknik Antar Muka MikrokontrolerAT89S51. Jakarta: Elex Media Komputindo. 1-5.Petruzella, F.D. 2000. Elektronik Industri. Yogyakarta: ANDI Yogyakarta.Sugiarto, Agus. 2002. Penerapan Dasar Transducer dan Sensor. Yogyakarta:Penerbit Kanisius.i