Post on 18-Aug-2018
RANCANG BANGUN KENDALI OVEN DENGAN
SUHU SAMPAI 1000C DAN KECEPATAN ANGIN
SAMPAI 5 M/DETIK BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA 328
TUGAS AKHIR
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya
dari Politeknik Negeri Padang
DENAL AKBAR
BP. 1301032002
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI PADANG
2016
RANCANG BANGUN KENDALI OVEN DENGAN SUHU SAMPAI 1000C
DAN KECEPATAN ANGIN SAMPAI 5 M/DETIK BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA 328
TUGAS AKHIR
Oleh:
DENAL AKBAR
BP. 1301032002
Telah disetujui oleh:
Pembimbing I
Ir. Julsam, MT
NIP. 19691230 199512 1 001
Pembimbing II
Tri Artono, ST, M.Kom
NIP. 19690109 199601 1 001
ii
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas akhir Rancang Bangun Kendali Oven Dengan Suhu Sampai 1000C Dan
Kecepatan Angin Sampai 5 M/Detik Berbasis Mikrokontroler Atmega 328 yang
telah disidangkan atau dipertanggung jawabkan didepan tim penguji sebagai berikut
pada hari September 2016 di Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro
Politeknik Negeri Padang.
No Nama Jabatan Tanda Tangan
1 Herisajani, ST., M.Kom
Nip. 19660130 199003 1 001 Ketua
2 Witrionanda, ST., MT
Nip. 19790627 200604 1 002 Sekretaris
3 Junaidi Asrul SST., MT
Nip. 19810625 201404 1 002 Anggota
4 Ir. Julsam, M.Kom
Nip. 19691230 199512 1 001 Anggota
Mengetahui:
Ketua Jurusan
Afrizal Yuhanef, ST.,M.Kom
NIP: 19640429 199003 1 001
Ketua Program Studi
Herisajani, ST.,M.Kom
NIP:19660130 199003 1 001
iii
ABSTRAK
Tujuan utama dalam pembuatan alat ini yaitu menciptakan panas didalam
oven menggunakan tubular heater dan solid state relay (SSR) sebagai pengendali
panas heater didalam oven dan mengkombinasikan laju udara didalam oven untuk
mempercepat proses pengeringan. Dengan memanfaatkan sensor panas untuk
mendeteksi perubahan suhu yang terdapat di dalam oven. Sensor yang digunakan
dalam metode ini adalah sensor panas DHT22. DHT22 merupakan salah satu sensor
suhu dan kelembaban yang paling banyak digunakan dalam otomatisasi dan proses
kontrol karena terkenal akan keakurasiannya. Cara kerja sensor ini adalah dengan
memanaskan ruangan pengeringan secara bertahap, nilai resistnsi DHT22 akan
turun secara perlahan karena memiliki sebuah NTC dan module yang telah
terakurasi yang digunakan sebagai penguatan output dari sensor DHT22 dan diubah
menjadi tegangan proposional. Jadi sensor arus DHT22 bekerja berdasarkan input
suhu dan pengontrolan solid state relay terhadap panas yg dihasilkan oleh tubular
heater. Hasil penelitian menunjukan bahwa dengan menggunakan sensor DHT22
dan penggunaan solid state relay dapat meningkatkan kestabilan suhu pengeringan
dengan mengkombinasikan laju sirkulasi udara dengan menggunakan blower yang
dipasang dibagian bawah oven.
Kata kunci : Pengeringan, kestabilan suhu, solid state relay, sensor DHT22, laju
udara
iv
KATA PENGANTAR
Penulis mengucapkan Puji Syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan
rahmat dan Karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir
yang berjudul “Rancang Bangun Kendali Oven Dengan Suhu Sampai 1000c dan
Kecepatan Angin Sampai 5 M/Detik Berbasis Mikrokontroler Atmega 328”.
Seiring dengan itu shalawat dan salam semoga selalu tercurah kepada Nabi besar
Muhammad SAW, yang telah memberikan contoh tauladan yang baik kepada kita
semua.
Adapun tujuan penulisan laporan ini sebagai salah satu persyaratan untuk
menyelesaikan perkuliahan pada program studi DIII Teknik Listrik Politeknik
Negeri Padang.
Banyak bantuan dan dorongan dari berbagai pihak yang penulis dapatkan
selama menyelesaikan laporan ini. Oleh sebab itu penulis mengucapkan terima
kasih kepada:
1. Orangtua berserta keluarga tercinta yang telah memberikan dorongan baik
secara moril, materil serta do’a kepada penulis.
2. Bapak Aidil Zamri, ST.,MT selaku Direktur Politeknik Negeri Padang.
3. Bapak Afrizal Yuhanef, ST.,M.Kom selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro
Politeknik Negeri Padang.
4. Bapak Herisajani, ST.,M.Kom, selaku Ketua Program Studi DIII Teknik
Listrik Politeknik Negeri Padang.
5. Bapak Ir. Julsam, MT dan Bapak Tri Artono, ST.,M.Kom selaku
Pembimbing Tugas Akhir.
v
6. Bapak-bapak dan ibuk-ibuk dosen yang telah memberikan masukan dan
arahan dalam penyelesaian tugas akhir ini.
7. Untuk semua pihak yang mungkin tidak dapat penulis sebutkan secara satu
persatu yang telah memberikan masukan sampai laporan ini selesai tepat
pada waktunya.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan
maka dari itu penulis mengharapkan kritik dan saran pembaca kepada penulis guna
untuk perbaikan dimasa mendatang. Semoga Tugas Akhir ini memberikan manfaat
bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi pada umumnya dan
mahasiswa Politeknik Negeri Padang khususnya. Mudah-mudahan apa yang
dilakukan ini menjadi amal ibadah disisi Allah SWT dan memberikan manfaat baik
bagi penulis maupun orang lain.
Padang, Oktober 2016
Denal Akbar
1301032002
vi
DAFTAR ISI
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................. ii
ABSTRAK ............................................................................................................. iii
KATA PENGANTAR ........................................................................................... iv
DAFTAR ISI .......................................................................................................... vi
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. ix
DAFTAR TABEL ................................................................................................ viii
DAFTAR GRAFIK ................................................................................................ ix
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah .................................................................................. 2
1.3 Tujuan ....................................................................................................... 3
1.4 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah ...................................................... 3
1.5 Sistematika Penulisan ............................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 5
2.1 Pengeringan .............................................................................................. 5
2.1.1 Klasifikasi Pengering ........................................................................ 6
2.2 Elemen Pemanas ....................................................................................... 7
2.2.1 Elemen Pemanas Listrik Bentuk Dasar ............................................. 7
2.2.2 Elemen Pemanas Listrik Bentuk Lanjut ............................................ 8
2.3 Tubular Heater .......................................................................................... 8
2.4 Kipas penghembus (Blower) .................................................................. 10
2.4.1 Dasar-dasar Operasi Fan ................................................................. 10
2.5 Sensor DHT22 ........................................................................................ 11
2.6 SSR (Solid State Relay) ......................................................................... 13
2.6.1 Keuntungan Menggunakan Solid State Relay ................................ 14
vii
2.7 LCD ........................................................................................................ 16
2.7.1 Fungsi-Fungsi LCD ............................................................................ 16
2.7.2 Pengalamatan LCD ............................................................................. 19
2.8 Push Button ............................................................................................ 19
2.9 ATMega 328 ........................................................................................... 20
2.10 Arduino Uno ........................................................................................... 21
2.11 PWM (Pulse Width Modulation) ........................................................... 23
2.12 Motor DC Magnet Permanen ................................................................. 25
BAB III METODE DAN PROSES PENYELESAIAN........................................ 28
3.1 Perancangan Sistem ................................................................................ 28
3.2 Perancangan Mekanik Oven ................................................................... 30
3.3 Perancangan Rangkaian ......................................................................... 30
3.3.1 Rangkaian LCD 16x2 ...................................................................... 30
3.3.2 Rangkaian Sensor DHT 22.............................................................. 33
3.3.3 Rangkaian Push Button ................................................................... 34
3.3.4 Rangkaian Solid State Relay ........................................................... 35
3.3.5 Rangkaian Driver Motor BTS 7960 ................................................ 35
3.4 Rangkaian Sistem Secara Keseluruhan .................................................. 36
3.5 Perancangan Tata Letak Komponen Pada Box Mikrokontroller ........... 37
3.6 Pembuatan Alat ...................................................................................... 38
3.7 Pembuatan Program Dan Pengujian Alat ............................................... 38
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................. 39
4.1 Pengujian ................................................................................................ 39
4.2 Pengujian LCD 16x2 .............................................................................. 39
4.3 Pengujian Push Button ........................................................................... 41
4.4 Pengujian Solid State Relay .................................................................... 43
viii
4.5 Pengujian Driver Motor BTS 7960 ........................................................ 46
4.6 Pengujian Kecepatan Aliran Udara ........................................................ 49
4.7 Pengujian Heater .................................................................................... 50
4.7.1 Pengujian Suhu 400C, 600C, 800C, dan 1000C ................................ 50
4.8 Setingan Suhu Pada Alat ........................................................................ 57
4.8.1 Setingan Suhu 400C ........................................................................ 57
4.8.2 Setingan Suhu 500C ........................................................................ 57
4.8.3 Setingan Suhu 600C ........................................................................ 58
4.8.4 Setingan Suhu 700C ........................................................................ 58
4.8.5 Setingan Suhu 800C ........................................................................ 58
4.8.6 Setingan Suhu 900C ........................................................................ 59
4.8.7 Setingan Suhu 1000C ...................................................................... 59
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 61
5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 61
5.2 Saran ....................................................................................................... 61
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 62
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Elemen Pemanas Listrik Bentuk Dasar ............................................... 7
Gambar 2.2 Elemen Pemanas Listrik Bentuk Lanjut .............................................. 8
Gambar 2.3 Bentuk Heater Tipe U ......................................................................... 9
Gambar 2.4 Bentuk Heater Tipe W ........................................................................ 9
Gambar 2.5 Konstruksi Bilah Pada Kipas............................................................. 11
Gambar 2.6 Sensor DHT22 ................................................................................... 12
Gambar 2.7 Solid State Relay ............................................................................... 13
Gambar 2.8 Rangkaian Solid State Relay ............................................................. 14
Gambar 2.9 Proses Kerja Solid-State Relay .......................................................... 15
Gambar 2.10 LCD Character 16 x 2 .................................................................... 16
Gambar 2.11 Push Button ..................................................................................... 19
Gambar 2.12 Arduino Uno .................................................................................... 22
Gambar 2.13 Diagram Blok Sederhana Dari Microkontroller Atmega328 .......... 22
Gambar 2.14 Bentuk Gelombang Dari PWM ....................................................... 24
Gambar 2.15 Duty Cycle PWM ............................................................................ 24
Gambar 2.16 Motor DC Magnet Permanen .......................................................... 26
Gambar 3.1 Diagram Blok Rancang Bangun Kendali Oven Dengan Suhu Sampai
100oc Dan Kecepatan Angin Sampai 5 M/Detik .............................. 28
Gambar 3.2 Rancang Bangun Oven Otomatis ...................................................... 30
Gambar 3.3 Rangkaian LCD ................................................................................. 31
Gambar 3.4 Rangkaian Sensor DHT 22 ................................................................ 33
Gambar 3.5 Rangkaian Push Button Dengan Pull Up .......................................... 34
Gambar 3.6 Rangkaian Arduino Ke Solid State Relay ......................................... 35
Gambar 3.7 Rangkaian Shielad Driver Motor BTS 7960 ..................................... 36
x
Gambar 3.8 Rangkaian Sistem Secara Keseluruhan ............................................. 37
Gambar 3.9 Tata Letak Komponen Pada Box Kontrol ......................................... 37
Gambar 4.1 Hasil Pengujian LCD 16 x 2 ............................................................. 40
Gambar 4.2 Hasil Pengujian Push Button ............................................................. 42
Gambar 4.3 Hasil Pengujian Solid State Relay ..................................................... 44
Gambar 4.4 Titik Pengukuran Tegangan dan Arus Dari Arduino Ke Solid State
Relay .................................................................................................. 44
Gambar 4.5 Titik Pengukuran Tegangan dan Arus Dari Arduino Ke Driver Motor
BTS 7960 .......................................................................................... 47
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Pin LCD Character 16 x 2..................................................................17
Tabel 3.1 Koneksi Pin Lcd 16 x 2 Ke Arduino Uno.............................................32
Tabel 3.2 Koneksi Pin Sensor DHT 22 Ke Arduino Uno.....................................33
Tabel 3.3 Koneksi Pin Driver Motor BTS 7960 ke Arduino Uno......................36
Tabel 4.1 Pengujian Tegangan Pada Push Button.................................................42
Tabel 4.2 Pengujian Tegangan dan Arus Pada Kontrol Arduino Dengan PWM ke
Solid State Relay....................................................................................45
Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Tegangan dan Arus Driver Motor BTS 7960..........48
Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Tegangan, Arus, Daya, Kecepatan Alian Udara.......49
Tabel 4.5 Hasil Pengambilan Data Suhu................................................................50
ix
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1 Hasil Pengamatan Suhu 400C...............................................................53
Grafik 4.2 Hasil Pengamatan Suhu 500C...............................................................54
Grafik 4.3 Hasil Pengamatan Suhu 600C...............................................................54
Grafik 4.4 Hasil Pengamatan Suhu 700C...............................................................55
Grafik 4.5 Hasil Pengamatan Suhu 800C...............................................................56
Grafik 4.6 Hasil Pengamatan Suhu 900C...............................................................56
Grafik 4.7 Hasil Pengamatan Suhu 1000C.............................................................56
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pengeringan digunakan untuk menghilangkan air dari suatu benda untuk
dua alasan : untuk mencegah (untuk menghambat) mikro - organisme dan untuk
melestarikannya dan mengurangi berat dan sebagian benda tersebut untuk lebih
murah transportasi dan penyimpanan (Ajadi, Sanusi, 2013)[3].
Metode pengeringan yang sering dilakukan oleh masyarakat adalah
pengasapan panas yaitu pengasapan dengan menggunakan suhu tinggi mencapai
1000C bahkan 1200C dengan cara meletakkan makanan yang akan dikeringkan
langsung diatas sumber panas. Jika proses pengeringan dilakukan pada temperatur
yang terlalu tinggi, maka dapat terjadi case hardening yaitu kasus pengerasan atau
pengerasan permukaan, merupakan proses pengerasan permukaan dari benda
sementara memungkinkan bagian yang lebih dalam di bawahnya untuk tetap lembut
, sehingga membentuk suatu lapisan tipis dan keras (kulit) di permukaan.
Penggunaan alat pengering dengan pemanasan konveksi (oven, fluidisasi)
dimana udara panas dihasilkan melalui proses pemanasan baik dengan steam,
listrik, atau gas hasil pembakaran, lebih handal dari pengering matahari. Oven pada
umumnya menggunakan heater sebagai penghasil pemanas, heater dapat
menghasilkan panas jika diberi tegangan sesuai spesifikasinya, panas yang
dihasilkan oleh heater harus dikontrol secara baik, karena heater akan selalu
menghasilkan panas secara terus menerus jika tidak dikontrol.
Heater memiliki waktu untuk mencapai suhu yang diinginkan agar
mencapai kestabilannya, jeda waktu tersebut membuat suhu akan melenceng dari
2
nilai yang diinginkan karena heater akan memancarkan suhu secara berkelanjutan
sampai heater tidak menghasilkan panas lagi, kasus ini terjadi saat heater
dinonaktifkan pada suhu yang kita setting.
Proses ini dapat ditanggulangi dengan cara mengatur tegangan heater
sebelum suhu yang diinginkan, pengaturan ini dilakukan dengan menurunkan
tegangan heater sebelum suhu setinggannya secara perlahan sehingga heater tidak
memencarkan panas secara berlebihan, tingkat pancaran panas akan turun seiring
turunnya tegangan heater sampai suhu diinginkan.
Selain itu laju udara juga dapat menurunkan panas oven jika suhunya
melebihi ambang batas yang disetting, dan laju udara akan membuang sedikit panas
dari heater secara perlahan. Pada kondisi ini diperlukan settingan yang pas antara
suhu, dan laju udara agar diperoleh pengkondisian oven yang ideal dengan kualitas
suhu yang diharapkan tercapai. Penelitian yang akan dilakukan adalah dengan
membuat “Rancang Bangun Kendali Oven Dengan Suhu Sampai 100oC Dan
Kecepatan Angin Sampai 5 M/Detik Berbasis Mikrokontroler Atmega 328 ”, aliran
udara yang di pakai pada suhu yang sudah ditentukan untuk mengetahui laju
perpindahan massa sehingga dapat meningkatkan proses pengeringan dari alat
tersebut serta tetap menjaga kualitas bahan yang akan dikeringkan.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan uraian diatas maka dapat diketahui permasalahan yaitu :
1. Bagaimana membuat suhu didalam alat pengeringan ?
2. Bagaimana mengatur suhu alat pengeringan sesuai yang diiginkan ?
3. Bagaimana membuat panas didalam alat pengeringan agar merata dengan
mensirkulasikan aliran udara ?
3
4. Bagaimana cara pengendalian suhu pengeringan didalam oven agar
pengeringan selalu stabil sesuai suhu yang diinputkan ?
5. Bagaimana pengaruh sirkulasi udara terhadap panas alat pengeringan ?
6. Bagaimana pengaruh aliran udara dan variasi suhu terhadap laju
pengeringan ?
7. Bagaimana pengaruh pembuangan panas di dalam oven dalam proses
pengeringan ?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan yang ingin dicapai ataupun diharapkan adalah:
1. Dapat membuat alat pengeringan yang dapat menvariasikan suhu sesuai
yang diinginkan.
2. Dapat menentukan hubungan variasi kecepatan udara panas terhadap
pengeringan makanan pada alat pengering.
3. Dapat mengetahui pengaruh aliran udara terhadap suhu oven.
4. Dapat mengetahui laju pengeringan yang optimal dalam pengeringan.
1.4 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah
Agar permasalahan dalam penelitian ini menjadi jelas dan tidak
menyimpang dari tujuan yang telah ditetapkan maka peneliti perlu membatasi
beberapa masalah yang akan diangkat dalam pembuatan alat ini yaitu:
1. Suhu yang divariasikan pada alat pengeringan adalah 40, 60, 80, dan 100oC.
2. Aliran udara digunakan untuk mensirkulasikan panas dan membuang
beberapa panas yang ada jika suhu ruangan meningkat agar suhu sesuai
dengan setingannya.
4
3. Alat pengering yang digunakan dengan panjang 50 cm, lebar 50 cm, dan
tinggi 70 cm.
4. Heater yang digunakan jenis tubular heater dengan daya maksimal 1100
watt.
1.5 Sistematika Penulisan
Tulisan ini terdiri dari enam bab yang disusun secara sistematis. Bab I
memuat bagian pendahuluan mencakup latar belakang masalah, perumusan
masalah, tujuan, ruang lingkup dan batasan masalah, serta sistematika penulisan.
Bab II dari tulisan ini menguraikan landasan teori yang memuat teori dasar
mengenai pengeringan, sistem perangkat keras kendali oven pengeringan, sistem
perangkat lunak kendali oven pengeringan, identifikasi proses sistem oven
pengeringan dan perancangan sistem pengendali. Bab III dari tulisan ini membahas
perancangan sistem, terdiri dari perancangan perangkat keras, perangkat lunak dan
prosedur permodelan. Bab IV membahas kinerja oven, dengan melakukan
eksperimen langsung dengan alat. Bab VI mencakup kesimpulan.
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengeringan
Pengeringan adalah suatu peristiwa perpindahan panas dan energi yang
memisahkan cairan atau kelembaban dari suatu bahan sampai batas kandungan air
yang ditentukan dengan menggunakan gas sebagai fluida sumber panas (Alifinanda
Firca Ardini, 2013)[4].
Proses pengeringan yang tepat sesuai dengan suhu pengeringan zat padat
tersebut akan menjadikan hasil akhir yang baik, tingginya suhu pengeringan suatu
zat padat makan akan mengakibatkan terjadinya case hardening yaitu kasus
pengerasan atau pengerasan permukaan, merupakan proses pengerasan permukaan
dari benda sementara memungkinkan bagian yang lebih dalam di bawahnya untuk
tetap lembut, sehingga membentuk suatu lapisan tipis dan keras (kulit) di
permukaan.
Suhu pengeringan agar mencapai kestabilannya sesuai dengan suhu standar
pengeringan zat padat, maka diperlukan pengontrolan sumber panas pada
pengeringan agar tidak lebih ataupun kurang dari suhu standar pengeringan zat
padat yang ingin kita keringkan, pengeringan ini terjadi pada alat pemgeringan jenis
konveksi.
Penggunaan alat pengering dengan pemanasan konveksi (oven, fluidisasi)
dimana udara panas dihasilkan melalui proses pemanasan baik dengan steam,
listrik, atau gas hasil pembakaran, lebih handal dari pengering matahari. Oven pada
umumnya menggunakan heater sebagai penghasil pemanas, heater dapat
menghasilkan panas jika diberi tegangan sesuai spesifikasinya, panas yang
6
dihasilkan oleh heater harus dikontrol secara baik, karena heater akan selalu
menghasilkan panas secara terus menerus jika tidak dikontrol.
Pengeringan dengan oven dianggap lebih menguntungkan karena akan
terjadi pengurangan kadar air dalam jumlah besar dalam waktu yang singkat
(Winangsih, Erma Prihastanti, 2013)[11].
Heater memiliki waktu untuk mencapai suhu yang diinginkan agar
mencapai kestabilannya, jeda waktu tersebut membuat suhu akan melenceng dari
nilai yang diinginkan karena heater akan memancarkan suhu secara berkelanjutan
sampai heater tidak menghasilkan panas lagi, kasus ini terjadi saat heater
dinonaktifkan pada suhu yang kita setting.
Proses ini dapat ditanggulangi dengan cara mengatur tegangan heater
sebelum suhu yang diinginkan, pengaturan ini dilakukan dengan menurunkan
tegangan heater sebelum suhu setinggannya secara perlahan sehingga heater tidak
memencarkan panas secara berlebihan, tingkat pancaran panas akan turun seiring
turunnya tegangan heater sampai suhu diinginkan.
2.1.1 Klasifikasi Pengering
Ada pengering yang dirancang beroperasi secara berkesinambungan.Untuk
mengurangi suhu pengeringan agar tidak melebihi settingannya, beberapa
pengering beroperasi dalam vakum.
Pembagian pokok pengering (dryer) :
1. Pengering (dryer) dimana zat yang dikeringkan bersentuhan langsung
dengan gas panas (biasanya udara) disebut pengering adiabatik (adiabatic
dryer) atau pengering langsung (direct dryer).
7
2. Pengering (dryer) dimana kalor berpindah dari zat ke medium luar, misalnya
uap yang terkondensasi, biasanya melalui permukaan logam yang
bersentuhan disebut pengering non adiabatik (non adiabatic dryer).
2.2 Elemen Pemanas
Elemen pemanas adalah penghasil panas yang paling serbaguna dan banyak
digunakan untuk industri, komersial dan aplikasi ilmiah. Elemen pemanas
dirancang dalam berbagai bentuk , diameter , panjang , dan bahan selubung. Panas
yang dihasilkan oleh elemen pemanas listrik ini bersumber dari kawat ataupun pita
bertahanan listrik tinggi (Resistance Wire) biasanya bahan yang digunakan adalah
nikelin yang dialiri arus listrik pada kedua ujungnya dan dilapisi oleh isolator
listrik yang mampu meneruskan panas dengan baik hingga aman jika digunakan.
Ada 2 macam jenis utama pada elemen pemanas listrik ini yaitu :
2.2.1 Elemen Pemanas Listrik Bentuk Dasar
Elemen pemanas listrik bentuk dasar yaitu elemen pemanas dimana
Resistance Wire hanya dilapisi oleh isolator listrik, macam-macam elemen pemanas
bentuk ini adalah : Ceramik Heater, Silica dan Quartz Heater, Bank Channel
heater, Black Body Ceramik Heater.
Gambar 2.1 Elemen Pemanas Listrik Bentuk Dasar
8
2.2.2 Elemen Pemanas Listrik Bentuk Lanjut
Elemen pemanas listrik bentuk lanjut merupakan elemen pemanas dari
bentuk dasar yang dilapisi oleh pipa atau lembaran plat logam untuk maksud
sebagai penyesuain terhadap penggunaan dari elemen pemanas tersebut. Bahan
logam yang biasa digunakan adalah : mild stell, stainless stell, tembaga dan
kuningan. Heater yang termasuk dalam jenis ini adalah ; Tubular Heater, Catridge
Heater, Band, Nozzle dan Stripe Heater
Gambar 2.2 Elemen Pemanas Listrik Bentuk Lanjut
Bahan yang digunakan pada tubular heater adalah dawai kawat nikelin,
bahan tersebut tahan panas karena membentuk lapisan oksida yang kuat pada
permukaannya, sehingga tidak terjadi oksida lebih lanjut . Bahan pemanas tersebut
juga dapat digunakan dari suhu 1000 – 1200 0C
2.3 Tubular Heater
Jenis heater yang digunakan pada oven ini adalah tutbular heater. Tubular
heater merupakan elemen pemanas listrik terbuat dari pipa dan merupakan bentuk
dasar dari elemen-elemen pemanas bentuk lain. Jenis-jenis bahan pipa atau tube
yang digunakan biasanya disesuaikan oleh penggunaan heater.
Kawat Tahanan/Resitance Wire yang digunakan adalah kawat tahanan
bermutu tinggi buatan Swedia yang dimensinya disesuaikan dengan daya yang
9
diminta, dimana kawat ini tahan pada suhu kerja maksimal 13000C. Isolator tahan
panas yang digunakan sebagai pengikat dan pembatas antara pipa dan kawat
tahanan adalah bubuk Mgo berkualitas tinggi yang mempunyai titik cair 29000C.
Finned Heater merupakan bentuk lain dari pengembangan elemen pemanas
yang dasarnya dirancang dari tubular heater. Heater ini dikembangkan dengan cara
memberikan sirip yang terbuat dari stainless steel dengan ukuran lebar sirip sebesar
10 mm, sehingga diameter heater menjadi 31,75 mm (Diameter Pipa Standar USM
11,2 mm). Untuk pemasangannya dibutuhkan ukuran lubang sebesar 32 mm.
Beberapa bentuk standar Finned Heater, antara lain :
1. U form
Gambar 2.3 Bentuk Heater Tipe U
2. W form
Gambar 2.4 Bentuk Heater Tipe W
10
2.4 Kipas penghembus (Blower)
Kipas penghembus atau blower banyak digunakan di industri. Kipas ini
biasanya digunakan untuk memindahkan sejumlah volume udara atau gas melalui
suatu saluran (duct). Selain itu, juga digunakan untuk memasok udara dalam proses
pengeringan, pemindahan bahan tersuspensi di dalam aliran gas, pembuangan asap,
pengondensasian menara, pemasokan udara untuk pembakaran boiler, pembuangan
debu, aerasi sampah, pengeringan, pendinginan proses-proses industrial, sistem
ventilasi ruangan, dan aplikasi sistem beraliran tinggi dan bertekanan rendah yang
lain. Pemilihan yang tepat terhadap ukuran dan tipe kipas atau blower merupakan
hal yang sangat penting dalam kaitannya dengan sistem energi yang efisien.
2.4.1 Dasar-dasar Operasi Fan
Fan memiliki standar pengoperasian dalam pengoperasiannya. Sebelum
menggunakan fan dalam berbagai keperluan ada hal-hal yang harus diperhatikan,
diantaranya ;
1. Semua fan menghasilkan tekanan total yang merepresentasikan statik dan
energi kinetik yang diberikan oleh impeller kepada udara.
2. Bilah-bilah impeller fan yang berputar mengkonversikan energi mekanik
menjadi statik dan energi kinetik melalui perubahan vektor kecepatan dari
udara yang datang, yaitu udara yang masuk dari luar yang menuju ke bagian
impeller.
3. Fan sentrifugal menghasilkan tekanan total dari gaya sentrifugal udara yang
menyebar keluar antara gang-gang bilah dan melalui energi kinetik yang
diberikan kepada udara.
11
4. Vektor kecepatan absolut dalam fan aksial adalah jumlah dari komponen-
komponen kecepatan aksial dan tangensial, sedangkan dalam fan sentrifugal
adalah jumlah dari komponen-komponen kecepatan radial dan tangensial.
Fain aksial menghasilkan tekanan total dari perubahan kecepatan yang
mengalir melalui impeller yang tidak dihasilkan oleh gaya sentrifugal.
Berikut ini adalah jenis bilah fan yang digunakan untuk menghembuskan
udara, mersikulasikan udara, serta membuang beberapa udara pans yang berlebih
didalam oven
Gambar 2.5 Konstruksi Bilah Pada Kipas
2.5 Sensor DHT22
DHT22 adalah sensor suhu dan kelembaban, sensor digital senyawa yang
outputnya dikalibrasi sinyal digital. Berkat teknologi akuisisi modul khusus digital
dan suhu dan kelembaban penginderaan teknologi diterapkan pada modul. Sensor
DHT merupakan sensor suhu dan kelembaban dari Aosong Electronic yang terdiri
dari dua bagian yaitu sensor kelembaban kapasitif dan thermistor.
Sensor ini tidak memerlukan rangkaian pengendali sinyal dan ADC karena
menggunakan cip mikropengendali dengan keluaran sinyal (Aosong, 2012)[5].
DHT memiliki banyak varian, salah satunya yaitu DHT22 (AM2302)
dengan bentuk fisik seperti pada gambar 3.
12
Gambar 2.6 Sensor DHT22
DHT22 termasuk sensor kelembaban kapasitif dan suhu mengukur elemen
NTC yang terhubung ke kinerja tinggi 8-bit mikrokontroler, sehingga kualitas yang
sangat baik, waktu respon super cepat, kemampuan anti-interferensi yang kuat dan
sangat hemat biaya. Dibandingkan dengan suhu SHT10 dan sensor humiditiy,
DHT22 menikmati presisi tinggi dan eror yang lebih rendah, suhu dan kelembaban
kinerja sensor tinggi. Jika digunakan bersama-sama dengan papan ekspansi
Arduino, akan dengan mudah mendapatkan interactives korelasi antara suhu dan
persepsi kelembaban .
Spesifikasi sensor DHT22
1. Bekerja pada tegangan : 5 Volt
2. Rentang suhu : -40-125 ℃ / resolution 0.1 ℃ / error < ± 0,5 ℃
3. Rentang kelembaban : 0-100 % RH / resolution0.1 % RH / error ± 2 % RH
4. Waktu respon suhu : Kondisi : 1 / e ( 63 % ) Min 6s 20-an Max
5. Waktu respon kelembaban : Kondisi : 1 / e ( 63 % ) 25 ℃ , 1m / s di udara
6. Urutan Koneksi : VCC , GND , S
7. Ukuran : 38 x 20mm
DHT22 memiliki akurasi yang lebih baik daripada DHT11 dengan ralat
relatif pengukuran suhu 4% (< 4,5%) dan kelembaban 18% (<19,75%). DHT11
memiliki rentang galat relatif yang lebih lebar yaitu sebesar 1 – 7% pada
13
pengukuran suhu dan 11 – 35% pada pengukuran kelembaban. Perbedaan lokasi
pengukuran (di dalam maupun di luar ruangan) dan platform yang digunakan (baik
AVR ataupun Arduino) tidak berpengaruh terhadap hasil pengukuran (Saptadi,
2014)[10].
2.6 SSR (Solid State Relay)
Solid State Relay merupakan komponen utama yang digunakan dalam
sistem. Komponen ini berfungsi sebagai interface (perantara) terutama antara
rangkaian yang menggunakan daya rendah dengan rangkaian peralatan yang
menggunakan daya tinggi (Hamzah Hilal, Badaruddin, 2014)[6].
Pada prinsipnya komponen ini mempunyai fungsi yang sama dengan relay.
Perbedaan yang ada terutama dari segi fisik ataupun bahan yang digunakan. Sebuah
relay terdiri dari sebuah komponen dengan sebuah inti, yang bila dialiri arus listrik
menjadi magnet dan menutup (kontak penutup) atau memutuskan (kontak pemutus)
kontak-kontak bila dialiri arus. Penggunaan relay diantaranya untuk
menghubungkan daya-daya yang besar dengan perantaraan daya- daya yang kecil.
Gambar 2.7 Solid State Relay
Berbeda halnya dengan sebuah komponen yang disebut Solid State Relay.
Komponen ini merupakan rangkaian diskrit yang biasanya sudah dikemas dalam
bentuk satu kemasan. Secara blok SSR tersebut dapat digambarkan seperti
ditunjukkan pada gambar 2.8.
14
Gambar 2.8 Rangkaian Solid State Relay
Pada relay umumnya, SSR relatif rendah membutuhkan kontrol sirkuit
energi untuk beralih keadaan menjadi keluaran dari off ke aktif, atau sebaliknya.
Karena energi kontrol ini sangat jauh lebih rendah daripada daya keluaran yang
dikendalikan oleh relay pada beban penuh, "power gain" dalam SSR adalah berupa
tegangan 3-32 VDC yang mengendalikan tegangan 24-380 VAC dengan
pengaturan yang berkelanjutan dengan metoda estafet elektromagnetik yang
sebanding. Dengan kata lain, sensitivitas dari SSR seringkali jauh lebih tinggi
daripada sebuah EMR (Elektromekanik Relai) dari output yang sebanding rating.
2.6.1 Keuntungan Menggunakan Solid State Relay
Penggunaan solid state relay mempunyai beberapa keuntungan yang
menyebabkan solid state relay saat ini menarik untuk digunakan pada aplikasi-
aplikasi kontrol untuk beban AC daripada digunakannya relay mekanik
(Electromechanical Relay, EMR), karena penggunaan solid state relay pada
industri dapat dikontol secara variabel, dimana output pengontrolan bukan berupa
tegangan high atau low saja, melainkan berupa variasi dengan tingkatan yang
berbeda tergantung dari input pengontrolannya.
15
Nilai ouput dari SSR sebanding dengan input yang diberikan ke SSR.
walaupun biaya sebuah solid-state relay lebih mahal daripada biaya sebuah relay
mekanik biasa.
Gambar 2.9 Proses Kerja Solid-State Relay
Keuntungan penggunaan solid state relay
1. Pada solid-state relay tidak terdapat bagian yang bergerak seperti halnya
pada relay. Relay mempunyai sebuah bagian yang bergerak yang disebut
kontaktor dan bagian ini tidak ada pada solid-state relay. Sehingga tidak
mungkin terjadi “no contact” karena kontaktor tertutup debu bahkan karat.
2. Tidak terdapat “bounce”, karena tidak terdapat kontaktor yang bergerak
paka pada solid-state relay tidak terjadi peristiwa “bounce” yaitu peristiwa
terjadinya pantulan kontaktor pada saat terjadi perpindahan keadaan.
Dengan kata lain dengan tidak adanya bounce maka tidak terjadi percikan
bunga api pada saat kontaktor berubah keadaan.
3. Proses perpindahan dari kondisi “off‟ ke kondisi “on‟ atau sebaliknya
sangat cepat hanya membutuhkan waktu sekitar 10us sehingga solid-state
relay dapat dengan mudah dioperasikan bersama-sama dengan zero-
crossing detektor. Dengan kata lain operasi kerja solid-state relay dapat
disinkronkan dengan kondisi zero crossing detektor.
16
4. Solid-State relay kebal terhadap getaran dan goncangan. Tidak seperti relay
mekanik biasa yang kontaktornya dapat dengan mudah berubah bila terkena
goncangan/getaran yang cukup kuat pada body relay tersebut.
5. Tidak menghasilkan suara “klik‟, seperti relay pada saat kontaktor berubah
keadaan.
6. Kontaktor output pada solid-state relay secara otomatis “latch‟ sehingga
energi yang digunakan untuk aktivasi solid-state relay lebih sedikit jika
dibandingkan dengan energi yang digunakan untuk aktivasi sebuah relay.
Kondisi ON sebuah solid-state relay akan di-latc sampai solid-state relay
mendapatkan tegangan sangat rendah, yaitu mendekati nol volt.
2.7 LCD
Menurut (Agung & Farhan, 2009)[2]. Display LCD 16 X 2 berfungsi
sebagai penampil karakter yang di keluarkan oleh mikrokontroler. LCD yang
digunakan pada alat ini mempunyai lebar display 2 baris dan 16 kolom atau bisa
disebut sebagai LCD character 16 X 2, dengan 16 pin konektor yang di defenisikan
sebagai berikut :
Gambar 2.10 LCD Character 16 x 2
2.7.1 Fungsi-Fungsi LCD
Modul LCD berukuran 16 karakter x 2 baris dengan fasilitas backlighting
memiliki 16 pin yang terdiri dari 8 jalur data, 3 jalur kontrol, dan jalur – jalur catu
17
daya, dengan fasilitas pin yang tersedia maka LCD 16 x 2 dapat digunakan secara
maksimal untuk menampilkan data yang dikeluarkan oleh mikrokontroller, fungsi
pin – pin LCD dituliskan pada tabel berikut.
Tabel 2.1 Pin LCD Character 16x2
PIN Nama Fungsi
1 Vss Ground Voltage
2 Vdd +3 or +5 V
3 Vo Contrast Ajustment
4 RS Register Select
0 = Instruction Register
1 = Data Register
5 R/W Read/Write. To choose Read Or Write Mode
0 = Write Mode
1 = Read Mode
6 E Enable
0 = start to lacht data to LCD character
1 = disble
7 DB0 H/L Data BusLine
8 DB1 H/L Data BusLine
9 DB2 H/L Data BusLine
10 DB3 H/L Data BusLine
11 DB4 H/L Data BusLine
12 DB5 H/L Data BusLine
13 DB6 H/L Data BusLine
14 DB7 H/L Data BusLine
15 A/ Vee +4.2 V For LED/Negative Voltage Output
16 K Power Supply For B/L (OV)
Sedangkan secara umum pin-pin LCD 16x2 diterangkan sebagai berikut :
18
1. Pin 1 dan 2, Merupakan sambungan catu daya, Vss dan Vdd dihubungkan
dengan tegangan positif catu daya dan Vss pada 0 V atau ground. Meskipun
data menentukan catu 5 Vdc (hanya pada beberapa mA), menyediakan 6 V
dan 4.5 V yang keduanya bekerja dengan baik, bahkan 3 V cocok untuk
beberapa modul.
2. Pin 3, merupakan Pin kontrol Vee, yang digunakan untuk mengatur kontras
display. Idealnya pin ini dihubungkan dengan tegangan yang bisa dirubah
untuk memungkinkan pengaturan terhadap tingkatan kontras display sesuai
dengan kebutuhan, pin ini dapat dihubungkan dengan variable resistor
sebagai pengatur kontras.
3. Pin 4, merupakan Register Selected (RS), masukan yang pertama dari 3
command control input. Dengan membuat RS menjadi high, data karakter
dapat di transfer dari dan menuju modulnya.
4. Pin 5, merupakan Read/Write (R/W), untuk memfungsikan untuk perintah
write maka R/W low atau akan menulis karakter ke modul. R/W high untuk
membaca data karakter atau informasi status dari registernya.
5. Pin 6, merupakan perintah Enable (E), input ini digunakan untuk transfer
aktual dari perintah – perintah atau karakter antara modul dengan hubungan
data. Ketika menulis ke display, data ditransfer hanya pada perpindahan
high atau low. Tetapi ketika membaca dari display, data menjadi lebih cepat
tersedia setelah perpindahan dari low ke high dan tetap tersedia sinyal low
lagi.
6. Pin 7 sampai 14 adalah delapan jalur data atau data bus (D0 – D7) dimana
data dapat di transfer dari dan ke display.
19
7. Pin 16 dihubungkan ke tegangan 5 volt untuk memberi teganganan
menghidupkan lampu latar / Back Light LCD.
2.7.2 Pengalamatan LCD
Pengalamatan LCD dimulai dengan menghidupkan LCD, karakter kursor
pada LCD di posisikan pada awal baris pertama (alamat 00H). Masing – masing
sewaktu sebuah karakter di masukkan, kursor bergerak ke alamat selanjutnya 01H,
02H dan seterusnya. Sebuah alamat yang baru bergerak ke alamat selanjutnya,
harus dimasukkan sebagai sebuah perintah. Dengan cara mengirimkan sebuah
perintah Set Display Address, nilai 80H.
2.8 Push Button
Push button merupakan jenis saklar (switch) yang ditekan atau sering
disebut dengan istilah tombol. Fungsinya adalah untuk memutus atau
menghubungsingkatkan suatu sirkuit / rangkaian (Madhawirawan, 2013)[7].
Terdiri dari dua jenis, yaitu NC (Normally Close) dan NO (Normally Open). Pada
rangkaian ini, push button yang digunakan jenis NO sebagai tombol untuk
pengaturan menu, naik dan turun menu yang dipilih, dan tombol ok.
Gambar 2.11 Push Button
Alat ini befungsi sebagai pemberi sinyal masukan pada rangkaian listrik,
ketika / selama bagian knopnya ditekan maka alat ini akan bekerja sehingga kontak-
kontaknya akan terhubung untuk jenis normally open dan akan terlepas untuk jenis
20
normally close, dan sebaliknya ketika knopnya dilepas kembali maka kebalikan dari
sebelumnya, untuk membuktikannya pada terminalnya bisa digunakan alat ukur
tester / ohm meter. pada umumnya pemakaian terminal jenis NO digunakan untuk
menghidupkan rangkaian dan terminal jenis NC digunakan untuk mematikan
rangkaian, namun semuanya tergantung dari kebutuhan.
2.9 ATMega 328
ATMega328 adalah mikrokontroller keluaran dari atmel yang mempunyai
arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang dimana setiap proses
eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set
Computer). Mikrokontroller ini memiliki beberapa fitur antara lain
1. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus
clock.
2. 32 x 8-bit register serba guna.
3. Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.
4. 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang
menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
5. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only
Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanent
karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun meskipun catu
daya dimatikan.
6. Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
7. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width
Modulation) output.
8. Master / Slave SPI Serial interface.
21
Mikrokontroller ATmega 328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu
memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat
memaksimalkan kerja dan parallelism.
Instruksi – instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur
tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah
diambil dari memori program. Konsep inilah yang memungkinkan instruksi-
instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba
guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU ( Arithmatic Logic unit ) yang
dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan
sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung
untuk mengambil data pada ruang memori data.
2.10 Arduino Uno
Mikrokontroler atmega328 atau dikatakan arduino sebagai sebuah platform
dari physical computing yang bersifat open source. Kata “platform” sini adalah
sebuah pilihan kata yang tepat. Arduino tidak hanya sekedar sebuah alat
pengembangan, tetapi ia adalah kombinasi dari hardware, bahasa pemrograman
dan Integrated Development Environment (IDE) yang canggih. IDE adalah sebuah
software yang sangat berperan untuk menulis program, meng-compile menjadi
kode biner dan meng-upload ke dalam memori microcontroller. Ada banyak projek
dan alat-alat dikembangkan oleh akademisi dan profesional dengan menggunakan
Arduino, selain itu juga ada banyak modul-modul pendukung (sensor, tampilan,
penggerak dan sebagainya) yang dibuat oleh pihak lain untuk bisa disambungkan
dengan Arduino. Arduino berevolusi menjadi sebuah platform karena ia menjadi
22
pilihan dan acuan bagi banyak praktis (Muhammad Ichwan, Milda Gustiana
Husada, 2013)[8].
Gambar 2.12 Arduino Uno
Komponen utama di dalam papan Arduino adalah sebuah microcontroller 8
bit dengan merk ATmega yang dibuat oleh perusahaan Atmel Corporation.
Berbagai papan Arduino menggunakan tipe ATmega yang berbeda-beda tergantung
dari spesifikasinya, sebagai contoh Arduino Uno menggunakan ATmega328.
Untuk memberikan gambaran mengenai apa saja yang terdapat di dalam
sebuah microcontroller, pada gambar 2.13 memperlihatkan contoh diagram blok
sederhana dari microcontroller Atmega328 (dipakai pada Arduino Uno).
Gambar 2.13 Diagram Blok Sederhana Dari Microcontroller Atmega328
Blok-blok diagram pada gambar 2.13 akan dijelaskan sebagai berikut:
23
1. Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) adalah antar muka
yang digunakan untuk komunikasi serial seperti pada RS-232, RS-422 dan
RS-485.
2. 2KB RAM pada memory kerja bersifat volatile (hilang saat daya dimatikan),
digunakan oleh variable-variabel di dalam program.
3. 32KB RAM flash memory bersifat non-volatile, digunakan untuk
menyimpan program yang dimuat dari komputer. Selain program, flash
memory juga menyimpan bootloader
4. Bootloader adalah program inisiasi yang ukurannya kecil, dijalankan oleh
CPU saat daya dihidupkan. Setelah bootloader selesai dijalankan,
berikutnya program di dalam RAM akan dieksekusi.
5. 1KB EEPROM bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan data
yang tidak boleh hilang saat daya dimatikan. Tidak digunakan pada papan
Arduino.
6. Central Processing Unit (CPU), bagian dari microcontroller untuk
menjalankan setiap instruksi dari program.
7. Port input/output, pin-pin untuk menerima data (input) digital atau analog,
dan mengeluarkan data (output) digital atau analog.
2.11 PWM (Pulse Width Modulation)
PWM adalah suatu teknik manipulasi dalam pengendalian SSR (atau
perangkat elektronik berarus besar lainnya) yang menggunakan prinsip cut-off dan
saturasi. PWM pada dasarnya adalah menyalakan dan mematikan SSR dengan
cepat, kuncinya adalah mengatur berapa lama waktu On dan Off. PWM umumnya
digunakan untuk mereduksi daya yang melewati SSR sehingga menghindarkan
24
motor mengkonsumsi daya berlebih. Biasanya digunakan pada peralatan yang tidak
membutuhkan daya penuh pada setiap waktu.
Teknik PWM untuk pengaturan kecepatan SSR adalah, pengaturan
tegangan pada output SSR dengan cara merubah-rubah besarnya duty cycle pulsa.
Pulsa yang yang berubah ubah duty cycle-nya inilah yang menentukan tegangan.
Besarnya amplitudo dan frekuensi pulsa adalah tetap, sedangkan besarnya duty
cycle berubah-ubah sesuai dengan kecepatan aktif atau mati yang diinginkan,
semakin besar duty cylce maka semakin besar tegangan pada SSR, dan sebaliknya
semakin kecil duty cycle maka semakin pelan pula tegangan SSR
Gambar 2.14 Bentuk Gelombang Dari PWM
PWM merupakan salah satu teknik untuk mendapatkan sinyal analog dari
sebuah piranti digital. Sebenarnya sinyal PWM dapat dibangkitkan dengan banyak
cara, secara analog menggunakan IC op-amp atau secara digital.
Gambar 2.15 Duty Cycle PWM
Dengan melihat gambar diatas maka besar tegangan rata-rata akan sama
dengan,
25
Vavr = ( Ton / ( Ton + Toff ) ) x Vm...........................................................................(1)
Atau jika dalam persen akan sama dengan,
Vavr = ( Ton / ( Ton + Toff ) ) x 100 %......................................................................(2)
Dengan :
Vavr = tegangan rata - rata
Ton = pulsa logika high ( T2 – T1 )
Toff = pulsa logika low ( T3 – T2 )
Vm = tegangan puncak
Dalam aplikasi untuk SSR secara umum, frekuensi PWM dapat ditentukan
mulai dari 60 hingga 2000 Hz sesuai dengan kemampuan switching komponen.
Pembangkitan pulsa PWM dapat diperoleh melalui berbagai rangkaian timer atau
menggunakan mikrokontroler yang di program secara khusus. Sehingga dengan
melakukan pengaturan lebar pulsa dalam teknik PWM maka besar tegangan rata –
rata pun dapat diatur yang pada akhirnya juga akan merubah tegangan SSR.
2.12 Motor DC Magnet Permanen
Motor dengan magnet permanen memiliki keunggulan. Motor jenis ini tidak
lagi memerlukan suplai listrik untuk pembangkitmedan statornya dan fluksmedan
magnetnya relatif konstan. Selain itu, ukuran motor juga dapat dibuat lebih kecil
dan bobotnya lebih ringan. Karena menggunakan sumber listrik dc, motor jenis ini
juga cocok untuk dipakai pada peralatan-peralatan yang portabel.
Motor listrik arus searah merupakan mesin yang mengubahenergi listrik
menjadi energi mekanik.Secara fisik, motor jenis ini dibangun dari kumparan
jangkar (rotor) yang diletakkan di dalam medan magnet (stator). Pada poros jangkar
dipasang komutator yang dihubungkan dengan sikat dari grafit sebagai media untuk
26
menyalurkan arus listrik dari sumber listrik luar ke sistem kumparan jangkar.
Energi listrik dari luar tersebut oleh motor akan diubah menjadi gerak mekanik
dalam bentuk putaran poros motor. Gerakan poros motor ini selanjutnya dapat
digunakan untuk berbagai jenis aplikasi.
Gambar 2.16 Motor DC Magnet Permanen
Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan
untuk diubah menjadi energi mekanik. Dalam motor DC terdapat dua kumparan
yaitu kumparan medan yang berfungsi untuk menghasilkan megan magnet dan
kumparan jangkar yang berfungsi sebagai tempat terbentuknya gaya gerak listrik
(GGL). Jika arus dalam kumparan jangkar berinteraksi dengan medan magnet, akan
timbul torsi (T) yang akan memutar motor.
Motor arus searah (DC) digunakan dimana kontrol torsi dan kecepatan
dengan rentang yang lebar diperlukan untuk memenuhi kebutuhan aplikasi. Arah
putaran motor dc magnet permanen ditentukan oleh arah arus yang mengalir pada
kumparan jangkar (armature). Pembalikan ujung-ujung jangkar tidak membalik
arah putaran. Salah satu keistimewaan motor dc ini adalah kecepatannya dapat
dikontrol dengan mudah. Kecepatan motor magnet permanen berbanding langsung
27
dengan harga tegangan yang diberikan pada kumparan jangkar. Semakin besar
tegangan jangkar, semakin tinggi kecepatan motor.
28
BAB III
METODE DAN PROSES PENYELESAIAN
3.1 Perancangan Sistem
Perancangan sistem adalah melakukan perancangan secara kesuluruhan
terhadap rangkaian alat yang akan digunakan. Gambar 3.1 merupakan diagram blok
dari oven otomatis. Pengendali suhu ini menggunakan mikrokontroller arduino uno
sebagai pengontrol utama dari rangkaian–rangkaian elektronika yang digunakan,
arduino ini memiliki input sebagai masukan dan output sebagai keluaran yang dapat
mengendalikan komponen–komponen dan peralatan elektronika.
Dalam pembuatan tugas akhir ini, digunakan sensor DHT22 yang
mendeteksi suhu dan kelembaban sebagai pengukur suhu yang pengukuran akan
dikirimkan ke arduino, solid state relay sebagai pengontrol heater. Driver BTS
7960 sebagai pengontrol kipas.
Gambar 3.1 Diagram Blok Rancang Bangun Kendali Oven Dengan Suhu Sampai
100oc Dan Kecepatan Angin Sampai 5 M/Detik
Berdasarkan diagram block diatas prinsip kerja dari alat ini, yaitu ketika
catu daya diaktifkan maka Arduino UNO akan aktif, saat input dimasukkan melalui
29
push button pada menu yang ditampilkan di LCD yaitu; suhu, treshold suhu, tingkat
pwm, waktu lama aktif kipas, waktu lama mati kipas, dan kecepatan kipas, setelah
pendeklarasian input ditentukan maka data akan disimpan dengan menekan tombol
ok.
Heater akan langsung aktif dan sensor DHT 22 akan langsung membaca
suhu yang ada didalam oven. Heater akan aktif dengan input pwm 100% jika suhu
yang diinputkan belum mencapai treshold. Pada saat pembacaan suhu oleh sensor
mencapai treshold maka heater akan aktif sesuai dengan input pwm yang
sebelumnya disetting. Pwm yang mengontrol heater melalui solid state relay akan
terus aktif sampai setingan suhu yan diinputkan. Pengaktifan pwm pada solid state
relay ini berfungsi untuk memperkecil tegangan pada heater saat suhu oven
mencapai treshold.
Suhu ruangan oven yang telah yang telah sesuai dengan inputnya, maka
input pwm arduino ke solid state relay akan nol. Kondisi ini heater akan langsung
aktif. Pembacaan suhu oleh sensor DHT22 turun dari suhu inputnya maka arduino
akan aktif sesuai pwm yang telah diinputkan sebelumnya. Kondisi akan terus
berlangsung agar suhu didalam oven stabil.
Untuk memperjelas cara kerja dari alat yang dibangun, maka penulis
membuatkan flowchart agar cara kerja dari alat menjadi jelas dan terstruktur,
berikut ini adalah flowchart dari Rancang Bangun Kendali Oven Dengan Suhu
Sampai 100oc Dan Kecepatan Angin Sampai 5 M/Detik.
START
Deklarasi suhu, Treshold
suhu, Waktu on fan, Waktu
off fan, Fan speed
30
3.2 Perancangan Mekanik Oven
Rancang bangun alat ini sudah ada sebelumnya, modifikasi dilakukan pada
alat ini dengan menambahkan blower yang digunakan untuk menghembuskan udara
dan mensirkulasikan udara yang ada didalam oven.
Rancang bangun oven dan blower dapat dilihat pada gambar 3.2 berikut ini:
Gambar 3.2 Rancang Bangun Oven Otomatis
Keterangan :
1. Box Control
2. Blower untuk oven
3. Rak-rak tempat pengeringan
4. Heater
5. Posisi sensor DHT22
3.3 Perancangan Rangkaian
Pada bagian ini akan dibahas tentang rangkaian yang digunakan pada oven
otomatis sesuai dengan penggunaannya, masing-masing rangkaian akan dijelaskan
sebagai berikut ;
3.3.1 Rangkaian LCD 16x2
31
LCD berfungsi untuk menampilkan karakter , nilai. Dalam perancangan ini
menggunakan sebuah layar LCD jenis M1632 yang merupakan LCD dua baris
dengan setiap barisnya terdiri dari 16 karakter.
Gambar 3.3 Rangkaian LCD
Masukkan yang diperlukan untuk mengendalikan modul ini berupa jalur
data yang masih ter multiplek dengan jalur alamat. Konfigurasi pin pin LCD yang
terhubung ke arduino adalah sebagai berikut :
1. GND Terhubung langsung dengan ground.
2. VCC diberi tegangan sumber 5 volt.
3. VEE digunakan untuk rangkaian potensiometer yang berfungsi mengatur
kecerahan LCD.
4. RS dihubungkan ke PIN PD8. Pin 4 LCD untuk memberitahu bahwa sinyal
yang dikirim adalah data, jika Pin 4 ini disetting ke logika 1 (High, +5V)
memberitahu bahwa sinyal yang dikirim adalah perintah.
5. R/W dihubungkan ke Ground. Pin ini digunakan untuk mengatur LCD. Jika di
setting ke logika 1 (High, +5V) maka LCD berfungsi untuk menerima data
(membaca data). Dan berfungsi untuk mengeluarkan data, jika pin ini di setting
32
ke logika 0 (Low, 0V). Namun pada aplikasi ini hanya digunakan untuk
menerima data, sehingga dihubungkan ke Gnd.
6. E dihubungkan ke Pin PD9 arduino. Merupakan terminal enable LCD, logika
1 setiap pengiriman atau pembacaan data.
7. DB4 – DB7 dihubungkan ke pin PD4 – PD7 arduino. Merupakan pin data, pada
aplikasi ini hanya menggunakan 4 bit MSB, sehingga hanya digunakan 4 pin
saja.
8. Anoda dihubungkan ke input V+
9. Katoda dihubungkan ke Ground.
Tabel 3.1 Koneksi Pin LCD 16x2 Ke Arduino Uno
No pin lcd Jenis pin lcd No pin
Arduino UNO
R3
Keterangan koneksi pin LCD pada
Arduino UNO
1 GND GND Ke pin GND Arduino UNO
2 VCC VCC Ke pin VCC Arduino UNO
3 CONTR - -
4 RS PD8 Ke pin PD8 Arduino UNO
5 RW GND Ke pin GND Arduino UNO
6 EN PD9 Ke pin PD9 Arduino UNO
7 D0 - -
8 D1 - -
9 D2 - -
10 D3 - -
11 D4 PD4 Ke pin PD4 Arduino UNO
12 D5 PD5 Ke pin PD5 Arduino UNO
13 D6 PD6 Ke pin PD6 Arduino UNO
14 D7 PD7 Ke pin PD7 Arduino UNO
15 NC VCC Ke pin VCC Arduino UNO
16 GND GND Ke pin GND Arduino UNO
33
3.3.2 Rangkaian Sensor DHT 22
Rangkaian sensor DHT 22 ini merupakan pengkoneksian sensor ke Arduino
UNO. Sensor DHT 22 memiliki 1 pin yang digunakan untuk koneksi ke Arduino
UNO, diantaranya pin VCC (Merah) pin ini merupakan tegangan masukan 5 V ke
sensor DHT 22, GND (Hitam) pin ini merupakan signal Ground dengan tengangan
0 V, Data (Kuning) pin ini merupakan pengiriman data ke arduino uno. Gambar
rangkaian dari sensor DHT 22 dapat dilihat pada gambar 3.4 dibawah ini.
Gambar 3.4 Rangkaian Sensor DHT 22
Berikut ini adalah tabel pengelompokan pin sensor dengan arduino uno :
Tabel 3.2 Koneksi Pin Sensor DHT 22 Ke Arduino Uno
No pin
DHT 22
Jenis pin
DHT 22
No pin
Arduino
UNO R3
Keterangan koneksi pin DHT22 pada
Arduino UNO R3
1 VCC
(Kuning)
PC3 Ke pin PC3, dengan output high
pada Arduino UNO
2 GND (Hijau) PC1 Ke pin PC1, dengan output low pada
Arduino Uno
3 Data (Orange) PC2 Ke pin PC2, sebagai input data dari
sensor DHT 22
34
3.3.3 Rangkaian Push Button
Saklar tekan atau push button adalah sebuah perangkat yang digunakan
untuk memutuskan dan menhubungkan rangkaian listrik. Pada oven otomatis ini
saklar tekan ini berfungsi untuk memberikan perintah mulai, memilih menu, tombol
plihan naik dan turun, serta tombol ok untuk memulai perintah apa yang telah
diprogram pada mikro kontroler. Berikut ini merupakan rangkaian saklar tekan
yang terhubung dengan arduino.
Gambar 3.5 Rangkaian Push Button Dengan Pull Up
Cara kerja saklar tekan dari gambar 3.5 yaitu apabila salah satu saklar
ditekan maka pin arduino akan mendapatkan logika 0 yang akan mengaktifkan pin
PD0-PD3 sesuai dengan program yang dirancang. Rangkaian diatas menggunakan
metoda pull-up, untuk mengatasi masalah tidak terbacanya data input ke arduino.
Kesalahan tersebut terjadi karena nilai input mengambang, float state, antara high
dan low. Resistor pull-up akan membuat nilai float menjadi nilai high. Dengan
menambahkan sebuah resistor menuju sumber tegangan, yang dirangkai paralel
dengan jalur yang menuju input pin arduino.
35
3.3.4 Rangkaian Solid State Relay
Solid State Relay merupakan komponen utama yang digunakan dalam
sistem. Komponen ini berfungsi sebagai interface (perantara) terutama antara
rangkaian yang menggunakan daya rendah dengan rangkaian peralatan yang
menggunakan daya tinggi. Rangkaian dari arduino langsung dihubungkan ke solid
state relay, pin 10 arduino dihubungkan ke positif (+) solid state relay, sedangkan
pin 11 dihubungkan lansung ke negatif (-) solid state relay.
Berikut ini gambar rangkaian solid state relay ke arduino sesuai dengan
pin yang difungsikan :
Gambar 3.6 Rangkaian Arduino Ke Solid State Relay
3.3.5 Rangkaian Driver Motor BTS 7960
Rangkaian driver motor ini merupakan rangkaian untuk pengendali yang
akan mengaktifkan motor sesuai input dari arduino, rangkaian ini akan bekerja saat
mendapatkan perintah dari arduino untuk mengaktifkan motor sehingga motor
dapat berputar dengan kecepatan yang diinputkan sebelumnya, rangkaian ini akan
dihubungkan ke output dari Arduino UNO ke driver motor BTS 7960. Gambar
rangkaian dan tabel koneksi pin driver motor dapat dilihat pada gambar 3.7 dan
tabel 3.3 bawah ini:
36
Gambar 3.7 Rangkaian Shield Driver Motor BTS 7960
Tabel 3.3 Koneksi Pin Driver Motor BTS 7960 ke Arduino UNO
No pin
BTS 7960
Jenis pin
BTS 7960
No pin
Arduino
UNO R3
Keterangan koneksi Driver BTS
7960 pada Arduino UNO R3
1 VCC (Merah) VCC Ke pin VCC, dengan output 5 Vdc
pada Arduino UNO
2 VCC (Merah) VCC Ke pin VCC, dengan output 5 Vdc
pada Arduino UNO
3 VCC (Merah) VCC Ke pin VCC, dengan output 5 Vdc
pada Arduino UNO
4 GND (Biru) GND Ke pin GND, dengan output 0 Vdc
pada Arduino UNO
5 R PWM (Abu
Abu)
Pin 13 Ke pin 13, dengan output PWM dari
Arduino UNO
6 L PWM
(Kuning)
Pin 12 Ke pin 12, dengan output PWM dari
Arduino UNO
3.4 Rangkaian Sistem Secara Keseluruhan
Rangkaian ini merupakan gambaran dari sistem pengontrolan oven secara
keseluruhan, dimana Arduino UNO sebagai otak dari rangkaian ini. Sistem ini
bekerja pada tegangan 5-12V dengan sumber tegangan dari power supply. Gambar
3.8 dibawah ini menunjukkan rangkaian dari sistem kendali oven otomatis.
37
Gambar 3.8 Rangkaian Sistem Secara Keseluruhan
3.5 Perancangan Tata Letak Komponen Pada Box Mikrokontroller
Perancangan tata letak komponen ini bertujuan agar seluruh mengontrolan
yang dilakukan dpat terpusat dalam satu tempat, dan tertata rapi. Rancangan tata
letak komponen box mikrokontroller dapat dilihat pada gambar 3.9 bawah ini.
keterangan:
1. Catu daya 12 V dc
2. Solid State Relay
(SSR)
3. Driver Motor BTS
7960
4. Catu Daya 5 V dc
5. Arduino dan lcd
shield
Gambar 3.9 Tata Letak Komponen Pada Box Kontrol
1
2 3 4
5
38
3.6 Pembuatan Alat
Pembuatan alat ini merupakan realisasi rancangan yang telah dibuat.
Rancangan rangkaian dilakukan dengan menggunakan aplikasi Eagle kemudian
akan dicetak pada printed circuit board (PCB), selanjutnya pembuatan instalasi
pada heater dengan box kontrol serta memasang penempatan komponen yang
dibutuhkan pada oven tersebut. rangkaian yang telah selesai dibuat akan
digabungkan dengan menggunakan kabel jumper pada box kontrol. Pemasangan
komponen fuse untuk pengaman lebur pada rangkaian motor dc yang berfungsi
sebagai kipas pembuang panas yang berlebih pada oven, serta pemasangan MCB
sebagai pengaman heater jika terjadi hubung singkat pada hetaer.
3.7 Pembuatan Program Dan Pengujian Alat
Sebelum melakukan pengujian alat, penulis melakukan pembuatan
pemograman pada Arduino UNO. Pembuatan program Arduino UNO akan diuji
pada masing-masing komponen, pengujian dilakukan untuk mengetahui hasil dari:
1. Pengujian Sensor DHT 22
2. Pengujian kenaikan suhu sesuai dengan daya heater
3. Pengujian lcd 16 x 2
4. Pengujian tegangan dan arus heater
5. Pengujian tegangan dan arus motor blower
6. Pengujian tegangan catu daya 5 Vdc dan 12 Vdc
7. Pengujian arduino
39
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian
Pengujian diperlukan mengetahui bahwa alat atau sistem yang dibuat sudah
berjalan sesuai dengan perencanaan. Pengujian alat dilakukan pada saat alat sudah
selesai di buat.
Adapun tujuan dari pengujian alat ini adalah:
1. Untuk mendapatkan hasil pembacaan data apakah sudah akurat atau belum
sehingga bisa diketahui kelayakan penggunaan alat yang dibuat.
2. Untuk mengetahui apakah hardware bisa berjalan sesuai dengan perintah
yang diberikan melalui program yang dibuat.
3. Mengetahui semua rangkaian yang berhubungan dengan tugas akhir apakah
sudah berjalan sesuai dengan yang diinginkan.
4.2 Pengujian LCD 16x2
Pengujian LCD dilakukan berdasarkan gambar 3.3 rangkaian LCD 16 x 2
dan tabel 3.1 koneksi pin LCD ke Arduino UNO dengan potongan program
pengujian LCD seperti berikut ini:
#include <LiquidCrystal.h>
//LiquidCrystal lcd(8, 13, 9, 4, 5, 6, 7);
LiquidCrystal lcd(8, 13, 9, 4, 11, 12, 7);
void setup() {
// Pengaktifan LCD saat Arduino diaktifkan
lcd.begin(16, 2);
lcd.clear();
40
lcd.setCursor(0,0);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(" Tekan OK.");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(" Untuk Mulai ");
//tampilan();
}
Berdasarkan program diatas maka LCD akan menampilkan hasil berupa
tampilan nama “Tekan OK” pada baris 0 dan tampilan “Untuk Mulai” pada baris
1 seperti gambar 4.2 dibawah ini :
Gambar 4.1 Hasil Pengujian LCD 16 x 2
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah port Arduino dapat
berfungsi menampilkan 32 karakter (16 karakter di kolom 1 dan 16 karakter di
kolom 2).
41
4.3 Pengujian Push Button
Pengujian keypad berdasarkan gambar 3.5 rangkaian keypad, dengan
koneksi pin keypad ke Arduino UNO dengan potongan program pengujian keypad
sebagai berikut:
#include <LCDKeypad.h>
int adc_key_val[5] ={50, 200, 400, 600, 800 };
int jumlahTombol = 5;
void atas(){
switch (xpilih)
{case 1: tempreff += 5; settempon (); break;
case 2: tempTreshold += 1; setTreshold (); break;
case 3: PWMValue += 10; setPWMValue (); break;
case 4: timeron += 5; settimeron (); break;
case 5: timeroff += 5; settimeroff (); break;
case 6: speedFan += 10; setspeedFan (); break;
}
}
void bawah(){
switch (xpilih)
{case 1: tempreff -= 5; settempon(); break;
case 2: tempTreshold -= 1; setTreshold (); break;
case 3: PWMValue -= 10; setPWMValue (); break;
case 4: timeron -= 5; settimeron (); break;
case 5: timeroff -= 5; settimeroff (); break;
42
case 6: speedFan -= 10; setspeedFan (); break;
}
}
Berdasarkan program pengujian keypad diatas maka pada serial monitor
akan terlihat hasil penekanan tombol-tombol keypad seperti hasil pengujian pada
gambar 4.2 dibawah ini:
Gambar 4.2 Hasil Pengujian Push Button
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah tombol push button
berfungsi secara keseluruhan, berdasarkan potongan sketch diatas. Selain itu juga
dilakukan pengujian tegangan pada titik ground dengan pin arduino. Hasil pengujian
dilakukan untuk mengetahui tegangan saat push button ditekan.
Tabel 4.1 Pengujian Tegangan Pada Push Button
No. Push Button Pin Arduino
Uno
Tegangan keluaran
sebelum saklar
ditekan
Tegangan
keluaran saat
saklar diekan
1 Push Button Menu Pin PD0 0.2 Volt 4.53 Volt
2 Push Button Naik Pin PD1 0.2 Volt 4.53 Volt
3 Push Button Turun Pin PD2 0.19 Volt 4.54 Volt
4 Push Button Ok Pin PD4 0,2 Volt 4.53 Volt
43
4.4 Pengujian Solid State Relay
Pengujian solid state relay berdasarkan gambar 3.6 rangkaian solid state
relay dengan pin Arduino UNO dengan potongan program pengujian rangkaian
solid state relay berikut ini:
void setup() {
// Inisial pin 10 dan 11 pada arduino untuk SSR
pinMode(10, OUTPUT); digitalWrite(10, HIGH);
pinMode(11, OUTPUT); digitalWrite(11, HIGH);
}
void kontrol(){
int nk = (PWMValue * 10/100 * 25);
if (t <= (tempreff - tempTreshold)) analogWrite(3, 255);
else analogWrite(3, nk);
if (t > tempreff) digitalWrite(3, 0);
}
Potongan program diatas berfungsi untuk mengaktifkan solid state relay,
jika suhu yang dideteksi sensor belum mencapai treshold maka pwm akan aktif 100
%, nilai pwm akan berubah sesuai setingan jika sudah mencapai treshold. Kondisi
akan terus berlanjut hingga suhu mencapai setinggannya, saat suhu tercapai maka
arduino akan menonaktifkan solid state relay, jika suhu menjadi turun dari
setingannya maka arduino akan mengaktifkan solid state relay sesuai setinggan
treshold.
44
Gambar 4.3 Hasil Pengujian Solid State Relay
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah solid state relay
berfungsi secara keseluruhan, berdasarkan potongan sketch diatas. Solid state relay
aktif ditandai dengan aktifnya lampu tanda pada solid state relay. Selain itu juga
dilakukan pengujian tegangan pada pin + dan pin – solid state relay. Hasil pengujian
dilakukan untuk mengetahui tegangan dan arus pada solid state relay saat arduino aktif
sesuai PWM yang diinputkan oleh arduino uno. Berikut ini adalah titik pengujian
arduino ke solid state relay.
Gambar 4.4 Titik Pengukuran Tegangan Dan Arus Dari Arduino Ke Solid State
Relay
45
Dari hasil pengukuran diatas maka didapat hasil pengukuran arus dan tegangan
dari arduino ke solid state relay.
Tabel 4.2 Pengujian Tegangan dan Arus Pada Kontrol Arduino Dengan PWM ke
Solid State Relay
No. PWM dari
Arduino UNO
Tegangan input
Solid State Relay
(V)
Arus input Solid
State Relay (mA)
1 10 % 0,34 0,09
2 20 % 0,69 0,09
3 30 % 1,09 1,3
4 40 % 1,38 1,7
5 50 % 1,73 2,3
6 60 % 2,08 3,0
7 70 % 2,43 3,3
8 80 % 2,78 3,8
9 90 % 3,12 4,1
10 100 % 3,47 4,6
Kenaikan arus, tegangan yang diukur di solid state relay tergantung dari
input PWM arduino ke solid state relay, pengukuran dilakukan untuk mengetahui
seberapa besar daya yang digunakan oleh heater pada saat oven beroperasi.
Semakin besar PWM (duty cycle) dari arduino, makan tegangan ke solid state relay
akan semakin besar begitupun sebaliknya. PWM akan bekerja saat pendeklarasian
treshold. Kondisi ini berfungsi untuk mendapatkan suhu kestabilan heater agar
tidak melewati suhu yang diseting sebelumnya.
46
4.5 Pengujian Driver Motor BTS 7960
Pengujian solid state relay berdasarkan gambar 3.7 rangkaian driver motor
dengan pin Arduino UNO dengan potongan program pengujian rangkaian driver
motor sebagai berikut ini:
int RPWM_Output = 5; // Arduino PWM output pin 5; connect to IBT-2 pin 1
(RPWM)
int LPWM_Output = 6; // Arduino PWM output pin 6; connect to IBT-2 pin 2
(LPWM)
void fanRun(int d1, int d2){
analogWrite(RPWM_Output, d1);
analogWrite(LPWM_Output, d2);
}
void timer(){
ambilwaktu();
if (detik == 0) mnt += 1;
if (mnt >= timeroff) {
dtk += 1;
if (dtk <= timeron){
//analogWrite(11, (speedFan * 10/100 * 25));
fanRun(0, (speedFan * 10/100 * 25));
}
else reset ();
}
lcd.setCursor(13,1);
47
lcd.print(mnt);
lcd.print("/");
lcd.print(dtk);
}
Potongan program diatas berfungsi untuk mengaktifkan motor melalui
driver motor BTS 7960, motor akan aktif jika waktu setinggan untuk aktif motor
telah tercapai, kecepatan putar motor tergantung dari setingan PWM saat
pendeklarasian program sebelumnya. Kondisi akan terus berlanjut hingga waktu
setingan tercapai, saat waktu aktif (on) tercapai maka arduino akan mengaktifkan
driver motor, jika waktu on telah terhitung sampai waktu setingannya maka arduino
akan mengnonaktifkan driver motor. Berikut ini adalah titik pengujian arduino ke
driver motor BTS 7960.
Gambar 4.5 Titik Pengukuran Tegangan Dan Arus Dari Arduino Ke Driver Motor
BTS 7960
48
Dari hasil pengukuran diatas maka didapat hasil pengukuran arus dan
tegangan dari arduino ke driver motor BTS 7960 sebagai berikut :
Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Tegangan dan Arus Driver Motor BTS 7960
No. Kecepatan
blower
Tegangan input driver
motor BTS 7960 (V)
Arus input driver
motor BTS 7960 (mA)
1 10 % 0,34 0,09
2 20 % 0,69 0,09
3 30 % 1,09 1,3
4 40 % 1,38 1,7
5 50 % 1,73 2,3
6 60 % 2,08 3,0
7 70 % 2,43 3,3
8 80 % 2,78 3,8
9 90 % 3,12 4,1
10 100 % 3,47 4,6
Kenaikan arus, tegangan yang diukur di driver motor BTS 7960 tergantung
dari input PWM arduino ke driver motor BTS 7960, pengukuran dilakukan untuk
mengetahui seberapa besar daya yang digunakan oleh BTS 7960 pada saat motor
beroperasi. Semakin besar PWM (duty cycle) dari arduino, maka tegangan ke driver
motor BTS 7960 akan semakin besar begitupun sebaliknya. PWM akan bekerja saat
pendeklarasian treshold. Kondisi ini berfungsi untuk menjalankan motor sesuai
dengan setingan sebelumnya.
49
4.6 Pengujian Kecepatan Aliran Udara
Pada pengujian blower ini dilakukan pengambilan data suhu sesuai tampilan
di LCD pada box kontrol, pengambilan data blower dilakukan secara berkala
selama blower aktif, mulai saat oven aktif sesuai dengan program yang diinputkan
kedalam arduino, tingkat kecepatan motor bekerja sesuai dengan input PWM dari
arduino ke driver motor BTS7960. Pengukuran dilakukan pada tegangan dan arus
motor serta pengukuan kecepatan aliran udara menggunakan airflow. kenaikan
setiap kenaikan kecepatan aliran udara dicatat kedalam bentuk tabel.
Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Tegangan, Arus, Daya, dan Kecepatan Alian Udara
No Fan Speed
(%)
Tegangan
(V)
Arus
(I)
Daya
(P)
Kecepatan
Aliran Udara
1 10 % 0,9 V 0,80 A 0,72 Watt 0,74 M/s
2 20 % 2,10 V 1,01 A 2,12 Watt 1,08 M/s
3 30 % 3,25 V 1,08 A 3,51 Watt 1,25 M/s
4 40 % 4,26 V 1,32 A 5,62 Watt 1,50 M/s
5 50 % 5,32 V 1,62 A 8,61 Watt 1,95 M/s
6 60 % 6,38 V 1,93 A 12,3 Watt 2,11 M/s
7 70 % 7,39 V 2,46 A 18,7 Watt 2,20 M/s
8 80 % 8,49 V 2,72 A 23 Watt 2,44 M/s
9 90 % 9,56 V 3,12 A 29,8 Watt 2,85 M/s
10 100 % 11,61 V 3,51 A 40,7 Watt 3,19 M/s
50
4.7 Pengujian Heater
Pada pengujian heater ini dilakukan pengambilan data suhu sesuai tampilan
di LCD pada box kontrol, pengambilan data suhu heater dilakukan secara berkala
selama 1 jam, mulai dari suhu awal oven yaitu 270C sesuai dengan suhu ruangan
sampai suhu didalam oven mencapai suhu kestabilan sesuai setingan yang
diinputkan kedalam arduino, suhu yang diinputkan ada 4 tingkatan yaitu suhu 400C,
600C, 800C, dan 1000C. kenaikan setiap suhu dicatat kedalam bentuk tabel dan
grafik.
4.7.1 Pengujian Suhu 400C, 600C, 800C, dan 1000C
Pengujian ini dilakukan selama satu jam mulai dari suhu ruangan oven
normal dengan suhu ruangan yaitu 270C, berikut adalah tabel pengambilan data
oven ;
Tabel 4.5 Hasil Pengambilan Data Suhu
Waktu
(Menit)
Suhu setingan pada oven
400C 500C 600C 700C 800C 900C 1000C
1 27 27 27 27 27 27 27
2 28 28 28 28 28 27 30
3 29 29 29 29 29 31 32
4 30 30 30 30 30 34 36
5 31 31 31 31 32 37 38
6 32 32 32 32 35 42 41
7 33 33 33 33 37 45 45
8 34 34 39 39 41 48 49
9 35 35 44 44 46 51 52
51
10 35 35 48 48 50 55 57
11 36 36 52 51 55 59 61
12 36 37 53 53 58 63 65
13 36 38 54 54 64 65 68
14 36 39 54 56 71 69 71
15 37 40 55 58 73 72 74
16 37 41 55 60 74 75 76
17 38 42 56 61 74 79 78
18 38 43 56 62 75 81 80
19 38 44 56 63 76 82 82
20 39 44 57 63 76 83 84
21 39 45 58 64 76 83 86
22 39 46 58 65 77 83 87
23 40 47 59 65 77 83 88
24 40 47 59 66 78 84 89
25 40 48 59 67 79 84 90
26 41 49 59 68 79 84 91
27 41 49 59 69 79 84 91
28 41 49 60 69 80 84 92
29 41 50 60 70 80 85 93
30 41 50 60 70 80 85 94
31 41 50 60 70 80 85 95
32 40 50 60 70 80 85 96
33 40 50 60 70 80 85 97
34 40 50 60 70 80 85 98
35 40 50 60 70 81 86 98
52
36 40 51 60 71 81 86 99
37 40 51 61 71 81 86 99
38 40 51 61 71 81 87 99
39 40 51 61 71 80 87 99
40 40 50 61 70 80 87 99
41 40 50 61 70 80 88 99
42 41 50 61 70 80 89 99
43 41 50 61 70 80 89 100
44 41 50 61 70 81 89 100
45 41 50 60 71 81 90 100
46 41 50 60 71 81 90 100
47 41 51 60 71 81 90 101
48 41 51 60 71 81 90 101
49 41 51 60 71 80 91 100
50 41 51 60 70 80 91 100
51 41 51 60 70 80 91 100
52 40 50 60 70 80 91 100
53 40 50 61 70 81 90 100
54 40 50 61 70 81 90 100
55 40 50 61 70 81 90 100
56 40 50 61 71 81 90 100
57 40 51 61 71 81 91 100
58 40 51 61 71 80 91 100
59 40 50 60 70 80 91 100
60 40 50 60 70 80 90 100
53
Data pada tabel 4.4 merupakan hasil pemantauan oven secara berkala,
kondisi suhu oven terus naik secara perlahan sampai ke batas setinggannya, eror
suhu yang terdetiksi pada oven hanya sekitar 10C saja, hal tersebut terjadi jika suhu
melebihi ambang setinggannya maka arduino akan langsung menonaktifkan solid
state relay dan menonaktifkan heater.
Setingan suhu dan nilai treshold telah diatur sebelumnya agar tidak melebihi
input yang diinginkan. Penyetingan ini dilakukan beberapa kali agar didapat nilai
PMW yang tepat dan jarak treshold yang tepat. Penyesuaian treshold dan nilai
PWM arduino berfungsi agar nilai dari suhu tidak melebihi dari inputnya. Nilai dari
kenaikan suhu akan dijabarkan pada grafik dibawah ini ;
Grafik 4.1 Hasil Pengamatan Suhu 400C
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
Suhu (
0C
)
Waktu (Menit)
Suhu 40 C
Suhu 40 C
54
Grafik 4.2 Hasil Pengamatan Suhu 500C
Grafik 4.3 Hasil Pengamatan Suhu 600C
0
10
20
30
40
50
60
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
Suhu (
0C
)
Waktu (Menit)
Suhu 50 C
Suhu 50 C
0
10
20
30
40
50
60
70
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
Suhu (
0C
)
Waktu (Menit)
Suhu 60 C
Suhu 60 C
55
Grafik 4.4 Hasil Pengamatan Suhu 700C
Grafik 4.5 Hasil Pengamatan Suhu 800C
0
10
20
30
40
50
60
70
80
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
Suhu (
0C
)
Waktu (Menit)
Suhu 70 C
Suhu 60 C
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
Suhu (
0C
)
Waktu (Menit)
Suhu 80 C
Suhu 80 C
56
Grafik 4.6 Hasil Pengamatan Suhu 900C
Grafik 4.7 Hasil Pengamatan Suhu 1000C
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58
Suhu (
0C
)
Waktu (Menit)
Suhu 90 C
Suhu 90 C
0
20
40
60
80
100
120
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58
Suhu (
0C
)
Waktu (Menit)
Suhu 100 C
Suhu 100 C
57
Data diatas merupakan hasil pengamatan suhu sampai suhu tersebut stabil
dan sesuai dengan inputnya, selain itu untuk mencapai kestabilan penyetingan nilai
treshold dan input PWM dilakukan sesuai tingkatan suhu yang diinputkan.
4.8 Setingan Suhu Pada Alat
Penyetingan suhu ini berfungsi untuk mendapatkan nilai yang pas untuk
penyesuain dengan setingannya agar suhu didalam oven dapat konstan.
4.8.1 Setingan Suhu 400C
Berikut ini adalah setingan suhu 400C sesuai dengan nilai yang tepat setelah
dilakukan beberapa kali pengujian ;
1. Setingan suhu : 400C
2. Nilai Treshold : 70C
3. Nilai PWM : 10%
4. Time on blower : 15 detik
5. Timer off blower : 5 menit
6. Fan Speed : 40%
4.8.2 Setingan Suhu 500C
Berikut ini adalah setingan suhu 500C sesuai dengan nilai yang tepat setelah
dilakukan beberapa kali pengujian ;
1. Setingan suhu : 500C
2. Nilai Treshold : 70C
3. Nilai PWM : 20%
4. Time on blower : 15 detik
5. Timer off blower : 5 menit
58
6. Fan Speed : 40%
4.8.3 Setingan Suhu 600C
Berikut ini adalah setingan suhu 600C sesuai dengan nilai yang tepat setelah
dilakukan beberapa kali pengujian ;
1. Setingan suhu : 600C
2. Nilai Treshold : 70C
3. Nilai PWM : 20%
4. Time on blower : 15 detik
5. Timer off blower : 5 menit
6. Fan Speed : 50%
4.8.4 Setingan Suhu 700C
Berikut ini adalah setingan suhu 700C sesuai dengan nilai yang tepat setelah
dilakukan beberapa kali pengujian ;
1. Setingan suhu : 700C
2. Nilai Treshold : 80C
3. Nilai PWM : 30%
4. Time on blower : 15 detik
5. Timer off blower : 5 menit
6. Fan Speed : 50%
4.8.5 Setingan Suhu 800C
Berikut ini adalah setingan suhu 800C sesuai dengan nilai yang tepat setelah
dilakukan beberapa kali pengujian ;
1. Setingan suhu : 800C
59
2. Nilai Treshold : 80C
3. Nilai PWM : 40%
4. Time on blower : 15 detik
5. Timer off blower : 5 menit
6. Fan Speed : 60%
4.8.6 Setingan Suhu 900C
Berikut ini adalah setingan suhu 900C sesuai dengan nilai yang tepat setelah
dilakukan beberapa kali pengujian ;
1. Setingan suhu : 900C
2. Nilai Treshold : 90C
3. Nilai PWM : 40%
4. Time on blower : 15 detik
5. Timer off blower : 5 menit
6. Fan Speed : 60%
4.8.7 Setingan Suhu 1000C
Berikut ini adalah setingan suhu 1000C sesuai dengan nilai yang tepat
setelah dilakukan beberapa kali pengujian ;
1. Setingan suhu : 1000C
2. Nilai Treshold : 90C
3. Nilai PWM : 40%
4. Time on blower : 15 detik
5. Timer off blower : 5 menit
6. Fan Speed : 60%
60
Pengaturan nilai suhu, threshold, nilai PWM, waktu on blower, waktu off
blower, dan Fan speed dilakukan agar kondisi suhu didalam ruangan oven sesuai
dengan yang kita inputkan, penggunaa treshold berfungsi untuk membuat panas
heater naik secara perlahan-lahan sampai di suhu setingannya, jika nilai treshold
terlalu kecil dan nilai PWM dari arduino diperbesar maka suhu heater akan
melonjak tinggi melebihi nilai setingan yang diinputkan. Penyetingan diatas
didapatkan setelah melakukan beberapa kali pengujian terhadap oven.
61
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Alat ini dapat difungsikan dengan suhu 400C, 500C, 600C, 700C, 800C, 900C
dan 1000C dan dijaga kestabilannya sehingga suhu diruangan oven dapat
konstan selama proses pengeringan berlangsung.
2. Laju udara didalam oven dapat dikendalikan sesuai dengan waktu yang
diinginkan sehingga suhu didalam oven dapat merata keseluruh ruangan
oven dan membuang panas didalam oven jika melebihi batas settingan yang
diatur terlebih dahulu.
3. Pengeringan dapat ditingkatkan dengan adanya sirkulasi udara karena laju
udara membantu proses pengeringan secara bertahap.
5.2 Saran
Setelah melakukan perancangan dan pembuatan alat ini, saran yang ingin
disampaikan yaitu, supaya alat ini bisa menggunakan sensor yang lebih sensitif
seperti thermocouple tipe k, dan pemasangan airflow pada output blower agar
diketahui kecepatan udara yang mengalir didalam oven. Untuk pengembangan
lebih lanjut bisa menggunakan sistem pintar seperti PID untuk meninimalisir eror
pada suhu ruangan oven.
62
DAFTAR PUSTAKA
[1] Abdul Kadir (2015). Buku Pintar Pemograman Arduino, Tutorial Mudah dan
Praktis Membuat Perangkat Elektronik Berbasis Arduino, Yogyakarta
:Penerbit MediaKom.
[2] Agung, F. S., & Farhan, M. (2009). Sistem Deteksi Asap Rokok Pada Ruangan
Bebas Asap Rokok Dengan Keluaran Suara. Teknik Komputer AMIK GI MDP,
1–9.
[3] Ajadi. BY, Sanusi, Y. (2013). Effect of Relative Humidity on Oven Temperature
of Locally Design Solar Carbinet Dryer, 13(1).
[4] Alifinanda Firca Ardini, L. H. (2013). Pengaruh Karakteristik Logam Dalam
Elemen Pemanas Terhadap Waktu Pengeringan. Fakultas MIPA, Institut
Teknologi Sepuluh Nopember, 1(1), 1–6.
[5] Aosong, E. (2012). Temperature and Humidity Module. DHT22 Product
Manual, Guangzhou,. Guangzhou, China., (September).
[6] Hamzah Hilal, Badaruddin, B. H. (2015). Switch Peralatan AC Satu Phase
Dengan Menggunakan Solid State Relay. Jurnal sinergi, Teknik Elektro,
Fakultas Teknologi Lndustri Universitas Mercu Buana Jakarta, III(12).
[7] Madhawirawan, A. F. (2013). Trainer Mikrokontroler Atmega32 Sebagai Media
Pembelajaran Pada Kelas XI Program Keahlian Audio Video di SMK Negeri
3 YOGYAKARTA. Jurusan Teknik Elektronika, Fakultas Teknik, Universitas
Negeri Yogyakarta, 1–15.
[8] Muhammad Ichwan, Milda Gustiana Husada, M. I. A. R. (2013). Pembangunan
Prototipe Sistem pengendalian Peralatan Listrik Pada Platform Android.
Jurnal Informatika, 4(2087-5266), 13–25.
[9] Nugroho, N., & Agustina, S. (2015). Analisa Motor DC ( Direct Current )
Sebagai Penggerak Mobil Listrik. Jurnal Mikrotiga, Jurusan Teknik Elektro,
Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya, 2(ISSN: 2355-0457), 28–34.
[10] Saptadi, A. H. (2014). Perbandingan Akurasi Pengukuran Suhu dan
Kelembaban Antara Sensor DHT11 dan DHT22. Sekolah Tinggi Teknologi
Telematika Telkom Purwokerto, Infotel, 6, 49–56.
[11] Winangsih, Erma Prihastanti, S. P. (2013). Pengaruh Metode Pengeringan
Terhadap Kualitas Simplisia Lempuyang Wangi. Buletin Anatomi Dan
Fisiologi, XXI, 19–25.