1

A. Judul Penelitian :

Rancangan Dan Pembuatan Alat Pengiris Singkong dengan Motor DC

Berbasis Mikrokontroler ATMEGA 8535 Dan Pengentrolan dengan Sensor

Optocoupler dan Sensor LDR.

B. Bidang Kajian

Fisika Elektronika dan instrumentasi

C. Latar Belakang

Sumatra Barat merupakan salah satu daerah yang memiliki beraneka

ragam makanan khas. Salah satu di antaranya adalah keripik sanjai balado.

Makanan khas Ranah Minang ini selain memberikan rasa khusus, yakni pedas,

juga mengandung kalori, kalsium, fosfor, dan karbohidrat yang tinggi.

Di Sumatera Barat banyak pengerajin makanan khas ini, baik yang

berskala besar ataupun yang berskala kecil. Dimana ini bisa dijumpai di daerah

yang banyak menghasilkan ubi pohon (singkong),salah satunya adalah daerah

bukit tinggi.

Dalam proses pembuatan keripik singkong (sanjai), ketebalan keripik

merupakan hal yang sangat berpengaruh terhadap rasa atau kerenyahan dari

makanan tersebut. Dimana keripik yang diiris terlalu tebal atau tidak merata akan

mudah mengalami case hardening pada saat penggorengan, yaitu bagian luar telah

matang tetapi bagian dalamnya masih mentah. Hal ini dapat diatasi dengan ukuran

irisan yang tipis, sehingga pematangan merata pada saat digoreng.

2

Di Sumatera Barat pembuatan keripik tersebut pengirisannya masih

banyak dilakukan secara manual dan dilakukan oleh tenaga manusia. Hal ini akan

menyebabkan ketebalan dari keripik kadang tidak sama atau terlalu tebal disetiap

sisinya. Pada pembuatan dalam jumlah yang besar membutuhkan waktu lama dan

dari sisi ini pula keselamatan menjadi beresiko, sehingga dibutuhkan pengirisan

ubi pohon (singkong) yang cepat, tepat dan aman.

Dengan pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi masalah tersebut

bisa diatasi. Salah satu caranya adalah dengan merancang alat yang mampu

mengiris dengan ketebalannya yang sama (sudah diatur) dalam kapasitas besar

dan efisien terhadap waktu.

Untuk itu penulis merancang pembuatan sebuah alat pengiris keripik

singkong menggunakan motor DC sebagai tenaga penggerak yang beroperasi

secara otomotis dan dilengkapi dengan sensor optocoupler untuk mengontrol

putaran dari motor pengiris dan konveyor. Alat ini prinsip kerjanya manggunakan

sebuah peringan pisau pengiris yang diputar oleh motor DC sehingga singkong

terdapat pada corong penampung akan turun menuju konveyor. Ketika LDR

pertama mendeteksi adanya singkong, maka motor akan hidup secara otomatis.

Hidupnya motor menyebabkan konveyor berputar,sehingga singkong bergerak

menuju pisau pengiris dan siap diiris.

Sehubungan dengan hal diatas maka penulis tertarik untuk membuat suatu

tugas akhir (TA) yang berjudul “ Perancangan dan Pembuatan Alat Pengiris

keripik singkong Menggunakan Motor DC Berbasis Mikrokontroler

ATMEGA8535 dengan Pengontrol Sensor optocoupler dan sensor LDR”.

3

D. Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah yang telah diuraikan maka dapat

dikemukakan rumusan masalah dari penelitian ini yaitu : “ Bagaiman cara

membuat alat pengiris singkong yang dapat mengiris secara cepat dalam kapasitas

besar dan bekerja otomatis dengan ketebalan diatur seperti yang diinginkan”.

E. Batasan Masalah

Dalam perancangan alat pengiris bawang ini, agar penulis tidak terlalu

ngambang, maka perlu dilakukan beberapa pembatasan masalah dalam penelitian

ini, penulis memberikan batasan masalah,yaitu :

1. Membahas mengenai perancangan dan cara pembuatan alat

pengiris singkong berbasis mikrokontroler dan pengontrolan dengan sensor

Optocoupler dan sensor LDR.

2. Pengirisan dilakukan dengan motor DC yang digerakkan oleh

tenaga listrik.

3. Sensor yang digunakan sebagai pengontrol motor DC adalah

Sensor Optocoupler.

4. Pengukuran dilakukan pada ketebalan irisan singkong.

F. Pertanyaan Penelitian

Untuk menjawab permasalahan dalam penelitian ini perlu dikemukakan

beberapa pertanyaan sebagai berikut :

4

1. Bagaimana hasil perancangan alat pengirisan singkong

menggunakan motor DC dengan pengontrolan sensor Optocoupler dan sensor

LDR?

2. Bagaimana spesifikasi desain dan kerja dari system alat pengiris

singkong menggunakan motor DC dengan pegontrolan sensor Optocoupler

dan sensor LDR?

G. Tujuan Penelitian

Merancang dan membuat alat pengiris keripik yang dapat beroperasi

secara otomatis menggunakan motor DC berbasis mikrokontroler ATMEGA8535

dengan pengontrolan sensor Optocoupler dan sensor LDR.

H. Konstribusi Penelitian

Hasil dari penelitian ini diharapkan memberikan konstribusi pada :

1. Pengusaha keripik singkong,

khususnya Sumatra Barat.

2. Kelompok kajian elektronika

dalam pengembangan instrumentasi berbasis elektronika, khususnya

pengembangan sistem perancangan alat pengiris keripik.

3. Pembaca, untuk menambah

pengetahuan dan memperluas wawasan dalam bidang kajian elektronika dan

dalam upaya pengembangan instrumentasi berbasis elektronika khususnya

pada sistem perancangan alat pengiris keripik.

5

4. Peneliti, sebagai syarat untuk

menyelesaikan program studi Fisika S1 dan pengembangan diri dalam bidang

penelitian Fisika.

5. Peneliti lain, sebagai sumber

ide dan referensi dalam pengembangan penelitian tentang instrumentasi

I. Kajian Pustaka

1. Sistem Pengontrolan

dan Pengukuran

Sistem kontrol adalah kumpulan yang dirangkaikan untuk mengatur

energy masukan sehingga memperoleh keluaran yang diinginkan. Pendapat ini

diperkuat dengan pernyataan Ridwan (1999) “Sistem pengontrolan merupakan

suatu alat yang mengatur aliran energy benda atau sumber lain, kompleksitas dan

pengaturan yang bervariasi berdasarkan fungsi dan tujuan yang diinginkan”. Dari

pendapat tersebut dapat disimpulkan bahwa dengan aliran energy dari suatu alat

dapat diciptakan sistem pengontrolan.

Suatu sistem pengontrolan memiliki peranan yang penting dalam berbagai

sector kehidupan. Hal ini ditunjukkan dengan banyaknya penerapan sistem ini

pada bidang kehidupan. Pendapat ini sesuai dengan Ogata, K (1996) yang

mengatakan bahwa:

Kontrol automatic ini telah menjadi bagian yang penting dan terpadu dari proses-proses dalam pabrik dan industry modern. Sebagai contoh control automatic sangat diperlukan dalam operasi-operasi di indutri untuk

6

mengontrol tekanan, temperatur, kelembaban, viskositas, dan clan aliran dalam industry proses: pengerjaan denganmesin perkakas, penanganan dan perakitan bagian-bagian mekanik dalam indstri manufaktur dan sebagainya.

a. Sistem kontrol lup tertutup

Di bawah ini gambar sistem loop tertutup pada sistem kontrol

Gambar 1. Diagram blok sistem lup tertutup

Gambar 4 diatas merupakan blok diagram sistem lup tertutup. Suatu sistem

control terbuka yang keluarannya tidak berpengaruh terhadap aksi pengontrolan.

Dengan demikian pada sistem kontrol ini, nilai keluaran tidak di umpan-balikkan ke

parameter pengendalian.

Menurut Yudi Andriana (2005) ciri lup tertutup menentukan spesifikasi

pengaturan yang mampu meredam kesalahan (error) secara cepat tetapi tidak

berlebihan sehingga menimbulkan osilasi.

b. Sistem kontrol lup terbuka

Gambar 2. Diagram blok sistem kontrol lup terbuka

Dari gambar 5 dapat dijelaskan bahwa pada sistem pengontrolan tertutup yang

sinyal keluarannya memiliki pengaruh langsung terhadap aksi pengendalian yang

dilakukan. Sinyal error yang merupakan selisih dari sinyal masukan dan sinyal

umpan balik (feedback), lalu diumpankan pada komponen pengendalian (controller)

7

untuk memperkecil kesalahan sehingga nilai keluaran sistem semakin mendekati

harga yang diinginkan.

Menurut Yudi Andriana (2005) Ciri suatu sistem ikal terbuka (tanpa

umpan balik) adalah apabila terjadi perubahan pada masukan sistem tersebut baik

karena patokan ataupun karena gangguan, maka akan secara langsung diikuti oleh

perubahan keluaran sistem tersebut. Sedangkan sistem pengaturan yang terdapat

umpan baliknya berpengaruh terhadap respon sistem yang tidak berpengaruh oleh

gangguan eksternal dan internal pada sistem.

Pengukuran adalah suatu kegiatan yang ditujukan untuk mengidentifikasi

besar kecilnya obyek atau gejala (Hadi, 1995). Pengukuran dapat dilakukan

dengan dua cara yaitu menggunakan alat-alat yang standar dan menggunakan alat-

alat yang tidak standar.

Septo Pawales membagi pengukuran variabel menjadi 4 bagian yaitu:

a. Pengukuran merupakan suatu langkah dalam menjalankan penelitian untuk

mencapai tujuan penelitian

b. Instrument penelitian merupakan penjabaran dari definisi operasional dengan

pengumpulan datanya

c. Gunakan cara pengukuran yang sudah ada dan baku

d. Bila belum ada peneliti harus kembangkan sendiri cara pengukuran yang tepat.

Dalam pengukuran terdapat 2 buah sistem pengukuran yang dilakukan

dalam eksperimen ataupun dalam penelitian. Ada dua sistem pengukuran, yaitu :

a. Sistem analog

8

Berhubungan dengan informasi dan data analog. Sinyal analog berbentuk

fungsi kontinyu, misalnya penunjukan temperatur dalam ditunjukkan oleh skala,

penunjuk jarum pada skala meter, atau penunjukan skala elektronik

b. Sistem digital

Berhubungan dengan informasi dan data digital. Penunjukan angka digital

berupa angka diskret dan pulsa diskontinyu berhubungan dengan waktu.

Penunjukan display dari tegangan atau arus dari meter digital berupa angka tanpa

harus membaca dari skala meter.

2. Tinjauan tentang

keripik singkong

a. Singkong

Singkong (Manihot utilissima) sering juga disebut sebagai ubi kayu atau

ketela pohon, merupakan tanaman yang sangat populer di seluruh dunia,

khususnya di negara-negara tropis. Di Indonesia, singkong memiliki arti ekonomi

terpenting dibandingkan dengan jenis umbi-umbian yang lain.

Tumbuhan berumbi ini mudah tumbuh di seluruh bumi Nusantara

sepanjang tahun, yaitu pada ketinggian 0-1.500 meter dari permukaan laut.

Tanaman singkong tidak membutuhkan tanah subur, hanya memerlukan tanah

yang cukup gembur agar hasilnya memuaskan. Dengan demikian, singkong

adalah jenis umbi-umbian daerah tropis yang merupakan sumber energi paling

murah sedunia.

9

Umbi singkong berbentuk silindris yang ujungnya mengecil, diameter rata-

rata 2-5 cm dan panjng sekitar 20-30 cm. Umbi memiliki kulit yang terdiri dari

dua lapis, yaitu kulit luar dan kulit dalam. Daging umbi berwarna putih dan

kuning. Di antara kulit dalam dan kulit luar, terdapat jaringan kambium yang

menyebabkan umbi dapat membesar.

b. keripik

Keripik (chip) adalah sejenis makanan kecil (snack), umumnya dibuat dari

bahan yang mengandung kadar pati cukup tinggi dan mengalami proses

pengeringan (dengan cara penggorengan) untuk menghilangkan sebagian air yang

dikandungnya.

Jenis keripik di pasaran biasanya dinamakan berdasarkan bahan baku yang

digunakan, seperti keripik kentang, keripik singkong, keripik talas, keripik pisang,

keripik tempe, dan lain-lain. Selain dari jenis bahan bakunya, juga dikenal jenis

keripik berdasarkan proses pengolahannya.

Bahan pembuatan keripik adalah jenis umbi-umbian (singkong, ubi jalar,

talas, kentang, garut, dan sebagainya), buah (nangka, pisang, sukun, nanas, dan

lain-lain), hasil olahan kacang-kacangan (tempe, tahu), dan sebagainya. Untuk

pembuatan keripik simulasi, bahan tambahan yang dibutuhkan adalah tepung

untuk pencampuran, garam, dan bumbu-bumbu lain.

Proses pembuatan keripik umumnya melalui tahap pengupasan, pencucian,

pengirisan, dan penggorengan. Namun, selain tahap-tahap tersebut, sering ada

tambahan tahap lain dengan tujuan memperbaiki penampakan dan cita rasa

10

produk akhir. Misalnya perendaman, blanching (pencelupan di dalam air

mendidih selama beberapa saat), pengeringan, dan lain-lainnya.

Pada kondisi tertentu, dapat dihasilkan keripik yang sangat keras. Tingkat

kekerasan keripik dapat dikurangi dengan melakukan proses blanching,

pemanasan pendahuluan, atau dengan penurunan kadar air sebelum

penggorengan. Pengeringan parsial sebelum penggorengan dapat membantu

menekan kehilangan kerenyahan produk selama penyimpanan akibat penyerapan

air.

Keripik yang diiris terlalu tebal akan mudah mengalami case hardening

pada saat penggorengan, yaitu bagian luar telah matang tetapi bagian dalamnya

masih mentah. Hal ini dapat diatasi dengan ukuran irisan yang tipis, sehingga

pematangan merata pada saat digoreng.

Semakin tinggi kadar air suatu bahan pada saat digoreng, semakin banyak

minyak yang dapat diserap. Kandungan minyak yang tinggi membuat produk

menjadi padat energi, sehingga kurang baik untuk makanan kudapan. Produk pun

menjadi mudah berbau tengik dan berpenampilan kurang baik.

3. Motor DC

Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang

mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan

untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan

kompresor, mengangkat bahan, dll. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer,

bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik kadangkala disebut “kuda

kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar

11

70% beban listrik total di industri. Motor-motor listrik kecil yang dapat dipakai

untuk mengoperasikan rancangan-rancangan kecil bekerja pada tegangan 6 atau 9

volt.

Terdapat 3 jenis motor listrik yang dibedakan atas kelakuan dan

kegunaannya:

a. motor AC, dioperasikan oleh arus listrik bolak-balik

b. motor DC, dioperasikan oleh arus listrik searah

c. motor stepper, dioperasikan oleh pulsa-pulsa listrik

Pada umumnya motor dc dan motor stepper yang paling banyak

digunakan. Meskipun tersedia piranti elektronik yang dapat mengontrol motor

AC. Hal ini kurang begitu disukai karena dianggap dapat menimbulkan kerumitan

yang tidak perlu terjadi. Keterbatasan lainnya dari motor ac tersebut sdalah

ketidakmampuannya dalam menahan kelebihan beban hingga dua kali torsi rata-

ratanya. Sedangkan motor DC dapat menahan beban hingga beberapa kali torsi

rata-ratanya.

Didalam motor dc energy listrik diambil langsung dari kumparan armature

dengan melalui sikat komutator. Oleh karena itu motor dc disebut juga motor

konduksi. Adanya suatu penghantar dalam medan magnet dan penghantar itu

dialiri arus listrik. Apabila penghantar berada dalam medan magnet, maka pada

penghantar akan timbul gaya Lorentz/gaya magnet.

Motor arus searah mempunyai magnet permanen yang memberikan medan

magnet yang tetap Armatur dari motor yang berputar ditaruh dalam medan

magnet. Armatur terdiri dari beberapa kumparan yang dililitkan pada inti besi dan

12

dirangkaikan dengan sebuah akumulator. Sewaktu arus lewat kumparan armatur,

dia berputar. Arus yang lewat komutator diambil dari sikat.

Gambar 3. Prinsip motor DC

Dari gambar di atas dapat dijelaskan bahwa Catu tegangan dc dari baterai

menuju ke lilitan melalui sikat yang menyentuh komutator, dua segmen yang

terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan pada gambar di atas

disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan untuk komponen yang

berputar di antara medan magnet.

4. konveyor

Konveyor merupakan suatu alat yang digunakan untuk tujuan peng- angkutan.

Penggunaan konveyor juga dilakukan untuk efisiensi waktu. Konveyor di industri

digunakan untuk mengangkut bahan produksi yang akan diproses lebih lanjut atau

mengangkut barang hasil produksi. Konveyor yang ada biasanya selalu dalam

keadaan hidup dan terus berjalan meskipun belum ada benda hasil produksi, maka

yang terjadi adalah pemborosan energi. Dalam aplikasinya konveyor diputar dengan

menggunakan motor listrik yang dikendalikan oleh sistem control baik secara manual

maupun otomatis.

13

5. Sensor dan

Komponen Elektronika

a. Sensor Optocoupler

Optocoupler dibentuk dari penggabungan sebuah sumber cahaya dengan

phototransistor (Malvino, 1999 : 167). Optocoupler merupakan salah satu jenis

komponen yang memanfaatkan sinar sebagai pemicu on/off-nya. Opto berarti

optic dan coupler berarti pemicu. Sehingga bisa diartikan bahwa optocoupler

merupakan salah satu komponen yang bekerja berdasarkan picu cahaya.

Optocoupler terdiri atas dua bagian yaitu transmitter dan receiver.

Transmitter dibangun dari sebuah LED infra merah. Jika dibandingkan

dengan menggunakan LED biasa, LED infra merah memiliki ketahanan yang

lebih baik terhadap sinyal tampak. Cahaya yang dipancarkan oleh LED infra

merah tidak terlihat oleh mata telanjang.

Bentuk dari sensor optocoupler merupakan bagian yang terhubung dengan

rangkaian output atau rangkaian beban, dan berisi komponen penerima cahaya

yang dipancarkan oleh transmitter. Komponen penerima cahaya ini dapat berupa

photodioda atapun phototransistor. Pada bagian receiver dibangun dengan dasar

komponen phototransistor. Phototransistor merupakan suatu transistor yang peka

terhadap tenaga cahaya. Suatu sumber cahaya menghasilkan energi panas, begitu

pula dengan spektrum infra merah. Karena spekrum infra mempunyai efek panas

yang lebih besar dari cahaya tampak, maka phototransistor lebih peka untuk

menangkap radiasi dari sinar infra merah.

14

Gambar 4. Bentuk Sensor Optocoupler

Sensor optocoupler memiliki transmitter dan receivernya secara terpisah,

dan jarak antara receiver dan transmitternya tidak terlalu jauh sehingga pada saat

dipancarkan LED nya sinar itu langsung ditangkap oleh transmitter.

Optocoupler merupakan gabungan dari LED infra merah dengan

fototransistor yang terbungkus menjadi satu chips. Cahaya infra merah termasuk

dalam gelombang elektromagnetik yang tidak tampak oleh mata telanjang. Sinar

ini tidak tampak oleh mata karena mempunyai panjang gelombang berkas cahaya

yang terlalu panjang bagi tanggapan mata manusia. Sinar infra merah mempunyai

daerah frekuensi 1 x 1012 Hz sampai dengan 1 x 1014 GHz atau daerah frekuensi

dengan panjang gelombang 1μm – 1mm.

Prinsip kerja dari rangkaian Optocoupler adalah jika antara phototransistor

terhalang maka phototransistor tersebut akan off sehingga output dari

kolektorakan berlogika high. Sebaliknya jika antara phototransistor dan LED tidak

terhalang maka phototransistor tersebut akan on sehingga outputnya akan

berlogika low (Yudi Andriana: 2005).

b. Mikrokontroler ATMEGA8535

15

Mikrokontroler adalah suatu komponen elektronika yang dapat diprogram

dan memiliki kemampuan untuk mengeksekusi langkah-langkah yang telah

diprogram tersebut. Secara umum mikrokontroler terdiri atas sebuah CPU

(Central Processing Unit) yang berfungsi sebagai pengontrol program, ROM

peralatan pendamping yang dikemas dalam suatu chip tunggal. Mikrokontroler

akan bekerja sesuai dengan program yang telah diberikan kepadanya.

Mikrokontroler yang digunakan pada perancangan ini adalah

ATMEGA8535. Mikrokontroller ATMEGA8535 merupakan mikrokontroller

generasi AVR (Alf and Vegard's Risk processor). Mikrokontroller AVR

memiliki arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computing) dengan lebar bus

data 8 bit dan kecepatan maksimal 16 MHz. IC ini mempunyai 40 kaki, 32 kaki

diantaranya adalah kaki untuk keperluan port paralel. Satu port terdiri atas 8 kaki.

Sehingga 32 kaki tersebut membentuk 4 port paralel, yang masing-masing dikenal

dengan port A, port B, port C, port D. Nomor dari masing-masing kaki port

paralel dimulai dari 0 sampai 7.

16

Gambar 5. Diagram Pin Mikrokontroler ATMEGA8535

(sumber: Datasheet ATMEGA8535, www.atmel.com)

Fungsi dari masing-masing kaki (pin) mikrokontroler:

a. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya.

b. GND merupakan pin ground.

c. Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC.

d. Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus

untuk Timer/Counter, Komparator analog, dan SPI.

e. Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin khusus untuk

TWI, Komparator analog, dan Timer Oscilator.

f. Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin khusus

untuk Komparator analog, Interupsi eksternal, dan Komunikasi serial.

g. RESET (kaki 9) merupakan pin yang digunakan untuk me-reset

mikrokontroller.

h. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.

i. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.

j. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.

Mikrokontroler ATmega8535 memiliki 3 jenis memori, yaitu memori

program, memori data dan memori EEPROM. Ketiganya memiliki ruang sendiri

dan terpisah.

a. Memori program

ATmega8535 memiliki kapasitas memori progam sebesar 8 Kbyte yang

terpetakan dari alamat 0000h – 0FFFh dimana masing-masing alamat memiliki

17

lebar data 16 bit. Memori program ini terbagi menjadi 2 bagian yaitu bagian

program boot dan bagian program aplikasi.

b. Memori data

ATmega8535 memiliki kapasitas memori data sebesar 608 byte yang

terbagi menjadi 3 bagian yaitu register serba guna, register I/O dan SRAM.

ATmega8535 memiliki 32 byte register serba guna, 64 byte register I/O yang

dapat diakses sebagai bagian dari memori RAM (menggunakan instuksi LD atau

ST) atau dapat juga diakses sebagai I/O (menggunakan instruksi IN atau OUT),

dan 512 byte digunakan untuk memori data SRAM.

c. Memori EEPROM

ATmega8535 memiliki memori EEPROM sebesar 512 byte yang terpisah

dari memori program maupun memori data. Memori EEPROM ini hanya dapat

diakses dengan menggunakan register-register I/O yaitu register EEPROM

Address, register EEPROM Data, dan register EEPROM Control. Untuk

mengakses memori EEPROM ini diperlakukan seperti mengakses data eksternal,

sehingga waktu eksekusinya relatif lebih lama bila dibandingkan dengan

mengakses data dari SRAM.

ATmega8535 merupakan tipe AVR yang telah dilengkapi dengan 8

saluran ADC internal dengan fidelitas 10 bit. Dalam mode operasinya, ADC

ATmega8535 dapat dikonfigurasi, baik secara single ended input maupun

differential input. Selain itu, ADC ATmega8535 memiliki konfigurasi

pewaktuan, tegangan referensi, mode operasi, dan kemampuan filter derau yang

18

amat fleksibel, sehingga dengan mudah disesuaikan dengan kebutuhan ADC itu

sendiri.

a. Liquid Crystal Display (LCD)

LCD merupakan salah satu media yang digunakan sebagai penampil data

pada sistem berbasis mikrokontroler. LCD memberikan beberapa keuntungan

dibandingkan dengan perangkat lain untuk menampilkan sebuah data, antara lain,

hemat energi, ringan dan proses perancangan yang relatif lebih mudah. Disamping

itu LCD mampu menampilkan karakter berbasis kode ASCII, dan mampu

menampilkan karakter sesuai dengan yang diinginkan.

LCD yang tersedia saat ini terdiri atas LCD grafik dan LCD teks. LCD

grafik mampu menampilkan data dalam bentuk image, sedangkan LCD text akan

menampilkan karakter. LCD teks yang umum digunakan adalah 2X16 ( 2 baris X

16 baris ), 2X20 dan 4X20. Bentuk fisik LCD diperlihatkan pada gambar berikut:

( a ) ( b )

Gambar 6. Bentuk LCD (Sumber : Didin, 2006)

(a) Bentuk Fisik LCD 2 x 16

(b) Rangkaian Display LCD

Operasi dasar LCD terdiri dari empat kondisi, yaitu instruksi mengakses

prose internal, instruksi menulis data, instruksi membaca kondisi sibuk dan

19

instruksi membaca data. Kombinasi instruksi dasar inilah yang dimanfaatkan

untuk mengirim data ke LCD.

Mikrokontroler akan melakukan inisialisasi ketika sistem mulai diaktifkan.

Selama proses inisialisasi ini maka akan ditampilkan pesan-pesan yang

berhubungan dengan proses tersebut. LCD akan menampilkan kata-kata pembuka

dan menungga hingga user mengaktifkan menu utama.

Tabel 1. Fungsi pin pada LCD:

No Simbol Level Keterangan

1 Vss - Dihubungkan ke 0 V (Ground)

2 Vcc - Dihubungkan dengan tegangan supply +5V dengan

toleransi ± 10%.

3 Vee - Digunakan untuk mengatur tingkat kontras LCD.

4 RS H/L Bernilai logika ‘0’ untuk input instruksi dan bernilai

logika ‘1’ untuk input data.

5 R/W H/L Bernilai logika ‘0’ untuk proses ‘write’ dan bernilai

logika ‘1’ untuk proses ‘read’.

6 E H Merupakan sinyal enable. Sinyal ini akan aktif pada

failing edge dari logika ‘1’ ke logika ‘0’.

7 DB0 H/L Pin data D0

8 DB1 H/L Pin data D1

9 DB2 H/L Pin data D2

10 DB3 H/L Pin data D3

11 DB4 H/L Pin data D4

20

12 DB5 H/L Pin data D5

13 DB6 H/L Pin data D6

14 DB7 H/L Pin data D7

15 V+BL - Back Light pada LCD ini dihubungkan dengan

tegangan sebesar 4 – 4,2 V dengan arus 50 – 200 mA

16 V-BL - Back Light pada LCD ini dihubungkan dengan

ground

LCD hanya memerlukan daya yang sangat kecil, tegangan yang

dibutuhkan juga sangat rendah yaitu +5 VDC. Panel TN LCD untuk pengaturan

kekontrasan cahaya pada display dan CMOS LCD drive sudah terdapat di

dalamnya. Semua fungsi display dapat dikontrol dengan memberikan instruksi

dan dapat dengan mudah dipisahkan oleh MPU. Hal ini membuat LCD berguna

untuk range yang luas dari terminal display unit untuk mikrokomputer dan

display unit measuring gages (Widodo,2005).

b. Catu Daya

Catu daya atau power supply merupakan suatu rangkaian elektronic yang

mengubah arus listrik bolak-balik menjadi arus listrik searah. Hampir semua

peralatan elektronik membutuhkan catu daya agar dapat berfungsi.

Catu daya teregulasi dapat dibangun dari IC regulator tegangan. IC

regulator tegangan ini diantaranya adalah 78xx dan 79xx. Hal ini senada dengan

yang dinyatakan Sutrisno (1999:80):

21

Untuk regulasi tegangan yang tidak terlalu ketat kita dapat gunakan regulator

tegangan IC tiga terminal. Regulator ini dikenal dengan 78xx dan 79xx.

Regulator IC 78xx adalah adalah regulator tegangan positif untuk xx volt,

sedangkan 79xx adalah regulator tegangan negatif untuk xx volt.

Dari kutipan di atas jelas bahwa tegangan teregulasi yang diharapkan

dapat diperoleh dengan memilih IC regulator tegangan yang sesuai. Sebagai

contoh IC 7812 artinya tegangan teregulasi yang diberikan adalah 12 volt.

Gambar 7. Rangkaian Catu Daya Teregulasi

Tegangan DC teregulasi diperoleh dengan cara terlebih dahulu

menurunkan tegangan bolak-balik (AC) dari PLN melalui sebuah transformator

step-down. Tegangan AC yang telah diturunkan kemudian disearahkan dengan

menggunakan empat dioda yang membentuk penyearah sistem jembatan.

Keluaran dari penyearah dihubungkan dengan kapasitor sebagai filter, sehingga

dihasilkan tegangan keluaran DC tak teregulasi.

c. Relay

22

Relay adalah suatu piranti yang menggunakan magnet listrik untuk

mengoperasikan seperangkat kontak. Susunan relay yang paling sederhana terdiri

atas kumparan kawat penghantar yang digunakan pada former memutari teras

magnet. Menurut Loveday (1992) “bila kumparan ini dienergikan oleh arusnya

(biasanya DC), medan magnet yang dibangun menarik armatur berporos,

memaksanya bergerak cepat ke arah teras. Gerakan armatur ini dipakai melalui

pengungkit, untuk menutup (atau membuka) kontak-kontaknya”.

Relay berdasarkan cara kerjanya dibedakan atas normal terbuka dan

normal tertutup. Normal terbuka (normally open / NO) yaitu keadaan menjadi

aktif bila diberikan catu daya atau kontak-kontak tertutup bila relay dienergikan.

Normal tertutup (normally closed / NC ) mengakibatkan kontak–kontak terbuka

bila relay dienergikan.

d. LDR (Light Dependent Resistor)

LDR singkatan dari Light Dependent Resistor adalah resistor yang nilai

resistansinya berubah-ubah karena adanya intensitas cahaya yang diserap. LDR

juga merupakan resistor yang mempunyai koefisien temperature negative, dimana

resistansinya dipengaruhi oleh intrensitas cahaya. LDR dibentuk dari cadium

Sulfied (CDS) yang mana CDS dihasilkan dari serbuk keramik.

Cadium Sulfied (CDS) disebut juga peralatan photo conductive, selama

konduktivitas atau resistansi dari CDS bervariasi terhadap intensitas cahaya.

Bahan-bahan ini paling sensitif terhadap cahaya dalam spektrum tampak, dengan

puncaknya sekitar 0,6 µm untuk CdS dan 0,75 µm untuk CdSe. Sebuah LDR CdS

yang typikal memiliki resistansi sekitar 1 MΩ dalam kondisi gelap gulita dan

23

kurang dari 1 KΩ ketika ditempatkan dibawah sumber cahaya terang (Mike

Tooley, 2003).

Gambar 8. Lambang LDR

Light Dependent Resistor, terdiri dari sebuah cakram semikonduktor yang

mempunyai dua buah elektroda pada permukaannya.

Gambar 9. Light Dependent Resistor

Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram tersebut

menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relatif kecil. Sehingga hanya

ada sedikit elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya

redup LDR menjadi konduktor yang buruk, atau bisa disebut juga LDR memiliki

resistansi yang besar pada saat gelap atau cahaya redup .

Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron yang lepas dari atom

bahan semikonduktor tersebut. Sehingga akan ada lebih banyak elektron untuk

mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya terang LDR menjadi

24

konduktor yang baik, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang kecil

pada saat cahaya terang.

LDR adalah suatu bentuk komponen yang mempunyai perubahan

resistansi yang besarnya tergantung pada cahaya. LDR merupakan suatu sensor

cahaya dimana akan mengalami perubahan resistansi apabila terjadi perubahan

intensitas cahaya yang diterimanya.

Gambar 10. Light Dependent Resistor

Pada perancangan penelitian ini, sensor digunakan sebagai peralatan untuk

mengindra besaran fisis dalam sistem sensor pengindera yang berupa besaran

intensitas cahaya untuk diubah menjadi besaran listrik. Untuk mendeteksi

intensitas cahaya menggunakan Light Dependent Resistor (LDR) tersebut.

J. Tempat dan Waktu Penelitian

Tempat penelitian dilakukan di Laboratorium Elektronika dan

Instrumentasi Jurusan Fisika Universitas Negeri Padang.Kegiantan ini dimulai

25

Mai 2011 sampai selesai dengan beberapa tahap kegiatan. Tahap-tahap kegiatan

meliputi penulisan proposal penelitian, perancangan alat, perakitan komponen,

pengambilan data dan pengolahan data serta analisis data.

K. Jenis Penelitian

1. Variabel penelitian

Variabel penelitian merupakan segala sesuatu yang akan menjadi objek

penelitian atau faktor-faktor yang berperan penting dalam peristiwa atau gejala

yang akan diteliti. Dalam penelitian ini terdiri dari tiga variable penelitian yaitu

variable terikat, variable bebas dan variabelkontrol. Variabel bebas adalah

singkong, sedangkan variabel terikat berupa bacaan sensor terhadap kerja alat.

Untuk variabel control komponen elektronika yang digunakan.

2. Model Penelitian

Model penelitian ini tergolong kedalam penelitian rekayasa yaitu

penelitian yang menerapkan ilmu pengetahuan menjadi suatu rancangan guna

mendapat kinerja sesuai dengan persyaratan yang ditentukan. Langkah-langkah

dalam penelitian rekayasa menurut Suprodjo (2009) yaitu:

Langkah-langkah untuk melaksanakan penelitian rekayasa yaitu : menentukan spesifikasi rancangan yang memenuhi spesifikasi yang ditentukan, memilih alternatif yang terbaik, dan membuktikan bahwa rancangan yang dipilih dapat memenuhi persyaratan yang ditentukan secara efisiensi, efektif dan dengan biaya yang murah.

Dapat disimbulkan bahwa langkah-langkah dalam penelitian rekayasa

adalah membuat rancangan sistem sesuai dengan yang dibutuhkan, membuat

sistem dengan memilih alternatif yang terbaik, dan menguji cobakan system. .

26

Dari uji coba dapat diketahui ketercapaian persyaratan yang telah ditentukan dari

rancangan awal system.

L. Alat dan Bahan

Dalam pembuatan dan perancangan alat pengiris bawang menggunakan

motor DC ini, alat dan bahan yang digunakan adalah motor DC, pisau pengiris,

kompling sabuk V, puli, corong tempat memasukkan ubi yang akan diiris, besi

siku sebagai pembangun alat,konveyor dan komponen-komponen elektronika

sebagai rangkaian control kerja alat.

M. Desain Penelitian

1. Desain perangkat keras

a. Rancangan mekanik alat pengiris singkong

Pada pembuatan alat pengiris singkong ini menggunakan motor DC

sebagai tenaga penggerak, untuk mentransmisikan daya mekanik motor ke mesin

beban digunakan puli dan sabuk. Sabuk yang digunakan adalah sabuk V,

sedangkan pemutar konstruksi ( body ) alat menggunakan besi siku agar alat ini

lebih kuat dan kokoh saat beroperasi.

Adapun prinsip kerja alat pengiris singkong ini adalah menggunakan

sebuah sensor pengindera LDR, yang berfungsi sebagai pengontrol menghidupkan

dan mematikan motor pengiris sesuai dengan kontrol yang diberikan. Ketika

mikrokontroller mendapat masukan sinyal dari sensor pengindera LDR pertama,

yaitu disaat LDR tidak mendeteksi adanya cahaya maka mikrokontroller akan

27

memproses inputan tersebut, kemudian mikrontroller mengendalikan pergerakan

motor konveyor yang mengarah ke mata pisau dan motor pisau sebagai penggerak

naik turunnya pisau yang diatur. Sedangkan motor akan mati ketika

mikrokontroller mendapat masukan sinyal dari sensor pengindera LDR pertama

dan sensor pengindera LDR kedua, yaitu disaat sensor pengindera LDR pertama

dan sensor pengindera LDR kedua mendeteksi adanya cahaya. Untuk ketebalan

irisan keripik diatur dari mikrokontroller ke pergerakan motor pisau.

b. Perencanaan pemilihan motor

Pemilihan motor perlu diketahui karakteristik dari mesin beban, hal ini

bertujuan untuk mencegah terjadinya gangguan motor pada saat beroperasi.

Faktor yang harus diperhatikan dalam pemilihan motor yang akan digunakan

adalah sebagai berikut :

1) Karakteristik putaran motor

2) Kecepatan atau putaram motor permenit

3) Daya yang digunakan untuk menggerakkan beban

4) Cara pengasutan ( manual atau otomatis )

5) Cara kopling dari motor ( kopling langsung, bergigi, atau sabuk )

( Soelaiman ; 1984 :113 )

28

c. Pembuatan Konstruksi Alat

1. Konstruksi rangka pengiris

Konstruksi rangka pengiris berbentuk kotak persegi, merupakan tempat

meletakkan komponen lain. Pada rangka pengiris bagian atas terdapat poros yang

berfungsi sebagai tempat pemasangan pisau pengiris. Pisau pengiris berfungsi

untuk mengiris singkong dari konveyor.

2. Corong masuk

Corong berfungsi sebagai tempat masuknya singkong yang akan diiris.

Corong masuk ini terbuat dari besi seng dengan ketebalan 2mm, konstruksi

berbentuk setengah prisma yang mempunyai ukuran alas atas 10x10 cm, tinggi

alas atas dari konveyor 15 cm.

3. Piringan pengiris

Piringan pengiris terbuat dari besi padu yang memiliki ketebalan5 mm,

piringan pengiris tersebut memiliki tiga buah lobang berbentuk persegi panjang

yang dipasangi tiga buah pisau, pisau pengiris terbuat dari baja yang tahan karat

(stainlesstel), diameter dari piringan pengiris ini adalah 18 cm, panjang lobang 7

cm, lebar 2 cm.

4. Konveyor

Merupakan alat yang menggerakkan ubi menuju ke pisau pengiris setelah

masuk dari corong. Gaya gerak konveyor yaitu berasal dari motor.

5. Plat besi penahan ubi

29

Plat besi penahan ubi terletak 10cm diatas konveyor. Plat besi ini berfungsi

menahan gerak ubi yang mungkin terjadi. Gerak ini ditimbulkan karena daya

dorong dari pisau pengiris terhadap singkong.

6. Panel Kontrol

Panel kontrol terdiri dari rangkaian–rangkaian elektronika yang berfunsi

sebagai pengontrol alat pengiris bawang merah. Panel kontrol mendapat sember

energy listrik dari PLN yang telah teregulasi oleh rangkaian regulator.

keterangan :

1. motor2. pintu corong3. pelindung

piringan pengiris 4. konveyor5. kompling sabuk V6. pisau pengiris7. piringan pengiris8. plat penahan ubi

Gambar 11. Desaian mekanik alat pengiris singkong

Pembuatan alat pengiris singkong ini berdimensi 60x30x40 cm dengan

kerangka-kerangka terbuat dari besi siku, seperti terlihat pada Gambar 12.

Singkong dimasukkan pada corong masuk pada saat motor mati. Ketika sensor

pengindera LDR pertama tidak mendeteksi adanya cahaya, maka sensor memberi

30

perintah pada mikrokontroller dan mikrokontroler memerintahkan driver motor

untuk memjalankan motor DC. Putaran motor DC menyebabkan konveyor ikut

berputar, sehingga membuat singkong bergerak menuju pisau pengiris. Dan ketika

sensor pengindera LDR pertama dan sensor pengindera LDR kedua mendeteksi

adanya cahaya, maka sensor memberi perintah pada mikrokontroller dan

mikrokontroler memerintahkan driver motor untuk memberhentikan motor DC.

d. Perancangan rangkaian elektronika alat pengiris singkong

Pembuatan alat pengiris singkong ini berbasis mikrokontroler. Sebagai

sumber tegangan system ini memamfaatkan catu daya. Secara umum blok

diagram alat pengiris bawang merah dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 12. Desain rangkaian elektronika alat pengiris singkong

Kerja alat dimulai ketika keripik dimasukkan kedalam corong penampung,

ketika sensor Ldr pertama mendeteksi adanya singkong maka motor akan hidup

31

secara otomatis. Putaran motor menyebabkan konveyor dan pengiris berputar.

Putaran motor di atur menggunakan sensor optocoupler. Karena putaran konveyor

menyebabkan singkong bergerak menuju pengiris. Dan ketika sensor LDR

pertama dan kedua tidak mendeteksi adanya singkong maka motor akan mati

secara otomatis.

Output dari rangkaian ini masih dalam bentuk analog, sedangkan

mikrokontroler hanya dapat membaca data dalam bentuk digital. Untuk output

dari rangkaian penguat ini perlu diubah dalam bentuk digital dengan

menggunakan ADC. Setelah sinyal berbentuk digital barulah sinyal diumpankan

ke mikrokontroler untuk dilakukan pengolahan data. Output dari mikrokontroler

ditampilkan pada dislay LCD. Driver motor bekerja untuk mengaktifkan motor

DC yang berfungsi sebagai tenaga penggerak pada proses pengirisan singkong.

3. Desain perangkat lunak alat pengeris keripik

Desain perangkat lunak dari sistem ini berupa flowchart dari program

untuk mikrokontroler menggunakan bahasa basic computer. Flowchart dari alat

pengiris singkong ini adalah:

32

Gambar 13. Desain perangkat lunak alat pengiris singkong

4. Desain pengukuran penentuan ketepatan dan ketelitian

Ketepatan atau presisi adalah Suatu ukuran seberapa dekatnya hasil dari

output sensor (eksperimen) dengan nilai sebenarnya. Ketepatan dari sistem dapat

ditentukan dari persentase kesalahan antara nilai aktual dengan nilai yang terlihat.

Adapun langkah-langkah dalam menentukan ketepatan pada alat

pengukuran ini adalah:

1) Sensor optocoupler diletakkan pada motor DC

2) Membaca keluaran yang ditunjukkan pada display

33

3) Membandingkan hasil yang ditunjukkan pada display dengan hasil

pengukuran dengan alat ukur ketebalan

4) Menentukan persentase kesalahan pengukuran oleh sensor massa LDR dan

pegas

Sedangkan untuk menentukan ketelitian sensor, dapat dilakukan dengan

langkah-langkah berikut ini, yaitu:

1) Menset alat untuk melakukan pengirisan singkong

2) Membaca nilai hasil pengukuran yang ditunjukkan pada display

3) Melakukan pengukuran berulang sebanyak 10 kali pengukuran dengan

ketebalan singkong yang berbeda.

4) Menentukan kesalahan mutlak dan kesalah relatif serta melaporkan hasil

pengukuran.

N. Teknik Pengumpulan Data

Teknik pengumpulan data pada penelitian ini dilakukan melalui

pengukuran terhadap besaran Fisika yang terdapat dalam alat pengirisan singkong.

Teknik pengukuran yang dilakukan meliputi dua cara yaitu secara langsung dan

tidak langsung. Pengukuran secara langsung adalah pengukuran yang tidak

bergantung pada besaran-besaran lain. Pengukuran secara tidak langsung adalah

pengukuran suatu besaran yang nilainya dipengaruhi oleh besaran-besaran lain

dan nilainya tidak langsung didapat. Data yang diperoleh secara langsung adalah

ketebalan singkong, tegangan catu daya, waktu pengirisan, tegangan keluaran

rangkaian pengolah sinyal, sedangkan data yang diperoleh secara tidak langsung

34

adalah ketepatan dan ketelitian dari alat pengiris singkong menggunakan sensor

Optocoupler dan sensor LDR.

O. Teknik Analisis Data

Analisis data dilakukan untuk mendapatkan kesimpulan. Teknik analisis

data yang dilakukan adalah secara grafik dan secara statistik, grafik berguna untuk

memberikan hasil secara visual dalam melukiskan hubungan dua variabel yang

diperoleh dari pengukuran atau perhitungan. Plot data bertujuan untuk

menentukan hubungan antara variabel-variabel yang diukur. Hal ini dapat

dilakukan dengan memplot data pada koordinat XY menggunakan program

Microsoft excel. Teknik umum yang digunakan untuk memplot data pada grafik

XY yaitu variabel bebas pada sumbu X dan variabel terikat pada sumbu Y

(Kirkup, 1994).

Analisis data hasil pengukuran merupakan proses untuk mengetahui

tingkat ketepatan dan ketelitian dari suatu sistem pengukuran. Ketepatan

(accuracy) merupakan tingkat kesesuaian atau dekatnya suatu hasil pengukuran

terhadap harga sebenarnya. Ketepatan dari sistem dapat ditentukan dari persentase

kesalahan antara nilai aktual dengan nilai yang terlihat. Persentase kesalahan

dapat ditentukan dari persamaan :

Persentase kesalahan =

(11)

35

dimana; Yn = Nilai sebenarnya dan Xn = Nilai yang terbaca pada alat ukur.

Ketepatan pengukuran dari suatu sistem pengukuran dapat ditentukan melalui

persamaan :

(12)

Ketepatan relatif rata-rata dari sistem pengukuran dapat ditentukan

melalui persamaan:

(13)

Pada persamaan A merupakan akurasi relatif yang sering dikenal dengan

ketepatan (Jones, L.D, 1995).