Proposal

5/9/2018 Proposal - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/proposal-559bf91320874 1/27

OTOMASI ALAT PERAJANG TEMBAKAU SKALA INDUSTRI KECIL DAN RUMAH

TANGGA PADA PETANI TEMBAKAU DI TEMANGGUNG

Usulan Penelitian untuk Tesis S-2

Minat Studi Magister Teknik Sistem

Konsentrasi Teknologi Sistem Industri

Kelompok Bidang Ilmu Teknik

Diajukan Oleh :

Muchamad Malik

10/310488/PTK/07265

Kepada

PROGRAM PASCASARJANA

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTAAgustus, 2011



BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Temanggung yang bergunung-gunung merupakan areal ideal bagi tanaman tembakau.

Tembakau temanggung dikenal sangat berkualitas dibandingkan tembakau dari daerah manapun.

Karena itu pabrikan rokok besar banyak yang membuka gudang di daerah ini. Panen raya

tembakau biasanya jatuh pada bulan Agustus hingga Oktober setiap tahunnya. Dunia

pertembakauan mampu mengangkat perekonomian masyarakat dengan cepat dan banyak

mempengaruhi sektor ekonomi lainnya.

Rata-rata setiap tahunnya Luas lahan (2007): 13.039,90 hektar Produksi (2007) :

8.019,44 Ton, Produktivitas : 457 Kg/Ha, Jumlah Petani : 40.992 orang, Lahan Potensi : 21.000

Ha ( sumber : http://www.temanggungkab.go.id/index.php).

Jenis komoditas kekayaan pertanian Tembakau yang mempunyai nilai ekonomis penting yang

banyak diusahakan dan kembangkan diantaranya adalah tembakau. Produkt ivi tas tembakau

Temanggung yang dicapai petani masih rendah, rata-rata 441.14 kg/ha (DALMADIJO. 2008).

Produktivi tas tersebut masih dapat di tingkatkan, karena dari berbagai penelitian, produksi dapat

mencapai 0.615 ton/ha. Tembakau Temanggung yang di tanam petani merupakan campuran dari

berbagai genotipe karena bibit dibeli dari pedagang bibit. Bibit yang diperdagangkan di pasar

Parakan berasal dari lereng Gunung Sumbing, Dieng, dan Merapi .

Variabilitas tanaman menjadi semakin besar karena adanya variasi lahan (topografi dan

jenis tanah) maupun agroklimatnya. Tembakau Temanggung ditanam di 12 kecamatan dengan

http://www.temanggungkab.go.id/index.php





topografi datar, berbukit, sampai pada lereng-lereng gunung dengan kemiringan 60 persen dan

ketinggian tempat antara 600-1500 m dpl. Jenis tanahnya regosol dan latosol, dengan tekstur

lempung, lempung berpasir, dan pasir, sedangkan lahannya berupa tegal, sawah tadah hujan, dan

sawah irigasi. Tembakau Temanggung memberikan sumbangan 70- 80 persen terhadap total

pendapatan petani, sehingga meningkatkan hasil dan mutu akan besar pengaruhnya terhadap

peningkatan total pendapatan petani. Salah satu cara memperbaiki varietas lokal adalah dengan

seleksi. Seleksi galur murni pada tanaman menyerbuk sendiri dapat menghasilkan galurgalur

baru dalam waktu yang relat if cepat , karena seleksi individu bisa dilakukan hanya satu generasi

saja.

Pada tahun 1986 mulai di lakukan seleksi individu pada varietas lokal Kemloko (Gober

genjah). Empat galur mempunyai indeks mutu 2.90- 33.47 persen lebih tinggi dari Kemloko

lokal, dua galur diantaranya disertai peningkatan hasil rajangan kering sebesar 18.22 dan 28.30

persen. Indeks tanaman keempat galur tersebut meningkat antara 15.75-32.02 persen disbanding

Kemloko lokal. Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh galur tembakau Temanggung, yang

lebih baik dari Kemloko local.

1.2 Rumusan Masalah

Proses produksi perajangan tembakau di Kota Temanggung masih menggunakan cara

tradisional yaitu cara “ngrajang” dengan menggunakan tenaga manusia untuk memotong daun

tembakau yang sudah matang. Cara tersebut tidak efektif dan mutu serta kualitas tembakau yang

dihasilkan rendah. Disamping itu, dengan teknik ”ngrajang” tersebut tidak semua daun tembakau

terpotong dengan baik. Perlu ada upaya penemuan alat/mesin perajang tembakau yang efektif,



efisien aman, serta mudah dioperasikan yang diharapkan dapat meningkatkan mutu dan kualitas

yang dihasilkan.

1.3 Batasan Masalah

Untuk mendapatkan perencanaan yang baik banyak hal yang perlu diperhatikan. Dalam

perencanaan rancang bangun mesin perajang tembakau , penulis memfokuskan dan menentukan

batasan-batasan masalah sebagai berikut :

1. Perancangan alat ini hanya membahas bagian sistem control saja

2. Menggunakan mikrokontroler ATMega 8535

3. Menggunakan bahasa pemrograman BASCOM AVR

4. Menggunakan motor dc

5. Sensor utama yang digunakan adalah infra merah dan photo diode

1.4 Keaslian Penelitian

Sejauh studi pustaka yang dilakukan penulis, belum ada alat perajang tembakau yang

mengintegrasikan antara mikrokontroler sebagai dan sensor sebagai metode perajang tembakau.

1.5 Tujuan dan Manfaat

1.5.1 Tujuan dari Penelitian ini adalah :

1. Merancang alat yang dapat bermanfaat dan membantu tugas manusia terutama di bidang

industry kecil

2. Mengetahui tingkat akurasi sistem pengontrolan



3. Mengintegrasikan berbagai sistem kedalam satu kesatuan berbasis mikrokontroler

1.5.2 Manfaat dari penelitian ini adalah:

1. Meningkatkan kinerja manusia

2. Menghasilkan teknologi yang tepat guna untuk berbagai bidang



BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

2.1.3 Rajang Tembakau Manual

Rajang tembakau manual di Temanggung samapai saat ini masih digunakan karena

biayanya yang hemat. Selain hemat, ketebalan tembakau juga dapat disesuakan dengan

kebutuhan dan permintaan dari pedagan. Namun rajang tembakau manual ini mempunyai

kekurangan yaitu masih menggunakan tenaga manusia. Hal ini akan berpengaruh saat proses

perajangan membutuhkan waktu yang lama dan stok tembakau banyak, sehingga kualitas akan

menurun dan tingkat kepresisian hasil rajangan juga menurun.

2.1.2 Rajang Tembakau Mesin

Rajang tembakau mesin saat ini digunakan oleh petani yang mempunyai modal besar,

karena alat ini digunakan untuk merajang tembakau dengan skala yang lebih besar disbanding

dengan alat perajang tembakau manual. Biasanya alat rajang tembakau mesin ini mampu

merajang antara 70 kg/jam – 200 kg/jam tergantung dengan jenis motor yang digunakan.

Kelabihan alat perajang tembakau ini adalah :

1. Dapat merajang tembakau dengan kapasitas besar

2. Proses perajangan yang cepat

3. Mudah digunakan



4. Motor Penggerak tahan panas

Disamping mempunyai berbagai kelebihan, perajang tembakau mesin ini juga mempunyai

kekurangan diantaranya :

1. Mempunyai daya listrik yang besar

2. Kecepatan tidak dapat dikontrol

3. Biaya pembuatan yang mahal

2.1.3 Kontrol Motor

Kontrol adalah bagian amat penting dalam alat ini. Sistem otomasi tanpa kontrol hanya

akan menjadi benda mekatronik yg mati. Dalam sistem kontrol otomasi terdapat dua bagian yaitu

perangkat keras elektronik dan perangkat lunak berisi program kemudi dan algoritma kontrol.

Secara garis besar, suatu sistem robotik terdiri dari 3 bagian seperti gambar berikut ini :



Tiga prosedur utama, yaitu baca sensor, memproses data sensor, dan mengirim sinyal

aktuasi ke aktuator adalah tugas utama kontroler. Ada dua macam teknik yang digunakan

kontroler dalam menghubungi dan membaca sensor yaitu polling dan interrupt. Teknik polling

adalah prosedur membaca data berdasarkan pengalamatan langsung yang dapat dilakukan kapan

saja kontroler menghendaki, sedang pada teknik interrupt, kontroler melakukan pembacaan jika

sistem sensor melakukan interupsi, yaitu dengan memberikan sinyal interupt kekontroler (via

perangkat keras) agar kontroler (CPU) melakukan proses pembacaan.selama tidak ada interupt

maka kontroler tidak dapat mengakses sensor tersebut.

Kontrol

Mekanik Elektronik



2.2 Dasar Teori

2.2.1 Sensor gerak

Sensor gerak ini digunakan untuk menetukan gerakan konveyor dan member intruksi

mikrokontroler untuk member sinyal pada motor pemotong. Prinsip kerja sensor ini adalah

sebuah infra merah akan memancarkan cahaya yang nanti akan ditangkap oleh sebuah fotodioda.

Apabila sinar yang dipancarkan inframerah tesebut terhalang oleh benda, yang diasumsikan

benda tersebut adalah tembakau, maka akan mikrokprosesor akan memproses sinyal tersebut

untuk mengaktifkan motor penggerak pisau rajang.

Sensor ini akan diletakkan pada konveyor sebanyak tiga buah, dengan posisi yang

disesuaikan dengan setingan yang presisi untuk menghasilkan data dan pengolahan yang presisi

pula dalam mikrokontroler.

Konvayor

Tampak Samping

Sensor

1

Sensor

2

Sensor

3

IR 3

PD 3 PD 2

IR 2

PD 1

IR 1

A r a h

S i n a r I n f r a M e r a h

A r a h


A r a h


Gambar Sensor pada Konveyor



Arsitektur dari sensor ini adalah menggunakan prinsip Two Out Of Three (2oo3) yaitu

apabila sensor 1 mati atau foto diode dapat menangkap sinar infra merah namun sensor 2 dan

sensor 3 hidup atau foto diode tidak dapat menangkap sinar infra merah maka mikrokontroler

akan mengaktifkan konveyor dan motor pemotong. Apabila sensor 1 dan sensor 2 mati namun

sensor 3 masih hidup maka mikrokontroler akan memnganggap tembakau yang ada di konveyor

sudah habis sehingga motor yang ada dikonveyor dan motor pemotong juga mati. Apabila dalam

konveyor tersebut tidak ada tembakau, namum konveyor dan motor pemotong tetap bergerak hal

itu dapat diakibatkan oleh infra merah atau foto diode dalam keadaan kotor atau terdapat

penghalang datangnya sinar infra merah menuju foto diode.

Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3 Konveyor Pemotong

1 1 1 1 1

1 1 0 1 1

1 0 0 0 0

1 0 1 1 1

0 1 1 1 0

0 0 1 0 0

0 0 0 0 0

Tabel Logika Sensor

2.2.2 Mikrokontroler ATMega8535

AVR merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis arsitektur

RISC (Reduced Instruction Set Computer ). Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus

clock AVR mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode

compare , interrupt i nternal dan eksternal , serial UART, programmable Watchdog Timer

,dan mode po we r saving , ADC dan PWM internal.



Mikrokontroler ini akan memproses data-data dari sensor gerak untuk menggerakan dan

mematikan konveyor, mengontrol kecepatan motor pemotong dan memproses data pada sensor

suhu yang ada dalam motor penggerak tersebut.

M ik rokon t ro le r

M o t o r pengge rak

K o n v aS en so r P a n as S enso r G e ra k

O U T P U T G E R A K A N

P on t es iom e t e r

In p ut D a ta Su hu In pu t D a ta A n alo g

O u t p u t G e r

Gambar Diagram Kerja Mikrokontroler

Gambar diatas dapat dijelaskan bahwa mikrokontroler akan mendapat inputan dari sensor

panas ,sensor grak dan penggerak. Sensor panas akan menghitung suhu yang dihasilkan oleh

putaran motor penggerak sampai dengan suhu maksimal. Apabila suhu telah mencapai titik

maksimal, maka mikrokontroler akan memberikan intruksi untul mematikan motor penggerak

sehingga motor akan lebih aman dan stabil.



Sensor gerak yang terdiri dari inframerah dan photodiode akan memberikan sinyal analog

ke mikrokontroler. Apabila dari bit sensor 1 ,sensor 2, sensor 3 adalah logika 1 atau kedua sensor

dalam logika 1 maka mikrokontroler akan memberikan intruksi untuk mematikan motor

konveyor. Namun, apabila ketiga sensor tersebut dalam logika 0 atau sensor 2 dan sensor 3

dalam logika 0 juga, maka mikrokontroler akan memberikan intruksi untuk menggerakkan motor

pada konveyor.

Pengontrol yang terdapat pada alat ini digunakan untuk mengest kecepatan putar motor

penggerak, sehingga kecepatannya dapat disesuaikan dengan keadaan yang kita inginkan.

2.2.3 Metode Pengontrolan Kecepatan Motor

Pulse Width Modulation adalah pembangkit suatu nilai tegangan analog, dari suatu nilai

digital. PWM diaplikasikan sebagai pengatur kecepatan motor DC. Konsepnya. Data-data

kecepatan didapat dari mikrokontroler. Mikro ini akan memberikan masukan berupa data digital

kepada rangkaian PWM. Rangkaian ini akan mengubah nilai digital tadi menjadi nilai tegangan

analog yang masuk ke motor DC. Kecepatan motor DC akan berubah dipengaruhi oleh tegangan

yang masuk.

Inti dari pengubahan nilai digital ke analog adalah dengan mengubah-ubah nilai tegangan

dalam 1 dutycycle. Dutycycle menyatakan fraksi waktu sinyal pada keadaan logika high pada

satu siklus. Singkatnya, dalam 1 dutycycle diberi 2 nilai digital yaitu ’1′ dan ’0′. Jika

perbandingan antar keduanya seimbang (1:1), maka akan diperoleh nilai dutycycle 50%, dengan

kata lain keluaran dari rangaian PWM adalah tegangan analog dengan nilai 50% dari tegangan

maksimumnya.



Dari gelombang kotak yang bisa di lihat pada gambar diatas maka :

Ton adalah waktu dimana keluaran bernilai tinggi “high” dan Toff adalah waktu dimana

keluaran bernilai rendah “low”. Sedangkan Ttotal adalah waktu total atau periode dari gelombang

kotak tersebut,

Duty cycle dari gelombang kotak di definisikan sebagai berikut :

Sedangkan tegangan keluaran bervariasi sebanding dengan duty cycle

Jadi bisa dilihat bahwa hasil akhir persamaan dari keluaran tegangan bisa di variasi

dengan merubah nilai dari Ton. Jika Ton bernilai 0, maka Vout juga bernilai 0. Jika Ton bernilai

sama dengan Ttotal maka Vout sama dengan Vin atau bernilai sama dengan tegangan maksimum.



2.3 Perancangan Alat

Perancangan alat ini didasarkan pada alat yang sudah ada di pasaran dengan

memodifikasi pada beberapa rangkaian mekanik yang disesuaikan dengan kebutuhan pada tesis

ini. Untuk dimensi alat ini adalah lebar 70 cm panjang 70 cm dan tinggi 70 cm yang disesuaikan

dengan rata-rata tinggi badan petani di Temanggung.

Rangka ini menggunakan plat besi dengan ukuran lebar 4 cm dan tebal 3 mm agar

konstuksi lebih rigan namun kuat saat diberi beban.



Gambar Rancangan Mekanik

Penggerak utama dari alat ini adalah dengan menggunakan motor dc dengan gear box

agar mempunyai torsi yang lebih besar. Untuk menggerakkan pisau perajang nya gear box

tersebut rirangkaikan dengan dua buah pulley dan sebuah belt agar memiliki putaran yang searah

dengan putaran motor.



Gambar Motor Penggerak dan Pulley

Perancangan gerak motor ini menggunakan dua rangkaian reduksi, yaitu dengan gearbox

dan dengan pulley. Pada rangkaian gearbox terdapat pada penggerak utama dalam motor DC

tersebut.

Kecepatan motor dan torsi motor telah diketahui dari datasheet yang telah ada, yaitu

2800 rpm dan 0.196 Nm sebelum direduksi oleh gearbox. Untuk mencari kecepatan pada

gearbox digunakan rumus perbandingan antara kecepatan motor mula-mula dengan kecepatan

motor setelah terdapat gearbox dengan jumlah gigi pada poros utama dengan gigi

perlambatannya.

Missal :



v1 = keccepaan awal (rpm)

v2 = kecepatan setelah direduksi (rpm)

n1 = jumlah gigi poros utama

n2 = jumlah gigi perlambatan

n1v1 = n2v2

45 * 2800 = 130 * v2

12600 ÷ 130 = v2

969,2 = v2

Sehingga rasio gigi tersebut dapat ditung dari :

R = 130 : 45

= 2,89

Dari perbandingan rasio tersebut dapat dicari besar torsi yang dihasilkan dari gearbox

adalah besar rasio pada kedua gigi merupakan perbandingan antara torsi pada gigi perlambatan

( Tb) dengan torsi pada gigi poros.

R = Tb ÷ Ta

2,89 = Tb ÷ 0,996 Nm

Tb = 0,54 Nm



Sehingga hasil kecepatan dan torsi pada gigi perlambaten tersebut akan dijadikan input

pada pulley , untuk menghitung kecepatan dan torsi pada pulley dapat dibuat persamaan :

n1 = putaran pulley penggerak (rpm)

n2 = putaran pulley yang digerakkan (rpm)

dp = diameter pulley penggerak (m)

Dp = diameter pulley yang digerakkan (m)

n 2 = 181,72 rpm

dari hasil diatas maka dapat diketahui torsi pully yang digerakkan dengan persamaan :



Tc = 28,8 Nm

Keterangan :

Tb = torsi roda gigi pada inputan pulley penggerak (Nm)

Tc = torsi pada output pulley yang digerakkan (Nm)



Rancangan Rangka Alat Perajang Tembakau



Flowchart Program



BAB III

METODE PENELITIAN

Metode penelitian yang digunakan untuk menguji alat ini adalah metode eksperimental

dengan membuat alat secara bertahap dan dilakukan ujian serta pengambilan data dari uji

tersebut.

3.1 Langkah Penelitian

Langkah penelitian dimulai dengan melakukan pendefinisian masalah dan tujuan

dilakukannya penelitian. Observasi dilakukan langsung di kota Temanggung dan laboratorium

robotika STMIK AMIKOM Yogyakarta.

3.1.1 Perancangan

Dalam suatu perancangan hendaknya terlebih dahulu mengetahui dan membuat data-data

perancangan yang akan dikerjakan sehingga proses perancangan dapat berjalan dengan baik.

Dalam perancangan robot ini, data perancangan yang dimiliki adalah :

1. Kapasitas maksimal per jam yang mampu dirajang oleh alat ini

2. Sensitifitas sensor

3. Nilai ekonomi yang akan dihasilkan oleh alat ini

3.1.2 Pengujian

Pengujian alat terdiri dari uji fungsional dan uji performansi. Uji fungsional bertujuan

untuk mengetahui apakah hasil rancang bangun dapat berfungsi sesuai dengan disain yang



diharapkan. Setelah dilakukan uji fungsional dilakukan uji performansi. Parameter yang

digunakan untuk mengevaluasinya Perbaikan-perbaikan terhadap alat yang telah dibuat

dimungkinkan bilamana hasil yang dicapai tidak sesuai dengan tujuan penelitian ini, yaitu dapat

melakukan kerja secara efektif, efisien, aman, dan secara operasional dan perawatannya mudah

dilakukan.

3.2 Variabel

Variabel yang diteliti terdiri dari variabel bebas dan terikat:

1) Variabel Bebas : kecepatan gerak motor, dan variasi pegontrolan otomatis.

2) Variabel Terikat :sensitifitas sensor, resolusi dan kapasitas maksimum tembakau yang dapat

dirajang oleh alat ini per jam



Flowchart Penelitian

Selesai

Hasil dan

Kesimpulan

Pengambila

n, analisis

data hasil

Uji Alat

Uji Alat

Perancangan dan

Pengujian Alat

Analisis data

Studi

literaturObseervasi

Mulai

Identifikasi Masalah



3.3 Objek Penelitian

Dalam penelitian ini yang menjadi objek penelitian adalah penggarap sawah dengan

modal yang kecil di desa Belimbing kelurahan Morobongo Kabupaten Temagggung .

3.4 Teknik Pengumpulan Data

Adapun teknik yang digunakan dalam pengumpulan data untuk menyusun Tesis ini

adalah sebagai berikut :

1. Metode Observasi

Dengan cara mendatangi secara langsung para petani di desa Blimbing kelurahan

Morobongo Kabupaten Temanggung dan mempelajari peralatan proses perajangan

tembakau yang menjadi obyek penelitian untuk mengetahui lokasi dan mendapat data-

data yang diperlukan dalam penelitian.

2. Metode Wawancara (Interview)

Yaitu dengan cara mengadakan tanya jawab dengan para petani secara langsung dengan

tujuan untuk mendapatkan data proses perajangan tembakau dan pencatatan spesifikasi

produk yang akan diteliti.

3. Metode Dokumentasi

Dengan cara mendatangi langsung tempat penelitian dan melakukan pengambilan gambar

yang dibutuhkan sebagai bukti pelaksanaan penelitian dan pencatatan data yang

diperlukan.



4. Metode Studi Pustaka

Dengan cara mencari dan mengumpulkan beberapa referensi yang berkaitan dengan

permasalahan yang diangkat untuk dijadikan acuan dalam penulisan Tesis ini.

5. Metode eksperimental untuk menetapkan kondisi optimal proses pasteurisasi dengan alat

yang dirancang dan dibuat dalam penelitian ini.

Proposal

Documents

Transcript of Proposal