BAB IIKAJIAN TEORI

2.1 Kerupuk Udang Kecamatan Kwanyar kabupaten Bangakalan adalah daerah home industry krupuk udang dari hasil tangkapan nelayan setempat. Dimana krupuk ini menjadi makanan khas Kwanyar, serta terkenal mahalnya bagi orang-orang setempat. Selama ini pengirisan krupuk ini masih menggunkan tangan, karena memang belum ada mesin yang dinilai pas dengan profil kerupuk udang ini. Dimana pengirisan ini sangat membutuhkan waktu panjang dan SDM khusus. Hal inilah yang membuat harga kerupuk ini mahal, karena masih dipotong biaya operasional rental SDM pengirisan. Minimnya SDM tadi membuat kerupuk udang ini kehabisan stok dipasaran dan tidak jarang harganya menjadi naik, namun demikian krupuk ini tetap diincar bagi orang-orang yang akan pergi keluar Kwanyar dan bagi para pendatang.

Karena kerupuk ini terbuat dari udang, jadi kalau dalam waktu tiga hari tidak teriris maka krupuk ini akan menimbulkan bahu yang tidak enak (mencemari lingkungan) meskipun dari segi rasa tidak ada masalah namun bahunya sangat menyengat.

Pengirisan krupuk ini dilakukan secara perlahan tapi pasti karena untuk menghindari terjadinya kesalahan seperti rusaknya irisan kerupuk dan ketebalan yang tidak sama antara irisan, irisan yang didapat yaitu 3mm. Namun kadang jika ada pesanan irisan tebal maka produsen akan memberikan seperti yang diminta tentunya dengan harga yang berbeda.

2.2 Sistem Kontrol TertutupSistem kontrol tertutup adalah cara tebaik untuk mengontrol suatu sistem,

dimana sistem ini biasanya dilengkapi dengan sebuah sensor untuk mengukur keluaran dan kemudian membandingkan keluaran tersebut dengan keluaran yang kita inginkan dari suatu sistem. Perbedaan antara keluaran yang dihasilkan dengan keluaran yang diinginikan sering disebut dengan eror. Eror tersebut digunakan untuk mengarahkan dari sistem pada titik dimana nilai keluaran yang dihasilkan dengan nilai keluaran yang kita inginkan (setting point) adalah sama.

Cara ini disebut menggunkan sistem kontrol tertutup atau bisa juga disebut sebagai pengontrolan dengan feedback. Gamabar 2.1 menunjukkan sebuah sistem kontrol tertutup . satu dari keuntungan sistem kontrol tertutup adalah

7

8

kemampuannya untuk menghindari/ mengurangi gangguan dari luar dan hasil dari proses tersebut lebih tepat meski banyaknya prosentasi dari gangguan yang diperoleh plant. Gambar sistem kontrol tertutup dapat dilihat pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 Sistem Kontrol Tertutup

Sebuah kontrol biasanya digunakan untuk membaca eror dan mengarahkan plant ke arah nilai eror cenderung sama dengan nol. Sistem kontrol tertutup ini mempunyai keuntungan lebih besar keakuratannya dibandingkan dengan sistem kontrol terbuka. Sistem ini juga lebih sensitif terhadap gangguan dan perubahan dari lingkungannya. Waktu dari respon dan eror dari steady state dapat dikontrol dalam sebuah sistem kontrol tertutup.

2.3 Mikro Kontroler Atmega 16 Mirkokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) standar memiliki arsitektur 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit, dan sebagian besar intruksi dieksekusi dalam 1(satu) siklus clock. AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing), sedangkan MCS51 berteknologi CISC (Complex Intruction Set Computing). AVR dapat dikelompokkan menjadi empat kelas, yaitu keluarga Attiny, keluarga AT902xx, keluarga Atmega, dan keluarga AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Silahkan buka www.atmel.com untuk informasi lebih lanjut tentang berbagai variasi AVR. Untuk mikrokontroler AVR yang berukuran lebih kecil, silahkan mencoba Atmega8, Attiny2313 dengan ukuran Flash Memory 2KB dengan dua input analog.

Mikrokontroler pada dasarnya diprogram dengan bahasa assembler. Tetapi Saat ini mikrokontroler dapat deprogram dengan menggunakan bahasa tingkat

9

tinggi sepert BASIC, PASCAL atau C. Bahasa tingkat tinggi tersebut memiliki beberapa keuntungan dibandingkan dengan bahasa asembler :

Lebih mudah membangun program dengan menggunakan bahasa tingkat tinggi

Perbaikan program lebih mudah jika program dibangun menggunakan bahasa tingkat tinggi

Testing program didalam bahasa tingkat tinggi lebih mudah Bahasa tingkat tinggi lebih banyak dikenal dan error program yang

dibuat dapat dihindari Mudah mendokumentasikan sebuah program tingkat tingggi

Meskipun demikian, bahasa tingkat tinggi juga memiliki beberapa kelemahan, contohnya ukuran kode memori biasanya besar, dan program yang dibangun menggunakan bahasa asembler biasanya bekerja cepat dibangdingkan dengan program yang dibangun menggunakan bahasa tingkat tinggi.

Didalam mikrokontroler Atmega16 terdiri dari: Saluran I/O ada 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D. ADC (Analog to Digital Converter) 10 bit sebanyak 8 channel. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan perbandingan. CPU yang terdiri dari 32 register. 131 intruksi andal yang umumnya hanya membutuhkan 1 siklus clock. Watchdog Timer dengan oscilator internal. Dua buah Timer/Counter 8 bit. Satu buah Timer /Counter 16 bit. Tagangan operasi 2.7 V - 5.5 V pada Atmega16. Internal SRAM sebesar 1KB. Memory Flash sebesar 16KB dengan kemampuan Read While Write. Unit interupsi internal dan eksternal. Port antarmuka SPI. EEPROM sebesar 512 byte dapat diprogram saat operasi. Antar muka komparator analog. 4 channel PWM. 32x8 general purpose register. Hampir mencapai 16 MIPS pada Kristal 16 MHz. Port USART programmable untuk komunikasi serial.

2.3.1 Konfigurasi Pin ATmega16

10

Atmega 16 memepunyai kaki standart 40 pin PID yang mempunyai fungsi sendiri-sendiri. Untuk lebih jelas tentang konigurasi Pin Atmega 16 bisa di lihat pada gambar 2.2.

Gambar 2.2 Konfigurasi Pin Atmega 16

Gambar di atas merupakan susunan kaki standar 40 pin mikrokontroler AVR Atmega16. Berikut penjelasan umum susunan kaki Atmega16 tersebut:

VCC merupakan pin masukan positif catudaya. Setiap peralatan elektronika digital tentunya butuh sumber catu daya yang umumnya sebesar 5 V, itulah sebabnya di PCB kit rangkaian mikrokontroler selalu dipasang IC regulator 7805.

GND sebagai PIN ground.

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

Port B (PB0 ... PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu Timer/Counter, Komparator Analog, dan SPI.

Port C (PC0 ... PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, komparator analog, dan Timer Oscilator.

11

Port D (PD0 ... PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial.

Reset merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler ke kondisi semula.

XTAL 1 dan XTAL 2 sebagai pin masukan clock eksternal. Suatu mikrokontroler membutuhkan sumber detak (clock) agar dapat mengeksekusi intruksi yang ada di memori. Semakin tinggi  nilai kristalnya, maka semakin cepat pula mikrokontroler tersebut dalam mengeksekusi program.

AVCC sebagai pin masukan tegangan untuk ADC.

AREF sebagai pin masukan tegangan referensi.

2.3.2 Port sebagai input/output digitalATMega16 mempunyai empat buah port yang bernama PortA, PortB,

PortC, dan PortD. Keempat port tersebut merupakan jalur bidirectional dengan pilihan internal pull-up. Tiap port mempunyai tiga buah register bit, yaitu DDxn, PORTxn, dan PINxn. Huruf ‘x’mewakili nama huruf dari port sedangkan huruf ‘n’ mewakili nomor bit. Bit DDxn terdapat pada I/O address DDRx, bit PORTxn terdapat pada I/O address PORTx, dan bit PINxn terdapat pada I/O address PINx. Bit DDxn dalam register DDRx (Data Direction Register) menentukan arah pin. Bila DDxn diset 1 maka Px berfungsi sebagai pin output. Bila DDxn diset 0 maka Px berfungsi sebagai pin input. Bila PORTxn diset 1 pada saat pin terkonfigurasi sebagai pin input, maka resistor pull-up akan diaktifkan. Untuk mematikan resistor pull-up, PORTxn harus diset 0 atau pin dikonfigurasi sebagai pin output. Pin port adalah tri-state setelah kondisi reset.

Bila PORTxn diset 1 pada saat pin terkonfigurasi sebagai pin output maka pin port akan berlogika 1. Dan bila PORTxn diset 0 pada saat pin terkonfigurasi sebagai pin output maka pin port akan berlogika 0. Saat mengubah kondisi port dari kondisi tri-state (DDxn=0, PORTxn=0) ke kondisi output high (DDxn=1, PORTxn=1) maka harus ada kondisi peralihan

12

apakah itu kondisi pull-up enabled (DDxn=0, PORTxn=1) atau kondisi output low (DDxn=1, PORTxn=0).

Biasanya, kondisi pull-up enabled dapat diterima sepenuhnya, selama lingkungan impedansi tinggi tidak memperhatikan perbedaan antara sebuah strong high driver dengan sebuah pull-up. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar 2.3.

13

Gambar 2.3 Diagram Blok Mikrokontroler ATMega16

14

2.3.3 Peta Memori AVR ATMega16 memiliki ruang pengalamatan memori data dan memori program yang terpisah. Memori data terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 buah register umum, 64 buah register I/O, dan 1kb SRAM internal.

Register keperluan umum menempati space data pada alamat terbawah, yaitu $00 sampai $1F. Sementara itu, register khusus untuk menangani I/O dan kontrol terhadap mikrokontroler menempati 64 alamat berikutnya, yaitu mulai dari $20 hingga $5F. Register tersebut merupakan register yang khusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap berbagai peripheral mikrokontroler, seperti kontrol register, timer/counter, fungsi – fungsi I/O, dan sebagainya. Alamat memori berikutnya yang digunakan untuk SRAM 1kb, yaitu pada lokasi $60 sampai dengan $45F. Konfigurasi memori data ditunjukan pada gambar 2.4

Gambar 2.4 Konfigurasi Memori Data AVR ATMega 16 Mikrokontroler disini digunakan sebagai komunikasi antara computer dengan Plant, dimana digunakan komunikasi serial RS232 sebagai komunikasi antara Mikrokontroler dengan Komputer. (Wardhana.L ,2006).

15

2.3.4 Pulse Width Modulation (PWM) PWM atau modulasi lebar pulsa adalah salah satu keunggulan dari Timer/Counter yang terdapat pada ATMega16. Ketiga jenis Timer/Counter pada ATMega32 dapat menghasilkan pulsa PWM. Pulsa PWM adalah sederetan pulsa yang lebar pulsanya dapat diatur. Pulsa PWM berfungsi mengatur kecepatan motor DC, mengatur gelap terang LED dan lain sebagainya.  Untuk memahami penggunaan PWM, disini digunakan Timer/Counter 1 sebagai PWM. PWM adalah Timer Mode Output Compare yang canggih. Mode PWM timer juga dapat mencacah turun yang berlawanan dengan mode Timer lainya yang hanya mencacah naik. Pada mode PWM tersebut, Timer mencacah naik hingga mencapai nilai TOP, yaitu 0xFF untuk PWM 8 bit. Timer/Counter 1 memiliki PWM 9 bit dan PWM 10 bit, selain PWM 8 bit. Pemilihan Timer Mode PWM diseting melalui bit WGM01 dan bit WGM00 pada register TCCR0. Tabel Konfigurasi Bit WGM01 dan WGM00 dapat dilihat pada tabel 2.1.

Tabel 2.1 Konfigurasi Bit WGM01 dan WGM00

Mode WGM01 (CTC 0)

WGM00(PWM0)

Timer Conunter Mode of

Operation

TOP Update of OCR0

TOV0 Flag Set-

on

0 0 0 Normal 0XFF Immadiete MAX1 0 1 PWM,

Phase Correct

0XFF TOP BOTTOM

2 1 0 CTC OCR0 Immadiete MAX3 1 1 Fast PWM 0XFF TOP MAX

Sebagai penggunaan mode PWM Timer / Counter 0, keluaran sinyal PWM terletak pada pin OC0 sehingga pada contoh ini LED diletakkan pada pin OC0. Ketika nilai TCNT0 sama dengan nilai pada OCR0, maka output pada OC0 akan berlogika nol atau berlogika satu, tergantung pada pemilihan mode PWM. Anda dapat memilih mode normal atau mode inverted PWM. Pemilihan mode PWM diseting melalui bit COM01 dan bit COM00 pada register TCCR0 yang konfigurasinya seperti tabel 2.2

16

Tabel 2.2 Konfigurasi Bit COM01 dan COM00 Compare Output Mode Phase Correct PWM

COM01 COM00 Dscription0 0 Normal port operation,OC0 disconnected0 1 Reserved1 0 Clear OC0 on compare match when up-connection

Set OC0 on compare match downcounting1 1 Set OC0 on compare match when up-counting. Clear

OC0 on compare match when downcounting

Dari tabel diatas dapat diketahui saat COM00 clear dan COM01 set, pin OC0 clear saat timer mencacah diatas Compare Match dan pin OC0 set saat timer mencacah dibawah Compare Match atau non-inverting PWM. Kebalikannya, saat COM00 set dan COM01 juga set, maka pin OC0 set saat timer mencacah diatas Compare Match dan pin OC0 clear saat mencacah dibawah Compare Match atau disebut juga inverting PWM. Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar 2.5.

Gambar 2.5 Pulse PWM Inverting dan Non – Inverting

2.4 Liquid Crystal Display (LCD) Modul peraga yang digunakan dalam aplikasi ini adalah LCD modul M1632. Modul LCD ini membutuhkan daya yang kecil dan dilengkapi dengan panel LCD dengan tingkat kontras yang cukup tinggi serta pengendali LCD CMOS yang terpasang dalam modul tersebut. Pengendali mempunyai pembangkit karakter ROM/RAM dan display data RAM. Semua fungsi display diatur oleh instruksi-instruksi, sehingga modul LCD ini dapat dengan mudah dihubungkan dengan unit mikroprosesor. LCD tipe ini tersusun sebanyak dua baris dengan 16 karakter.

17

Masukan yang diperlukan untuk mengendalikan modul berupa bus data yang masih tergabung dengan bus alamat serta 3 bit sinyal kontrol. Sementara pengendalian LCD dilakukan secara internal oleh kontroler yang terpasang dalam modul LCD. Diagram blok LCD dapat dilihat pada gambar 2.6.

Gambar 2.6 Diagram Blok LCD M1632

Huruf atau angka yang akan ditanpilkan dikirim ke LCD dalam bentuk kode ASCII, kode ASCII ini diterima dan diolah oleh mikrokontroler didalam LCD menjadi titik-titik LCD yang dibaca sebagai huruf atau angka.LCD M1632 mempunyai 16 pin atau penyemat yang mempunyai fungsi-fungsi seperti ditunjukkan dalam tabel 2.3.sTabel 2.3 Fungsi pin-pin LCD M1632

No Nama penyemat Fungsi1 Vss Terminal ground2 Vcc Tegangan catu +5 volt3 Vee Driver LCD4 RS Sinyal pemilih register 0: Instruksi register

(tulis) 1: Data Register (tulis dan baca)

5 R/W Sinyal seleksi tulis atau baca 0: Tulis 1: Baca6 E Sinyal operasi awal, sinyal ini mengaktifkan

data tulis dan baca7-14

DB0-DB7 Merupakan saluran data, berisi perintah dan data yang akan ditampilkan

15 V+ BL Pengendali kecerahan latar belakang LCD 4 - 4,42 V dan 50 – 500 mA

16 V-BL Pengendali kecerahan latar belakang LCD 0 V

2.5 Keypad

18

Tombol masukan merupakan suatu perangkat yang memberikan masukan data melalui penekanan tombol masukan yang terdapat pada papannya. Dalam pembuatan proyek akhir ini Keypad yang digunakan adalah tipe matrik 4x3. Gambar Bentuk Keypad Matrik 4x4 diperlihatkan pada gambar 2.7.

Gambar 2.7 Bentuk Keypad Matrik 4x4

Pada gambar diatas tampak bahwa keypad terdiri dari empat jalur baris (X0-X3) dan tiga jalur (Y0-Y2), keypad ini bekerja dengan menggunakan prinsip scanning pada jalur baris dan jalur kolom. Jika terdeteksi adanya sambungan antara baris dan kolom valid maka, data dari keypad tersebut akan diterjemahkan pada mikrokontroler.

2.6 Motor DCAdalah peralatan elektomekanis yang mengubah daya listrik menjadi daya

mekanis dengan arus earah sebagai supply energi listriknya. Dalam pembuatan proyek akhir ini menggunakan motor DC jenis Shunt. Motor Shunt mempunyai kecepatan hampir konstan walaupun terjadi perubahan beban. Pada motor Shunt kumparan Shunt dibuat dengan banyak lilitan kawat kecil sehingga mempunyai tahanan yang tinggi. Motor Shunt mempunyai rangkaian jangkar dan medan yang dihubungkan paralelyang memebrikan kekuatan medan dan kecepatan motor yang konstan, kecepatan motor dapat dikontrol dari kecepatan dasar.

Motor shunt adalah motor yang gulungan magnetnya langsung dihubungkan dengan jala-jala, demikian juga dengan gulungan angkernya. Karakteritas motor Shunt menggambarkan kuantitas keluaran dari motor, dalam hal ini adalah karakteristif torsi terhadap kecepatan. Ketika torsi naik torsi beban lebih besar dari torsi motor pada mesin sehingga kecepatan motor bertambah pelan. Penurunan kecepatan ini menyebabkan tegangan jangkar Ea (Ea = KnΦ) akan turun, sehingga arus jangkar (Ia = (Vt – Ea)/Ra) akan naik. Dengan kenaikan arus jangkar maka torsi induksi (Tm = KFIa) pada motor

19

akan naik sampai nilainya sama dengan torsi beban pada kecepatan yang lebih rendah. Rangkaian motor DC Shunt dan grafiknya dapat dilihat pada gambar 2.8.

Gambar 2.8 Motor DC Shunt dan Karakteristiknya

Besar rumus :

………………………………………………............…..... (2-1)

……………………………………..... ..…............. (2-2)

…………………………………………… ..….....…... (2-3)

IL = Ia – Is………………………………………………..........…....... (2-4)

Jika tegangan yang diberikan adalah Vt maka :

20

Vt = Ea + Ia . Ra……………………………….…………....…..….... (2-5)

Tegangan iduksi pada jangkar ialah Ea = KnΦ, maka persamaan diatas nebjadi :

Vt = KnΦ + Ia . Ra………………………………………..........…...... (2-6)

Karena TM = KFIa, maka nilai arus Ia adalah :

……………………………………………...……............... (2-7)

Subtitusi persamaan arus Ia akan didapatkan :

………………………………….........……...... (2-8)

Sehingga didapatkan hubungan antara kecepatan (n) dam torsi induksi (Tm)

……………………………….......………….....(2-9)

Dimana:E =gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo (volt)Φ = flux medan yang berbanding lurus dengan arus medanN = kecepatan dalam RPM (putaran per menit)T = torque electromagnetikIa = arus dinamoK = konstanta persamaanGaya elektromagnetik: E = KΦNTorque: T = KΦIa

Kumparan medan yang dialiri arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah tertentu. Konverter baik energi listrik menjadi mekanik maupun sebaliknya berlangsung melalui medan magnet. Energi yang akan dirubah dari suatu sistem kesistem yang lain, sementara akan tersimpan pada medium medan megnet untuk kemudian dilepaskan menjadi energi sistem lainnya. Dengan demikian, medan magnet disini selain berfungsi sebagi tempat penyimpanan energi juga sekaligus proses perubahan energi, dimana proses perubahan energi pada motor arus searah dapat digambarkan pada Gambar 2.9.

21

Gambar 2.9 Proses Konversi Energi pada Motor DC Dengan mengingat hukum kekekalan energi, proses konversi energi listrik menjadi energi mekanik dapat dinyatakan sebagai berikut: Energi listrik sebagai input = Energi mekanik sebagai output + energi yang diubah menjadi panas + Energi yang tersimpan dalam medan magnet.

2.7 Driver Motor DCPada proyek akhir ini di dalam interface terdiri dari beberapa komponen

utama yaitu optocoupler, gerbang logika dan Driver Motor. interface dipasang setelah mikrokontroler dan sebelum motor DC. Tujuan dipasang interface ialah sebagai penghubung mikrokontroler dan motor DC. Blok diagram Interfacenya dapat dilihat pada gambar 2.10.

Gambar 2.10 Blok Diagram Interface

2.7.1 Transistor Transistor ditemukan pada tahun 1951 oleh Schokley yang menggantikan peran tabung hampa (vacuum tubes) karena peralatan yang digunakan catu daya yang sangat besar dan menimbulkan banyak panas. Transistor bipolar terbagi menjadi dua bagian yaitu transistor NPN dan Transistor PNP. Simbol skematik transistor NPN dan PNP bias dilihat pada gambar 2.11.

Gambar 2.11 Simbol Transistor PNP dan NPN

22

Gambar diatas merupan gambar simbol dari transistor NPN dan PNP. Penamaan transistor atau tranfer resistor ini berdasarkan pada prinsip kerjanya yaitu mentranfer atau memindahkan arus.

2.7.2 Penguat Darlington Transistor Darlington merupakan rangkaian elektronika yang terdiri dari sepasang transistor bipolar (dua kutub) yang tersambung secara tendem (seri) . sambungan seperti ini dipakai untuk mendapatkan penguatan (gain) yang tinggi, karena hasil penguatan pada transistor yang pertama akan dikuatkan lebih lanjut oleh transistor ke-2. keuntungan dari rangkaian darlington adalah penggunaan ruang lebih kecil dari pada rangkaian dua buah transistor biasa dengan bentuk konfigurasi yang sama. Penguatan arus listrik atau gain dari rangkaian transistor darlington ini sering dituliskan dengan notasi β atau hfe. Gambar rangkaian penguat darlington dapat dilihat pada Ganbar 2.12.

Gambar 2.12 Rangakain Penguat Darlington

Gambar diatas adalah gambar rangkaian darlington yang di apalikasikan sebagai rangkaian motor DC putaran satu arah. Transistor darlington berdifat seolah-olah sebagai satu transistor tunggal yang mmempunyai penguatan arus yang tinggi. Penguatan total dari rangkaian ini merupakan hasil kali dari penguatan masing-masing transisitor yang dipakai. Sehingga nilai penguatannya dapat dirumuskan sebagai berikut :

IC

23

Hfe = hfe1 x hfe2 ………………………………………………….….... (2-10) Penguatan total dari transistor darlingtong bisa mencapai 1000 kalia tau lebih. Dari luar transistor darlington nampak seperti transistor biasa dengan tiga buah kutub : B (Basis), C (kolektor), E (Emitor). Dari segi tegangan listriknya, voltase base-emitter rangkaian ini juga lebih besar. Dan secara umum merupakan jumlah dari kedua tegangan masing-masing transistornya, seperti namapak dalam rumus berikut :

Vbe = Vbe1 x Vbe 2 ………………………………………………......... (2-11) Untuk mencari nilai Rb dari gambar 2.12 diatas maka dapat dituliskan dengan rumus sebagai berikut :

IC = Hfe x IB, sehingga : IB = ....................................................... (2-12)

………........…………………………….................. (2-13)

2.7.3 Driver Motor Dua Arah Motor pendorong mengunakan motor DC magnet permanen, yang akan disesuaikan karakteristiknya antara alat yang dibuat dengan yang ada dipasaran. Gambar skematik untuk rangkaian driver putaran 2 arah dapat dilihat pada gambar 2.13.

Gambar 2.13 Rangkaian Driver Motor Pendorong dan Pembalik Putaran

24

Rangkaian driver putaran 2 arah ini digunakan untuk menggerakkan motor pendorong kerupuk yang bisa diputar kiri dan kanan. Dalam perencanaan ini digunakan pasangan darlingtong untuk menghasilkan arus IC yang besar.

Rumus untuk rangkaian Darlington sama dengan rumus yang terdapat pada 2-12 pada driver motor satu arah. Agar motor dapat berputar 2 arah, maka digunakan relay 24 volt. Driver ini digunakan untuk mengaktifkan solenoide agar kontaktor relay dapat bekerja dan dapat membalik arah putaran motor pendorong. Relay diaktikan melalui inputan dari pin mikro.

Untuk mencari nilai Rb2 maka dapat dituliskan dengan rumus berikut :

:= .........................................…....... (2-14)

IC = Relay

........................................................…............. (2-

15)

2.8 Sensorik2.8.1 Optocoupler

Salah satu sensor yang digunakan adalah sensor kecepatan motor dengan menggunakan optocoupler, dan sensor limit switch untuk membatasi pergerakan pendorong. Sensor kecepatan (Optocoupler) digunakan untuk mengukur kecepatan dari motor DC yaitu dengan menggunakan optocoupler yang sinyalnya dipotong oleh Disk yang berlubang. Disk yang berlubang tersebut dihubungkan dengan poros dari motor DC sehingga yang terbaca adalah kecepatan putaran motor. Adaun disk yang dimaksud bisa dilihat pada gambar 2.14.

25

Gambar 2.14 Posisi Optocoupler Pada Disk

Pada disk diatas terdapat dua kondisi yang dibaca oleh Optocoupler yaitu High/Low. Jika Optocoupler lurus dengan bagian yang berlubang maka sinyal yang dikeluarkan adalah High, sedangkan jika Optocoupler lurus dengan bagian yang tidak berlubang maka sinyal yang dikeluarkan adalah Low. Karena disk tersebut berputar maka sinyal yang dihasilkan adalah berupa pulsa kotak yang frekuensinya berubah berdasarkan kecepatan putaran motor. Semakin cepat putaran motor maka frekuensi yang dihasilkan akan semakin besar demikian juga sebaliknya. Sehingga kecepatan motor dalam satuan rotasi permenit, bisa didapatkan dengan rumus sebagai berikut :

..........................................(2-

16)

2.8.2 Limit switch Limit switch oleh penulis digunakan sebagai sensor batas pendorong, sensor batas atas pengiris dan sensor deteksi dodolan kerupuk, dan berikut penjelasan tentang limit switch.

2.8.2.1 Cara Kerja Limit Switch Limit switch biasa disebut mikroswitch merupakan sakelar yang akan bekerja saat mendapat tekanan atau gesekan pada luas atau tangkai. Pada limit switch biasanya terdapat tangkai yang berupa tangkai atau plunyer ataupun roda sebagai sakelarnya. limit switch dirancang hanya untuk beroperasi apabila batas yang sudah ditentukan sebelumnya sudah dicapai. Sakelar-sakelar tersebut aktif jika terminal menyentuh objek.

2.8.2.2 Bentuk Limit SwitchKontak-kontak sebuah limit switch dilengkapi dengan pegas sehingga

dalam keadaan normal, kontak jalur bersama tersambung ke kontak yang disebut normal-tertutup (normally closed/nc). kontak ke tiga adalah kontak normal-terbuka (normally open/no). dibawah ini adalah kontak limit switch:

Terminal bersama (common) Terminal Norman tertutup (normally closed/nc) Terminal normal terbuka (normally open/no)

26

Limit switch ini ditempatkan sesuai dengan kebutuhan dan disesuaikan dengan keadaan benda agar dapat menyentuh tangkai dari limit switch tersebut, pengguaan jenis kontaktor juga disesuaikan dengan benda yang akan dijadikan penyentuh tangkai dari limit switch agar kontaktor tidak cepat patah atau rusak. Terminal normal terbuka (NO) berfungsi sebagai penghubung, sedangkan terminal normal tertutup (NC) berfungsi sebagai pemutus. Apabila tekanan yang menyentuh tangkai tertarik, maka kontak limit switch akan kembali ke posisi semula. Adapun konfigurasi dari limit switch bisa di lihat pada gambar 2.15.

Gambar 2.15 Limit switch

2.8.2.3. Bentuk Rangkaian Limit Switch Rangkaian limit switch hanya membutuhkan sebuah resistor. agar mendapatkan logika 1 pada saat limit switch tidak tertekan (mencegah tegangan mengembang) dan berlogika 0 saat limit switch ditekan. Sedangkan R1 untuk pembatas arus masuk ke mikrokontroler agar didapatkan arus ke mikro 0,5mA dengan menggunakan persamaan 2-17:

.............................................................................................(2-

17)

Agar lebih jelas tentang rangkaian limit switch yang menggunakan satu resistor saja, perhatikan gambar gambar 2.16.

27

Gambar 2.16 Rangkaian Limit Switch 2.9 Kontroler PID

`Kontroler PID pada proyek akhir ini dipasang pada motor pisau pengiris dengan tujuan untuk mempertahankan kestabilan putaran dari motor, mengingat profil kerupuk tidak sama kadang terdapat bagian yang kurang kenyal. Atas pertimbangan itu maka, jika tidak dikontrol motor akan menerima tekanan yang besar dan menyebabkan berhentinya motor untuk berputar stabil.

Setiap kekurangan dan kelebihan dari masing-masing kontroler P, I dan D dapat saling menutupi dengan menggabungkan ketiganya secara paralel menjadi kontroler proposional plus integral plus diferensial (kontroler PID). Elemen-elemen kontroler P, I dan D masing-masing secara keseluruhan bertujuan untuk mempercepat reaksi sebuah sistem, menghilangkan offset dan menghasilkan perubahan awal yang besar (Guterus, 1994, 8-10). Blok diagram kontroler PID dapat dilihat pada Gambar 2.17.

28

Gambar 2.17 Blok Diagram Kontroler PID Analog

Dari blok diagram diatas dapat diketahui bahwa persamaan kontroler PID adalah sebagai berikut :

....................................................

.(2-18)

Karakteristik konroler PID sangat dipengaruhi oleh kontribusi besardari ketiga parameter yaitu : P, I dan D. Penyetelan konstanta Kp, Ti, dan Td akan mengakibatkan penonjolan sifat dari masing-masing elemen. Satu atau dua dari ketiga konstanta tersebut dapat disetel lebih menonjol dibanding yang lain. Konstanta yang menonjol itulah akan memberikan kontribusi pengaruh pada respon sistem secara keseluruhan. Tabel berikut menunjukkan pengaruh konstanta gain pada tiap-tiap kontroler (Kp, Ki dan Kd).

Tabel 2.4 Pengaruh Konstanta Gain pada Sistem Close LoopGain

kotroler Rise Time Overshoot Setting time Eror steady state

Kp Menurun Meningkat Perubahan kecil

Menurun

Ki Menurun Meningkat Meningkat Hilang Kd Perubahan

kecilMenurun Menurun Perubahan

kecil

2.9.1 Penalaan Paramater Kontroler PID

Penalaan parameter kontroller PID selalu didasari atas tinjauan terhadap karakteristik yang diatur (Plant). Dengan demikian betapapun rumitnya suatu plant, perilaku plant tersebut harus diketahui terlebih dahulu sebelum penalaan parameter PID itu dilakukan. Karena penyusunan model matematik plant tidak mudah, maka dikembangkan suatu metode eksperimental. Metode ini didasarkan pada reaksi plant yang dikenai suatu perubahan. Dengan menggunakan metode itu model matematik perilaku plant tidak diperlukan lagi, karena dengan menggunakan data yang berupa kurva keluaran, penalaan kontroler PID telah dapat dilakukan. Penalaan bertujuan untuk mendapatkan kinerja sistem sesuai spesifikasi perancangan. Metode pendekatan eksperimen

29

adalah Ziegler Nichols. Metode ini sangat sesuai apabila model-model matematis kinerja tidak diketahui.

2.9.2 Metode Ziegler-Nichols

Ziegler-Nichols pertama kali memperkenalkan metodenya pada tahun 1942. Metode ini memiliki dua cara, metode osilasi dan kurva reaksi. Kedua metode ditujukan untuk menghasilkan respon sistem dengan lonjakan maksimum sebesar 25%. Kurva dengan lonjakan 25%dapat dilihat pada Gambar 2.18.

  Gambar 2.18 Kurva Respon Tangga Satuan yang Memperlihatkan

25 % Lonjakan Maksimum

2.9.3 Metode Kurva Reaksi

Metode kurva reaksi disebut satuan penyapadanan Ziegler-Nichols didasarkan pada respon tangga sistem. Metode ini didasarkan terhadap reaksi sistem untaian terbuka. Plant sebagai untaian terbuka dikenai sinyal fungsi tangga satuan. Kalau plant minimal tidak mengandung undur integrator ataupun pole-pole komplekss. Suatu sistem akan berbentuk S. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar 2.19.

 

30

Gambar 2.19 Respon tangga satuan sistem

Gambar 2.19 menunjukkan kurva S tersebut. Kelemahan metode ini terletak pada ketidak samaannya plant integrator maupun plant yang memiliki pole kompleks. Kurva berbentuk-s mempunyai dua konstanta, waktu mati (dead time) L dan waktu tunda T. Dari gambar 2.20 dibawah ini terlihat bahwa kurva reaksi berubah naik, setelah selang waktu L. Pada kurva dibuat suatu garis yang bersinggungan dengan garis kurva. Garis singgung itu akan memotong dengan sumbu absis dan garis maksimum. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar 2.20.

Gambar 2.20 Kurva Respon berbentuk S

Perpotongan garis singgung dengan sumbu absis merupakan ukuran waktu mati, dan perpotongan dengan garis maksimum merupakan waktu tunda yang diukur dari titik waktu L.

Penalaan parameter PID didasarkan perolehan kedua konstanta itu. Zeigler dan Nichols melakukan eksperimen dan menyarankan parameter penyetelan nilai Kp, Ti, dan Td dengan didasarkan pada kedua parameter tersebut. rumusan penalaan parameter PID berdasarkan cara kurva reaksi dapat dilihat pada tabel 2.5.

Tabel 2.5 Penalaan Paramater PID dengan Metode Kurva Reaksi

Tipe Kontroler Kp Ti Td

P - 0

31

PI 0

PD1,2

2L 0,5L