PENGATURAN TIMER KONVEYOR PADA ALAT PENCEGAHPERTUMBUHAN BAKTERI BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535

“The Controller of Timer Conveyor on InstrumentProventative the Growth of Bacteria Based on

Microcontroller ATMega8535”

Fadhillah Hazrina1

1Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi IndustriInstitut Sains dan Teknologi AKPRIND Yogyakarta

Email : imfadhillah21@gmail.com

Abstrak

Efek akut akibat efek sinar UV dari lampu UV dengan rentangpanjang gelombang tersebut dapat merusak pigmen kulit dan parahnyadapat mengakibatkan kanker kulit (untuk kontak langsung secara terusmenerus). Eksposur mata terhadap radiasi sinar UV secara langsungdapat mengakibatkan peradangan pada kornea, gangguan permanenpada penglihatan, fatalnya dapat menyebabkan kebutaan karenamerusak retina mata. Efek kronik lainnya dari sinar UV dapatmenyebabkan penuaan, imunosupresi, dan fotokarsinogenesis. Dampaktersebut dapat dihindari dengan membuat sebuah pengendali waktusecara otomatis agar kegiatan yang sifatnya berkontak langsung denganpaparan sinar UV dari lampu UV dapat diminimalisir sekecil mungkin.

ATMega8535 merupakan salah satu mikrokontroler yang memilikibanyak kegunaan dilihat dari fasilitas yang dimilikinya. Sensor yangdigunakan adalah sensor photodiode yang dapat mendeteksi keberadaanobjek di depannya dengan indikator ada dan tidak adanya cahaya yangditerimanya dari LED. Korelasi antara timer, sensor, lampu UV, danconveyor diekseskusi dalam software yang dibuat. Pembuatan softwaremenggunakan bahasa CAVR. Mekanisme sistem ini sangat bergantung

IST AKPRIND 2013 111042030

dari sensor photodiode yang akan mempengaruhi otomatisasi dari timer,lampu UV, dan konveyor.

Kata Kunci : Timer, ATMega8535, Sensor Photodiode

I. PENDAHULUAN

Sinar ultaviolet

merupakan penghilang

mikroba yang sangat kuat,

dengan panjang gelombang

efektif 260 nm.

Penyerapan sinar

ultaviolet dapat

terhambat apabila bahan

pangan yang akan dikenai

sinar permukaannya

tertutup (Jay, 1996).

Sistem penyinaran yang

diterapkan dalam alat ini

adalah dengan

memanfaatkan sinar dari

lampu UV dengan panjang

gelombang 2,5 Angstrom.

Menurut Suharyono, A.S.

(2007) lamanya penyinaran

akan sangat mempengaruhi

reduksi bakteri pada

makanan. Dalam sistem

yang dibuat ini kendali

waktu untuk mengatur

lamanya penyinaran sinar

UV menggunakan

mikrokontroler ATMega8535

sebagai pengendali

utamanya.

IST AKPRIND 2013 111042030

Salah satu contoh

perkembangan teknologi

dibidang komputer adalah

dengan munculnya

mikrokontroler yang

digunakan sebagai alat

pengendali otomatis yang

mampu diprogram sesuai

dengan keinginan

penggunanya. Penggunaan

mikrokontroler saat ini

semakin marak sebagai

pengganti mikroprosesor,

karena kemudahan

pemograman yang dapat

dilakukan dan harga yang

jauh lebih murah

dibandingkan dengan

mikroprosesor.

Pada skripsi ini,

terfokus pada pembuatan

sebuah sistem pengaturan

elektronis secara

otomatis. Dengan

dilengkapi sensor

photodiode sebagai

detektor objek yang akan

memberikan signal berupa

data digital ke

mikrokontroler untuk

dieksekusi. Rangkaian

Minimum mikrokontroler

ATMega8535 bertindak

sebagai otak sistem yang

akan mengkolerasikan

sensor photodiode, timer,

lampu UV, dan motor.

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Catu Daya

Perangkat elektronika

seharusnya dicatu oleh

sumber listrik searah DC

(Direct Current) yang stabil

agar dapat bekerja dengan

baik sesuai dengan

kegunaan dan

perancangannya. Baterai

IST AKPRIND 2013 111042030

atau accu adalah sumber

catu daya DC yang paling

baik. Namun apabila

digunakan untuk aplikasi

yang membutuhkan catu

daya lebih besar atau

bermacam, sumber dari

baterai atau accu tidak

akan cukup. Sumber catu

daya yang lain adalah

sumber listrik bolak –

balik AC (alternating

current) dari pembangkit

tenaga listrik. Untuk

mengubah menjadi tegangan

DC yang baik dan stabil

diperlukan suatu tahapan

proses yang secara umum

diperlihatkan pada Gambar

2.1.

Gambar 2.1. Diagram

Proses Catu Daya DC

Transformator

diperlukan sebagai

komponen yang berfungsi

untuk menurunkan tegangan

AC dari jala – jala

listrik pada kumparan

primernya menjadi

tegangan AC yang lebih

kecil pada kumparan

sekundernya.

2.2 Mikrokontroler

ATMega8535

ATMega8535 adalah 8-

bit mikrokontroler yang

termasuk keluarga AVR

yang menggunakan

arsitektur RISC,

diproduksi oleh ATMEL.

Arti RISC adalah setiap

IST AKPRIND 2013 111042030

instruksi dieksekusi

dalam satu clock.

ATMega8535 dapat

melaksanakan instruksi

mendekati 1 MIPS tiap MHz

mengikuti pembuat sistem

untuk mengoptimalkan

konsumsi daya terhadap

kecepatan proses.

ATMega8535 memilki banyak

fasiltas yang sudah

terintegrasi didalamnya.

Keunggulan ATMega8535

dibandingkan keluarga AVR

lainnya diantaranya

adalah sebagai berikut.

a. 8 KB In-System Self-Programmable Flash

b. 512 Byte EEPROM

c. 512 Byte SRAMInternal

d. Dua Timer/Counter 8-bit

e. Satu Timer/Counter 16-bit

f. Real Time Counter

g. Empat Channel PWM

h. 8-channel, 10-bit ADC

i. Dua kabel Serial

j. Programmable SerialUSART

k. Master/Slave SPI SerialInterface

l. Komparator Analog

ATMega8535 memiliki

40 pin (DIP). Konfigurasi

Pin ATMega8535 dapat

dilihat pada Gambar 2.7.

IST AKPRIND 2013 111042030

Gambar 2.2.Konfigurasi Pin

ATMega8535

Fungsi pin – pin pada

ikrokontroler ATMega8535

adalah sebagai berikut.

1. Pin 10 (VCC )

dihubungkan ke Power Supply

5 volt

2. Pin 11 dan Pin 31

(GND) dihubungkan ke

Ground.

3. Pin 33 sampai Pin 40

adalah Port A (PA7..PA0),

merupakan masukan analog

ke A/D Converter. Port A

juga dapat berfungsi

sebagai 8-bit I/O port

bi-directional, jika A/D

Converter tidak digunakan.

4. Pin 8 sampai Pin 1

adalah Port B

(PB7..PB0), merupakan 8-

bit I/O port bi-directional

dengan resistor pull-up

internal (untuk setiap

bit).

2.3 Photodiode

Photodiode adalah

jenis diode yang

berfungsi mendeteksi

cahaya. Photodiode

merupakan sensor cahaya

semikonduktor yang dapat

mengubah besaran cahaya

menjadi besaran listrik.

Photodiode merupakan sebuah

diode dengan sambungan p-n

yang dipengaruhi oleh

IST AKPRIND 2013 111042030

cahaya dalam kerjanya.

Cahaya yang dapat

dideteksi oleh photodiode

ini mulai dari cahaya

inframerah, cahaya

tampak, ultra ungu sampai

dengan sinar-X.

Gambar 2.3. Bentuk

Fisik Photodiode

Gambar 2.4. Lambang

Photodiode

Prinsip kerja dari

photodiode jika sebuah

sambungan p-n dibias maju

dan diberikan cahaya

padanya, maka pertambahan

arus sangat kecil

sedangkan jika sambungan

p-n dibias mundur arus

akan bertambah cukup

besar.

2.4 LED (Light Emitting

Diode)

LED (Light Emitting Diode)

adalah semikonduktor

(dioda) yang dapat

mengeluarkan cahaya.

Terdapat berbagai macam

warna LED, yaitu merah,

hijau, orange, kuning,

dan biru, serta dalam

berbagai bentuk. Seperti

juga dioda, LED juga

merupakan komponen yang

akan aktif (menyala) jika

diberi tegangan bias

maju, dan tidak aktif

IST AKPRIND 2013 111042030

jika diberi tegangan bias

mundur.

Gambar 2.4. Rangkaian

untuk Menyalakan LED

Gambar di atas

menunjukkan rangkaian

untuk menyalakan LED,

anode terhubung dengan

kutub positif catu daya

dan katode terhubung

dengan resistor dan

ground. Fungsi resistor

pada rangkaian yang

melibatkan LED adalah

sebagai pembatas arus.

Untuk menyalakan LED

hanya diperlukan arus

sebesar 1 – 10 mA,

sedangkan arus yang dapat

diberikan catu daya

(dengan tegangan berkisar

5 – 9 V) cukup besar.

Jika arus yang masuk LED

tidak dibatasi, maka LED

akan rusak. Resistor

dapat diletakkan pada

sisi katode maupun anode

dari LED.

2.5 Relay

Relay adalah saklar

elektronik yang dapat

membuka atau menutup

rangkaian dengan

menggunakan kontrol dari

rangkaian elektronik

lain. Relay terdiri dari

coil dan contact. Coil adalah

gulungan kawat yang

mendapatkan arus listrik,

sedangkan contact adalah

sejenis saklar yang

IST AKPRIND 2013 111042030

pergerakannya tergantung

dari ada tidaknya arus

listrik di coil. Contact

ada 2 jenis, yaitu

Normally Open (kondisi awal

sebelum diaktifkan open),

dan Normally Close (kondisi

awal sebelum diaktifkan

close).

Gambar 2.5. (a)

Bentuk Fisik dan (b)

Simbol Relay

Berdasarkan pada

prinsip kerja dari relay,

ketika coil mendapatkan

energi listrik

(energized), maka akan

timbul gaya

elektromagnetik pada coil

yang akan menarik armature

yang berpegas. Coil yang

bersifat lektromagnetik

akan menarik saklar dari

NC ke kontak NO.

Sebaliknya, saat coil

tidak mendapatkan energi

listri (unenergized),

tidak akan ada gaya

elektromagnetik yang

timbul pada coil. Sehingga

saklar kembali ke kontak

NC.

2.6 TRIAC BT 136

TRIAC, atau Triode

for Alternating Current

(Trioda untuk arus

bolak – balik) adalah

sebuah komponen

elektronik yang kira –

kira ekivalen dengan

IST AKPRIND 2013 111042030

dua SCR (Silicon Controlled

Rectifier) yang disambungkan

antiparalel dan kaki

gerbangnya disambungkan

bersama. Nama resmi untuk

TRIAC adalah Bidirectional

Triode Thyristor. Ini

menunjukkan saklar

dwiarah yang dapat

mengalirkan arus

listrik ke kedua arah

ketika dipicu

(dihidupkan). Ini dapat

disulut baik dengan

tegangan positif ataupun

negatif pada elektroda

gerbang.

Low-Current TRIAC

dapat mengontak hingga

kuat arus 1 Ampere

dan mempunyai maksimal

tegangan sampai beberapa

ratus Volt. Medium-Current

TRIAC dapat mengontak

sampai kuat arus 40

Ampere dan mempunyai

maksimal tegangan hingga

1.000 Volt.

(http://id.wikipedia.org/

wiki/TRIAC)

Gambar 2.6. Bentuk Fisik

TRIAC BT136 dan Simbolnya

III. METODOLOGI

PENELITIAN

Pada pengerjaan

skripsi ini, dibagi

menjadi dua bagian yaitu

perangkat keras

(hardware) dan perangkat

lunak (software).

Sistematika pembahasan

akan dimulai dari

IST AKPRIND 2013 111042030

pembuatan dan penjelasan

blok diagram beserta

deskripsi alat,

dilanjutkan tentang

penjelasan perancangan

perangkat keras, yaitu

perancangan elektronik,

serta yang terakhir

adalah penjelasan

perancangan perangkat

lunak yang meliputi,

pemograman mikrokontroler

dengan CAVR.

3.1 Blok Diagram Sistem

Adapun blok diagram

sistem alat ini dapat

dilihat pada gambar di

bawah ini,

Gambar 3.1. Blok Diagram

Sistem

Pada dasarnya prinsip

kerja dari alat ini

merupakan suatu sistem

pengendalian waktu untuk

penyinaran sinar UV

terhadap sejumlah sampling

makanan yang diuji

cobakan. Timer atau

pewaktu lamanya

penyinaran sinar UV sudah

diatur dalam program dari

0 – 999, sehingga berapa

pun waktu yang di-input-

kan pada keypad akan

diproses oleh sistem.

Sensor yang digunakan

IST AKPRIND 2013 111042030

adalah sensor

fotodetektor, yaitu

photodiode. Photodiode akan

memberikan masukan ke

mikrokontroler berupa

data digital untuk

selanjutnya hasil yang

diperoleh akan diolah dan

digunakan untuk

menghidupkan dan

mematikan motor sebagai

penggerak konveyor dan

lampu UV sebagai sumber

penyinaran sinar UV.

3.2 Perancangan Perangkat

Keras

Pembahasan mengenai

perancangan perangkat

keras pada sistem ini

adalah pembahasan

perancangan elektronik.

Perancangan elektronik

disini dimaksudkan

seluruh hal yang

berhubungan mengenai

rangkaian elektronik dan

sejenisnya.

3.2.1 Rangkaian Catu Daya

Setiap rangkaian

elektronik tentunya

membutuhkan catu daya,

sehingga perancangan catu

daya menjadi hal yang

sangat penting, untuk

memberikan kebutuhan arus

dan tegangan yang sesuai

dengan alat.

Gambar 3.2 Rangkaian Catu

Daya

IST AKPRIND 2013 111042030

3.2.2 Rangkaian Sensor

Photodiode

Rangkaian sensor

photodiode akan

berkolerasi langsung pada

rangkaian sistem minimum

ATMega8535.

Gambar 3.3 Rangkaian

Sensor Photodiode

3.2.3 Perancangan Keypad

4x4

Keypad pada sistem

ini berfungsi untuk

memilih, dan mengatur

waktu. Tombol yang

digunakan terhubung pada

PORTB.0, PORTB.1,

PORTB.2, PORTB.3,

PORTB.4, PORTB.5,

PORTB.6, PORTB.7.

PC6/TOSC1 28PC5 27PC4 26PC3 25PC2 24PC1/SDA 23PC0/SCL 22

PC7/TOSC2 29

PA6/ADC6 34PA5/ADC5 35PA4/ADC4 36PA3/ADC3 37PA2/ADC2 38PA1/ADC1 39PA0/ADC0 40

PA7/ADC7 33PB6/M ISO7 PB5/M OSI6 PB4/SS5 PB3/AIN1/OC04 PB2/AIN0/INT23 PB1/T12 PB0/T0/XCK1

PB7/SCK8

PD6/ICP120 PD5/OC1A19 PD4/OC1B18 PD3/INT117 PD2/INT016 PD1/TXD15 PD0/RXD14

PD7/OC221

RESET9XTAL113XTAL212

AVCC 30AREF 32

U1

ATM EGA8535

1 2 3

6548 9

=

7

++CON 0

A

B

C

D

1 2 43

Gambar 3.4. Rangkaian

Perancangan Keypad

3.2.4 Rangkaian Dimmer

Rangkaian dimmer

merupakan rangkaian yang

sudah umum digunakan

untuk mengatur iluminasi

cahaya lampu pijar pada

sumber tegangan DC (Direct

Current) yang cukup

sederhana untuk

diimplementasikan hanya

dengan pengaturan

tegangan menggunakan

IST AKPRIND 2013 111042030

resistor variabel. Pada

kesempatan kali ini

rangkaian dimmer

diaplikasikan dalam

pengaturan motor AC

dengan arus maksimal 10

Ampere 250 VAC.

Gambar 3.5. Rangkaian

Dimmer

3.2.5 Perancangan

Rangkaian LCD 16x2

LCD 16x2 pada

perancangan pengaturan

timer pada alat pencegah

pertumbuhan bakteri

dimanfaatkan sebagai

penampil data waktu menit

dan detik. Berikut adalah

Tabel 3.1. yang

menampilkan konfigurasi

koneksi antara modul LCD

dengan mikrokontroler.

Tabel 3.1. KoneksiAntara Modul LCD dengan

Mikrokontroler

PinLCD

Keterangan LCD

PortMikrokontr

oler1 GND GND2 VCC VCC4 RS PORTA.05 RW PORTA.16 EN PORTA.211 D4 PORTA.412 D5 PORTA.513 D6 PORTA.614 D7 PORTA.7

Gambar 3.6. Rangkaian

Penampil LCD 16x2

IST AKPRIND 2013 111042030

3.2.6 Rangkaian Sistem

Minimum ATMega8535

Sistem minimum

Mikrokontroler

ATMega8535 digunakan

sebagai pengendali utama

dan sekaligus sebagai

unit menyimpan data –

data waktu lamanya

penyinaran sinar UV pada

makanan. Rangkaian

osilator pada sistem

minimum ATMega8535 ini

menggunakan crystal

sebesar 8 MHz serta 2

buah kapasitor keramik

yang bernilai 22 pF.

Rangkaian osilator

pada sistem minimum ini

berfungsi sebagai detak

clock bagi mikrokontroler

yang terhubung pada pin

12 dan 13. Dan reset yang

terhubung pada pin 9 yang

terkoneksi dengan switch

push on sebagai tombol

reset. Rangkaian reset pada

sistem minimum berfungsi

untuk menjalankan program

dari awal.

Gambar 3.7. Rangkaian

Sismin ATMega8535

3.3 Perancangan Perangkat

Lunak

Pada sistem

pengaturan timer pada

alat pencegah pertumbuhan

bakteri ini,

Mikrokontroler diprogram

IST AKPRIND 2013 111042030

dengan menggunakan bahasa

pemrograman C dengan file

berekstensi *.c. Melalui

perangkat lunak CAVR,

file ini kemudian di-

compile menjadi file

hexadesimal dengan

ekstensi file *.hex. File

.hex ini kemudian di-

download ke dalam

mikrokontroler dengan AVR

Studio.

Gambar 3.8. Compiler

CAVR

Gambar 3.9. Diagram Alir

Program (Flowchart)

IV. PENGUJIAN DAN

PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Rangkaian

Catu Daya

Catu daya merupakan

aspek bagian yang penting

dalam suatu rangkaian,

yaitu sebagai sumber

tegangan untuk

menjalankan seluruh kerja

rangkaian. Pada pengujian

IST AKPRIND 2013 111042030

rangkaian catu daya ini

meliputi pengujian pada

transformator dan

rangkaian regulator

LM7805. Tujuan

dilakukannya pengujian

catu daya adalah untuk

mengetahui tegangn

keluaran pada catu daya,

apakah sudah sesuai

dengan yang dibutuhkan.

Tabel 4.1 Hasil Pengujian

Tegangan Catu Daya

4.2 Pengujian RangkaianSistem Minimum ATMega8535

Pengujian yang

dilakukan bertujuan untuk

menguji mikrokontroler

sudah bekerja dengan baik

atau tidak. Pengujian

yang dilakukan untuk

rangkaian sistem minimum

ATMega8535 adalah

pengujian indikator LED

yang terhubung pada

mikrokontroler,

Gambar 4.1.

Pengujian Tegangan VCC

4.3 Pengujian Tampilan

LCD

IST AKPRIND 2013 111042030

Mikrokontroler

ATMega8535

LCD 16x2

Pengujian tampilan

LCD 16x2 dilakukan

dengan cara men-download

program LCD ke dalam

mikrokontroler

ATMega8535 dan

menyambungkan LCD pada

PORT.A mikrokontroler

ATMega8535. Berikut

adalah blok diagram

pengujian tampilan LCD.

Gambar 4.2. Blok

Pengujian Tampilan LCD

Gambar 4.3. Diagram

Aliran Tampilan Program

Untuk LCD

Gambar 4.4. Hasil

Pengujian Tampilan LCD

4.4 Pengujian Sensor

Photodiode

Berikut adalah hasil

pengujian besarnya

tegangan yang dihasilkan

oleh sensor photodiode yang

berkolerasi dengan cahaya

yang dihasilkan oleh LED,

dengan indikasi ada dan

tidak yang menghalangi

cahaya dari LED.

IST AKPRIND 2013 111042030

Tabel 4.2. HasilPengujian Sensor

Photodiode

4.5 Pengujian Dimmer

Rangkaian dimmer pada

sistem ini berfungsi

untuk mengatur kecepatan

putar konveyor. Pada

rangkaian dimmer terdapat

komponen TRIAC sebagai

komponen utamanya yang

berfungsi untuk mengatur

tegangan AC.

Tabel 4.3. HasilPengujian Rangkaian

Dimmer

V. KESIMPULAN

1. Telah berhasil

diciptakan sebuah

sistem elektronis

pengaturan timer

konveyor untuk mengatur

lamanya penyinaran

sinar UV pada makanan

dengan menggunakan

mikrokontroler

ATMega8535 sebagai

kontrol utamanya.

2. Dari hasil

pengukuran besarnya

tegangan sensor saat

IST AKPRIND 2013 111042030

ada objek adalah 4.20

Volt. Supply tegangan

diambil dari VCC yang

merupakan keluaran dari

regulator LM7805. Saat

tidak ada objek

tegangan sensor 1.42

Volt, hal tersebut

ideal untuk tegangan

kerja fotodioda

mendeteksi cahaya.

3. Besarnya tegangan

keluaran (VAC) dan arus

beban (Ampere) dimmer

yang terukur

berhubungan dengan

posisi derajat

potensiometer yang

mempengaruhi kecepatan

konveyor. Arus beban

yang terukur semakin

besar ketika knop

potensiometer diputar

kearah maksimum yaitu

270o.

4. Perbandingan reducer

pada konveyor adalah 1 :

14, yang menyatakan 14

putaran untuk reducer

kecil sebanding dengan

1 putaran dari reducer

yang besar.

5. Berdasarkan hasil

pengamatan, bahan

makanan yang tidak

disinari oleh sinar UV

akan mengalami masa

pembusukan lebih cepat

dibandingkan dengan

bahan makanan yang

tidak disinari oleh

sinar UV.

VI. DAFTAR PUSTAKA

Adhi P, Briliant dan

Herlan. 2009.

Rangkaian Dimmer

IST AKPRIND 2013 111042030

Pengaturan Iluminasi

Lampu Pijar Berbasis

Internally Triggered

TRIAC. Pusat

Penelitian

Informatika LIPI.

Jakarta.

Iswanto. 2008.

Mikrokontroler

ATMega8535 dengan

Bahasa Basic.

Yogyakarta. Gava

Media.

Karimatul, Anni. 2011.

Pengendalian Suhu dan

Kelembaban Relatif

Rumah Tanaman Jamur

Tiram Berbasis

Mikrokontroler.

Diploma Teknik

Elektro Universitas

gadjah Mada

Yogyakarta.

Nugroho Adi, Agung. 2010.

Mekatronika. Graha

Ilmu. Yogyakarta.

Paul, Albert, Malvino.

1981. Prinsip –

Prinsip Elektronika.

Edisi Pertama, Buku

Satu. Salemba

Teknika. Jakarta.

Suharyono, A.S. 2007. The

Effect of Ultraviolet and

Plastic Package toward

Reduction of Total Microbes

in Soybean Milk. Jurusan

Teknologi Pasca

Panen, Fakultas

Pertanian,

Universitas Lampung.

Wicaksono, Handy. 2009.

Programmable Logic

Controller (Teori,

Pemograman, dan

Aplikasinya dalam

IST AKPRIND 2013 111042030

Otomasi Sistem. Graha

Ilmu. Surabaya.

IST AKPRIND 2013 111042030