o berbasis mikrokontroler o (rancang bangun...
TRANSCRIPT
PROTOTIPE SISTEM PENGERING GABAH DENGAN
INDIKATOR KELEMBABAN DAN SUHU
BERBASIS MIKROKONTROLER
(Rancang Bangun dan Indikator)
The Prototype of Grain Dryer System with Humidity and
Temperature Indicators based on Microcontroller
(Design Build and Indicators)
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan
Diploma III Program Studi Teknik Elektronika
Jurusan Teknik Elektro
Oleh :
Iyan Jumaedi
091311016
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
BANDUNG
2012
iii
RIWAYAT HIDUP
PENDIDIKAN FORMAL
1. Perguruan Tinggi lulus tahun 2012 di Politeknik Negeri Bandung
2. SMA lulus tahun 2009 di SMA Negeri 1 Garut
3. SMP lulus tahun 2006 di SMP Negeri 2 Cikajang
4. SD lulus tahun 2003 di SD Negeri Cikondang IV
PENGALAMAN ORGANISASI
1. Anggota Himpunan Mahasiswa Elektronika POLBAN 2009 – 2012
2. Anggota UKM ROBOTIKA POLBAN 2009 – 2011
Nama : Iyan Jumaedi
NIM : 091311016
TTL : Garut, 18 Januari 1990
Alamat : Kp. Ciawi RT.05/ RW.03 Ds. Cikondang,
Kec. Cisompet, Kab. Garut 44174
E-mail : [email protected]
iv
...
…"Ya Tuhanku, tunjukilah aku untuk mensyukuri nikmat Engkau yang telah Engkau berikan
kepadaku dan kepada ibu bapakku dan supaya aku dapat berbuat amal yang saleh yang Engkau
ridhai; berilah kebaikan kepadaku dengan (memberi kebaikan) kepada anak cucuku. Sesungguhnya
aku bertaubat kepada Engkau dan Sesungguhnya aku Termasuk orang-orang yang berserah diri".
(QS. Al-Ahqaf : 15)
Merenungkan tentang nikmat Allah sungguh merupaka salah satu ibadah yang
utama. (Umar bin Abdul Azis)
Setiap orang sukses yang pernah saya jumpai mengatakan “Kehidupanku
berubah ketika aku mulai percaya pada diriku” (Horace)
Proyek Akhir ini aku persembahkan untuk Mamah dan
Bapak tercinta yang selalu memberikan dorongan,
motivasi, dan kasih sayang yang tiada batasnya
serta senantiasa mendo’akan aku untuk selalu
menjadi anak yang soleh, sukses, dan
menjadi kebanggaanmu.
Untuk adik-adikku Arman dan Amri, semoga kalian menjadi
anak yang soleh, sukses, serta selalu berbakti
kepada orang tua agama dan negara.
~عیان جومیدي ~
“Iyan Jumaedi”
v
ABSTRAK
Indonesia merupakan negara agraris yang antara lain memproduksi beras
yang berasal dari gabah yang melewati tahap pengeringan dan penumbukan.
Pengering gabah berbasis teknologi telah tersedia dipasaran tetapi tidak memiliki
sistem pembaca suhu dan kelembaban yang akurat, sehingga suhu dan
kelembaban tidak dapat diatur selama proses pengeringan, dan menyebabkan
kualitas gabah menurun. Untuk mengatasi masalah tersebut dirancang dan
direalisasikan Prototipe Sistem Pengering Gabah dengan Indikator Kelembaban
dan Suhu berbasis Mikrokontroler bagian Rancang Bangun dan Indikator.
Sistem ini dirancang dan direalisasikan untuk mendeteksi, memonitor serta
mengontrol suhu dan kelembaban. Sistem terdiri dari tiga bagian utama, yaitu
input berupa push button, limit switch, keypad serta SHT10, processor berupa
mikrokontroler Atmega 16, serta output berupa indikator LED, buzzer, dan LCD.
Push button berfungsi sebagai tombol start dan stop sistem. Keypad berfungsi
untuk memasukan data nilai suhu dan kelembaban yang diinginkan. Sensor
SHT10 berfungsi untuk melakukan pembacaan suhu dan kelembaban gabah
selama proses. Selanjutnya data dari sensor akan diproses dan dikontrol oleh
mikrokontroler Atmega 16. Output mikrokontroler Atmega 16 akan ditampilkan
pada LCD, diberikan perintah pada aktuator yang dikontrol oleh sistem yang
dibuat terpisah. Selama sistem melakukan proses, indikator LED ON, ketika
terjadi error buzzer akan ON dan proses OFF. Proses pengujian pengeringan
dilakukan satu siklus dan berurutan dengan penentuan hasil secara kualitatif, dan
kualitas terbaik di dapat pada pengaturan pengeringan 40°C dan 55%RH.
Kata kunci : Gabah, Pengeringan, Suhu, Kelembaban, Keypad, SHT10,
Mikrokontroler Atmega 16, LCD
vi
ABSTRACT
Indonesia is an agrarian country. One of it’s product is rice which is
derived from grain. In the post-harvest handling grain should be dryed and
pulverized before become rice. In market, the mostly grain dryer based on
technology are not completed with temperature and humidity system. Therefore,
the temperature and humidity can not be controlled during dryers process, and
caused the degradation of grain quality. This project concern to design and
realized the prototype of grain dryer system with humidity and temperature
indicators based on microcontroller, “Build design and indicators” part. This
part of system is designed and realized in order to read, monitor, and controll the
temperature and humidity. The system consist of the input push buttons, limit
switches, keypad and SHT10, processor microcontroller Atmega 16, the output as
well as LED indicator, buzzer, and the LCD. Push button has function as the start
and stop actuator. Keypad is used to enter data for the determine temperature and
humidity. SHT10 sensor is used to sense temperature and humidity in the grain
chamber during the drying process. The temperature and humidity as process
variable are controlled by microcontroller Atmega 16, the output of
microcontroller is displayed on LCD, and send to actuator which are controlled by
the other microcontroller in the other separately system. The LED indicator will
be active in the mode ON and the buzzer will be the ON and OFF when there is an
error during the process. The testing process of drying was carried out in a cycle
and sequential mode, the best result is achieved by determine of the drying
temperature at 40°C and humidity target 55%RH.
Key Word : Grain, Dryer, Temperature, Humidity, Keypad, SHT10,
Microcontroller Atmega 16, LCD
vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur dipanjatkan kehadirat Allah SWT, yang mana atas berkat
rahmat karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan proyek
akhir Prototipe Sistem Pengering Gabah dengan Indikator Kelembaban dan Suhu
berbasis Mikrokontroler Atmega 16 bagian Rancang Bangun dan Indikator.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah
membantu pada penyusunan laporan ini, baik berupa bantuan moril maupun
materil. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Yth. Ir. Hari Purnama, M.Eng., sebagai ketua Jurusan Elektro.
2. Yth. Ervin Marsita, ST., MT., sebagai ketua Program Studi DIII-Teknik
Elektronika.
3. Yth. Dr. Ir. Paula S. Rudati, M.si., sebagai pembimbing I.
4. Yth. Ir. Suheri Bakar, sebagai pembimbing II.
5. Yth. Yana Sudarsa, BSEE., MT., Dr. Drs. Petrus Pratomo, M.Eng., dan
Tjan Swi Hong, M.Sc. sebagai penguji.
6. Yth. Tjan Swi Hong, M.Sc., sebagai panitia Proyek Akhir 2011.
7. Yth. seluruh karyawan dan Staf Dosen Program Studi Teknik Elektronika
yang selama ini telah memberikan ilmu pengetahuan dan ketrampilan
kepada Penulis.
8. Firman Ar Rasyid sebagai rekan tim dalam menyelesaikan Proyek Akhir.
9. Teman-teman Teknik Elektronika, Politeknik Negeri Bandung khususnya
angkatan 2009
Pada pembuatan laporan ini, penulis menyadari masih terdapat
kekurangan-kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan masukan-
masukan berupa kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk penyempurnaan
penyusunan laporan-laporan selanjutnya. Akhir kata penulis berharap semoga
laporan Kerja Praktik ini bermanfaat bagi semua pihak, khususnya bagi penulis
dan umumnya bagi semua yang membacanya.
Bandung, Juni 2012
Penulis
viii
DAFTAR ISI
ABSTRAK ........................................................................................................ v
ABSTRACT ...................................................................................................... vi
KATA PENGANTAR .......................................................................................vii
DAFTAR ISI .................................................................................................. viii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... x
DAFTAR TABEL .............................................................................................xii
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................. 1
1.1 Latar Belakang Masalah ......................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah .................................................................................. 2
1.3 Tujuan .................................................................................................... 2
1.4 Batasan Masalah ..................................................................................... 3
1.5 Metodologi ............................................................................................. 3
1.6 Sistematika Penulisan ............................................................................. 4
BAB II LANDASAN TEORI ............................................................................ 5
2.1 Studi Literatur ........................................................................................ 5
2.2 Pengering Gabah .................................................................................... 7
2.2.1 Pengeringan alami ......................................................................... 8
2.2.2 Pengeringan Buatan ....................................................................... 9
2.3 Sistem Instrumentasi Elektronika ............................................................11
2.4 Mikrokontroler Atmega 16 .....................................................................12
2.5 Bascom AVR .........................................................................................14
2.5.1 Pengarah processor ........................................................................14
2.5.2 Tipe data .......................................................................................15
2.5.3 Variabel.........................................................................................15
2.5.4 Deklarasi .......................................................................................15
2.5.5 Operator ........................................................................................16
2.5.6 Pernyataan Kondisional .................................................................16
2.6 Sensor Suhu dan Kelembaban SHT10.....................................................17
2.7 Keypad 4x4 ............................................................................................20
ix
2.8 LCD 20x4...............................................................................................23
BAB III RANCANGAN DAN REALISASI ......................................................24
3.1 Langkah Perancangan .............................................................................24
3.2 Fungsi dan Cara Kerja Alat.....................................................................24
3.3 Spesifikasi Alat ......................................................................................26
3.4 Rancang Bangun dan Indikator ...............................................................26
3.5 Perancangan Alat ....................................................................................28
3.5.1 Perancangan perangkat keras (hardware) .......................................28
3.5.2 Perancangan perangkat lunak (software) ........................................33
3.6 Realisasi Alat .........................................................................................34
3.6.1 Realisasi perangkat keras (hardware) .............................................34
3.6.2 Realisasi perangkat lunak (software) .............................................39
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA ............................................................40
4.1 Pengujian dan Analisa RPS LM2576-ADJ ..............................................40
4.2 Pengujian dan Analisa Rangkaian Utama µC Atmega 16 ........................42
4.2.1 Pengujian dan analisa IC LM7805 .................................................43
4.2.2 Pengujian dan analisa IC mikrokontroler Atmega 16 .....................44
4.2.3 Pengujian dan analisa driver buzzer ...............................................46
4.3 Pengujian dan Analisa Sensor SHT10 .....................................................47
4.4 Pengujian Pengeringan Gabah ................................................................49
BAB V PENUTUP ............................................................................................56
5.1 Kesimpulan ............................................................................................56
5.2 Saran ......................................................................................................56
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................57
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Blok Diagram Sistem Instrumentasi Elektronika ................................11
Gambar 2 Blok Diagram Sistem Instrumentasi Elektronika berbasis
Mikrokontroler ...................................................................................11
Gambar 3 Tampilan Fisik dan Konfigurasi Pin Mikrokontroler Atmega 16 ........12
Gambar 4 Bentuk Fisik SHT10 ..........................................................................17
Gambar 5 Kurva Hubungan Temperatur dengan Nilai Toleransi SHT10 ............18
Gambar 6 Kurva Hubungan Kelembaban Relatif dengan Nilai Toleransi ...........18
Gambar 7 Skema Pengambilan Data ..................................................................19
Gambar 8 Grafik Hubungan Kelembaban terhadap Keluaran Digital ..................19
Gambar 9 Skematik Rangkaian Keypad 4x4 ......................................................21
Gambar 10 Tampilan LCD: (a) Tampak Depan, (b) Tampak Belakang ..............23
Gambar 11 Diagram Blok Sistem Keseluruhan ..................................................27
Gambar 12 Diagram Blok Sub-sistem Rancang Bangun dan Indikator ...............27
Gambar 13 Skematik Rangkaian Utama µC Atmega 16 .....................................29
Gambar 14 Skematik Rangkaian RPS LM2576 ..................................................30
Gambar 15 Skematik Rangkaian Driver LCD ....................................................30
Gambar 16 Desain Rangka Dalam (a)Tampak Depan (b) Tampak Samping .......31
Gambar 17 Desain Boks Pengering Tampak Depan ...........................................32
Gambar 18 Desain Boks Elektronik (a) Tampak Depan, (b) Tampak Samping ...33
Gambar 19 Komunikasi antara µC Atmega 16 dengan µC Atmega 8 .................34
Gambar 20 PCB Rangkaian Sistem Utama .........................................................34
Gambar 21 PCB Rangkaian RPS LM2576 .........................................................35
Gambar 22 PCB Rangakai Driver LCD ..............................................................35
Gambar 23 Rangka Boks Pengering ...................................................................35
Gambar 24 Boks Pengering Tampak Samping Kanan ........................................36
Gambar 25 Boks Pengering Tampak Keseluruhan ..............................................36
Gambar 26 Boks Elektronik (a) Tampak Depan, (b) Tampak Belakang ..............37
Gambar 27 Boks Elektronik (a) Tampak Samping, (b) Tampak Keseluruhan .....37
Gambar 28 Peletakan Komponen pada Boks Elektronik .....................................38
Gambar 29 Keseluruhan Sistem .........................................................................38
xi
Gambar 30 Wiring antara Boks Pengering dengan Boks Elektronik ...................39
Gambar 31 Diagram Pengukuran Rangkaian RPS LM2576-ADJ .......................41
Gambar 32 Diagram Pengukuran Rangkaian Utama µC Atmega 16 ...................43
Gambar 33 Diagram Pengukuran (Kalibrasi) SHT10 ..........................................47
Gambar 34 Grafik Hubungan %RH dan Suhu terhadap Waktu pada Pengujian
Satu Siklus .......................................................................................51
Gambar 35 Grafik Hubungan %RH dan Suhu terhadap Waktu pada Pengujian
Berurutan .........................................................................................52
Gambar 36 Gabah Hasil Proses Pengeringan ......................................................53
Gambar 37 Beras Hasil Penggilingan dari Gabah Proses Pengeringan ................54
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 1 Perbandingan Alat Pengering Gabah yang Pernah Dibuat dengan Alat
yang Akan Direalisasikan ..................................................................... 7
Tabel 2 Tipe Data pada Bascom AVR ................................................................15
Tabel 3 Konfigurasi Kaki SHT10 .......................................................................19
Tabel 4 Koefisien Perubahan Kelembaban .........................................................20
Tabel 5 Koefisien Kerugian Temperatur.............................................................20
Tabel 6 Koefisien Konversi Temperatur .............................................................20
Tabel 7 Hasil Pengukuran Tegangan Rangkaian RPS LM2576-ADJ ..................41
Tabel 8 Hasil Pengukuran LM7805 ....................................................................43
Tabel 9 Hasil Pengukuran Tegangan Keluaran Mikrokontroler Atmega 16 ........45
Tabel 10 Hasil Pengukuran Tegangan Driver Buzzer .........................................47
Tabel 11 Hasil Pengukuran Kalibrasi Temperatur sensor SHT 10 dengan temp-
meter ....................................................................................................48
Tabel 12 Hasil Pengukuran Kalibrasi RHtrue sensor SHT10 dengan RH.meter ....48
Tabel 13 Hasil Pengukuran Kalibrasi RHlinear sensor SHT10 dengan RH.meter ..49
Tabel 14 Perbandingan Data Percobaan Satu Siklus 270 menit Pertama .............50
Tabel 15 Perbandingan Data Percobaan Berurutan .............................................51
Tabel 16 Perbandingan Hasil Pengeringan berdasarkan Temperatur dan
Persentase Kelembaban ........................................................................53
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A Skematik Rangkaian dan Layout PCB
Lampiran B Flowchart Program
Lampiran C Listing Program
Lampiran D Datasheet Komponen
57
DAFTAR PUSTAKA
Chusaini, Nurul dan Billy Praginanta. 2010. Prototipe Sistem Pengering Gabah
Padi dalam Lumbung menggunakan Peralatan Listrik dan Kontrol
Elektronika. Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh Nopember
http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/78532/ATMEL/ATMEGA16.html
diakses 13-10-2011, 20.01 WIB
Jauhari, Nurdin. 2010. Akses 2 Sensor Suhu dan Kelembaban SHT11 dengan
BascomAVR. http://edwin-aw.web.ugm.ac.id/2011/04/akses-sensor-suhu-
dan-kelembaban-sht11-dengan-bascom-avr/, diakses 13-10-2011, 07:06
WIB
Sukmayara, Cepi. 2007. Simulasi Pengendali Suhu Sistem Pengeringan Gabah.
Bandung: Politeknik Negeri Bandung
Mossman, A. P. 1986. A review of basic concepts in Rice-drying research.
Critical Rev. in Food Sci and Nutr. 25(1):49-70.
Iguaz, A. and P. Versada. 2007. Moisture desorption isotherm of rough rice at
high temperatures. J. Food Eng. 79:794-802.
D.L. Proctor, FAO Consultant. 1994. Grain Storage Techniques. Roma : Food
and Agriculture Organization of the United Nations (FAO)
Stuart Leslie. 2012. AN#116-Reading the SHT11 Humidity Sensor.
http://www.mcselec.com/index.php?option=com_content&task=view&id=
80&Itemid=57. diakses 20-02-2012, 13.11 WIB
Samrilaode. 2011. Definisi Perancangan Sistem. http://id.shvoong.com/writing-
and-speaking/presenting/2129410-definisi-perancangan-
sistem/#ixzz1xb1emX7z. diakses12 juni 2012 (23.15)
Marsetio, Ir.,MS. 2012. Pelatihan Teknologi Pengolahan Hasil Pertanian
Pengeringan dan Penyimpanan Biji-Bijian.
http://www.gogreen.web.id/2008/04/pengeringan-buatan.html. diakses 23-
06-2012, 4.35 WIB