BAB III - RANCANG BANGUN PROTOTIPE PASTEURISASI SUSU
Transcript of BAB III - RANCANG BANGUN PROTOTIPE PASTEURISASI SUSU
48
BAB III
METODE PENELITIAN
Pada bab ini akan dibahas mengenai perencanaan dan perangkaian
perangkat keras (hardware) maupun pembuatan perangkat lunak (software).
Dimana perangkat lunak tersebut akan diintregasikan ke perangkat keras agar
dapat bekerja untuk menjalankan perangkat keras. Perancangan perangkat keras
dan perangkat lunak dilakukan dengan metode penelitian yang didasarkan pada
studi keputusan berupa data – data literature dari masing – masing komponen,
informasi dari internet dan konsep – konsep teoritis dari buku – buku penunjang.
Perancangan sebuah perangkat keras diperlukan sebelum proses
perangkaian perangkat keras. Perancangan ini berguna supaya pengerjaan tahapan
selanjutnya dapat dilakukan dengan lancar. Proses tahapan ini meliputi tahap
perangkat keras, perangkat lunak dan penggabungan perangkat keras dan lunak.
Berikut perancangan perangkat keras, arsitektur dan perangkat lunak
sistem:
3.1. Perancangan Perangkat Keras
Perancangan blok diagram perangkat keras pada sistem Rancang Bangun
Prototipe Pasteurisasi Susu, secara garis besar digambarkan pada Gambar 3.1.
STIKOM S
URABAYA
49
Push BottonStart
Push BottonMode A
Push BottonMode B
Sensor LevelAir
SensorLM35
LCD
ULN2803
Heater
Pompa Isi Air
Pompa Buang Air
Pompa Isi Susu
Relay Pompa Susu
Motor Pengaduk
Relay Heater
Relay Pompa IsiAir
Relay PompaBuang Air
Relay Pompa IsiSusu
Pompa SusuRelay Kipas
Fan KipasSirkulasi
Sensor LevelSusu
MikrokontrolerA
TMega32
(MetodePasteurisasi LTLT)
(MetodePasteurisasi HTST)
Relay Motor
Gambar 3.1. Blok diagram keseluruhan system
Dari Gambar 3.1. dapat dilihat bahwa sistem secara keseluruhan terbagi menjadi
beberapa bagian yaitu sebagai Input - an tombol push button yaitu “Start”, mode
“A” dan Mode “B”, sensor – sensor yaitu sensor level air untuk mendeteksi air
dipenampungan pemanasan air, sensor ketinggian susu di penampungan
pemanasan susu dan sensor LM35 untuk temperatur, sedangkan untuk Output
yaitu LCD, relay untuk Heater, pompa untuk mengisi air, isi susu dan
pembuangan air, pomp untuk menyedot susu, motor DC sebagai motor pengaduk
susu dan sebagai otak dari Input dan Output tersebut digunakan mikrokontroler
ATMega32 yang berfungsi untuk mengatur jalannya system Input dan Output,
dengan tujuan agar dapat menstabilkan proses pasteurisasi dan tidak melebihi
batas maksimal ataupun minimal dari temperatur pemanasan yang ditentukan
setiap metode pasteurisasi yang digunakan.
Pada Minimum system ATmega32 terdapat beberapa rangkaian pendukung
yaitu rangkaian reset dan rangkaian oscillator. Pada rangkaian reset menggunakan
STIKOM S
URABAYA
50
manual reset. Pada rangkaian oscillator menggunakan komponen kristal
8000000MHz sebagai clk (clock).
3.1.1. Rangkaian Microcontroller
Pada proyek akhir ini dibuat piranti pengendali menggunakan
Microcontroller keluaran AVR, yaitu ATmega32. Untuk mengaktifkan atau
menjalankan microcontroller ini diperlukan rangkaian minimum system.
Rangkaian minimum system tersebut terdiri rangkaian reset, rangkaian oscillator,
rangkaian power supply dan rangkaian sistem microcontroller.
A. Rangkaian minimum system microcontroller
Untuk menjalankan microcontroller dibutuhkan sebuah rangkaian
minimum agar microcontroller tersebut dapat bekerja dengan baik. Rangkaian
minimum microcontroller terdiri dari rangkaian reset dan rangkaian oscillator.
Reset pada microcontroler ATmega32 terjadi dengan adanya logika high
“1” selama dua cycle pada kaki RST pada microcontroller ATmega32. Setelah
kondisi pin RST kembali low, maka microcontroller akan menjalankan program
dari alamat 0000H. Dalam hal ini reset yang digunakan adalah manual reset.
Pada pin VCC diberi masukan tegangan operasi berkisar antara 4,5 volt
sampai dengan 5,5 volt. Pin RST mendapat Input dari manual reset. Rangkaian
minimum system dapat dilihat pada Gambar 3.2 berikut:STIKOM S
URABAYA
51
PB3
0
PC0
PD2PD1
5V
0
PA4
J5
CON8
12345678
U1
LM7805
1
3
2VIN
GND VOUT
R3
10k
5V
PA3
C4
30pf
PD7
PA7
PA2
3.5V
SCK
PC1
C2 47uf 16v
5V
PC2
J3
CON8
12345678
J8
CON5
12345
C22200uf
RESET
<Doc> <Rev Code>
<Title>
A
1 1Tuesday , July 30, 2013
Title
Size Document Number Rev
Date: Sheet of
MISO
PD6
0
J2
CON6
123456
R70.1
12V
J7
CON5
12345
PA0
PA5
J4
CON8
12345678
0
PD0
5V
PB2
C11000uf
PC3PC4
0
PA6
PA1ATMega32
12345678
9
1213
14151617181920 21
1011
31
3334353637383940
2223242526272829
30
32
PB0/(XCK/T0)PB1/(T1)PB2/(INT2/AIN0)PB3/(OC0/AIN1)PB4/(SS)PB5/(MOSI)PB6/(MISO)PB7/(SCK)
RESET
XTAL2XTAL1
PD0/(RXD)PD1/(TXD)PD2/(INT0)PD3/(INT1)PD4/(OC1B)PD5/(OC1A)PD6/(ICP) PD7/(OC2)
VCCGND
GND
PA7/(ADC7)PA6/(ADC6)PA5/(ADC5)PA4/(ADC4)PA2/(ADC2)PA3/(ADC3)PA1/(ADC1)PA0/(ADC0)
PC0/(SCL)PC1/(SDA)PC2/(TCK)PC3/(TMS)PC4/(TDO)PC5/(TDI)
PC6/(TOSC1)PC7/(TOSC2)
AVCC
AREF
PB4
C7
10uf
PD5
R4
100
C3
30pf
PC7
0
R1
330
J9
CON2
12
78R33
4
2
5
6
GND
VIN
Control
VOUT
0
SW3
SW PUSHBUTTON
J6
CON5
12345
PC5PC6
MOSI
PD3
5V
VR1 10K1
32
+VSGNDVr
PB1
L1 10uH 12
5V
PD4
PB0
D1
LED
Y1
8.0000mhz
5V (Adaptor)1
3
2+VS
GND
Vr
Gambar 3.2. Rangkaian Minimum System
Pin XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin oscillator bagi microcontroller
ATmega32. Pin XTAL1 befungsi sebagai Input dan XTAL2 sebagai Output
oscillator. Oscillator ini bisa berasal dari kristal atau dari keramik resonator.
Seperti yang sudah terlihat di atas, pin XTAL1 dan XTAL2 dihubungkan dengan
komponen XTAL sebesar 8000000 MHz. Pada proyek akhir ini dibuat rangkaian
oscillator internal yang terbuat dari kristal. Nilai C1 dan C2 masing-masing 33
pF.
STIKOM S
URABAYA
52
B. Perancangan Interface I/O
Rangkaian I/O dari microcontroller mempunyai kontrol direksi yang tiap
bitnya dapat dikonfigurasikan secara individual, maka dalam perancangan I/O
yang digunakan ada yang berupa operasi port ada pula yang dikonfigurasi tiap bit
I/O. Berikut ini akan diberikan konfigurasi dari I/O microcontroller tiap bit yang
ada pada masing-masing port yang terdapat pada microcontroller :
1. Port A
Port A digunakan untuk Input Sensor Temperatur LM35.
2. Port B
Port B digunakan untuk Input Sensor Level Air, Kipas dan Push Button.
3. Port C
Port C digunakan untuk Output LCD.
4. Port D
Port D digunakan untuk Output Relay dan Push Button.
Untuk perancangan interface Input dan Output pada microcontroller yang lebih
mendetil dapat dilihat pada tabel 3.1 dibawah :
Tabel 3.1. Perancangan interface Input/Output
Port Alokasi Port pada HardwarePortA.0 Input LM35PortB.1 Input Level Air Batas Atas APort B.2 Input Level Air Batas Bawah APort B.3 Input Level Air Batas Atas BPort B.4 Push Button Mode BPortB.5 Input Level Air Batas Bawah BPort B.6 Relay KipasPortC.0 -PortC.1 -PortC.2 D7 LCDPortC.3 D6 LCDPortC.4 D5 LCDPortC.5 D4 LCD
STIKOM S
URABAYA
53
C. Program Downloader
Untuk melakukan proses downloading program dalam format .HEX dari
komputer ke dalam memory program internal microcontroller, penulis
menggunakan kabel downloader dengan interface USB. USB Downloader adalah
sebuah alat sederhana yang bisa penulis gunakan untuk berkomunikasi pertukaran
data, dari komputer ke mikrokontroller ataupun sebaliknya dengan menggunakan
jalur data port USB. Dimana Gambar dan Skematiknya sebagai berikut :
Gambar 3.3 Gambar USB Downloader
PortC.6 EN LCDPortC.7 RS LCDPortD.0 Push Button Mode StartPortD.1 Push Button Mode APortD.2 Pin 8 ULN2803 (relay pomp susu)PortD.3 Pin 7 ULN2803 (relay motor)PortD.4 Pin 6 ULN2803 (relay isi air)PortD.5 Pin 5 ULN2803 (relay buang air)PortD.6 Pin 4 ULN2803 (relay isi susu)PortD.7 Pin 3 ULN2803 (relay Heater)
STIKOM S
URABAYA
54
Gambar 3.4 : Skematik USB Downloader(Sumber : http://www.fischl.de/usbasp/)
USB Downloader merupakan downloader yang komponen utamanya
adalah mikrokontroler atmega8 yang digunakan sebagai protokol komunikasi
serial berdasarkan program (firmware) yang telah kita tanamkan terlebih dahulu
ke chip atmega8. Firmware disini didefinisikan sebagai suatu program atau
perangkat lunak (biasanya berupa file dengan ekstensi *hex ) yang ditanamkan
pada memory non volatile (biasanya dalam mikrokontroler atmega8 pada memori
flash atau EEPROM) dan tidak dapat diubah (permanen) kecuali ada perubahan
fisik dari hardware. Firmware tersebut digunakan sebagai bentuk protocol atau
tugas khusus yang akan dijalankan dalam hal ini pada USBASP digunakan
sebagai protokol komunikasi serial SPI (serial programming interface ) antara PC
dan mikrokontroler target.
Sedangkan untuk konektor downloader pada microcontroller ATmega32
dapat dilihat pada Gambar 3.5 berikut:
STIKOM S
URABAYA
55
R1210k
5 V
SCKMOSIRSTMISO
J5
Downloader
123456
Gambar 3.5. Konektor Downloader pada MicrocontrollerATmega32
D. Rangkaian Reset
Reset pada microcontroler ATmega32 terjadi dengan adanya logika high
“1” selama dua cycle pada kaki RST pada microcontroller ATmega32. Setelah
kondisi pin RST kembali low, maka microcontroller akan menjalankan program
dari alamat 0000H. Dalam hal ini reset yang digunakan adalah manual reset.
Rangkaian reset dapat dilihat pada Gambar 3.6 berikut :
C710uf
SW3
SWPUSHBUTTON
0
R4
100
5V
R310k
Gambar 3.6. Rangkaian Reset
E. Rangkaian Oscillator
Pin XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin oscillator bagi microcontroller
ATmega32. Pin XTAL1 befungsi sebagai Input dan XTAL2 sebagai Output
oscillator. Oscillator ini bisa berasal dari kristal atau dari keramik resonator.
Rangkaian oscillator dapat dilihat pada Gambar 3.7 berikut:
STIKOM S
URABAYA
56
Gambar 3.7. Rangkaian Oscillator
Pada proyek akhir ini dibuat rangkaian oscillator internal yang terbuat
dari kristal. Nilai C1 dan C2 masing-masing 33 pF.
3.1.2. Rangkaian Pendukung.
Pada proyek ini menggunakan beberapa komponen pendukung untuk
membantu kinerja Input dan Output. Komponen pendukung ini memiliki
rangkaian dan penjelasan sebagai berikut :
A. Regulator
Pada bagian regulator untuk proyek ini menggunakan 2 komponen
regulator yaitu regulator untuk keluaran 5v dan 3,3v dimana dalam proyek ini
menggunakan IC 7805 dan IC 78R33 dimana pengunaannya untuk menstabilkan
tegangan dengan keluaran 5v dengan regulator 7805 dan tegangan keluaran 3,3v
dengan regulator 78R33.
1. Rangkaian Regulator Output 5v IC7805A
Rangkaian ini berfungsi untuk Catu daya. Catu daya merupakan
pendukung utama bekerjanya suatu sistem. Catu daya yang biasa
digunakan untuk menyuplai tegangan sebesar 5 Volt adalah catu daya DC yang
STIKOM S
URABAYA
57
memiliki keluaran +5 volt. Catu daya ini digunakan untuk mensuplay tegangan
sebesar 5 volt. IC 7805 (IC regulator) digunakan untuk menstabilkan tegangan
searah. Kapasitor digunakan untuk mengurangi tegangan kejut saat pertama kali
saklar catu daya dihidupkan. Sehingga keluaran IC regulator 7805 stabil sebesar 5
volt DC. Rangkaian regulator terlihat pada gambar dibawah ini.
Minimum Sy stem DC 5v
Output
D2
1N4002
1 2
0
U3
7805 (REGULATOR 5V)
2
4
6VIN
GND
OUT
C8C
C9C
InputAdaptor DC12 v
Gambar 3.8. Rangkaian Regulator 5v
2. Rangkaian Regulator Output 3,3v IC78R33
Rangkaian ini memiliki fungsi sama dengan rangkaian diatas, namun
untuk fungsinya berbeda, rangkaian regulator ini berfungsi untuk mensuplay
tegangan 3.3v untuk penggunaan alat pomp air elektrik…..(Gambar dapat dilihat
pada lampiran Skematik)
B. Rangkaian ULN2803
Rangkaian ULN2803 disini memiliki fungsi untuk driver dari relay
dimana pada proyek ini menggunakan 8 buah relay dengan memfokuskan 6 buah
relay utama untuk fungsi penting dalam proses pasteurisasi diantaranya relay
untuk Heater, relay pompa air elektrik 3.3v untuk susu, relay pomp susu, relay
pomp pengisi air, relay pomp air pembuangan dan relay motor.
STIKOM S
URABAYA
58
PD6
VCC
PD5
U1
ULN2803
109
12345678
1817161514131211
VCCGND
IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7IN8
OUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7OUT8
PD4
J4
Atmega 32
12345678
PD3
0
PD2
PC1PC0
J5
8 Relay
12345678
PD7
Gambar 3.9. Rangkaian ULN2803
C. Power Supply 12V 10A dan Adaptor 5V
Pada perancangan alat ini dibutuhkan Power Supply dengan Ampere yang
cukup besar dikarenakan lonjakan tegangan yang tidak stabil pada saat beberapa
alat yang bekerja secara bersamaan. Digunakannya power suppy dan adaptor
bertujuan agar supplay tegangan 5V tidak mengganggu tegangan yang 12 V,
tetapi pada dasarnya tidak seperti itu, akan tetapi dalam kasus permasalahan yang
dihadapi memerlukan penggunaan adaptor dan power supply untuk
memaksimalkan kinerja dari alat.
Gambar 3.10. (A) adaptor 5v. (B) power supply 12v
3.1.3. Rangkaian Input
Pada proyek ini terdapat rangkaian Input yaitu sensor temperature dan
sensor Level air Optocoupler dimana masing – masing komponen memiliki fungsi
STIKOM S
URABAYA
59
yang berbeda – beda untuk menunjang kinerja alat dalam proyek ini. Dimana
penjelasan dan rangkaiannya sebagai berikut :
A. Rangkaian Input Sensor Temperatur LM35
Rangkaian Input sensor temperatur LM35 memiliki fungsi untuk
mengetahuin temperatur yang terdapat pada ruang yang dipanasi pada proyek ini.
Rangkaian Input LM35 menggunakan ADC yang telah terdapat pada
mikrokontroler. Sensor LM35 ini terhubung pada pin A(0) pada mikrokontroler,
yang didalamnya telah terdapat ADC(0), dimana Output tegangan keluaran sangat
berubah - ubah berpadanan dengan perubahan suhu. Sensor ini berfungsi sebagai
pengubah dari besaran fisis suhu ke besaran tegangan yang memiliki koefisien
sebesar 10 mV /°C yang berarti bahwa kenaikan suhu 1° C maka akan terjadi
kenaikan tegangan sebesar 10 mV, dengan tegangan catu daya yang digunakan
adalah 5V, dengan mensetting keluaran Vref sebesar 1V dimaksudkan agar
kenaikan temperatur tidaklah secara cepat sehingga menjadi tidak akurat. Gambar
rangkaian Sensor Temperatur LM35 dapat dilihat pada gambar 3.12.
L1 10uH 12
0
R70.1
U4LM35
3
2
1VIN
VOUT
GRD
VR1 10K1
32
+VSGNDVr
5V
ATMega3212345678
9
1213
14151617181920 21
1011
31
3334353637383940
2223242526272829
30
32
PB0/(XCK/T0)PB1/(T1)PB2/(INT2/AIN0)PB3/(OC0/AIN1)PB4/(SS)PB5/(MOSI)PB6/(MISO)PB7/(SCK)
RESET
XTAL2XTAL1
PD0/(RXD)PD1/(TXD)PD2/(INT0)PD3/(INT1)PD4/(OC1B)PD5/(OC1A)PD6/(ICP) PD7/(OC2)
VCCGND
GND
PA7/(ADC7)PA6/(ADC6)PA5/(ADC5)PA4/(ADC4)PA2/(ADC2)PA3/(ADC3)PA1/(ADC1)PA0/(ADC0)
PC0/(SCL)PC1/(SDA)PC2/(TCK)PC3/(TMS)PC4/(TDO)PC5/(TDI)
PC6/(TOSC1)PC7/(TOSC2)
AVCC
AREF
Gambar 3.11. Rangkaian LM35
STIKOM S
URABAYA
60
Untuk mengetahui setiap kenaikan tersebut dibutuhkan pembanding yang
teruji keakuratannya, dimana digunakan suatu alat pembanding untuk
mendapatkan nilai temperature yang sesuai, agar proses pasteurisasi dapat
berjalan dengan baik. Dengan demikian didapatkan rumus untuk menentukan
persentase error pada sistem ini yaitu
%100% xsiNilaiAkura
siNilaiAkurakuranHasilPenguError
Keterangan :
1. Hasil Pengukuran : Nilai yang terukur pada sistem (temperatur
sistem oC).
2. Nilai Akurasi : Nilai yang terukur pada alat ukur (temperatur
thermometer oC).
B. Rangkaian Input Sensor Level Air
Rangkaian sensor level air ini menggunakan jenis sensor yang menyerupai
pelampung atau jenis float switch water level dimana salah satu ujungnya dialiri
tegangan catu daya 5v dan dilengkapi dengan rangkaian pull-up yang difungsikan
agar nilai Output yang keluar agar memiliki nilai 0 atau 1, dimana prinsip kerja
alat ini yaitu, saat sensor level air bernilai 1 apabila switch akan terdorong oleh air
yang naik ke permukaan dan tersentuh ujung katup pada sensor maka pin akan
High atau kondisi “open” dan begitu sebaliknya akan bernilai “0” apabila menjauh
dari katup atas dengan kondisi “close” atau low. Gambar 3.12 Rangkaian Level
Air.STIK
OM SURABAYA
61
Gambar 3.12. Rangkaian Level Air.
C. Push Button Mini switch.
Push Button disini memiliki fungsi untuk memfungsikan alat dan untuk
pemilihan mode pasteurisasi yang diinginkan user. Prinsip kerja Push Button
adalah memiliki fungsi sama seperti saklar push-on yaitu akan terhubung pada
saat katupnya ditekan pada batas penekanan tertentu yang telah ditentukan dan
akan memutus saat – saat katup tidak ditekan.
SW2SW PUSHBUTTON1 2
IC2ATMega32
12345678
9
12
13
1415161718192021
10
11
31
3334353637383940
2223242526272829
30
32
PB0/(XCK/T0)PB1/(T1)PB2/(INT2/AIN0)PB3/(OC0/AIN1)PB4/(SS)PB5/(MOSI)PB6/(MISO)PB7/(SCK)
RESET
XTAL2
XTAL1
PD0/(RXD)PD1/(TXD)PD2/(INT0)PD3/(INT1)PD4/(OC1B)PD5/(OC1A)PD6/(ICP)PD7/(OC2)
VCC
GND
GND
PA7/(ADC7)PA6/(ADC6)PA5/(ADC5)PA4/(ADC4)PA2/(ADC2)PA3/(ADC3)PA1/(ADC1)PA0/(ADC0)
PC0/(SCL)PC1/(SDA)PC2/(TCK)PC3/(TMS)PC4/(TDO)PC5/(TDI)
PC6/(TOSC1)PC7/(TOSC2)
AVCC
AREF5V
0
0
5V
C6
0.1uf
C5
100uf
5V
SW1SW PUSHBUTTON1 2
SW3SW PUSHBUTTON1 2
0
Gambar 3.13. Rangkaian Push Button.
STIKOM S
URABAYA
62
3.1.4. Rangkaian Output
A. Modul Display (LCD)
Modul display merupakan modul yang berfungsi untuk menampilkan
menu, intruksi – intruksi program yang akan dijalankan, informasi waktu dan
temperatur saat proses pasteurisasi dilakukan yang dikirim oleh mikrokontroler.
Informasi tersebut ditampilkan pada sebuah LCD 16 x 2.
IC2ATMega32
12345678
9
12
13
1415161718192021
10
11 31
3334353637383940
2223242526272829
30
32
PB0/(XCK/T0)PB1/(T1)PB2/(INT2/AIN0)PB3/(OC0/AIN1)PB4/(SS)PB5/(MOSI)PB6/(MISO)PB7/(SCK)
RESET
XTAL2
XTAL1
PD0/(RXD)PD1/(TXD)PD2/(INT0)PD3/(INT1)PD4/(OC1B)PD5/(OC1A)PD6/(ICP)PD7/(OC2)
VCC
GND
GND
PA7/(ADC7)PA6/(ADC6)PA5/(ADC5)PA4/(ADC4)PA2/(ADC2)PA3/(ADC3)PA1/(ADC1)PA0/(ADC0)
PC0/(SCL)PC1/(SDA)PC2/(TCK)PC3/(TMS)PC4/(TDO)PC5/(TDI)
PC6/(TOSC1)PC7/(TOSC2)
AVCC
AREF
5V
5V
D6
EN
0
0
RS
0
0
C6
0.1uf
+-
10k
107
263
J2A
LCD2X16
16151413121110
98
654321
7D1
DIODE
R1
RESISTOR TAPPED13
2
D4
5V
C5
100uf
D5
C60.1uf 0
D7
Gambar 3.14 Rangkaian LCD
B. Relay Motor
Motor DC digunakan sebagai pengaduk cairan susu agar cairan susu
didalam tabung pemanas cepat mencapai titik temperatur panas yang di inginkan.
Motor yang digunakan menggunakan tegangan 12v dan arus 1A. untuk
menjalankan motor DC ini memerlukan perantara antara mikrokontroler dan
motor driver. Dimana sebagai driver motor digunakan relay seperti yang
dijelaskan diatas sehingga memenuhi tegangan dan arus motor.
STIKOM S
URABAYA
63
VCC
0
PD7
U1
ULN2803
109
12345678
1817161514131211
VCCGND
IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7IN8
OUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7OUT8
PD6
PD3
PD5
PD2
PD4
0
K1
RELAY DPST
43
65
12
12v
M1
MOTOR AC
PC0PC1
J4
Atmega 32
12345678
5v
Gambar 3.15 Rangkaian Motor DC.
Kecepatan motor DC yang dikontrol dengan rangkaian diatas akan
memiliki torsi maksimum dan kecepatan masimum. Pada rangkaian interface
antara motor DC dengan mikrokontroler seperti pada rangkaian diatas, data
kontrol motor DC dari mikrokontroler diberikan ke driver ULN2803 untuk
menggerakan relay yang pada akhirnya relai ON dan motor DC mendapat supply
tegangan melalui kontaktor relay.
C. Relay Kipas
Kipas digunakan sebagai prototype pendingin ruangan yang dipanaskan,
yang difungsikan sebagai pendingin ruangan apabila panas yang dihasilkan
kompor melebihi temperatur yang diinginkan maka kipas akan menyala sampai
temperatur ruangan tersebut sesuai yang diinginkan.STIKOM S
URABAYA
64
RESET
PC6
PB1
PC7
IC2ATMega32
12345678
9
12
13
1415161718192021
10
11
31
3334353637383940
2223242526272829
30
32
PB0/(XCK/T0)PB1/(T1)PB2/(INT2/AIN0)PB3/(OC0/AIN1)PB4/(SS)PB5/(MOSI)PB6/(MISO)PB7/(SCK)
RESET
XTAL2
XTAL1
PD0/(RXD)PD1/(TXD)PD2/(INT0)PD3/(INT1)PD4/(OC1B)PD5/(OC1A)PD6/(ICP)PD7/(OC2)
VCC
GND
GND
PA7/(ADC7)PA6/(ADC6)PA5/(ADC5)PA4/(ADC4)PA2/(ADC2)PA3/(ADC3)PA1/(ADC1)PA0/(ADC0)
PC0/(SCL)PC1/(SDA)PC2/(TCK)PC3/(TMS)PC4/(TDO)PC5/(TDI)
PC6/(TOSC1)PC7/(TOSC2)
AVCC
AREF
PC0
PB6
0
C5
100uf
PA3
12V
Q1
BC557
1
2
3
PD4
PA0
PB5
PC1
U5
Relay _DPDT_nb
COM1
-
+
NC1
NO1
COM2NC2
NO2
PA5
5V
PA4
5V
PC5PC4
PB3
PD2PD3
0
PD1
R52k
PC2
PA1
C4
30pf
C3
30pf
0
PB2
PC3
0
5V
PD6
PA7
0
R2
R-Pack
123456789
181716151413121110
Y1
8.0000mhz
A-
+ MG2
Kipas 12 V
1
2
PD5
PD7
C6
0.1uf
PA2
PD0
PA6
A-
+
MG1
Kipas 12 V
1
2
Gambar 3.16 Rangkaian Relay Kipas.
Prinsip kerja kipas ini menggunakan prinsip logika high dan low pada pin
mikrokontroler digunakan untuk trigger pada rangkaian transistor (Transistor
BC557) sebagai saklar. Logika high akan dijadikan bias maju untuk pin basis
transistor sehingga transistor aktif ketika kaki colektor dan emitter dibias maju.
Untuk menghasilkan kondisi on / off seperti saklar, transistor dioperasikan pada
salah satu titik kerja, yaitu titik saturasi dan cut-off. Saat nilai saturasi, transistor
akan seperti sebuah saklar yang tertutup (on) sehingga arus dapat mengalir ke
kolektor menuju emitor. Sedangkan pada kondisi cut-off, transistor seperti sebuah
saklar terbuka (off) sehingga tidak ada arus yang mengalir ke emitor. Jadi saat
logika high atau bernilai 5 v maka relay akan aktif dan kipas akan berputar dan
jika logika low atau bernilai 0 v maka relay non-aktif dan kipas akan berhenti.
D. Relay Pomp Air Input dan Output
Relay pompa air ini sistem kerjanya sama seperti sama seperti pada
kinerja motor DC diatas menggunakan ULN2803 sebagai driver untuk
STIKOM S
URABAYA
65
menjalankan pompa. Dimana pada rangkaian interface antara pompa air dengan
mikrokontroler seperti pada gambar 3.17 gambar rangkaian relay pompa air, data
kontrol pompa air dari mikrokontroler diberikan ke driver ULN2803 untuk
menggerakan relay yang pada akhirnya relai ON dan pompa air mendapat supply
tegangan melalui kontaktor relay. Pompa akan ON apabila arus tegangan 5 v
masuk dan berlogika high atau bernilai 1 dan pompa akan OFF dengan kondisi
sebaliknya.
PD2
VCC
R6R
GRD
PC0
PD5
PC1
U1
ULN2803
109
12345678
1817161514131211
VCCGND
IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7IN8
OUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7OUT8
AC 220v
K2
RELAY DPST
43
65
12
PD7
J4
Atmega 32
12345678
PD6
PD4
C10
C
K2
RELAY DPST
43
65
12
PD3
R6R
C10
C
0
PompaOutputAir
PompaInputAir
PompaInputAir
PompaOutputAir
5v
Gambar 3.17 Rangkaian Pompa Air input dan Air Output
E. Relay Pomp Susu Input dan Output
Untuk pompa susu pada gambar 3.18 dibawah, cara kerjanya hamper
sama dengan pompa air, hanya saja yang sebagi pembeda disini adalah pompa
Output susu, pompa Output susu disini menggunakan alat pompa sedot air pada
gallon air minum kemasan. Dimana pada dasarnya menggunakan baterai yang
mengkonsumsi daya 3.5v sehingga untuk mengaktifkanya memerlukan suplay
daya 3.5 v dari regulator 3.5v sesuai pada gambar 3.9 rangkaian regulator diatas.STIKOM S
URABAYA
66
K3
RELAY DPST
43
65
12
PD2
VCC
R6R
AC 220v
PC0
GRD
PD5
PC1
U1
ULN2803
109
12345678
1817161514131211
VCCGND
IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7IN8
OUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7OUT8
K2
RELAY DPST
43
65
12
PD7
5v
J4
Atmega 32
12345678
PD6
PD4
PompaOutputSusu
PD3
C10
C
0
PompaInputSusu
PompaInputSusu
3.5v
PompaOutputSusu
Gambar 3.18. Rangkaian Susu Input dan Susu Output
F. Heater
Rangkain Heater sama seperti rangkaian – rangkaian lainnya hanya saja
daalam penggunaannya disini menggunakan 4 Heater untuk melakukan proses
pemanasan, 4 Heater tersebut di parallel ke dalam 1 relay dimana relay yang
digunakan yaitu relay 16A. Masing – masing Heater memiliki daya 150 Watt
sehingga dapat ditotal menjadi 600 Watt,
GRD
PD212vPD3
R6R
PD4
U1
ULN2803
109
12345678
1817161514131211
VCCGND
IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7IN8
OUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7OUT8
0
PD5PD6
K5
RELAY DPST
43
65
12AC 220v
J4
Atmega 32
12345678
PowerHeater
C11
C
PowerHeater
VCC
PC0
PD7PC1
Gambar 3.19. Rangkaian Heater.STIK
OM SURABAYA
67
3.2. Perancangan Arsitektur Sistem
Perancangan arsitektur sistem dalam hal ini adalah maket untuk
komponen – komponen elektronika, dimana terbuat dari besi sebagai kerangka
utama, acrilik sebagai penutup atas, papan kayu sebagai alas, dan mika sebagai
penutup luar yang dirancang seperti gambar 3.20.
Gambar 3.20 Arsitektur Sistem.
STIKOM S
URABAYA
68
Gambar 3.21 Sistem Keseluruhan.
Keterangan :
A. Board Utama
B. Heater
C. Panci Pemanas Air (Terdapat Sensor Ketinggian Air)
D. Panci Pemanas Susu (Terdapat Sensor Ketinggian Susu dan Sensor
Temperatur LM35)
E. Motor Pengaduk
F. Pompa Penyedot (Output susu)
G. Kipas Sirkulasi
H. Penampung Susu (Terdapat Pompa input susu)
I. Penampung Air (Terdapat Pompa input air)
J. Penampung Susu
K. Power Suppy dan Adaptor.
CID H
A
B
G
F
E
J K
STIKOM S
URABAYA
69
3.3. Perancangan Perangkat Lunak
Perancangan perangkat lunak bertujuan untuk memperoleh, menampilkan
data temperatur dan waktu untuk pemodelan Pasteurisasi yang digunakan.
Perancangan perangkat lunak terbagi dalam beberapa device sistem antara lain :
program baca level air, program baca temperatur, program hitung pemodelan
pasteurisasi, program dispay LCD, dan program untuk penggerak komponen –
komponen pembantu lainnya seperti, motor pengaduk, Heater (pemanas), kipas
sirkulasi, pompa penyedot susu, pompa untuk mengeluarkan air, pompa mengisi
air dan pompa mengisi susu. Diagram alir perangkat lunak secara umum dapat
dilihat pada Gambar 3.22. berikut.
STIKOM S
URABAYA
70
Gambar 3.22 Diagram alir program secara umum.
Pada gambar di atas merupakan pembacaan diagram alir program keseluruhan
secara umum, dimana saat awal pembacaan, program akan melakukan inisialisasi
fungsi –fungsi awal yang telah dibuat. Dimana saat sistem melakukan inisialisasi,
sistem melakukan pengecekan seluruh perintah yang akan dijalankan seperti timer,
interupsi, port – port yang digunakan dan yang lainnya diakhiri dengan
mendisplay perintah “system init” “waiting prosses.”. Pada saat pengecekan awal
sistem terjadi, dilakukan pengecekan dengan menjalankan fungsi dari kontrol
level air dan kontrol level susu, dimana saat kontrol level air pada sensor level air
bagian bawah dan kontrol level susu pada sensor level susu bawah yang terdapat
pada ruang pemanasan berlogika “1” atau “open” maka sistem akan menjalankan
perintah dengan display “mengkosongkan ruang” dengan penyesuaian komponen
Output untuk pengosongan ruang pemanasan yaitu pompa air keluar dan pompa
STIKOM S
URABAYA
71
susu keluar akan aktif hingga sensor mendeteksi bahwa air dan susu benar – benar
kosong. Jika sudah sensor tidak mendeteksi cairan yang ada dalam tabung atau
berlogika “0” atau “close” maka dilanjutkan dengan mendisplay perintah “start 2
continue”. Dengan mendisplay perintah “start”, dimaksudkan agar user
melakukan penekanan tombol “start”. Jika tombol “start” tidak ditekan sistem
akan menunggu hingga terjadi penekanan “fstart == 0”, dan sebaliknya jika
dilakukan penekanan maka sistem akan membaca penekanan tombol start “fstart
== 1” dengan perintah selanjutnya yaitu pengisian ruang pemanasan air dengan
dispalay “air masuk” dan disesuaikan dengan Output dari pompa air masuk akan
aktif, selanjutnya mengisi air pada ruang pemanasan air dan menunggu hingga
sensor level air atas mendeteksi kondisi “open” atau “1” dengan mendisplay
kondisi “air penuh” disesuaikan dengan pompa air masuk akan berhenti mengisi
dan dilanjutkan dengan mendisplay “pilih mode” dengan diaktifkannya timer
tombol “start” selama 5 menit, ketika salah satu tombol mode mendapat inputan
penekanan, maka setiap inputan tombol mode akan menjalankan masing – masing
prosesnya seperti proses (mode A) dan proses (mode B) dengan dimulainya
proses pemanasan.
Apabila salah satu tombol mode tidak ditekan makan sistem akan kembali
melakukan ke proses awal dimana akan terjadi pengosongan ruang dengan
aktifnya pompa air keluar dan menunggu kondisi sensor level air bawah bernilai
“0” atau “close” yang disesuaikan dengan berhentinya pompa air keluar dan
mendisplay “start 2 continue”.STIKOM S
URABAYA
72
3.3.1. Program Mikrokontroler
A. Program Tombol.
Diagram alir untuk mengetahui input penekanan tombol untuk
melakukan proses menjalankan alat dan memilih mode pasteurisasi yang
diinginkan user, dapat dilihat pada gambar 3.23. berikut.
Gambar 3.23. Diagram alir pembacaan input penekanan tombol.
Pada gambar 3.23. Diagram alir pembacaan input penekanan tombol
dimulai dengan inputan dari sensor level susu bawah dan level air bawah,
dikondisikan jika dalam media penampungan untuk pemanasan terdapat susu dan
air makan dikosongkan terlebih dahulu. Setelah itu tombol “Start” akan berfungsi.
Setelah penekanan tombol “Start”, pompa akan aktif untuk mengisi media
penampungan untuk pemanasan hingga level air atas menerima inputan. timer
tombol “Start” akan aktif selama 5 menit. Apabila salah satu tombol mode “A”
STIKOM S
URABAYA
73
atau mode “B” ditekan maka tombol “Start” akan disable dan proses selanjutnya
berlangsung, dan apabila tombol mode tidak ditekan selama 5 menit maka air
akan keluar kembali dan proses kembali ke awal. Berikut potongan program
pembacaan tombol yaitu :
system_init();while (1){
if (fstart == 0){
if (cek_tombol_start() == 1){
lcd_clear();lcd_putsf("Air Masuk");control_level_air(1);while(level_air_atas != 0);control_level_air(0);
} ………….. (lanjutan program bisa dilihat di halamanlampiran )
B. Program Mode A dan Mode B
Diagram alir untuk mengetahui mode mana yang akan diinputkan user
dapar dilihat pada gambar 3.24 berikut.
STIKOM S
URABAYA
74
Gambar 3.24. Diagram Alir Mode A dan Mode B.
Pada gambar 3.24 Diagram Alir Mode A dan Mode B diproses melalui
penekanan tombol mode oleh user sendiri sesuai kebutuhan waktu pasteurisasi
yang diinginkan. Dimana untuk tombol Mode A waktu yang di sediakan untuk
Mode pasteurisasi jenis LTLT (Low Temperature Long Time) dengan waktu
pasteurisasi selama 30 menit temperatur 600C - 630C dan untuk tombol Mode B
dengan mode pasteurisasi jenis HTST (High Temperatur Short Time) dengan
waktu pasteurisasi selama 15 detik temperatur 710C - 750C. berikut potongan
program pembacaan tombol Mode A dan Mode B.
#define TIMER_MODE_A 1800 // 30 MENIT#define TIMER_MODE_B 15 // 15 DETIK
void proses(u8 mode){
u16 lama_proses;float temp_ruang, temp_mulai_proses, temp_min, temp_max;
// --- PEMILIHAN MODE ---lcd_clear();if (mode == MODE_A)
STIKOM S
URABAYA
75
{lcd_putsf("MODE A BEGIN!");
lama_proses = TIMER_MODE_A;temp_ruang = TEMPERATUR_RUANG_A;temp_mulai_proses = TEMPERATUR_MULAI_PROSES_A;temp_min = TEMPERATUR_MIN_A;temp_max = TEMPERATUR_MAX_A;
}else{
lcd_putsf("MODE B BEGIN!");lama_proses = TIMER_MODE_B;temp_ruang = TEMPERATUR_RUANG_B;temp_mulai_proses = TEMPERATUR_MULAI_PROSES_B;temp_min = TEMPERATUR_MIN_B;temp_max = TEMPERATUR_MAX_B;
} ………….. (lanjutan program bisa dilihat di halaman
lampiran )
C. Program Pompa Air.
Diagram alir untuk mengaktifkan dan menon-aktifkan pompa air masuk
dan keluar, dimana diagram alirnya dapat dilihat pada gambar 3.25. sebagai
berikut.
Gambar 3.25. Diagram alir Pompa air.STIKOM S
URABAYA
76
Pada gambar 3.25. Diagram alir Pompa air, menunjukkan bahwa proses
kinerja pompa air, pada case (0) posisi pompa air non-aktif berarti pompa tidak
mendapat inputan untuk melakukan proses. Sedangkan case (1) pompa air masuk
akan aktif, dan case (2) pompa air keluar akan aktif. Berikut potongan program
pembacaan pompa air sebagai berikut:
void control_level_air(u8 mode_control){
switch (mode_control){
// stop pompa aircase 0 :{
pompa_air_out = 0;pompa_air_in = 0;break;
} ………….. (lanjutan program bisa dilihat di halaman lampiran )
D. Program Pompa Susu.
Program alir pompa susu berfungsi untuk mengaktifkan dan menon-
aktifkan pompa susu masuk dan keluar, dimana diagram alirnya dapat dilihat pada
gambar 3.26. sebagai berikut.
Gambar 3.26. Diagram Alir Pompa Susu.
STIKOM S
URABAYA
77
Pada gambar 3.26. Diagram Alir Pompa Susu proses kinerjanya sama
seperti pompa air diatas, dimana untuk case (0) menonaktifkan pompa susu input
maupun Output, case(1) mengaktifkan pompa susu masuk, dan case (2)
mengaktifkan pompa susu keluar. Berikut potongan program pembacaan diagram
alir pompa susu sebagai berikut :
void control_level_susu(u8 mode_control){
switch (mode_control){
case 0 :{
pompa_susu_out = 0;pompa_susu_in = 0;
} ………….. (lanjutan program bisa dilihat di halaman lampiran )
E. Program Pembacaan Temperatur.
Diagram alir untuk pembacaan temperatur yang berdasarkan inputan
sensor temperatur LM35 dengan Output temperatur “C” (cencius) terdapat pada
gambar 3.27.
Gambar 3.27. Diagram Alir Pembacaan Temperatur.
Pada gambar 3.27. Diagram Alir Pembacaan Temperatur menunjukkan
bahwa apabila sensor mendapat input temperatur maka outpunya akan masuk ke
STIKOM S
URABAYA
78
ADC, dimana nilai ADC sama dengan Read ADC. Nilai ADC merupakan data
digital yang telah dihasilkan dari konversi ADC. Untuk mendapatkan nilai dari
temperatur maka ((float) nilai adc * 102)/1023 dimana nilai dari 102oC itu didapat
dari nilai vref yang telah di setting 1000mV atau nilai maksimal dan nilai minimal
0mV 2oC. Saat proses pembacaan temperatur aktif atau enable nilai temperatur
akan ditampilkan dengan nilai temperatur dengan satuan celcius. Berikut
potongan program dari pembacaan temperatur.
float cek_temperatur(const u8 enable, const u8 baris, const u8kolom){
int nilai_adc = read_adc(0);s8 str[6];float temperatur = ((float)nilai_adc * 102)/1023;
}………….. (lanjutan program bisa dilihat di halaman lampiran )
F. Program Kipas.
Diagram alir kipas merupakan pembacaan input dari sensor temperatur,
menghasilkan Output kipas dapat dilihat pada gambar 3.28.
Gambar 3.28. Diagram Alir Kipas.
STIKOM S
URABAYA
79
Pada gambar 3.28. Diagram Alir Kipas diatas, kipas akan non-aktif apabila kurang
dari temperatur minimal dan temperatur control yang sudah di setting. Maka
Power kompor = 1, berarti heater dalam kondisi memanaskan. Apabila sebaliknya
kipas akan aktif, jika melebihi temperatur maksimal dan tidak sesuai dengan
temperatur control maka Power kompor = 0 dimana Power kompor = 0 itu
berfungsi untuk menon-aktifkan kompor. Potongan program sebagai berikut.
void control_temperatur(const u8 enable, const u8 baris, const u8kolom, float t_min, float t_max)
{float temp = cek_temperatur(enable,baris,kolom);if (temp <= t_min && ftemp_control){
Power_kompor(0);kipas = 1;ftemp_control = 0;
}}………….. (lanjutan program bisa dilihat di halaman lampiran )
STIKOM S
URABAYA