RANCANG BANGUN ALAT PENYANGRAI DAN PENDINGIN BIJI …digilib.unila.ac.id/55685/3/LAPORAN SKRIPSI...
62
RANCANG BANGUN ALAT PENYANGRAI DAN PENDINGIN BIJI KOPI OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 2560 (Skripsi) Oleh DAPIN PITRA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2018
Transcript of RANCANG BANGUN ALAT PENYANGRAI DAN PENDINGIN BIJI …digilib.unila.ac.id/55685/3/LAPORAN SKRIPSI...
RANCANG BANGUN ALAT PENYANGRAI DAN PENDINGIN BIJI
KOPI OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 2560
(Skripsi)
Oleh
DAPIN PITRA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2018
ABSTRACT
DESIGN AND DEVELOPMENT OF AUTOMATIC COFFEE SEEDS
AND REFRIGERATOR TOOLS BASED ON ARDUINO ATMEGA2560
MICROCONTROLLER
BY
DAPIN PITRA
Roasting is the process of physical and chemical changes experienced by coffee
beans such as changes in color and distinctive aroma using heaters. The longer the
roasting time, the color of the roasted coffee beans approaches dark brown
darkness. The roasting level is determined by coffee beans color start from light
until medium dark roasting. The automatic control system that developeds on the
home industry scale still manual, which uses a lot of human power in its
operation. This study is perpose to make a roasting device using Tubular as a
heater, and used a fan and DC motor as a coffee bean cooler based on the ATmega
2560 microcontroller. Based on the research, the roaster was able to produce a 55-
minute roasting time. The temperature measured at the time of roasting on a
roasting tube is 125ºC and on coffee beans is 135ºC. The average cooling time of
coffee beans obtained was 431,522 seconds from 100 grams of coffee beans. The
research method offered is capable of producing medium roast type heaters.
Keyword: Roasting, control system, Tubular heater, fan, arduino ATMEGA 2560
ABSTRAK
RANCANG BANGUN ALAT PENYANGRAI DAN PENDINGIN BIJI
KOPI OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO
ATMEGA2560
Oleh
DAPIN PITRA
Penyangraian adalah proses perubahan fisik dan kimia yang dialami biji kopi
seperti perubahan warna dan aroma khasnya dengan menggunakan pemanas.
Semakin lama waktu sangrai, warna biji kopi sangrai mendekati cokelat tua
kehitaman. Tingkat sangrai ditentukan dari warna biji kopi mulai dari light hingga
medium dark roasting. Sistem kendali otomatis yang berkembang pada skala
industri rumah tangga masih manual, yaitu banyak menggunakan tenaga manusia
dalam pengoperasiannya. Oleh karena itu, pada penelitian ini membuat alat
penyangrai menggunakan Tubular heater sebagai pemanas, dan menggunakan
kipas dan motor DC sebagai pendingin biji kopi berbasis mikrokontroler ATmega
2560. Berdasarkan penelitian, alat penyangrai mampu menghasilkan waktu
penyangrain selama 55 menit. Suhu yang terukur pada saat penyangrain pada
tabung roasting sebesar 125ºC dan pada kopi sebesar 135ºC. Nilai rata-rata waktu
pendinginan biji kopi yang didapat adalah 431,522 detik dari 100 gram biji kopi.
Metode penelitian yang ditawarkan mampu menghasilkan penyangraian tipe
medium roast.
Kata kunci: Penyangraian, Sistem kendali, Tubular heater, Kipas Pendingin,
Arduino ATmega2560
RANCANG BANGUN ALAT PENYANGRAI DAN PENDINGIN BIJI
KOPI OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 2560
Oleh
DAPIN PITRA
Skripsi
Sebagai salah satu syarat mencapai gelar
SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2018
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Krui pada tanggal 03 November 1995,
anak dari bapak Bustani dan ibu Nili wati, anak ke dua dari 4
bersaudara. Pendidikan sekolah dasar, diselesaikan pada
tahun 2008 di SDN 1 Pekon Gunung Kemala Kec.Way Krui
Kab. Pesisir Barat, sekolah menengah pertama diselesaikan di
Mts NU Krui pada tahun 2011, kemudian penulis melanjutkan pendidikan sekolah
menengah akhir di MAN Krui.
Pada tahun 2014 penulis, melanjutkan pendidikan di Universitas Lampung dengan
jalur SNMPTN (Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri) 2014. Selama
menimba ilmu di Universitas Lampung penulis aktif dalam organisasi Himpunan
Mahasiswa Elektro (HIMATRO) menjabat sebagai anggota Soswir pada tahun
2015 dan anggota Soswir pada tahun 2016, Badan Eksekutif Mahasiswa Fakultas
Teknik Universitas Lampung (BEM FT UNILA) menjabat sebagai anggota
PSDM pada tahun 2016. Penulis pernah menjadi asisten Praktikum Dasar
Elektronika, Praktikum Elektronika Lanjut, Embedded sistem di Laboratorium
Teknik Elektro, Falkultas Teknik Universitas Lampung pada tahun 2016–2017.
Penulis pernah melakukan kerja praktik di PT. Semen Baturaja Tbk Pubrik
Panjang, Bandar Lampung Indonesia pada tahun 2017.
Karya Sederhana Ini Saya Persembahkan Kepada Orang Tua Saya
Bustani dan Nili Wati
Yang Telah Membesarkan Saya Dengan Penuh Cinta Kebahagiaan Dan
Penuh Doa
MOTTO
Jangan mengeluh, do’a mak menyertaimu
(emak nili)
SANWACANA
Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Allah Yang Maha Esa kepada penulis
sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir skripsi yang berjudul “Rancang
Bangun Alat Penyangrai Dan Pendingin Biji Kopi Otomatis Berbasis
Mikrokontroler Arduino ATMEGA2560”. Skripsi ini adalah salah satu syarat
untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Elektro Universitas
Lampung.
Dalam penyusunannskripsi ini tidak lepas dari bantuan, dukungan dan saran dari
banyak pihak dalam penyelesaian skripsi ini. Oleh karena itu izinkanlah penulis
mengucapkan banyak-banyak terima kasih kepada:
1. Prof.Suharno, M.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik
2. Dr. Ing.Ardian Ulvan, S.T., M.Sc. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro
3. Dr. Herman Haloman Sinaga, S.T., M.T. selaku.Sekretaris Jurusan Teknik
Elektro
4. Dr. Ir. Sri Ratna S., M.T. selaku Pembimbing Utama dan Dr. Eng. F.X. Arinto
S., S.T., M.T. Selaku pembimbing pendamping yang selalu memberikan
masukan, saran dan mengkoreksi serta dukungan terhadap penelitian skripsi
ini.
5. Agus Trisanto, S.T., M.T., Ph.D. Selaku penguji skripsi yang telah
memberikan masukan, kritik dan saran yang bersifat membangun dalam
skripsi ini.
6. Abdul Haris,Ir., M.T. Selaku Pembimbing Akademik penulis yang selalu
bimbingannya dan memberikan banyak masukan serta saran selama menjadi
menyelesaikan studi di jurusan teknik elektro.
7. Bapak dan Ibuk Dosen Jurusan Teknik Elektro, terima kasih atas didikan dan
ilmunya selama penulis menuntut ilmu di Jurusan Teknik Elektro Universitas
Lampung.
8. Teman-teman seperjuangan skripsi dan seluruh keluarga besar elektro
angkatan ELITE 2014, Mohammad Rizki Alam, Anggi, Wilson, Cahya, Doni,
Christopher, Satrio, Fitra, Chintia, Dickson, Brian, Al faris, Manda dan nama-
nama lain yang tidak bisa disebutkan satu persatu atas bantuan dan dukungan
serta canda tawanya.
9. Keluarga besar Laboratorium Elektronika, Kak yogi, Kak Sivam, Kak Jul,
Kak ketut, Kak Winal , tiya, haedar, mutia, Ibrahim, Bolang, Budi, Agung,
Egi.
10. JML selaku teman seperjuangan yang telah berbagi suka, duka dan
dukungannya dalam pengerjaan tugas akhir ini,
11. Semua pihak yang tidak dapat penulis tuliskan satu persatu yang telah member
banyak membantu penulis selama penyusunan skripsi dan selama masa
perkuliahan berlangsung.
Penulis meminta banyak permintaan maaf atas jika ketidak sempurnaan dan
kesalahan yang mungkin ada dalam penulisan skripsi ini. Kritik dan saran sangat
harapkan untuk kemajuan pendidikaan untuk penelitian yang akan datang. Akhir
kata penulis ucapkan terimakasih dan semoga penelitian ini dapat memberi
banyak manfaat bagi semua pihak dan menambah wawasan serta pengetahuan
kepada pembaca.
Bandar Lampung, Desember 2018
Penulis
Dapin Pitra
DAFTAR ISI
ABSTRACT ............................................................................................................. i
ABSTRAK .............................................................................................................. ii
DAFTAR ISI ......................................................................................................... xv
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xviii
BAB I ...................................................................................................................... 1
1.1. Latar Belakang ............................................................................................ 1
1.2. Tujuan Penelitian ......................................................................................... 3
1.3. Manfaat Penelitian ....................................................................................... 3
1.4. Perumusan Masalah ..................................................................................... 4
1.5. Batasan Masalah .......................................................................................... 4
1.6. Hipotesis ...................................................................................................... 5
1.7. Sistematika Penulisan .................................................................................. 5
BAB II ..................................................................................................................... 7
2.1. Kopi Robusta (Canephora) .......................................................................... 7
2.1.1 Level Roasting Biji Kopi ......................................................................... 7
2.2. Arduino ........................................................................................................ 8
2.2.1 Arduino ATmega2560 ............................................................................. 9
2.3. Sistem Kendali .......................................................................................... 11
2.3.1 Sistem Kendali Open Loop .................................................................... 11
2.4. Motor Driver L298N ................................................................................. 13
2.5. Motor Servo ............................................................................................... 14
2.6. Motor DC .................................................................................................. 16
2.7. Sensor Suhu DS18B20 .............................................................................. 17
2.7.1 Krakteristik Sensor Suhu DS18B20 ....................................................... 18
2.8. LCD ( Liquid Crystal Display) 16x2 ......................................................... 19
2.9. Elemen Pemanas ....................................................................................... 20
2.10. Relay .......................................................................................................... 21
2.11. Kipas Pendingin ........................................................................................ 22
BAB III ................................................................................................................. 24
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ................................................................... 24
3.2. Alat dan Bahan .......................................................................................... 24
3.2.1. Komponen .............................................................................................. 24
3.2.2. Peralatan dan Bahan ............................................................................... 25
3.3. Spesifikasi Sistem Alat .............................................................................. 25
3.4. Tahapan-Tahapan Dalam Pembuatan Tugas Akhir................................... 27
3.4.1. Studi Literatur ........................................................................................ 27
3.4.2. Rancangan Sistem Alat .......................................................................... 29
3.4.3. Blok Diagram ......................................................................................... 30
3.4.4. Rancangan Sistem Alat .......................................................................... 33
3.4.5. Desain Alat Penyangraiidan Alat Pendingin Biji Kopi Otomatis. ......... 37
3.4.6. Pengujian Perangkat. Sistem Alat. ......................................................... 38
3.4.7. Analisa.................................................................................................... 39
BAB IV ................................................................................................................. 40
4.1. Prinsip Kerja Alat ...................................................................................... 40
4.2. Prinsip Kerja Sensor DS18B20 ................................................................. 41
4.3. Pengujian Alat ........................................................................................... 42
4.3.1 Pengujian Perangkat.Keras .................................................................... 42
4.4. Hasil Pengujian Alat .................................................................................. 47
4.4.1 Pengujian Penyangrai Biji Kopi ............................................................. 47
4.4.2 Pengujian Waktu Pendinginan Biji Kopi ............................................... 49
4.4.3 Pengujian Waktu Capai Jatuh Biji Kopi Dari Alat Sangrai ke Alat
Pendingin .................................................................................................... 51
4.5 Analisa Dan Pembahasan .......................................................................... 53
BAB V ................................................................................................................... 56
5.1 Kesimpulan ................................................................................................ 56
5.2 Saran .......................................................................................................... 57
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1 Kopi Robusta ................................................................................................ 7
2.2 Level Roasting Biji kopi .............................................................................. 8
2.3 Fisik Arduino ATmega2560 ........................................................................ 9
2.4 Jendela Awal software Arduino ................................................................ 10
2.5 Sistem Kendali Kalang Terbuka ................................................................ 12
2.6 Sistem Kendali Kalang Tertutup ............................................................... 13
2.7 Diagram Blok Motor Driver L298N ........................................................ 14
2.8 IC L298N .................................................................................................. 14
2.9 Posisi Motor Servo Saat Diberi Pulsa ....................................................... 15
2.10 Motor Servo Dan Bagian Bagiannya ..................................................... 16
2.11 Bagian Motor DC ................................................................................... 17
2.12 Sensor Suhu DS18B20 ............................................................................ 18
2.13 Bentuk Fisik LCD 16x2 ......................................................................... 19
2.14 Bentuk Fisik Elemen Pemanas ............................................................... 21
2.15 Relay dan Simbolnya .............................................................................. 22
2.16 Tampak Fisik Kipas Pendingin .............................................................. 23
3.1 Diagram Alir Pelaksanaan Tugas Akhir .................................................... 28
3.2 Rancangan Perangkat Sistem ................................................................... 29
3.3 Blok Diagram Sistem Penyangrai Biji dan Pendingin Kopi Otomatis ....... 31
3.4 Flowchart Alat Penyangrai Biji Kopi Otomatis ......................................... 32
3.5 Flowchart Alat Pendingin .......................................................................... 33
3.6 Rangkaian LCD ......................................................................................... 34
3.7 Rangkaian Pengendali Motor Servo ........................................................... 35
3.8 Rangkaian power supplay .......................................................................... 36
3.9 Rangkaian Sensor Suhu DS18B20 ............................................................. 36
3.10 Desain Tampak Samping Alat Penyangrai dan Alat Pendingin Biji
Kopi Otomatis,Desain Penyangrai Biji Kopi. desain Pendingin Biji
Kopi ............................................................................................................ 38
4.1 Alat Penyangrai dan Pendingin Biji Kopi dan Perangkat Keras ............ 40
4.2 Skematik Sensor ds18b20 ....................................................................... 41
4.3 Tampilan Suhu Pada LCD ....................................................................... .43
4.4 Kondisi Awal Elemen Pemanas Elemen Pemanas Saat Beroperasi ......... 44
4.5 Gambar Motor DC Pada Mesin Penyangrai dan Gambar Pengukuran
Rpm Menggunakaan Tachometer ............................................................. 45
4.6 Sensor Suhu ds18b20 Pada Mesin Sangrai dan Tampilan Besaran Suhu
Dari Sensor ds18b20 ................................................................................. 46
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1.1 Spesifikasi Arduino ATmega2560 ...................................................... 10
1.2 Subsistem Dasar Penyusun Kendali Open Loop ................................. 12
1.3 Kabel-Kabel Servo .............................................................................. 16
1.4 Bagian-Bagian Motor DC ................................................................... 17
1.5 Karakteristik Sensor DS18B20 ........................................................... 18
1.6 Konfigurasi Pin-Pin LCD 16x2 ........................................................... 19
4.1 Spesifikasi Motor DC .......................................................................... 45
4.2 Hasil Pengujian Penyangraian Biji Kopi ............................................. 48
4.3 Hasil Waktu Pendinginan Biji Kopi .................................................... 50
4.4 Data Waktu Pencapaian Jatuhnya Biji Kopi ke Alat pendingin Biji
Kopi ..................................................................................................... 52
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Saat ini sistem kendali otomatis semakin berkembang dengan pesatnya.
Seiring dengan peningkatan kebutuhan dari suatu perusahaan, industri besar,
industri rumah tangga dan lain-lainnya. Di perusahaan saat ini sangat
membutuhkan sistem kendali otomatis, untuk memudahkan pekerjaan dan
efisiensi waktunya.
Industri rumah tangga masih banyak yang mengunakan peralatan
konvensional, secara manual menggunakan banyak tenaga manusia dalam
proses pengoperasiannya. Sehingga proses produksi bisa bertambah lama juga
bergantung pada keterbatasan tenaga manusia. Dengan menggunakan
peralatan-peralatan yang bekerja secara otomatis diharapkan dapat
meningkatkan proses produksi dengan kinerja yang maksimal(Khoirul abasi,
2010).
Masyarakat cenderung menginginkan segala sesuatunya yang dengan cepat
dan sedikit menggunakan bantuan manusia dalam pengoperasiannya, oleh
karena itu penulis membuat alat penyangrai dan pendingin biji kopi otomatis
skala rumahan sebagai tema tugas akhir, untuk memudahkan para penikmat
kopi membuat kopi sendiri dirumah mulai dari penyangraian, pendinginan
2
bahkan sampai tahap akhir yaitu penggilingan biji kopi yang bisa dilakukan
dirumah sehingga tidak membuang waktu yang lama dalam penyangraian,
pendinginan biji kopi otomatis.
Kunci dari produksi kopi bubuk adalah tahapan penyangraian. Penyangraian
adalah proses perubahan fisik dan kimia yang dialami biji kopi seperti
perubahan warna dan aroma khasnya dengan menggunakan pemanas.
Semakin lama waktu sangrai, warna biji kopi sangrai mendekati cokelat tua
kehitaman(Rahayoe,Sri,dkk. 2009). Menyangrai kopi adalah proses
menggoreng kopi tanpa menggunakan minyak. Penyangraian kopi pada
dasarnya merupakan proses pengubahan kimiawi dan fisikalitas dari properti
kopi, dalam hal ini adalah aroma, rasa asam dan berbagai perisa yang ada di
kopi (Mita, 2016).
Berdasarkan hal diatas. penulis akan melakukan penelitian tentang alat
penyangrai dan alat pendingin biji kopi otomatis berbasis mikrokontroler
ATmega 2560. Untuk itu, dibuat model dan perancangan alat mengukur suhu
yaitu menggunakan DS18B20 untuk mengetahui suhu pada saat
penyangraian, suhu yang didapat menjadi umpan balik ke heater. Ketika suhu
mencapai 120ºC suhu tersebut maka heater akan mati kemudian pada saat
suhu 119ºC heater akan hidup kembali. Pada saat penyangraian berlangsung
motor DC 1 berguna membolakbalikan biji kopi agar tidak gosong, motor DC
akan berputar secara stabil sesuai dengan input yang diberikan pada program
motor driver arduino dengan kecepatan 73 rpm. Pada tahapan pendingin
menggunkan motor DC 2 sebagai pengaduk biji kopi setelah penyangraian
3
selesai, dan menggunakan sebuah kipas agar mempercepat proses penurunan
suhu biji kopi yang diinginkan yaitu 32ºC.
Penelitian sebelumnya mengenai penyangraian biji kopi sudah banyak
dilakukan, salah satunya yaitu dengan judul mesin roasting biji kopi portable
berbasis mikrokontroler hasil yang didapatkan yaitu suhu penyangraian
terbaik yaitu suhu penyangraian 245ºC dengan lamanya penyangraian adalah
25 menit (Agastya,D.G.A.P. 2017).
Pada penelitian sebelumnya yang lainnya dengan judul pengontrol suhu pada
mesin sangrai biji kopi hasil yang didapatkan yaitu pada penyangraian biji
kopi dengan massa 1.5 KG suhu penyangraian 94ºC-100ºC dan lama
penyangraian 2 jam 15 menit 53 detik (Satriyo, 2016).
1.2. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Membuat alat penyangraian dan pendinginan biji kopi secara otomatis,
nantinya dapat digunakan untuk skala rumahan.
2. Mengetahui waktu terbaik dalam peyangraian biji kopi pada kapasitas 100
gram.
1.3. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Mempermudah penyangraian biji kopi otomatis dibanding penyangraian
biji kopi secara manual yaitu masih menggunakan tungku, kayu bakar
dan masih membutuhkan banyak bantuan manusia dalam pengerjaannya.
4
2. Dapat menjadi wacana baru bagi industri rumahan yang nantinya bisa
menjadi alat tepat guna untuk meningkatkan kualitas produksi.
1.4. Perumusan Masalah
Mengacu pada permasalahan yang ada, maka perumusan penelitan ini
berfokus pada aspek berikut :
1.Bagaimana membuat dan merealisasikan sebuah alat penyangrai dengan
suhu 120ºC dan pendingin biji kopi setelah di sangrai secara otomatis
berbasis mikrokontroler ATmega 2560.
2.Bagaimana membuat program ATmega2560 agar dapat mengontrol,
timer, motor DC 1 sebagai pengaduk biji kopi saat proses penyangraian
dan motor DC 2 sebagai pengaduk pada saat proses Pendinginan, serta
mengendalikan penutup tabung peyangraian menggunakan motor servo ?
1.5. Batasan Masalah
Pada penelitian ini terdapat beberapa batasan masalah, yaitu :
1.Hanya membahas menggunakan 100 gram biji kopi di setiap percobaan.
2.Hanya menggunakan jenis kopi robusta lampung
3.Tidak membahas tentang pengendalian kecepatan motor saat
penyangraian biji kopi.
4.Cara memasukan biji kopi ke tabung penyangrai masih manual yaitu
dengan bantuan manusia.
5.Tidak membahas besaran daya yang dibutuhkan dalam pengoperasian
alat penyangrai dan pendingin biji kopi.
5
6.Suhu penyangraian yaitu 120 ºC
7.Hasil penyangraian medium roasting
1.6. Hipotesis
Pada penelitian ini, otomatisasi pada alat penyangrai kopi mampu
menyangrai biji kopi dengan kapasitas biji 100 gram secara otomatis
berbasis mikrokontroler ATmega 2560 serta menggunakan sensor suhu
ds18b20 untuk mengetahui suhu di tabung penyangraian. Proses
penyangraian biji kopi menggunakan alat yang dirancang dapat
menghasilkan biji kopi yang siap untuk masuk ke proses selanjutnya yaitu
tahapan pendinginan biji kopi.
1.7. Sistematika Penulisan
Untuk memudahkan penulisan dan memahami mengenai materi tugas akhir
ini, maka tugas akhir ini dibagi menjadi 5 bab, yaitu :
BAB I. PENDAHULUAN
Memuat latar belakang, tujuan, manfaat, perumusan masalah, batasan
masalah, hipotesis, dan sistematika penulisan.
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
Berisi tentang teori–teori yang akan digunakan dan mendukung
pengenelitian.
6
BAB III. METODE PENELITIAN
Berisi waktu dan tempat penelitian, alat dan bahan yang digunakan dan
tahapan-tahapan perancangan alat.
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Menjelaskan hasil penelitian, pembahasan, dan perhitungan kinerja metode
yang diusulkan.
BAB V. SIMPULAN DAN SARAN
Memuat simpulan yang diperoleh dari hasil penelitian, dan saran-saran
untuk pengembangan lebih lanjut.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
7
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Kopi Robusta (Canephora)
Kopi robusta disebut juga kopi Canephora. Nama robusta adalah nama yang
dipergunakan dalam perdagangan, sedangkan Canephona adalah nama
botanis. Jenis kopi ini berasal dari afrika, dari pantai barat sampai Uganda.
Kopi Robusta memiliki kelebihan dari segi produksi yang lebih tinggi
dibanding jenis kopi Arabika dan Liberika (Aak, 1980).
Gambar 2.1 Kopi Robusta
2.1.1 Level Roasting Biji Kopi
Pada saat tahapan penyangraian telah selesai maka akan
menghasilkan sangraian biji kopi yang berbeda beda tergantung
8
dari lama nya penyangraian dan suhu yang digunakan pada saat
penyangraian, semakin besar suhu yang digunakan saat
penyangraian berlangsung maka akan semakin sedikit waktu yang
dibutuhkan untuk penyangraian. Berikut gambar 2.2 merupakan
level roasting biji kopi :
Gambar 2.2 Level Roasting Biji Kopi
Level Roasting Biji Kopi dimulai dari yang sebelah kiri adalah
nomor 1 adalah biji kopi hijau tua sebelum disangrai. Nomor 2
dan 3 adalah jenis light roasting kemudian nomor 4 dan 5 adalah
jenis medium roasting dan nomor 6 adalah jenis hasil penyangraian
dark roasting.
2.2. Arduino
Arduino adalah sebuah platform komputasi fisik yang open source pada
board masukan dan keluaran yang sederhana. Platform komputasi
merupakan sistem fisik yang interaktif dengan mengunakan software dan
hardware yang dapat mendeteksi dan merespon situasi dan kondisi yang ada
didunia nyata(Massimo, 2011).
9
Nama arduino tidak hanya digunakan untuk menamai board Arduino
ATmega2560 sebagai mikrokontroler yang menghubungkan dari hardware
ke interface computer. Jenis-jenis dari arduino ini terbilang sangatlah banyak
salah satunya yaitu Arduino ATmega2560.
1.2.1 Arduino ATmega2560
2.2.1.1. Pengertian Umum Arduino ATmega2560
Arduino ATmega2560 adalah mikrokontroler yang didasarkan
pada ATmega2560. Arduino ini memiliki 54 pin digital
input/output (15 diantaranya dapat digunakan sebagai output
PWM), 16 input analog, 4 UARTs (hardware serial ports), sebuah
isolator Kristal 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah power jack,
sebuah ICSP header, dan sebuah tombol reset. Gambar 2.3 fisik
dari Arduinon ATmega2560.
Gambar 2.3. Fisik Arduino ATmega2560
2.2.1.2. Spesifikasi Arduino ATmega2560
Spesifikasi dari Arduino ATmega2560 dapat dilihat pada ditabel
2.1:
10
Tabel 2.1 Spesifikasi Arduino ATmega2560
Tegangan operasi 5 V
Tegangan input 7-12 V
Batas tegangan input 6-20 V
Jumlah pin 1/0 54 pin (15 pin PWM)
Pin input analog 16 pin
Arus DC pin 1/0 40 Ma
Arus DC pin 3.3 V 50 Ma
2.2.1.3. Software Arduino
Bahasa pemrograman pada Arduino adalah bahasa C. bahasa C ini
terbilang cukup mudah dipahami dan memiliki fungsi sederhana
dan sudah cukup banyak di internet sebagai acuan pembelajaran
bagi pemula. Tampilan dari software Arduino dapat dilihat pada
Gambar 2.4:
Gambar 2.4. Jendela Awal software Arduino
Tiga bagian utama dari software Arduino adalah:
a. Editor program, merupakan sebuah window yang dapat
digunakan pengguna menulis dan mengubah program dalam
bahasa prosecssing.
11
b. Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari computer
ke dalam memory di dalam board Arduino.
c. Compiler, sebuah modul yang mengedit kode program (bahasa
Processing) menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah
mikrokontroler tidak bisa memahami bahasa processing.
Mikrokontroler hanya bisa memahami kode-kode biner.
2.3. Sistem Kendali
Sistem kontrol atau sistem kendali adalah suatu sistem yang keluarannya
(output) dikendalikan pada suatu nilai tertentu atau untuk mengubah
beberapa ketentuan yang telah ditetapkan oleh masukan ke sistem.
(Sulistiyanti,Setiawan, 2006)
Jenis sistem kendali ada 2 yaitu:
Sistem kendali Open loop
Sistem kendali Close loop
2.3.1 Sistem Kendali Open Loop
Sistem kendali open loop atau sistem kendali kalang terbuka
adalah suatu sistem yang tidak dapat digunakan sebagai
pembandingan umpanbalik terhadap masukan. Artinya sistem ini
memerlukan bantuan manusia sebagai operator. Berikut diagram
dari sistem kendali kalang terbuka bisa dilihat pada Gambar 2.5.
12
Gambar 2.5. Sistem Kendali Open Loop
Pada Sistem ini, sistem kendali kalan terbuka perubahan kondisi
lingkungan tidak akan langsung direspon oleh sistem, melainkan
dikendalikan oleh manusia. Sebuah sistem kendali terdiri dari
sejumlah subsistem, berikut adalah tabel subsistem dasar yang
menyusun sistem kendali kalang terbuka sebagai berikut:
Tabel 2.2. Subsistem Dasar Penyusun Sistem Kendali Open Loop
No Nama Kegunaan
1 Elemen kendali Elemen yang menentukan aksi yang
akan dilakukan sebagai input sistem
kendali
2 Elemen pengoreksi Elemen yang menangani input dari
elemen kendali dan memulai aksi
untuk mengubah ubah yang akan
dikendalikan sebagai acuan.
3 plant sistem suatu variable yang
dikendalikan.
2.3.2 Sistem Kendali Close Loop
Sistem kendali close loop adalah suatu sistem kontrol yang
memiliki nilai keluarannya mempengaruhi tehadap aksi
pengendalian yang dilakukan. Pada rangkaian close loop sinyal
error yang merupakan selisih atara sinyal masukan dengan sinyal
umpanbalik. Yang diumpamankan pada komponen pengendali
13
(controller). Umpan balik yang dilakukan untuk memperkecil
kesalahan nilai keluaran (output) sistem sehingga semakin
mendekati nilai yang diinginkan. Berikut Gambar 2.6 blok diagram
sistem kendali kalang tertutup(Sulistiyanti, Setiawan. 2006).
Gambar 2.6. Sistem Kendali Close Loop.
Keuntungan dari sistem kendali close loop adalah adanya nlai nilai
umpanbalik yang dapat membuat respon sistem kurang peka
terhadap gangguan eksternal dan perubahan internal pada
parameter sistem.
2.4. Motor Driver L298N
Motor driver L298N adalah contoh IC yang dapat digunakan sebagai driver
motor dc. Jenis IC ini menggunakan prinsip kerja H-Brigde. Tiap H-Brigde
dikontrol menggunakan level tegangan TTL yang berasal dari output
mikrokontroler. L298N dapat mengontrol 2 buah motor DC. Tegangan yang
digunakan untuk mengendalikan robot bias mencapai tegangan 46 Vdc dan
arusnya mencapai 2 A untuk setiap kanalnya. Berikut Gambar 2.7 adalah
blok diagram dari L298N:
14
Gambar 2.7. Diagram Blok Motor Driver L298N
Motor driver L298N ini bisa untuk kedua motor dilakukan dengan cara
pengontrolan lama pulsa aktif metode (Pulse Width Modulation) yang
dikirimkan ke rangkaian driver motor oleh modul pengendali. Duty cycle
Pulse Width Modulation (PWM) yang dikirim dapat menentukan kecepatan
putar motor DC. Pada Gambar 2.8 menunjukkan L298N yang digunakan
sebagai motor driver.
Gambar 2.8. IC L298N
2.5. Motor Servo
Motor servo merupakan sebuah motor DC yang memiliki rangkaian kendali
dengan sistem close loop yang diberi gear dan potensiometer. Potensiometer
memiliki fungsi untuk menentukan batas maksimum putaran sumbu motor
15
servo. Motor servo dikendalikan dengan memberikan sinyal modulasi lebar
pulsa (dutysicle) pada frekuensi kisaran 50Hz melalui pin kontrolnya. Lebar
pulsa sinyal yang diberikan akan menentukan posisi sudut putaran poros
motor servo.
Dutysicle adalah lebar pulsa keseluruhan adalah 20 ms. Jika lebar pulsa yang
diberikan dengan waktu 1.5 ms akan memutarkan poros motor servo pada
posisi 0° (centre). Saat pulsa diberikankurang dari 1.5 ms maka poros motor
servo berputar berlawan arah putar jarum jam kearah -45°. Sedangkan jika
pulsa yang diberikan lebih dari 1.5 ms maka poros pada motor servo akan
berputar searah jarum jam kearah posisi 45°.
Gambar 2.9. Posisi Motor Servo Saat Diberi Pulsa
Dari putarannya ada dua jenis motor servo yaitu: CW (clock wise) dan CCW
(counter clock wise) dimana untuk jenis motor CW berputar searah jarum
jam, sedangkan untuk jenis CCW yaitu sebaliknya berputar kearah jarum
jam. Pada Gambar 2.10 adalah motor servo:
16
Gambar 2.10. Motor Servo Dan Bagian Bagiannya.
Motor servo standar yang dipakai memiliki 3 buah kabel yaitu: kabel ground,
kabel sumber dan kabel signal.
Tabel 2.3 Kabel-Kabel Servo.
Kabel merah Kabel power
Kabel kuning Kabel pin signal
Kabel coklat Kabel ground
.
2.6. Motor DC
Motor DC merupakan motor energi listrik yang dapat mengubah menjadi
energi gerak. Energi gerak ini digunakan untuk melakukan suatu kerja yang
bersifat mekanik. Motor DC membutuhkan input tegangan yang searah pada
kumparan medan untuk bisa berubah menjadi energi mekanik. Saat motor DC
dihubungkan dengan tegangan makan motor akan berputar secara continus.
Untuk mengontrol arah putaran motor DC dengan membalikkan polaritasnya.
Untuk mengontrol kecepatan motor dapat dilakukan dengan mengubah besar
tegangan sumbernya atau dengan tehnik PWM ( pulse wide modulation) yaitu
mengontrol persentase ON dan OFF untuk sumber tegangan. Motor
memiliki beberapa bagian yaitu:
17
Tabel 2.4. Bagian-Bagian Motor DC
Nama Kegunaan
Kumparan jangkar Menghasilkan medan magnet
Kumparan medan Mengimbaskan GGL pada
konduktor-konduktor
Jangkar Untuk memlilit kumparan
Komutator Tempat menghasilkan tegangan dan
arus
Kutup jangkar Menghasilkan kumparan medan dan
menghasilkan fluks magnet
Motor DC memiliki kumparan medan yang membentuk kutub sepatu
merupakan stator (bagian yang tidak berputar). Dan kumparan jangkar
merupakan rotor (bagian yang berputar). Berikut Gambar 2.11 bagian motor
DC:
Gambar 2.11. Bagian Motor DC
2.7. Sensor Suhu DS18B20
Sensor suhu DS18B20 berfungsi untuk mengubah besaran panas yang
didapat dari suatu objek menjadi besaran tegangan. Pada sensor suhu
DS18b20 ini memiliki sistem yaitu sensor ini memiliki presisi yang tinggi
dan tahan digunakan di air. Sensor ini sederhana yaitu hanya memiliki 3 buah
kaki. Pada kaki pertama dihubungkan ke sumber input daya, kaki kedua
sebagai output dan kaki ketiga sebagai ground seperti pada Gambar 2.12,
18
yang membedakannya adalah menggunakan kabel warna berbeda yaitu
kuning, merah dan hitam.
Gambar 2.12. Sensor Suhu DS18B20
1.6.1 Krakteristik Sensor Suhu DS18B20
Pada sensor suhu DS18B20 memiliki beberapa karakteristik,
adapun karakteristik dari sensor ini adalah sebagai berikut:
Tabel 2.5. karakteristik sensor DS18B20
Tingkat Akuasi 0.5 ºC
Rentang Suhu -55 ºC sampai dengan 125 ºC
Bekerja pada Tegangan 3 V sampai 5.5 V
Sensor DS18B20 sistem kerjanya yaitu dengan mengubah besaran
suhu menjadi besaran tegangan. Tegangan ideal yang keluar
mempunyai pembanding 100ºC setara dengan 1 Volt. Pada sensor
ini mempunyai pemanas dir (self heating) kurang dari 0.1ºC, dapat
dioperasikan dengan menggunakan power supply tunggal dan
dapat dihubungkan antar muka (interface) rangkaian kontrol.
19
2.8. LCD ( Liquid Crystal Display) 16x2
LCD (Liquid Crystal Display) merupakan perangkat yang banyak digunakan
dalam aplikasi mikrokontroler yaitu sebagai display. Kontruksi LCD
memanfaatkan silicon atau gallium dalam bentuk Kristal cair sebagai
pemedar cahaya. Mesin roasting yang dibuat menggunakan LCD 16x2.
Adapun kelebihannya sebagai berikut:
a. Ukuran modul yang proposional.
b. Daya yang digunakan relative kecil
c. Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya menggunakan 8 bit
data dan 3 bit kontrol.
Berikut Gambar 2.13 bentuk fisik dan tabel 2.6 konfigurasi pin-pin LCD
16x2 adalah sebagai berikut:
Gambar 2.13. Bentuk Fisik LCD 16x2.
Tabel 2.6. Konfigurasi Pin-Pin LCD 16x2
Pin No Keterangan Konfigurasi hubung
1 GND Ground
2 VCC Tegangan + 5VDC
3 VEE Ground
4 RS Kendali RS
5 RW Ground
6 E Kendali E/Enable
7 D0 Bit 0
8 D1 Bit 1
9 D2 Bit 2
20
10 D3 Bit 3
11 D4 Bit 4
12 D5 Bit 5
13 D6 Bit 6
14 D7 Bit 7
15 A Anode (+Vdc)
16 K Katode (ground)
2.9. Elemen Pemanas
Elemen pemanas merupakan sebuah transduser yang memiliki cara kerja
yaitu mengubah energi listrik menjadi energii panas(Agastya,D.A.P. 2017).
Elemen pemanas terbuat dari material konduktor yang dapat menghantarkan
panas, konduksi maupun radiasi. Secara karakteristik fisik dari bahan
elemen panas menentukan kualitas dejarat panas yang dihasilkan, karena
material penghasil panas menjadi faktor utama yang menentukan proses
perpindahan panas dari material elemen pemanas ke material yang
dipanaskan(Satriyo,F.T. 2016).
Elemen pemanas memiliki beberapa persayaratan diantaranya sebagai
berikut:
a. Harus tahan lama pada suhu yang diharapkan
b. Tahanan yang tinggi sehingga tidak mudah rusak.
c. Koefisien suhu harus kecil, sehingga kerja dari arusnya sedapat
mungkin bersifat konstan.
d. Sifat mekanisnya harus kuat sesuai suhu yang diinginkan.
Material yang digunakan sebagai bahan elemen panas harus bersifat sebagai
konduktor listrik. Terdapat beberapa macam material elemen panas,
diantaranya sebagai berikut:
21
1. Elemen Metalik
Elemen metalik merupakan material yang terbuat dari gulungan,
lempengan atau lembaran metal yang bahannya tersebut bersifat
konduktor dan menghasilkkan panas yang baik. Campuran logam yang
biasanya digunakan terbuat dari nikel-kromium, besi-nikel-kromium dan
besi-krom-alumunium. Material yang sangat baik dan dapat beroperasi
pada tingkat suhu tinggi. Adalah campuran besi-krom-alumunium.
2. Elemen keramik
Elemen keramik merupakan elemen panas yang terbuat dari material
berupa silicon karbida, molibidenum disilisda, lanfhanum kromite dan
zirkonia. Aplikasi elemen pemanas dengan material elemen keramik ini
biasanya digunakan pada aplikasi dengan suhu yang sangat tinggi.
Berikut Gambar 2.14 bentuk fisik elemen pemanas sebagai berikut:
Gambar 2.14. Bentuk Fisik Elemen Pemanas(Tryan, A.D. T 2014).
2.10. Relay
Relay adalah salah satu komponen yang sering digunakan pada peralatan
elektronik. Relay adalah saklar elektronik yang dapat on dan off rangkaian
dengan menggunakan mikrokontroler. Pada prinsipnya yaitu relay bekerja
22
untuk menyambung dan memutuskan arus yang mengalir. Berikut Gambar
2.15 relay dan simbolnya sebagai berikut:
Gambar 2.15. Relay dan Simbolnya.
Sebuah relay tersusun atas kumparan, pegas, dan saklar serta dua kontak
elektronik NO dan NC.
a. Normally close (NC) : kondisi normal – saklar tertutup.
b. Normally open (NO) : kondisi normal – saklar terbuka.
2.11. Kipas Pendingin
Kipas pendingin adalah komponen dalam elektronika yang memiliki prinsip
kerjanya yaitu mengeluarkan udara panas dan mengganti dengan udara baru
kedalam sistem. Sistem pendingin adalah suatu sistem yang akan membantu
mempercepat proses pendinginan mesin, karena disaat mesin melakukan
beroperasi maka akan menghasilkan kalor yang semakin besar. Jika tidak
ada proses pendinginan maka resikonya akan mesin akan cepat overheat.
Berikut Gambar 2.16 adalah tampak fisik kipasspendingin sebagai berikut:
23
Gambar 2.16. Tampak Fisik Kipas Pendingin.
24
BAB III
METODE PENELITIAN
2.12. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dan perancangan tugas akhir dilaksanakan selama 6 bulan mulai
Mei 2018 sampai November 2018 bertempat di Laboratorium Teknik
Elektronika(ELKA), Laboratorium Terpadu Teknik Elektro, Jurusan Teknik
Elektro Universitas Lampung.
2.13. Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan yang digunakan untuk penelitian ini adalah sebagai
berikut :
3.2.1. Komponen
1. Arduino ATmega 2560
2. Sensor Suhu DS18B20
3. Motor DC 12 Volt
4. Relay 10 Ampere
5. Power Suplay 12 Volt
6. Servo
7. Plat Stanless Stell
8. LCD 16 x12
25
9. Tubular Heater
10. Kabel Penghubung
11. Kipas pendingin
3.2.2. Peralatan dan Bahan
1. Laptop dana software pendukungnya antara lain yaitu : Diptrace,
Solidwork, Arduino IDE.
2. Power Supplay.
3. Multimeter.
4. Solder dan timah.
5. Bor dan gerinda.
6. Mur dan baut.
7. Board arduino.
8. Besi , siku-siku dan lem.
9. PCB dan pelarut.
2.14. Spesifikasi Sistem Alat
Spesifikasi alat yang akan dirancang dalam tugas akhir ini adalah sebagai
berikut:
a. Input rangkaian dari power supply menggunakan tegangan AC sebesar
220V.
b. Output rangkaian power supply berupa tegangan DC yaitu 5V, 9V dan
12V.
c. Menggunakan mikrokontroler arduino ATmega 2560 sebagai pengendali
utama.
26
d. Menggunakan motor DC 1 yaitu sebagai penggerak pengaduk untuk
membolak balikkan biji kopi pada saat penyangraian, dengan kecepatan
motor pengaduk yang diinginkan dalam tugas akhir ini adalah 73 Rpm
karena dalam tugas akhir ini motor DC yang digunakan hanya untuk
sebagai pengaduk biji kopi yang konstanst kecepatanya agar biji kopi
tidak gosong dan motor DC 2 pada alat pendinginan biji kopi berguna
untuk mempercepat proses pendinginan.
e. Menggunakan L298N sebagai untuk menentukan kecepatan pada motor
DC yang berguna sebagai pengaduk pada penyangraian dan pendinginan
kopi.
f. Timer delay sebagai waktu kerja pada program yang dilakukan untuk
proses lamanya kerja motor yang akan dikontrol.
g. Menggunakan modul arduino sebagai periperhal dan antar muka serial.
h. Menggunakan elemen pemanas yaitu tubular heater sebagai sumber
panas saat proses penyangraian biji kopi, suhu panas yang dibutuhkan
pada proses penyangraian adalah 120ºC.
i. Menggunakan LCD (Liquid Crystal Display) sebagai indikator besaran
suhu.
j. Sensor DS18B20 sebagai pengukur besaran suhu untuk mengetahui suhu
pada proses penyangraian dan proses pendingin, pada proses
penyangraian suhu yang diinginkan adalah sebesar 120ºC dikarenakan
suhu tersebut cukup untuk penyangraian dan lebih menitik beratkan ke
lamanya proses penyangraian. Pada proses pendinginan suhu settpoint
yang ditentukan agar kipas dan motor ON adalah 32ºC.
27
k. Menggunakan servo berfungsi untuk membuka penutup tabung
penyangraian, setelah selesai dilakukan proses penyangraian biji kopi ke
proses selanjutnya yaitu proses pendingin. Pada tugas akhir ini servo
berputar 90º.
l. Menggunakan kipas pendingin, pada tugas akhir ini menggunakan kipas
DC berguna untuk mempercepat pendingin biji kopi yang sebelumnya
setelah disangrai.
2.15. Tahapan-Tahapan Dalam Pembuatan Tugas Akhir
Dalam pembuatan alat penyangrai biji kopi otomatis dilakukan langkah-
langkah kerjanya dalam pelaksanaanya sebagai berikut:
3.4.1. Studi Literatur
Studi Literatur yang dimaksud adalah mempelajari berbagai sumber
referensi yang berkaitan dengan pembuatan alat yang akan dibuat,
yaitu sebagai berikut:
a. Mempelajari cara kerja rangkaian dari alat yang akan dibuat.
b. Mempelajari datasheet peralatan mulai dari sensor, motor
penggerak, servo dan lain lain yang digunakan.
c. Mempelajari prinsip kerja alat penyangrai biji kopi otomatis
didapat dari pembelajaran.
Pada diagram alir Gambar 3.1 adalah tahapan-tahapan perancangan
alat penyangrai biji kopi otomatis. Hal ini perlu dilakukan agar
memudahkan dalam perangcangan dan pembuatan tugas akhir ini,
sehingga dapat dilakukan secara sistematis.
28
Gambar 3.1. Diagram Alir PelaksanaannTugas Akhir.
29
3.4.2. Rancangan Sistem Alat
Perancangan sistem alat penyangrai kopi dan pendinginan otomatis
dapat dilihat pada Gambar 3.2 :
Gambar 3.2. Rancangan Perangkat Sistem
Pada Rancangan sistem yang akan digunakan dalam pembuatan mesin
penyangrai dan pendingin biji kopi otomatis adalah sebagai berikut:
a. Mikrokontroler ATmega2560 berfungsi sebagai pengendali dari
keseluruhan sistem, mikrokontroler ini mengendalikan kerja dari
motor DC sebagai penggerak pengaduk biji kopi pada saat
penyangraian secara constant agar biji kopi yang dihasilkan mateng
secara merata.
30
b. Motor DC 1 berfungsi sebagai pengaduk biji kopi pada saat
penyangraian dan motor DC 2 sebagai pembolak-balik biji kopi agar
mempercepat proses pendingin.
c. Motor driver L298N adalah module pengendali untuk mengatur
kecepatan pada motor DC yang nantinya dapat kita sesuaikan dengan
kebutuhan kita.
d. Timer delay merupakan waktu yang akan diberikan kepada program
untuk mengatur berapa lama motor DC akan bekerja untuk proses
penyangraian biji kopi.
e. Motor servo berfungsi sebagai pengontrol buka penutup mesin
sangrai biji kopi untuk ke proses pendingin.
f. LCD berfungsi untuk menampilkan besaran suhu.
g. Sensor DS18B20 berfungsi pengukur suhu pada penyangraian dan
pendinginan.
h. Catu daya berfungsi sebagai rangkaian elektronik yang berfungsi
untuk mengubah arus listrik bolak balik menjadi arus listrik searah,
dan membutuhkan 12V sebagai penggerak motor DC.
3.4.3. Blok Diagram
Diagram blok perangkat sistem alat peyangrai dsn pendingin biji kopi
otomatis berbasis mikrokontroler berguna untuk mengetahui rangkaian
dan komponen yang akan digunakan dalam pembuatan sistem. Hasil
dari perancangan berupa skematik rangkaian yang akan dibuat pada
31
papan PCB. Berikut Gambar 3.3 adalah blok diagram sistem penyangrai
dan pendingin biji kopi sebagai berikut:
Gambar 3.3. Blok Diagram Sistem Penyangrai Biji dan
Pendingin Kopi Otomatis.
Dapat dijelaskan bahwa power supplay berfungsi untuk memenuhi
kebutuhan daya dari seluruh rangkaian LCD sebagai menampilkan
besaran suhu terukur dengan menggunakan sensor suhu ds18b20. Pada
rancangan alat ini akan menggunakan motor driver L298N yaitu sebagai
module pengatur kecepatan motor DC, relay diberikan agar befungsi
untuk menghubungkan dan memutus arus pada heater. Berikut Gambar
3.4 Gambar 3.5 adalah flowchart penyangrai biji kopi otomatis dan
proses pendingin sebagai berikut:
32
Gambar 3.4. Flowchart Alat Penyangrai Biji Kopi Otomatis
33
Gambar 3.5. Flowchart Alat Pendingin.
3.4.4. Rancangan Sistem Alat
Pada sistem alat ini memiliki rancangan yang berisi tentang rangkaian
dari setiap sistem pada perancangan alat penyangrai biji kopi otomatis.
Kemudian semua rangkaian sistem yang telah siap tersebut akan
dirangkai secara keseluruhan. Dalam perancangan penyangrai dan
pendinginan biji kopi ini dibagi menjadi beberapa bagian perancangan
sebagai berikut:
34
3.4.4.1. Rangkaian LCD
Berikut rangkaian LCD dapat dilihat pada gambar 3.6 sebagai
berikut:
Gambar 3.6. Rangkaian LCD
Gambar rangkaian LCD terkoneksi dengan arduino. Pada alat
penyangrai biji kopi otomatis ini LCD berfungsi untuk
menampilkan data suhu.
3.4.4.2. Rangkaian Motor Servo
Dalam tugas akhir ini peran dari motor servo digunakan untuk
membuka pintu keluaran dari tabung penyangrai dengan
mikrokontroler ATmega2560 sebagai pengontrol motor servo.
Motor servo yang digunakan terdiri dari tiga kabel utama yaitu
kabel merah (Vcc) yang digunakan sebagai input tegangan 5V
DC. Kabel hitam (ground) yaitu sebagai ground. Kabel kuning
(cmd) digunakan untuk kabel data dari mikrokontroler. Berikut
Gambar 3.7 rangkaian pengendaliimotor servo sebagai berikut:
35
Gambar 3.7. Rangkaian Pengendali Motor Servo
3.4.4.3. Rangkaian Catu Daya
Rangkaian catu daya atau rangkaian power supplay adalah
rangkaian yang memenuhi kebutuhan daya dari keseluruhan
blok rangkaian. Rangkian power supplay ini dibuat
menggunakan transformator engkel. Serta memiliki tegangan
input yaitu AC 220 V yang terhubung pada lilitan sekunder
transformator. Dan rangkaian power supplay ini
menggunakan transformator step-down yang dimana
berfungsi sebagai pengubah tegangan. Dengan inti besinya
memberikan umpan pada rangkaian recitifer (rangkaian
jembatan) yang digunakan untuk merubah dari arus AC ke
arus DC. Berikur Gambar 3.8 Tampilam power supplay
sebagai berikut:
36
Gambar 3.8. Tampilan power supplay.
3.4.4.4. Rangkaian Sensor Suhu DS18B20
Sensor Suhu DS18B201 adalah salah satu jenis sensor suhu,
pada rancangan penyangraii biji kopi otomatis. ini digunakan
untuk mengukur suhu diperoleh kemudian ditampilkan di
LCD. Berikut Gambar 3.9 rangkian Sensor Suhu DS18B201
sebagai berikut:
Gambar 3.9. Rangkaian Sensor Suhu DS18B201
37
3.4.5. Desain Alat Penyangraiidan Alat Pendingin Biji Kopi
Otomatis.
Berikut Gambar 3.10 adalah desain alat penyangraiidan alat
pendinginn biji kopi sebagai berikut:
(a) (b)
(c)
Gambar 3.10 (a) DesainnTampak Samping Alat Penyangrai dan Alat
Pendingin Biji Kopi Otomatis. (b) Desain Penyangraii Biji Kopi(c)
Desainn Pendingin Biji Kopi
Gambar adalah alat penyangrai bijiikopi yang terdiri dari beberapa
bagian sebagai berikut:
38
1. Tempat memasukkan biji kopi dan tempat keluarnya asap
penyangraian.
2. Tabung sangrai
3. Motor DC, berfungsi untuk pengaduk biji kopiipada saat
penyangraian.
4. Tubular heater, sebagai pemanas penyangraianabiji kopi.
5. Sensor suhu ds18b20 berfungsi sebagaiipengukur suhu alat sangrai.
Gambar (c) adalah alat pendinginan biji kopi terdiri beberapa bagian
sebagai berikut:
1. Wadah pendinginan biji kopi
2. Corong yang berfungsi sebagai jalur turun nya biji kopi dari
penyangrai ke pendingin.
3. Pengaduk biji kopi berfungsi agarrmemepercepat pengurangan suhu
pada proses pendinginan.
4. Motor servo berfungsi sebagai pembuka tabung sangrai agar jatuh
keeproses penggilingan.
5. Motor DC berfungsi sebagai pengaduk biji kopi.
3.4.6. Pengujian Perangkat. Sistem Alat.
Pengujian perangkat. sistem alat bertujuan untuk mengetahui rancangan
alat yang sudah dibuat sudah benar benar berfungsi sesuai yang
diharapkan. Pada saat ini dilakukan pengujian setiap blok diagram dan
keseluruhan sistem. Rancangan baik apabila alat dapat bekerja dengan
baik, sehingga bisa mengendalikan motor DC sebagai pengaduk biji
39
kopi pada saat penyangraian, pengaduk biji kopi pada saat proses
pendingin berlangsung, pengukuran suhu dengan menggunakan Sensor
Suhu ds18b20, apabila terjadi kesalahan dan yang belum sesuai dengan
yang diharapkan maka akan dilakukan perbaikan dan lebih teliti lagi
memeperhatikan seluruh sistem yang akan dirancang.
3.4.7. Analisa
Setelah semua pembuatan alat selesai dan semua rangkaian sudah
benar berjalan sesuai dengan yang diharapkan, maka selanjutnya akan
melakukan analisa dan dilakukan pengambilan data. Dari perancangan
alat tugas akhir ini akan dilakukan pengujian perangkat keras yang
digunakan pada perancagan alat penyangrai dan alat pendingin biji
kopi, menganalisis waktu terbaik dalam penyangraian dengan
kapasitas biji kopi 100 gram dan menganalisis lamanya waktu
mendinginkan biji kopi setelah disangrai, melakukan penujian dan
analisis alat yang telah dibuat, makan hasil dari analisis akan ditulis
dilaporan.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Setelah dilakukan pengujian dari setiap komponen dan alat secara
keseluruahan yang telah dibuat, maka diperoleh kesimpulan yang bisa
diambil sebagai berikut:
1. Telah terealisai pembuatan alat penyangrai dan alat pendingin biji kopi
yang menggunakan tubular heater dan sensor ds18b20 dengan.suhu
penyangraiann120 ºC berbasis mikrokontroler ATmega2560.
2. Telah diperoleh waktu terbaik dalam penyangraian, pada percobaan
mengggunakan 100 gram biji kopi suhu tabung penyangraian 123 ºC,
suhu terukur pada biji kopi 135 ºC menghasilkan lamanya penyangraian
yaitu 55 menit penyangraian, hal tersebut didasari oleh warna biji kopi
berwarna coklat kehitaman yaitu tipe medium roasting.
5.1. Kesimpulan
57
Adapun beberapa saran yang dapat diberikan untuk mengembangkan alat
penyangrai dan alat pendingin biji kopi.otomatis ini, agar lebih
menyempurnakan alat tersebut:
1. Pada penelitian selanjutnya agar menggunakan desain pengaduk pada
tabung penyangraian, agar tidak tersangkut ke dinding tabung sangrai.
2. Penggunaan sensor suhu yang lebih tahan panas dengan range
temperature lebih tinggi, agar mempercepat waktu penyangraian.
5.2. Saran
DAFTAR PUSTAKA
Aak.1980. Budidaya Tanaman Kopi. Yayasan Kanisius, Yogyakarta.
Abasi, K 2016. Rancang Bangun.Model Alat Pembuat Minuman Kopi Otomatis
MenggunakannSensor Ultrasonik, Screw Conveyor dan Mixing Propeller
Berbasis Mikrokontrolerr ATmega2560. Skripsi. Universitas Lampung. Bandar
Lampung.
Agastya,D.G.A.P. 2017. Mesin Roasting Biji Kopi Portable Berbasis
Mikrokontroler. Universitas Senata Dharma. Yogyakarta.
Danny, A,T 2014. Rancang Bangun Alat Penyangrai Dan Penggiling Kopi
Otomatis Sederhana Berbasis Mikrokontroler.Teknik Elektro. Universitas
Komputer Indonesia. Bandung.
Edvan,B,T,dkk.2015. Pengaruh Jenis dan Lama Penyangraian pada Mutu Kopi
Robusta (Coffea robusta). Jurnal Penelitian. Politeknik Negeri Lampung,
Bandar Lampung.
Massimo, B. 2011. Getting Started With Arduino. O’Reilly: USA.
Mita, A,A Ali Imron, Sryang Tera Sarena. 2016. Rancang Bangun Alat
Penyangrai.(Roaster) Kopi dan Penggiling (Grinder) KopiiOtomatis
BerbasissMikrokontroler. Jurusan Teknik Permesinan Kapal, Politeknik
Perkapalan Negeri Surabaya, Surabaya.
Rahayoe, S., J. Lumbanbatu, dan W. K. J. Nugroho. 2009. Pengaruh Suhu dan
Lama Penyangraian terhadap Sifat Fisik-Mekanis Biji Kopi Robusta. Jurnal
Penelitian. Yogyakarta:UGM.
Satriyo, F.T. 2016. Pengontrol Suhu Pada Mesin Sangrai Biji Kopi.
Universitas Negeri Padang. Padang.
Sulistiyanti, S.R., FX. A Setyawan. 2006. Dasar Sistem Kendali. Universitas
Lampung: Bandar Lampung.
