RANCANG BANGUN ALAT PEMBUATAN AGAR - AGAR

Print
Category: Listrik & Elektronika
Last Updated on Monday, 20 April 2015 Published Date Written by Asrizal Amir

RANCANG BANGUN ALAT PEMBUATAN AGAR - AGAR

Asrizal Amir, (Widyaiswara P4TK-BOE Malang)

 

Abstrak

Pembuatan agar-agar saat ini merupakan salah satu usaha masyarakat berbentuk industri rumah tangga, hanya saja dalam melakukan proses memasak dan pencetakkannya masih menggunakan cara manual,  sehingga hasil  produksi yang didapatkan kurang maksimal. Oleh karena itu dengan bantuan “Alat Pembuat Agar-Agar” dimaksud akan dapat meningkatkan hasil produksinya.

       Dalam perancangan dan pembuatan alat ini, menggunakan mikrokontroller sebagai pusat pengendali sistem yang bekerja pada alat. Selain itu digunakan sistem pengaturan kontrol tertutup untuk memperbaiki respon plant (pemanas). Sistem kontrol tertutup yang digunakan yaitu kontrol PI dimana kontroler akan mempertahankan temperatur pada saat proses pengadukkan sesuai dengan setting point yang ditetapkan. Pengambilan parameter kontrol didasari atas tinjauan terhadap karakteristik plant yang diatur. Metode penalaan yang digunakan untuk mencari model matematik dari respon plant pemanas menggunakan  metode kontrol adaptif, dengan harapan respon plant pemanas dapat diperbaiki.

Kata kunci: agar-agar, kontrol PI, kontrol adaptif, setting point.

 Sifat agar-agar

  • Pada suhu 25°C dengan kemurnian tinggi tidak larut dalam air dingin tetapi larut dalam air panas.
  • Pada suhu 32–39°C berbentuk padat dan mencair pada suhu 60–97°C pada konsetrasi 1,5%.
  • Dalam keadaan kering agar-agar sangat stabil, pada suhu tinggi dan pH rendah agar-agar mengalami degradasi.

Kegunaan agar-agar

Agar-agar, banyak digunakan pada industri / bidang :

  • makanan : sebagai stabilizer, emulsifier, thickener
  • mikrobiological : sebagai cultur media
  • kosmetik : sebagai pengemulsi dalam pembuatan lotion, cream dan salep.
  • industri kertas dan tekstilsebagai additive.

 

Prinsip kerja alat

Proses pencampuran bahan harus dilakukan dengan merata. Adonan agar –agar harus diaduk dengan kecepatan tetap dan dipanaskan sampai mendidih. Setelah adonan agar – agar masak barulah dilakukan proses pencetakan.

 

Proses awal pada alat pembuat agar – agar ini adalah mula – mula memasukkan air dengan cara membuka selenoid valve air sesuai dengan volume yang sudah diatur. Setelah itu menambahkan gula cair dengan cara membuka selenoid valve gula dengan volume yang sudah diatur. Kalau air dan  gula  cair  sudah  masuk  dalam tempat pengadukkan barulah tepung agar – agar dimasukkan. Setelah semua bahan masuk kedalam tempat pengadukkan, baru motor DC dan heater hidup bersamaan. Untuk motor DC kecepatannya diatur konstan. Sedangkan untuk heater, panas yang berada didalam tempat pengaduk maksimal harus mencapai 90oC. Untuk membaca temperatur panas didalamtempat pengaduk menggunakan sensor PT100. Motor DC dan Heater mati apabila Suhu didalam tempat pengaduk sudah mencapai 90oC bertahan selama ± tiga menit. Setelah proses pengadukkan dan memasak selesai, dilanjutkan dengan proses mencetak. Adonan agar- agar yang sudah masak dipindahkan ke tampat pencetakkan dengan cara membuka selenoid valve pemindah. Setelah semua adonan masuk kedalam tempat pencetakkan barulah dilakukan proses pencetakkan. Pencetakkan dilakukan dengan cara otomatis, Cetakan akan berjalan diatas konveyor. Cetakkan akan diatur berhenti tepat di bawah selenoid valve keluarnya adonan. Setelah cetakan berhenti tepat dibawah selenoid valve, barulah selenoid valve akan mengeluarkan adonan agar – agar kedalam cetakan. Banyaknya adonan didalam cetakkan diatur menggunakan timer. Setelah timer selesai, cetakan yang sudah berisi adonan agar – agar akan berjalan kembali diatas konveyor.

Gambar 1: Blok diagram sistem 

Dari gambar.1 diatas dapat dilihat fungsi dari masing – masing blok adalah sebagai berikut :

  • Atmega 8535 sebagai kontroller yang merupakan pusat pengontrolan sistem mesin pengaduk Agar Agar.
  • Keypad digunakan sebagai input untuk memerintahkan microkontroller.
  • Sensor PT100 digunakan untuk mengukur suhu yang dihasilkan oleh heater
  • Sensor optocoupler digunakan untuk mengukur kecepatan putar motor DC 1.
  • ADC digunakan untuk konverter data analog ke data digital.
  • Driver motor DC1 adalah driver untuk menggerakkan motor DC1 sebagai penggerak tuas pengaduk.
  • Driver motor DC2 adalah driver untuk menggerakkan motor DC2 sebagai penggerak belt konveyor.
  • Driver solenoid valve merupakan interface antara valve dengan mikrokontroller.
  • Driver heater digunakan untuk mengendalikan heater.
  • Infrared dan photodiode digunakan untuk memerintahkan mikro agar menghentikan motor DC 2 apabila cetakan Agar Agar telah berada tepat dibawah selenoid valve.
  • Motor dan selenoid valve sebagai actuator.
  • LCD digunakan Untuk menampilkan beberapa parameter serta hasil pengaturan yang dilakukan

Bentuk fisik alat dapat dilihat pada gambar 2 dibawah ini :

Gambar 2: Desain 3D tampak depan 

Keterangan gambar :

  1. Tempat air
  2. Tempat gula cair
  3. Selenoid valve 1
  4. Selenoid valve 2
  5. Pengaduk adonan
  6. Tempat pengaduk
  7. Heater
  8. Tempat penampung
  9. Konveyor
  10. Motor Konveyor

 

Pengujuian Rangkaian dan Program Kontrol

  • Rangkaian ADC Internal Mikrokontroler ATMEGA 8535P

pengujian ADC internal ini diperlukan sebuah modul rangkaian output yaitu rangkain led yang dihubungkan pada PORTD mikrokontroler untuk melihat data digital yang telah diubah oleh ADC internal dari tegangan analog pada PORTA channel 0. Seperti  gambar 3 dibawah. 

Gambar 3. Rangkaian penguji ADC Internal 

Untuk mengetahui apakah data yang diperoleh sudah benar maka diperlukan data pembanding yaitu data yang diperoleh dari perhitungan dengan menggunakan persamaan :

Output Hitung = 255/5 x Teg. Analog (Dalam Desimal) 

 

 

Tabel. 1Hasil Pengujian Rangkaian ADC Internal Mikrokontroler ATMEGA 8535P 

 

  • Rangkaian PWM internal Mikrokontroler ATMEGA 8535P

pengujian PWM internal dapat dilihat dengan multimeter yang dihubungkan pada Portd.5 mikrokontroler. Pada gambar 4, dibawah

Gambar 4. Rangkaian penguji PWM Internal 

Untuk mengetahui apakah data yang diperoleh sudah benar maka diperlukan data pembanding yaitu data yang diperoleh dari perhitungan dengan menggunakan persamaan :

Output Hitung = (PWM – Input)/255 x 5 V  (Dalam Volt) 

Tabel 2 Hasil Pengujian Rangkaian PWM Internal Mikrokontroler ATMEGA 8535P 

  • Rangkaian Pengukur Temperatur dengan PT 100

Pengukuran resistansi terhadap perubahan suhu pada PT 100 dilakukan seperti gambar 5 dibawah ini.

Gambar 5 Pengukuran resistansi pada PT 100 

Tabel. 3 Hasil Pengukuran Resistansi Terhadap Perubahan Suhu 

 

  • Pengaturan Arah Putaran Motor DC

Putaran motor DC dapat diatur dengan memberikan logika high “1”atau low ”0” pada kaki 1A1 dan 1A2 untuk motor DC 1, sedangkan untuk motor DC2  pada kaku 2A1 dan 2A2.  Sedangkan kaki 1EN dan 2EN digunakan untuk mengatur kecepatan pada motor DC.(lihat gambar 6.) 

Gambar 6 Rangkaian driver motor DC 

Pengaturan arah putaran motor DC dapat dilihat pada tabel 4 dibawah ini :

Tabel 4.Pengaturan Arah Putaran Motor DC

 

  • Respon Heater Tanpa Kontroler

 

Untuk mengetahui adanya perubahan yang terjadi setelah diberikan kontroler pada plant maka diberikan gambar respon heater tanpa kontroler seperti gambar 7 dibawah ini :

Gambar 7 Respon heater tanpa kontroler 

 

  • Respon Heater dengan Kontrol PI

Setelah diberikan kontroler PI pada mikrokontroler yang digunakan sebagai inputan pengaturan heater dan diberikan setting point 90oC  maka didapat respon heater seperti gambar 8 dibawah.

Gambar 8 Respon heater dengan kontrol PI

Dari gambar 8 diatas dapat diketahui bahwa waktu yang dibutuhkan untuk mencapai steady state yaitu 3690 detik atau ± 61 menit 30 detik dan suhu maksimum yang dicapai sesuai dengan setting point yaitu 90oC. Sehingga respon heater untuk mencapai steady state jadi lebih cepat 420 detik atau ±7 menit dibandingkan dengan tanpa kontroler.

 

Kesimpulan

  1. Terdapat selisih pembacaan pengukuran suhu pada display lcd dengan thermometer digital dengan selisih terbesar 0,7 oC pada pengukuran suhu 90oC dari tabel 4.8.
  2. Proses panas pada heater untuk mencapai steady state suhu 90oC membutuhkan waktu 3690 detik atau 61 menit seperti gambar 4.10 sehingga waktu yang digunakan untuk memasak jadi lebih efisien.
  3. Pada proses memasukkan air, gula cair dan pencetakkan adonan, volume yang didapat tidak linier.

 Saran

  1. Dalam perancangan mekanik, untuk selanjutnya dapat mendesain mekanik yang lebih baik karena sangat berpengaruh terhadap kontroler yang dibuat.
  2. Dalam perancangan, antara rangkaian kontrol dengan rangkaian driver , sebaiknya menggunakan power supply yang berbeda karena mempengaruhi kinerja rangkaian kontrol.
  3. Dalam proses memanaskan adonan, sebaiknya heater diganti dengan daya yang lebih besar agar proses memanaskan adonan lebih cepat dan efisien.
  4. Untuk proses memasukkan air, gula cair dan pencetakkan adonan sebaiknya menggunakan solenoid yang baru, supaya respon buka dan tutupnya lebih cepat dan volume yang dihasilkan dapat linier

 

Referensi:

  1. Winoto, Andi, Mikrokonroller AVR Atmega8/32/16/8535 dan Pemprograman dengan Bahasa C pada Win AVR (Bandung: Informatika, 2008)
  2. Lingga Wardhana, Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR seri ATMEGA 8535Simulasi,
  3. Muhammad H Rasyid, 1999, ”Rangkaian Elektronika Daya, Devices, dan Aplikasinya”, Jakarta.
  4. Totok Budioko.Belajar Dengan Mudah dan cepat Pemograman Bahasa C dengan SDCC pada mikrokontroller AT89X051/ ATMEGA8535/ 52. Yogyakarta : Gava Media.2005
  5. Jaenal Arifin ”Pengontrolan Temperature Menggunakan Metode Kontrol PI Berbasis Mikrokontroller AT90S8515”. Di akses 2 Januari 2009 dari electroniclab.
  6. http:/www.elektroniclab.com/index.php?action=html&fid=56
  7. Toko Mesin ”Mesin Pengaduk Dodol, Mesin Pengaduk Selai, dll”. Diakses 4 Januari 2009 dari Toko Mesin.
  8. http://www.tokomesin.com/Mesin_Pengaduk_Dodol_Mesin_Pengaduk_Selai_Mesin_Mixer_Serbaguna.htm.
Copyright 2019. Powered by Humas. PPPPTK BOE MALANG