alat pendeteksi kadar polutan gas carbon monoksida
advertisement
1 RANCANG BANGUN ALAT PENGUKUR KADAR AIR DAN SUHU GABAH MELALUI METODE KAPASITANSI Misbahollah, Putri Sukmasari, Achmad Frediyanto, Ahmad Luthfin Jurusan Fisika Fakultas MIPA Universitas Negeri Malang Jalan Surabaya 6 Malang. Abstrak : Kadar air dan suhu merupakan faktor yang paling mempengaruhi kualitas gabah. Selain itu faktor tersebut juga sangat berpengaruh terhadap masa simpan gabah. Namun demikian, alat yang digunakan untuk mengukur kadar air dan suhu gabah masih sangat terbatas. Kegiatan ini bertujuan untuk mendapatkan rancang bangun alat pengukur kadar air dan suhu gabah yang mampu menampilkan perkiraan masa simpan gabah. Rancang bangun alat ini menggunakan metode kapasitansi sebagai pengukur kadar air, sensor suhu IC LM35, rangkaian penguat instrumentasi dan penguat tak membalik, rangkaian penyearah, ADC 0809, serta mikrokontroler AT89C51. Sampel yang diuji adalah satu jenis gabah. Rentang pengukuran kadar air yaitu 030o% dan rentang pengukuran suhu yaitu 0-40oC. Pengujian dilakukan pada tiap rancangan rangkaian dan kalibrasi alat. Dari analisis data kalibrasi alat hasil perancangan dengan menggunakan tester Grainer II, didapatkan data pengukuran dengan nilai penyimpangan pengukuran terjauh 2% untuk kadar air dan 10C untuk suhu yang masih berada dalam batas diperbolehkan. Kata Kunci: Kadar air, Suhu, Gabah, Metode Kapasitansi, Mikrokontroler. Indonesia adalah agaris, panen pertahun 10 juta ha dan karena lebih dari 65% penduduk produksi padi nasional rata-rata 4,35 Indonesia ton/ha/tahun (BPTP, 2005:1). hidup negara dari sektor pertanian, sehingga sektor pertanian Salah satu permasalahan dalam perlu diperhatikan lebih serius. Salah pertanian satu jenis produk pertanian yang menurunnya kualitas hasil pertanian memiliki kapasitas produksi yang akibat penanganan pascapanen yang cukup besar adalah beras. Beras yang buruk. Hasil pertanian khususnya dihasilkan padi padi dapat mengalami penurunan memiliki kedudukan yang sangat kualitas berupa rusaknya nilai gizi penting dalam pemenuhan pangan selama penyimpanan. dari tanaman masyarakat, dan dibudidayakan pada hampir setiap provinsi dengan luas Pada di Indonesia proses adalah penyimpanan, berbagai aspek perlu diperhatikan 2 mulai dari bahan merupakan keluarga MCS51 yang kondisi lingkungan, diproduksi ATMEL dalam bentuk pememilihan jenis kemasan dan pangan, karakteristik perkiraan lama (Sibuea, 2002:1). (Singlechip Microcomputer). Oleh karena itu Sedangkan komponen ini merupakan salah satu menyebutkan aspek-aspek yang perlu dalam IC penyimpanan Chapman (2005:1) secara spesifik diperhatikan keping penyimpanan pilihan teknologi yang praktis. Permasalahan dalam kegiatan yang dibahas ini adalah: gabah antara lain: kadar air, suhu, Bagaimana rancang bangun alat kondisi gabah dan suplai oksigen. pengukur kadar air dan suhu gabah Dengan demikian, diperlukan suatu yang secara spesifik dirumuskan terobosan sebagai yaitu mengaplikasikan elektronika dengan teknologi dalam proses berikut:Bagaimana rancangan sensor kadar air dalam gabah dengan prinsip sensor penyimpanan gabah yang salah satu kapasitif, wujudnya adalah dengan membuat mengaplikasikan sensor suhu LM35 rancang bangun alat pengukur kadar dalam air dan suhu gabah yang sekaligus Bagaimana dapat menampilkan perkiraan masa mikrokontroler simpan gabah. program Pengukuran suhu dan kadar air Bagaimana perancangan system, mengaplikasikan AT89C51 (software) menjalankan serta untuk sistem dan terintegrasi dalam satu alat yang menampilkan perkiraan masa simpan mengaplikasikan gabah. mikrokontroler teknologi sebagai pemroses Hasil dari kegiatan ini akan sistem. Mikrokontroler merupakan sangat bermanfaat bagi masyarakat pengembangan teknologi petani dan pengembangan IPTEK. memiliki Bagi masyarakat petani: Memberikan banyak solusi untuk menjawab permasalahan namun hanya membutuhkan ruang dalam pengukuran kadar air dan suhu yang kecil. Jenis mikrokontroler gabah; Mengembangkan teknologi sangat banyak dan beragam, salah pertanian dalam penanganan satunya adalah jenis AT89C51 yang produksi pascapanen khususnya semikonduktor jumlah transistor yang lebih 3 untuk menjaga dan meningkatkan dielektriknya, sedangkan pengukuran mutu hasil pertanian. suhu memanfaatkan IC LM35. Bagi pengembangan IPTEK: Mikrokontroler Memanfaatkan dan memfungsikan sebagai mikrokontroler berfungsi AT89C51 dalam pusat AT89C51 pemroses mengolah kedua aplikasi teknologi yang tepat guna; pengukuran Sebagai acuan bagi pengembangan menampilkannya pada LCD. perancangan sistem yang menggunakan prinsip sensor sistem, tersebut hasil dan Secara skematis perancangan alat ini ditunjukkan pada Gambar 1. kapasitif dan aplikasi mikrokontroler AT89C51. Setelah alat dan bahan yang diperlukan METODE PENDEKATAN Pembuatan alat ini menerapkan metode deskriptif kuantitatif yang bertujuan untuk mendapatkan rancang bangun alat pengukur kadar air dan suhu gabah. Variabel bebas yang dikaji dalam kegiatan ini yaitu kadar air dan suhu gabah, dengan variabel terikat yaitu tegangan. Pengukuran kadar air gabah memanfaatkan metode kapasitansi dengan mengambil gabah sebagai dibuat disiapkan, gambar selanjutnya rangkaian secara menyeluruh dengan menggunakan protel dan membuat jalur PCB, kemudian memasang komponen dan menyolder menjadi rangkaian sistem yang utuh. Program atau software yang digunakan adalah assembler, program langsung dituliskan program ini dapat dalam mikrokontroler AT89C51 melalui programmer Meitan ASM 2005. Pembuatan program mengacu pada 4 flowchart seperti pada Gambar 2 pada lampiran 1. Peralatan yang dipakai dalam pembuatan dan pengujian alat ini antara lain: Osiloskop, Multimeter Downloader digital, MEITAN ASM 2005 dan Peralatan elektronik pendukung lainnya. komponen Bahan elektronika atau yang Gambar 3. (kiri) Komponenkomponen yang digunakan dalam pembuatan alat pengukur kadar air dan suhu gabah, (kanan) Kalibrator tester Grainer II. dibutuhkan dalam rancang bangun Pada Gambar 3, ditunjukkan alat ini antara lain: PCB, IC NE555, beberapa komponen yang digunakan LM35, LF356, LM741, LM324, serta alat pembanding (kalibrator) ADC 0809, AT89C51, LCD M1632, yang digunakan dalam kalibrasi. Resistor, Kapasitor, Dioda, Kabel dan Komponen pendukung lainnya. HASIL Kalibrator digunakan adalah tester Grainer II yang merupakan Dari perancangan alat yang alat pengukur kadar air dan suhu telah dilakukan, didapatkan suatu gabah oleh rangkaian alat pengukur kadar air INLITKABI Kendal Payak Malang. dan suhu gabah yang ditunjukkan Setelah pada gambar di bawah ini. yang pengukur digunakan rancangan sistem alat kadar dan suhu terealisasi, air dilanjutkan dengan pengambilan data. Pengambilan data dilakukan dengan menguji Gambar 4. Rangkaian Elektronika dalam Board Rangkaian (kanan) Kemasan jadi alat pengukur kadar air dan suhu gabah. tiap bagian sistem. Kalibrasi Pengukuran Kadar Air 5 Kalibrasi mengetahui dilakukan seberapa untuk Hasil Pengukuran Alat besar Hasil pengukuran alat secara penyimpangan pengukuran sensor keseluruhan ditunjukkan pada Tabel kadar air dari alat hasil perancangan 3 berikut ini: dengan alat yang telah ada yaitu Grainer II. Data hasil kalibrasi pengukuran kadar air gabah disajikan pada Tabel 1 PEMBAHASAN Rangkaian Pengukur Kadar Air Suhu Kalibrasi Suhu Kalibrasi suhu terhadap tester Grainer mengetahui II berfungsi untuk seberapa besar penyimpangan pengukuran sensor LM35 pada alat hasil perancangan. Data hasil kalibrasi pengukuran suhu gabah disajikan pada Tabel 2 Gambar 5. Hasil Kapasitor Silinder Perancangan Rangkaian kapasitor silinder sebagai pengukur kadar ditunjukkan pada Gambar 5. Keterangan: Jari-jari silinder dalam a = 1,6 cm Jari-jari silinder luar b = 2,8 cm Panjang tabung L = 10 cm air 6 Untuk menghitung kapasitansi kapasitor nilai LM35. Hasil perancangan rangkaian silinder sensor suhu disajikan dalam Gambar digunakan persamaan berikut: 6. Dengan kudara = 1 maka Gambar 6. Hasil Perancangan Rangkaian Sensor Suhu LM35 Nilai kapasitansi di atas merupakan nilai kapasitansi pada saat kapasitor silinder kosong (tanpa Kalibrasi Pengukuran Kadar Air dan Suhu Dari gabah). Dengan nilai demikian kapasitansi diketahui gabah berkisar tabel hasil kalibrasi pengukuran kadar air dan suhu di atas dapat disimpulkan bahwa antara rangkaian alat hasil perancangan antara 20 pF hingga 30 pF. dengan tester hanya terdapat sedikit perbedaan, sehingga dapat dikatakan Dengan diketahuinya nilai kapasitansi saat kapasitor kosong (tanpa gabah) dapat kesetimbangan reakatansi KESIMPULAN ditentukan jembatan. kapasitif Dari hasil rancang bangun alat Pada frekuensi f = 250 KHz dan dengan nilai sesuai. yang sebanding dengan impedansi (X C Z), nilai reaktansi kapasitif adalah sebesar: Untuk CA = 150 pF adalah pengukur kadar air dan suhu gabah dapat ditarik kesimpulan, pada perancangan rangkaian sensor kadar air dengan didapatkan rangkaian prinsip spesifikasi untuk: (a) kapasitansi kesesuaian Frekuensi osilator NE555 sebesar 250 KHz; (b) Perubahan nilai kapasitansi kapasitor pada lengan jembatan Wheatstone Sedangkan pengukuran suhu sebesar 20 pF sampai 30 pF; (c) Pada pada sistem ini mengaplikasikan IC penguat instrumentasi di butuhkan 7 penguatan sebesar 850 kali; (d) Rangkaian penuh penyearah memiliki gelombang rata-rata selisih 0,048Volt yang sehingga dapat pengaplikasian sensor tegangan V dianggap kecil diabaikan. Pada suhu LM35, didapatkan perubahan tegangan yang sebanding dengan suhu gabah. Dalam rangkaian ini didapatkan penguatan pada rangkaian penguat tak membalik sebesar 10 kali. Pada pengaplikasian mikrokontroler AT89C51, pembuatan program (software) telah sesuai dengan perancangan dan sistem alat dapat berfungsi sesuai perancangan, yaitu menampilkan nilai pengukuran kadar air dan suhu dengan penyimpangan kalibrasi 2% dan 10C, serta perkiraan masa simpan yang sesuai dengan standar yang ada. DAFTAR PUSTAKA AgriChem, Inc. 1994. Grain Measurement with Capacytance Type Device. (Online). (http.//www.grainprep.com, diakses 1 November 2005). Chapman, Bill. 2005. Cereal Grain Drying and Storage. (Online). (http://www1.agric.gov.ab.ca/ %department/deptdoes.nsf/all/c rop1204?opendocu ment, diakses 11 Oktober 2005). Coughlin, F. Robert, and Priscoll, F. Frederick. 1987a. Penguat Operasional dan Rangkaian Terpadu Linier. Jakarta: Erlangga. Fraden, Jacob. 1996. Hanbook of Modern Sensors. San Diego. Thermoscan. Inc. Halliday, Resnick. 1978. Fisika Jilid II. Alih bahasa Pantur Silaban, Ph.D. Jakarta: Erlangga. pp. 62-65, 78 Malvino, Albert, Paul. 1987b. Prinsipprinsip Elektronika Jilid 2. Alih Bahasa Prof. M. Barnawi. Jakarta: Erlangga. pp. 32-49 Nalwan, Paulus, Andi. 2004. Panduan Praktis Teknik Antar Muka Mikrokontroler AT89C51. Jakarta: Elex Media Komputindo. pp. 23-34, 62-85 National Semiconductor. 1999. LM35 Precision Centigrade Temperature Sensors. (Online).(http://www.alldatashe et.com/datasheet.pdf/pdf/8875/ NSC/LM35.html, diakses 27 September 2005). Balai Penelitian Tanaman Pangan Sukamandi Subang Jawa Barat. 2005. Padi. (online), (http://warintek.progresio.or.id, diakses 12 Mei 2005). Sibuea, Posman. 2002. Mewujudkan Ketahanan Pangan lewat Perbaikan Pascapanen. Sinar Harapan, No. 4329. (Online). (http://www.sinarharapan.com./ pangan/%padi.html, diakses 2 Oktober 2005).
