Lemari Pengering Pakaian dengan Moving Hanger menggunakan

BAB III
PERANCANGAN DAN REALISASI SISTEM
Pada bab ini akan dijabarkan mengenai perancangan dan realisasi dari perangkat
keras dan perangkat lunak dari setiap modul yang menjadi bagian dari sistem ini.
3.1
Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras
Pada perancangan dan realisasi perangkat keras dalam skripsi ini, perangkat keras
dibagi menjadi beberapa bagian yaitu :
1. Lemari Pengering
2. Modul Interface
3. Modul Penggerak
4. Modul Sensor
5. Modul Pemanas
6. Modul Pendeteksi Persilangan Nol
7. Modul Mikrokontroler
8. Kontrol Proportional Integral
3.1.1. Lemari Pengering
Lemari pengering pakaian yang dirancang berdimensi (110 x 110 x 180) sentimeter.
Lemari pengering ini dirancang mempunyai 2 bagian yaitu, bagian luar dan bagian dalam
dan memiliki pintu ganda. Bagian luar pada lemari berbentuk balok dengan kerangka dari
besi dan dindingnya terbuat dari bahan triplek. Sedangkan, pada bagian dalam dari lemari
ini berbentuk silinder dengan diameter 100 cm dan tinggi 180 cm dan terbuat dari pelat
besi.
Plat besi dipilih untuk bahan bagian dalam lemari, karena dari segi ekonomi lebih
murah dibanding dengan alumunium. Namun, oleh karena sifat besi yang menyerap panas
maka, plat besi dilapisi dengan alumunium foil agar panas yang dihasilkan oleh pemanas
tidak bocor dan diserap oleh besi. Karena lemari ini memiliki 2 bagian maka, terdapat sela
diantara dinding pelapis dan bagian dalam lemari, pada bagian sela ini diisi dengan glass
wool untuk menahan panas agar tidak keluar dari silinder besi. Pemilihan bahan untuk
bagian luar dan dalam lemari disesuaikan dengan perancangan awal lemari ini, dimana
11
lemari dirancang agar suhu panas tidak keluar dari lemari sehingga, pada saat lemari
dipegang tidak terasa panas.
Perangkat keras yang digunakan untuk menunjang kinerja mesin pengering ini
adalah lampu inframerah dengan daya maksimal 150 Watt [9, h.2]. Lemari pengering
pakaian dirancang menggunakan 2 buah lampu infra merah tipe PAR 38 agar panas yang
dihasilkan lebih maksimal dan proses kenaikan suhu lebih cepat.
Untuk sumber sirkulasi udara didalam lemari digunakan 4 kipas dengan daya ±
1,92 W, dimana 3 kipas yang diletakkan pada bagian bawah dan samping lemari berfungsi
sebagai pengatur sirkulasi udara di dalam lemari agar panas yang dihasilkan oleh pemanas
merata dan 1 kipas yang diletakkan pada bagian atas lemari sebagai exhaust berfungsi agar
udara yang mengandung uap air keluar dari dalam lemari. Gambar 3.1 akan menunjukkan
skema realisasi perancangan lemari pengering dan penempatan hardware yang digunakan
pada lemari pengering pakaian.
180 cm
110 cm
110 cm
Gambar 3.1. Skema realisasi lemari pengering dan penempatan hardware.
12
Keterangan gambar :
1. Motor power window.
2. Exhaust.
3. Moving hanger.
4. Kipas.
5. Interface (LCD dan Keypad).
6. Lampu Inframerah.
7. Kipas.
3.1.2. Modul Interface
Bagian interface berfungsi untuk sarana interaksi user dengan sistem yang
dirancang. Melalui bagian ini user dapat memberi masukan berupa jenis kain dan jumlah
kain yang dikeringkan. Dengan adanya LCD user dapat memantau kinerja dari lemari
pengering. Bagian ini secara keseluruhan terhubung dan dikendalikan oleh bagian
pengendali utama. Ada dua komponen utama pada bagian interface yaitu keypad 4x4 dan
LCD karakter 16x2.
Keypad 4x4 digunakan sebagai sarana pengguna untuk memberikan masukan ke
sistem. Keypad 4x4 memiliki konektor delapan pin yang dihubungkan ke mikrokontroler
pada port D. LCD karakter 16x2 berfungsi sebagai penampil informasi yang ada pada
sistem, juga sebagai penampil menu utama. Pada perancangan ini pin LCD dihubungkan
dengan port A pada mikrokontroler. Gambar 3.2 menunjukkan keypad 4x4 dan LCD
karakter 16x2 yang digunakan dalam perancangan.
Gambar 3.2 .Keypad 4x4 dan LCD karakter 16x2 yang digunakan dalam
perancangan [11, h.5].
13
3.1.3. Modul Penggerak
Motor penggerak dalam perancangan lemari ini dihubungkan dengan hanger
berbentuk segi 8 dengan diameter 100 sentimeter. Motor yang digunakan adalah motor
DC pada power window mobil dengan tegangan kerja 12V DC. Motor ini berfungsi
sebagai penggerak hanger sehingga, pakaian yang digantung pada hanger ini dapat
berputar. Perputaran dari pakaian ini diharap dapat mempercepat proses pengeringan
pakaian di dalam lemari.
Arus yang digunakan motor power window adalah berkisar antara 1,6 – 3,8 Ampere
dan tegangan yang digunakan sebesar 11,7 – 11,9 Volt. Melihat dari penggunaan arusa
dan tegangan pada power window maka, besar daya yang digunakan motor power window
berkisar antara 18,72 - 44,84 Watt [13, h.1]. Daya yang dihasilkan oleh motor DC ini
berbanding lurus dengan massa beban yang digantung pada moving hanger. Semakin berat
massa beban yang digantung semakin besar daya yang dihasilkan oleh motor DC.
Gambar 3.3. Motor Power Window.
3.1.4. Modul Sensor
Sensor yang digunakan untuk mengukur suhu dan kelembaban sekaligus di dalam
lemari adalah SHT 11. Sensor ini dipilih karena hasil pengukuran temperatur dan
kelembaban berupa output digital sehingga, mudah digunakan. Selain itu, sensor ini
memiliki konsumsi daya yang rendah yaitu hanya 30 µWatt (typical). Jangkauan
temperatur SHT 11 berkisar antara -40oC hingga 125oC dengan akurasi ±0,4 oC
sedangkan, jangkauan kelembabannya bekerja pada kisaran 0 – 100% RH (Relative
Humidity) dengan akurasi ±3,0% [12, h.1].
Waktu yang dibutuhkan sensor untuk mendeteksi nilai suhu dan kelembaban
disebut response time. Untuk mendeteksi temperatur, waktu yang dibutuhkan minimal 5
14
detik dan waktu maksimal 30 detik. Pendeteksian kelembaban membutuhkan waktu 4 detik
(typical) [12, h.2]. Data yang diterima sensor merupakan data dengan ukuran 8/12/14 bit.
Resistor pull-up pada pin data dibutuhkan agar data dari SHT 11 dapat diolah oleh
pengendali mikrokontroler.
Gambar 3.4 Koneksi sensor SHT 11 ke mikrokontroler [13, h.3].
Pengukuran suhu dan kelembaban dimulai setelah mengirim perintah (‘00000101’
untuk kelembaban, dan ‘00000011’ untuk suhu), mikrokontroler harus menunggu sekitar
210 ms sampai pengukuran selesai. Setelah pengukuran selesai, SHT 11 mengatur pin
DATA menjadi low dan masuk ke idle state. Mikrokontroler harus menunggu data siap
diambil terlebih dahulu sebelum mengatur pin SCK kembali membaca data. Data hasil
pengukuran sensor disimpan sampai data dibaca oleh mikrokontroler. Sensor secara
otomatis akan kembali ke Sleep Mode setelah pengukuran dan komunikasi dengan
mikrokontroler selesai [12, h.5].
3.1.5. Modul Pemanas
Fungsi utama dari alat yang telah dibuat ini adalah mengeringkan pakaian. Oleh
karena itu, untuk memenuhi fungsi utama dari pengering pakaian ini dibutuhkan suatu
pemanas yang dapat mengubah listrik menjadi panas (kalor) sehingga, pakaian basah yang
dikeringkan didalam lemari dapat kering sesuai dengan harapan. Dalam perancangan alat
pengering pakaian ini, sumber pemanas yang digunakan adalah lampu pijar inframerah tipe
PAR38 bermerk Osram dengan daya 150 watt yang membutuhkan catu daya sebesar 220
VAC.
Lampu inframerah dipilih sebagai sumber pemanas karena, lebih hemat daya
dibanding dengan elemen pemanas pada kompor listrik [8, h.2]. Lampu pijar inframerah
15
dipilih karena, 90% dari energi yang dihasilkan lampu ditransmisikan dalam bentuk panas
dan 10% dari energi yang dihasilkan lampu akan ditransmisikan dalam bentuk cahaya
sehingga, memiliki titik lebur kawat pijar yang tinggi dan berarti bahwa lampu inframerah
merupakan sumber pemanas yang mampu menghasilkan panas yang tinggi dengan
konsumsi daya yang rendah [9, h.1].
Lampu infra merah yang digunakan bertipe PAR 38 memiliki konsumsi daya 30 %
lebih rendah dibanding tipe BR 125. Lampu infra merah tipe PAR 38 memiliki masa
penggunaan maksimal selama 5000 jam [9, h.2] sehingga, cocok digunakan untuk sumber
pemanas suatu pengering karena, bisa digunakan untuk pemakaian yang lama. Lensa
reflector pada lampu jenis ini didesain untuk menghasilkan panas dengan arah yang tepat
pada bagian yang dibutuhkan sehingga, panas yang dihasilkan terpusat pada satu titik.
Selain itu, lampu ini memiliki kerangka yang kuat dan memiliki daya tahan yang kuat
terhadap panas dari lampu itu sendiri. Aplikasi penggunaan lampu pijar infra merah dapat
digunakan dalam bidang peternakan, pertanian dan industri [9, h.1].
Gambar 3.5. Lampu inframerah tipe PAR 38 [10, h.2].
Untuk menghidupkan pemanas yang bekerja pada tegangan kerja 220 VAC
memerlukan rangkaian driver yang bertujuan untuk mengatur daya yang keluar sehinga
suhu dapat stabil didalam pengering. Gambar 3.6 menunjukkan rangkaian driver pemanas
yang digunakan dalam perancangan alat pengering ini, MOC 3020 digunakan sebagai
saklar otomatis yang akan aktif bila ada beda potensial. Fungsi dari MOC 3020 ini adalah
sebagai isolator dengan bagian DC dari rangkaian kendali utama agar tidak terhubung
secara langsung ke jaringan AC sehingga, dapat mencegah agar tegangan AC tidak
berhubungan langsung dengan mikrokontroler sehingga tidak rusak. Selain sebagai isolator
MOC 3020 tersebut sebagai antarmuka antara bagian kendali (rangkaian DC) agar dapat
berkomunikasi dengan jaringan AC. TRIAC berfungsi sebagai pengendali utama pemanas
16
untuk menggantikan fungsi saklar pemutus dan penyambung arus listrik yang besar namun,
dalam rangkaian ini TRIAC berfungsi untuk mengaktifkan tegangan 220 VAC.
mikro
R1
330
U1
MOC 3020
R2
330
pemanas
Q1
TRIAC
R3
150
V2
-110/110V
50 Hz
C1
1uF
Gambar 3.6. Rangkaian driver pemanas.
Nilai-nilai komponen pada rangkaian driver pemanas dapat dicari dengan
menggunakan perhitungan sebagai berikut:
VRMS =
𝑉𝑝
(3.1)
√2
Sehingga, didapat harga tegangan puncak jala-jala PLN = 220 √2 V
Keluaran arus maksimum dari MOC 3020 = 1A [7, h1]
Untuk aktif, MOC 3020 membutuhkan arus (If) = 10 mA [7, h.2]
Forward voltage (Vf) MOC 3020 = 1,5 V [7, h.2]
R1 =
=
𝑉𝑚𝑖𝑘𝑟𝑜 −𝑉𝐷
(3.2)
𝐼𝑓
5−1,5
10𝑥10 −3
= 350 Ω
≈ 330 Ω
Maka, didapatkan nilai R1 = 330 Ω
R2 =
220 √2 V
1𝐴
= 311,13 Ω ≈ 330Ω
Maka, didapatkan nilai R2 = 330Ω
Saat triac off, maka tegangan pada C1 naik secara eksponensial yang dapat dicari
menggunakan rumus:
17
VC = 220√2 (1-ℯ
𝑑𝑉𝑐
𝑑𝑡
𝑑𝑉𝑐
𝑑𝑡
=
220√2
𝑅3 .𝐶1
max =
−𝑡
𝑅 3 .𝐶 1 )
x (1-ℯ
−𝑡
𝑅 3 .𝐶 1 )
220√2
𝑑𝑉𝑐
𝑑𝑡
(3.4)
(3.5)
𝑅3 .𝐶1
Dari datasheet TRIAC BT 136 diketahui
(3.3)
(minimum) = 50 V/µs = 50 x 106 V/s [5,
h.1] maka,
50 x 106 =
R3.C1
220√2
𝑅3 .𝐶1
= 6,22 x 10−6
R3 + R2 ≈
R3 + R2 ≈
𝑉𝑇
(3.6)
𝐼𝐺𝑇
15
0,035
R3 + R2 ≈ 428,57 Ω (minimum)
≈ 470 Ω
Oleh karena nilai dari R3 + R2 telah didapatkan maka, nilai dari R3 dapat dicari dengan
perhitungan sebagai berikut:
R3 + R2 = 470 Ω
R3 + 330 = 470 Ω
R3 = 140 Ω ≈ 150 Ω
Maka, didapatkan nilai R3 = 150 Ω. Nilai yang akan dicari selanjutnya adalah nilai dari C1,
perhitungannya sebagai berikut :
R3.C1
= 6,22 x 10−6
150.C1 = 6,22 x 10−6
C1 = 41,47nF (minimum)
Maka, didapatkan nilai C1 yang didekatkan dengan C1 ≈ 1µF.
Prinsip kerja MOC 3020 pada perancangan ini adalah MOC 3020 akan aktif jika
ada beda tegangan antara masukan kaki 1 dan 2. Jika ada beda tegangan, maka keluaran
dari MOC 3020 akan memicu gate pada TRIAC sehingga TRIAC aktif dan pemanas akan
hidup. Input MOC 3020 berupa pulsa yang tergeser selama beberapa mili-detik lebih
lambat dari sinyal interupsi zero crossing detector. Hal tersebut akan membuat VRMS
TRIAC tereduksi dari VRMS maksimalnya.
18
Sedangkan, cara kerja TRIAC pada pengendali fase ini adalah dengan cara
memotong sebagian luasan dari tegangan AC yang berbentuk sinusoida sebab TRIAC
dapat berubah dari kondisi tidak menghantar ke kondisi menghantar dan sebaliknya. Saat
tegangan AC berada pada titik nol (zero crossing), TRIAC dimatikan sebesar α derajat,
setelah itu TRIAC dipicu. Besar tegangan yang dihasilkan adalah:
Vo =
Vo =
2 𝜋
2𝜋 𝛼
2𝑉𝑟𝑚𝑠 2 𝑠𝑖𝑛2 𝜔𝑡𝑑𝜔𝑡
4𝑉𝑟𝑚𝑠 2
4𝜋
(3.7)
(1 − 𝑐𝑜𝑠2𝜔𝑡)𝑑𝜔𝑡
(3.8)
Dari persamaan didapatkan :
Vo = VRMS
1
𝜋
(π − α +
sin 2𝛼
2
)
(3.9)
Dengan mengubah nilai α dan memicu TRIAC dengan delay di mikro maka,
tegangan rata-rata akan berubah. Semakin besar α maka tegangan rata-rata AC akan
semakin kecil. Nilai α yang digunakan berkisar antara 0°- 180°.
3.1.6. Modul Pendeteksi Persilangan Nol
Prinsip kerja dari zero crossing detector adalah membandingkan tegangan AC
dengan tegangan referensi nol volt. Apabila tegangannya lebih besar dari nol volt maka
output dari zero crossing detector akan high dan apabila tegangan lebih kecil dari nol volt
maka, outputnya akan low. Perubahan dari low ke high dan dari high ke low inilah saat
terjadi zero. Dapat dikatakan juga fungsi dari zero crossing detector adalah untuk
mendeteksi gelombang sinus AC 220 V yang melewati tegangan nol. Rangkaiannya dapat
dilihat pada Gambar 3.7.
V3
5V
+V
V1
-110/110V
R3
1k
D1
IN4007
T2
50 Hz
1A
R1
1k
D2
IN4007
Vo
R2
330k
Q2
C828
Gambar 3.7. Rangkaian zero crossing detector
19
Perubahan nilai dari high ke low merupakan seberangan titik nol peralihan dari
positif menuju negatif dan perubahan nilai dari low ke high merupaka peralihan dari
negatif menuju positif. Dari peralihan tersebut dapat dideteksi seberangan titik nol yang
merupakan acuan yang digunakan sebagai awal pemberian nilai waktu tunda untuk
memicu TRIAC.
Nilai-nilai komponen dari rangkaian zero crossing detector dapat dicari dengan
menggunakan perhitungan sebagai berikut:
Tegangan keluaran dari trafo yang dipakai = 15 VRMS
Tegangan puncak di beban =
15
0,707
= 21,21 V (dioda ideal)
Untuk dioda tidak ideal Vp di beban = 21,21 – 0,7 = 20,51 V
Nilai R3 dan R2 dapat diketahui dengan cara perhitungan sebagai berikut :
β = hfe = 130 – 520
V= I.R
hfe =
(3.10)
IC
(3.11)
IB
Dari Persamaan 3.10 didapatkan rumus untuk mencari R3 seperti dijelaskan di bawah ini :
R3 =
R3 =
V CC
IC
5
5 x 10 −3
Ω = 1kΩ
Dari Persamaan 3.11 didapatkan nilai IB yang berfungsi untuk mencari nilai RB sebagai
berikut :
IB =
5x10 −3 A
130
IB = 38,46 µA
RB =
20,51−0,7
38,46 µ
=
19,81
38,46 𝑥 10 −6
Ω = 515 kΩ
RB = R2 = 515kΩ
Berdasarkan perhuitungan diatas, nilai R2 didekati dengan nilai ≈ 330kΩ.
Nilai R1 dicari dengan perhitungan sebagai berikut :
Arus pada beban =
20,51
10 3
A= 20,51 mA
Berarti, dengan nilai R3 = 1kΩ dapat men-supply arus sebesar 20,51 mA ke transistor yang
membutuhkan arus sebesar 38µA.
20
3.1.7. Modul Mikrokontroller
Mikrokontroler yang digunakan adalah jenis AVR ATmega8535, yang berfungsi
untuk mengatur dan mengendalikan seluruh proses operasi antara lain mengatur proses
pengeringan pakaian yang disesuaikan dengan masukan berdasarkan jenis kain yang akan
dikeringkan, mendeteksi jumlah pakaian, mengolah data dari sensor SHT 11, mengatur
sudut picuan TRIAC, mendeteksi zero crossing detector dan mengatur kinerja dari semua
perangkat keras pendukung seperti kipas, lampu dan interface.
Mikrokontroler jenis ini dipilih karena, memiliki fitur yang cukup lengkap.
Kapasitas memori program dan memori data cukup besar. Berikut akan dijelaskan
mengenai penggunaan masing-masing port pada mikrokontroler Atmega8535.
PORT A
Port A dihubungkan dengan LCD karakter 16x2, yang digunakan sebagai penampil
pilihan menu jenis pakaian yang dikeringkan, serta penampil suhu dan kelembaban yang
terukur oleh SHT 11 didalam lemari pengering.
PORT B
Port B.0 dihubungkan dengan modul driver pemanas. Port B.1 dihubungkan
dengan driver penggerak exhaust. Port B.2 dihubungkan pada output zero crossing
detector yang berfungsi sebagai acuan pemicu TRIAC. Port B.3 terhubung dengan buzzer
yang digunakan sebagai alarm bila baju telah kering.
PORT C
Port C digunakan untuk Pin Clock dan Pin Data SHT11. Port C.6 dihubungkan
dengan Pin Data yang berfungsi untuk transfer data masuk atau keluar dari SHT 11. Port
C.7 dihubungkan dengan Pin SCK yang berfungsi untuk sinkronisasi koneksi antara
mikrokontroler dengan SHT 11.
PORT D
Port D dihubungkan dengan keypad 4x4. Keypad merupakan salah satu interface
yang digunakan untuk memasukkan data berupa jumlah pakaian dan jenis pakaian yang
akan dikeringkan.
21
Tabel 3.1. Konfigurasi PORT Mikrokontroler.
Nama PORT
Koneksi
PORT A
Terhubung dengan LCD
PORT B.0
Terhubung dengan input driver pemanas
PORT B.1
Terhubung dengan driver penggerak exhaust
PORT B.2
Terhubung dengan output zero crossing detector
PORT B.3
Terhubung dengan buzzer
PORT C.6
Sebagai input data sensor
PORT C.7
Sebagai output clock sensor
PORT D
Terhubung dengan keypad
3.1.8 Kontrol Proportional Integral
Kontrol otomatis telah memegang peranan yang sangat penting dalam
perkembangan ilmu dan teknologi. Sehubungan dengan berkembangnya sistem
mikroprosesor dan mikrokontroler yang murah, mudah digunakan dan berteknologi
canggih untuk pengendalian suatu sistem maka, perancangan alat banyak yang disatukan
dengan sistem kontrolnya. Salah metode kontrol otomatis adalah metode kendali
Proportional Integral (PI) seperti yang dipakai dalam perancangan sistem lemari
pengering ini. Pengendali PI adalah suatu metode kendali yang berasal dari gabungan
metode kendali Proposional dan Integral di mana masing – masing kendali memiliki
kelebihan dan kekurangan sehingga dengan penggabungan metode tersebut kelemahan
dapat terisi oleh kelebihan metode yang lain.
3.1.8.1.Kendali Proportional
Fungsi dari pengendali proporsional adalah memperkuat sinyal kesalahan
penggerak, sehingga akan mempercepat keluaran sistem mencapai titik referensi. Besarnya
sinyal keluaran akan sama dengan sinyal masukannya sesuai dengan konstanta
pembanding tertentu. Hubungan antara sinyal masukan M(t) dengan sinyal pembangkit
kesalahan e(t) seperti pada Persamaan (3.24).
m(t) = Kp. e(t)
(3.24)
Fungsi alihnya dalam transformasi Laplace,
𝑀(𝑠)
𝐸 (𝑠)
= 𝐾𝑝
(3.25)
22
Dengan e(t) adalah sinyal kesalahan pembangkit dan Kp adalah konstanta kepekaan
proporsional. Kelemahan dari sistem ini adalah terdapatnya steady state error, yaitu output
yang memiliki selisih terhadap set point. Diagram blok dari pengendali proposional
ditunjukan pada Gambar 3.8.
Gambar 3.8. Blok diagram pengendali proportional [14, h.1].
3.1.8.2.Kendali Integral
Harga keluarga pengendali m(t) diubah dengan laju yang sebanding dengan isyarat
kesalahan penggerak e(t). Hubungan antara sinyal masukan M(t) dengan sinyal
pembangkit kesalahan e(t) seperti pada Persamaan (3.26).
𝑑𝑚 (𝑡)
𝑑𝑡
atau
= Ki. e(t)
m(t) = Ki
𝑡
0
(3.26)
𝑒 𝑡 𝑑(𝑡)
(3.27)
Fungsi alihnya dalam transformasi Laplace,
𝑀(𝑠)
𝐸 (𝑠)
=
𝐾𝑖
(3.28)
𝑠
Dimana, Ki dapat diatur nilainya.
Jika, e(t) nol maka m(t) tetap konstan. Aksi kendali integral sering disebut reset. Kerugian
dari aksi kontrol ini adalah terjadi osilasi sehingga, mengurangi kestabilan sistem. Diagram
blok pengendali integral ditunjukkan pada Gambar 3.9.
Gambar 3.9. Blok diagram pengendali integral [14, h.1].
23
3.1.8.3.Kendali Proportional Integral
Kendali proportional integral memiliki persamaan :
m(t) = Kp.e(t) +
𝐾𝑝
𝑇𝑖
𝑡
0
𝑒 𝑡 𝑑(𝑡)
(3.29)
Fungsi alihnya dalam transformasi Laplace,
𝑀(𝑠)
𝐸 (𝑠)
1
= Kp [1 + 𝑇𝑖.𝑠 ]
(3.30)
Kp adalah kepekaan proportional (penguatan) dan Ti adalah konstanta waktu integral. Kp
dan Ti dapat diatur sesuai dengan sistem yang dipakai. Ti mengatur kendali integral,
sedangkan Kp mempengaruhi baik bagian proportional maupun integral.
Untuk mencari nilai Kp, dan Ki maka, digunakan metode Ziegler Nichols yang
dinyatakan dalam Tabel 3.2.
Tabel 3.2. Metode Ziegler Nichols [14, h.2].
3.2
Controller
Kp
Ti
Proportional
Ti/KTd
Proportional + Integral
0,9Ti/KTd
3Td
Proportional + Integral +
Derivative
1,2Ti/KTd
2Td
Td
0,5Td
Perancangan dan Realisasi Perangkat Lunak
Sistem perangkat lunak ditanamkan kedalam mikrokontroler ATMega 8535 yang
berfungsi sebagai pengendali utama pada perancangan lemari pakaian ini. Pertama-tama
saat sistem diaktifkan secara otomatis kipas dan moving hanger akan bekerja sedangkan,
sistem melakukan inisialisasi pada masing-masing port mikrokontroler. Setelah inisialisasi
dilakukan, akan muncul tampilan pilihan menu jenis kain pada LCD, yang akan digunakan
sistem sebagai suhu acuan untuk mengeringkan pakaian sesuai dengan jenis kain yang
dipilih.
Setelah jenis kain dipilih, sistem akan mendeteksi jumlah pakaian yang akan
dikeringkan dengan cara membaca input dari keypad yang terhubung dengan port
mikrokontroler. Pilihan jenis kain dan jumlah kain yang telah dipilih oleh user akan
ditampilkan pada LCD sebagai indikator agar masukan yang telah terdeteksi sesuai dengan
24
masukan yang telah diberikan user. Kemudian sistem melakukan inisialisasi pada sensor
SHT 11, sensor akan mendeteksi suhu dan kelembaban aktual didalam lemari dan
menampilkannya pada LCD. Suhu dan kelembaban yang ditampilkan dalam LCD akan
dibaharui secara terus menerus sesuai dengan suhu dan kelembaban yang terukur didalam
lemari.
Secara otomatis sistem akan bekerja membatasi suhu maksimum sesuai dengan
pilihan jenis kain yang dikeringkan menggunakan kontrol Proportional Integral, kemudian
sistem memulai proses pengeringan. Jumlah kain yang terdeteksi menentukan nilai
kelembaban untuk mendeteksi bahwa pakaian kering. Pakaian dinyatakan kering apabila
memenuhi nilai kelembaban saat pakaian kering bersamaan dengan itu pula sistem akan
non-aktif dan proses pengeringan telah selesai. Namun, apabila nilai kelembaban belum
memenuhi nilai kelembaban saat pakaian kering maka, sistem akan melanjutkan proses
pengeringan. Diagram alir perangkat lunak pada perancangan ini dapat dilihat pada
Gambar 3.10.
25
Gambar 3.10. Diagram alir sistem.
26
Gambar 3.11. Diagram alir proses pembatasan suhu pemanas.
Pada Gambar 3.11 menunjukkan subrutin diagram alir proses pembatasan suhu
pada pemanas yang disesuaikan pada pilihan jenis kain yang ditentukan oleh user. Proses
pemilihan jenis kain dimulai setelah sistem melakukan inisialisasi pada masing-masing
port mikrokontroler. Pada LCD ditampilkan 4 (empat) pilihan menu sesuai dengan jenis
kain, pilihan pertama yaitu denim, suhu maksimum denim diatur pada suhu 60℃. Pilihan
kedua yaitu katun dan pilihan ketiga yaitu campuran, kedua pilihan menu ini memiliki
pembatasan suhu maksimum yang sama yaitu diatur pada suhu 50℃. Pilihan keempat yaitu
wol, suhu maksimum wol diatur pada suhu 40℃.
Apabila user telah menentukan salah satu pilihan menu maka proses pengeringan
akan dimulai berdasarkan dengan pilihan jenis kain yang dipilih user, proses pemilihan
jenis kain akan kembali ke menu pilihan pertama jika tidak ada pilihan menu yang dipilih
user. Proses pengeringan akan berhenti jika baju telah dinyatakan kering dan proses
pengeringan akan terus berlangsung jika baju dinyatakan belum kering.
27
Gambar 3.12. Diagram alir inisialisasi sensor SHT 11.
Salah satu komponen terpenting pada perancangan lemari pengering pakaian ini
adalah sensor SHT 11. Sensor ini bekerja untuk mendeteksi suhu dan kelembaban pada
lemari pengering. Port C.6 dan C.7 pada mikrokontroler dihubungkan pada pin data dan
clock sensor. Sinyal clock pada mikrokontroler dibutuhkan sensor untuk mengirim data
digital ke mikrokontroler.
Data yang dikirim berupa data digital sehingga, kelebihan dari sensor ini adalah
memiliki kemampuan mengolah data dari analog ke digital. Data yang diterima oleh
mikrokontroler diolah menjadi data suhu dan kelembaban yang disesuaikan dengan
perhitungan pada petunjuk penggunaan sensor. Data suhu dan kelembaban yang telah
diukur kemudian digunakan sebagai acuan pengaturan suhu dan kelembaban pada sistem.
28
Gambar 3.13. Diagram alir pembatasan suhu maksimum setiap pilihan menu.
Pada perancangan ini pembatasan suhu maksimum disesuaikan dengan input
pilihan menu jenis kain, masing-masing jenis kain memiliki spesifikasi pembatasan suhu
maksimum yang berbeda-beda. Denim dibatasi pada suhu 60oC, katun dan campuran pada
suhu 50oC dan wol pada suhu 40oC. Pertama pengendali akan mengatur suhu maksimum
yang disesuaikan dengan pilihan menu jenis kain yang telah ditentukan oleh user. Output
29
dari rangkaian zero crossing detector yang berupa pulsa kotak akan digunakan sebagai
acuan untuk memicu TRIAC yang akan mengendalikan kerja pemanas.
Data suhu pada sensor yang telah dikonversi akan digunakan sebagai input acuan
pengendalian suhu oleh program. Setelah itu, data suhu tersebut diolah menggunakan
perhitungan pengendali Proportional Integral, suhu yang diambil adalah suhu aktual. Hasil
dari perhitungan tersebut merupakan sudut α yang berfungsi sebagai titik acuan TRIAC
dalam memotong VRMS AC. Kemudian dari sudut α itu, pengendali akan mengirimkan
pulsa kotak yang sefase dengan sudut α tersebut ke pengendali TRIAC.
Apabila suhu mencapai lebih dari suhu maksimum yang telah ditentukan maka
pengendali melalui TRIAC akan memotong tegangan VRMS AC sehingga, daya dari
pemanas akan berkurang dan suhu tidak naik. Namun, apabila suhu kurang dari sama
dengan suhu maksimum maka program akan mengolah data suhu aktual kembali. Gambar
3.13 merupakan diagram alir pembatasan suhu maksimum masing-masing pilihan menu.
30