BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI SISTEM

11

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

12

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.

Gambar 3.1. Skema realisasi lemari pengering dan penempatan hardware.

110 cm

110 cm

180 cm

13

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].

14

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 125

oC 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

15

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

16

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

17

untuk menggantikan fungsi saklar pemutus dan penyambung arus listrik yang besar namun,

dalam rangkaian ini TRIAC berfungsi untuk mengaktifkan tegangan 220 VAC.

Gambar 3.6. Rangkaian driver pemanas.

Nilai-nilai komponen pada rangkaian driver pemanas dapat dicari dengan

menggunakan perhitungan sebagai berikut:

VRMS = 𝑉𝑝

√2 (3.1)

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

𝐼𝑓 (3.2)

= 5−1,5

10𝑥10−3

= 350 Ω

≈ 330 Ω

Maka, didapatkan nilai R1 = 330 Ω

R2 = 220 √2 V

1 𝐴 = 311,13 Ω ≈ 330Ω

Maka, didapatkan nilai R2 = 330Ω

Saat triac off, maka tegangan pada C1 naik secara eksponensial yang dapat dicari

menggunakan rumus:

pemanas

C11uF

50 Hz

V2

-110/110V

mikro

U1MOC 3020

Q1TRIAC

R3150

R2330

R1330

18

VC = 220√2 (1-ℯ−𝑡

𝑅3.𝐶1 ) (3.3)

𝑑𝑉𝑐

𝑑𝑡 =

220√2

𝑅3 .𝐶1 x (1-ℯ

−𝑡

𝑅3.𝐶1 ) (3.4)

𝑑𝑉𝑐

𝑑𝑡 max =

220√2

𝑅3 .𝐶1 (3.5)

Dari datasheet TRIAC BT 136 diketahui 𝑑𝑉𝑐

𝑑𝑡 (minimum) = 50 V/µs = 50 x 106 V/s [5,

h.1] maka,

50 x 106 = 220√2

𝑅3 .𝐶1

R3.C1 = 6,22 x 10−6

R3 + R2 ≈𝑉𝑇

𝐼𝐺𝑇 (3.6)

R3 + R2 ≈ 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.

19

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 = 2

2𝜋 2𝑉𝑟𝑚𝑠2𝑠𝑖𝑛2𝜋

𝛼𝜔𝑡𝑑𝜔𝑡 (3.7)

Vo = 4𝑉𝑟𝑚𝑠 2

4𝜋(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.

Gambar 3.7. Rangkaian zero crossing detector

Vo

+V

V35V

R31k

T2

1A

50 Hz

V1-110/110V

D1IN4007

D2IN4007

R11k

R2330k Q2

C828

20

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 (3.10)

hfe = IC

IB (3.11)

Dari Persamaan 3.10 didapatkan rumus untuk mencari R3 seperti dijelaskan di bawah ini :

R3 = VCC

IC

R3 = 5

5 x 10−3 Ω = 1kΩ

Dari Persamaan 3.11 didapatkan nilai IB yang berfungsi untuk mencari nilai RB sebagai

berikut :

IB = 5x10−3A

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

103 A= 20,51 mA

Berarti, dengan nilai R3 = 1kΩ dapat men-supply arus sebesar 20,51 mA ke transistor yang

membutuhkan arus sebesar 38µA.

21

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.

22

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)

23

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 = Ki. e(t) (3.26)

atau m(t) = Ki 𝑒 𝑡 𝑑(𝑡)𝑡

0 (3.27)

Fungsi alihnya dalam transformasi Laplace,

𝑀(𝑠)

𝐸 (𝑠)=

𝐾𝑖

𝑠 (3.28)

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].

24

3.1.8.3.Kendali Proportional Integral

Kendali proportional integral memiliki persamaan :

m(t) = Kp.e(t) + 𝐾𝑝

𝑇𝑖 𝑒 𝑡 𝑑(𝑡)

𝑡

0 (3.29)

Fungsi alihnya dalam transformasi Laplace,

𝑀(𝑠)

𝐸 (𝑠)= Kp [1 +

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].

Controller Kp Ti Td

Proportional Ti/KTd

Proportional + Integral 0,9Ti/KTd 3Td

Proportional + Integral +

Derivative 1,2Ti/KTd 2Td 0,5Td

3.2 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

25

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.

26

Gambar 3.10. Diagram alir sistem.

27

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.

28

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.

29

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 40

oC. Pertama pengendali akan mengatur suhu maksimum

yang disesuaikan dengan pilihan menu jenis kain yang telah ditentukan oleh user. Output

30

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.