BAB I PENDAHULUAN Bab ini menjelaskan tentang latar belakang masalah dan spesifikasi alat skripsi. Latar belakang masalah berisi tentang gambaran umum permasalahan yang ada, peralatan yang akan digunakan dan gambaran sistem yang akan digunakan. Spesifikasi alat berisi tentang peralatan yang akan digunakan dan batasan sistem yang dibuat dalam skripsi. 1.1 Latar Belakang Masalah Industri makanan menjadi salah satu industri yang membutuhkan sistem otomatis dalam mengendalikan kinerja mesin-mesinnya. Permintaan pasar yang besar membuat industri makanan melibatkan mesin dalam proses produksi agar dapat mengefisienkan sumber daya untuk memproduksi makanan dalam jumlah besar. Kapasitas produksi yang besar ini menuntut proses produksi tidak boleh salah agar bahan yang tengah diolah dapat terus diproses hingga menjadi produk yang siap dipasarkan. Penanganan awal bahan makanan pada proses permesinan menjadi sangat krusial karena tahap awal ini sangat menentukan proses selanjutnya. CV. Abadi Centratama Food adalah produsen makaroni. Makaroni sebagai salah satu makanan yang banyak dijumpai di Indonesia, khususnya di Jawa Tengah, juga diproduksi dalam jumlah yang besar menggunakan proses permesinan. Tahap pertama permesinannya adalah membuat adonan yang siap diekstrusi pada proses selanjutnya menggunakan mesin mikser seperti yang ditunjukkan Gambar 1.1. Bahan dasar makaroni adalah tepung terigu yang dicampur dengan bahan lain pada tahapan awal pembuatannya seperti ditunjukkan pada Gambar 1.7. Pencampuran bahan ini menggunakan mesin mikser yang terus mengaduk bahan-bahan di dalamnya dan melibatkan uap yang dihasilkan boiler sebagai pemanas bahan-bahan tersebut. Mesin mikser ini memiliki 2 saklar yang berfungsi untuk mengatur pengaktifan pengaduk dan pemanas, serta penampil besarnya arus listrik yang mengalir pada motor sesuai yang ditunjukkan Gambar 1.2. Pengaduk bekerja ketika motor listrik yang terhubung padanya dinyalakan dan sebaliknya, arus yang mengalir pada motor diukur menggunakan sensor yang berada dalam kotak panel 1
seperti yang ditunjukkan Gambar 1.3. Pemanas bekerja bilamana katup solenoid terbuka dan uap dari boiler mengalir masuk ke mesin mikser serta sebaliknya. Suhu ruang mikser diukur dengan menggunakan termometer bimetal seperti yang ditunjukkan Gambar 1.4. Operator memperkirakan lama waktu pemrosesan dengan mengatur pewaktu yang ditempelkan pada kaki mesin seperti ditunjukkan pada Gambar 1.5. Proses pengolahan bahan makanan secara permesinan merupakan salah satu cara untuk menjamin hasil proses pengolahan berada pada kualitas yang sama. Pada skripsi ini, pengamatan manual yang dilakukan oleh operator, yang berbeda antar operator, tidak perlu dilakukan karena adanya pengukuran yang dilakukan oleh sensor dalam proses permesinan pengolahan bahan baku makaroni. Parameter yang dibutuhkan pada saat mesin bekerja dijadikan masukan awal sebelum mesin mulai dioperasikan. Gambar 1.1. Mesin Mikser Adonan Bahan Pembuat Makaroni 2
Gambar 1.2. Saklar dan Penunjuk Besaran Arus Listrik Adonan bahan makaroni yang terlalu matang karena diproses pada suhu berlebih akan menyebabkan makaroni yang dihasilkan terlalu mengembang saat digoreng. Makaroni yang terlalu mengembang akan pecah saat digoreng. Adonan bahan makaroni yang terlalu lama diproses atau diaduk secara berlebih akan menghasilkan makaroni yang kurang padat saat digoreng, memiliki banyak celah udara. Termometer bimetal yang berfungsi untuk mengamati perubahan suhu secara manual, digantikan dengan pembacaan sensor termokopel yang diolah oleh pengendali mikro. Sensor arus non invasi difungsikan untuk mengambil data arus listrik yang juga diolah oleh pengendali mikro. Pengendali mikro bertugas mengatur pengaktifan dan penonaktifan aktuator sesuai pembacaan sensor yang sudah diolah. 3
Gambar 1.3. Sensor Arus dan Bagian Dalam Kotak Kendali Gambar 1.4. Termometer Bimetal 4
Gambar 1.5. Pewaktu Digital Pada skripsi ini, kondisi mesin yang ada saat ini akan ditambah dengan kontrol otomatis yang memiliki 2 set tampilan yang masing-masing terdiri dari 3 digit 7 segmen. Pengaturan parameter dilakukan dengan menggunakan papan tombol berukuran 4x4. Fitur dari kendali yang lama berupa sakar manual tetap dipertahankan pada panel kendali otomatis untuk keperluan pemutaran manual saat awal proses maupun akhir proses. Penambahan kotak kendali otomatis dengan fitur seperti disebutkan di atas dapat dilihat pada Gambar 1.6. 5
Gambar 1.6. Kotak Panel Kendali Otomatis Gambar 1.7. Bahan Adonan untuk Sekali Proses pada Mesin Mikser 6
1.2 Tujuan Tujuan skripsi ini adalah untuk merancang dan merealisasikan sistem otomatisasi mesin mikser adonan bahan pembuat makaroni dengan menggunakan pengendali mikro Arduino yang dihubungkan dengan sensor dan aktuator tambahan pada mesin yang sudah ada saat ini. 1.3 Spesifikasi Alat Spesifikasi alat yang telah dibuat sesuai dengan Surat Tugas Skripsi tertanggal 6 Januari 2017 nomor 5/I.3/FTEK/I/2017 adalah sebagai berikut: 1. Pengendali mikro yang akan digunakan yaitu Arduino Mega 2560. Program yang dibuat menggunakan Arduino Sketch. 2. Sistem yang akan dibuat menggunakan 2 buah sensor yaitu sensor suhu dengan angka ketelitian 1 o C dan sensor arus dengan angka ketelitian 1A. 3. Masukan sistem berupa batas bawah suhu (dalam o C), batas atas suhu ( o C), batas arus listrik (dalam ampere), dan batas waktu (dalam menit). Semua masukan dapat diatur hingga 3 digit angka. 4. Pengaturan nilai masukan sistem menggunakan keypad berukuran 4x4. 5. Penampil pada sistem ini adalah 2 set penampil 7 segmen yang masing-masing terdiri dari 3 buah penampil 7 segmen. 6. Pada saat mesin bekerja, sistem dapat menampilkan kondisi nilai aktual (suhu, arus, waktu) dan parameter yang dimasukkan (suhu, arus, waktu). 7. Pengaktifan dan penonaktifan motor listrik menggunakan kontaktor. Pengaktifan dan penonaktifan katup solenoid menggunakan relay. 8. Kapasitas mesin mikser untuk sekali proses adalah 180kg(±10kg), yang terdiri dari 150kg tepung terigu dan bahan tambahan lain(tepung tapioka, garam, air, dll). 9. Terdapat tombol emergency yang akan mematikan katup solenoid dan motor listrik ketika tombol ini diaktifkan. 10. Masukan pada mesin ini adalah bahan mentah berupa tepung terigu dan bumbu serta bahan tambahan lain, kemudian keluarannya berupa adonan hasil pencampuran bahan mentah yang siap diekstrusi pada permesinan selanjutnya. 7
1.4 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan pada laporan skripsi ini adalah sebagai berikut. Bab I membahas tentang latar belakang masalah dan spesifikasi alat skripsi. Latar belakang masalah berisi tentang gambaran umum permasalahan yang ada, peralatan yang akan digunakan dan gambaran sistem yang akan digunakan. Spesifikasi alat berisi tentang peralatan yang akan digunakan dan batasan sistem yang dibuat dalam skripsi. Bab II membahas tentang dasar teori dan penjelasan detail peralatan yang digunakan dalam skripsi ini. Peralatan dan teori yang dibahas adalah Arduino Mega 2560, keypad 4x4, sensor arus non invasi, termokopel tipe K, dan penguat non inverting. Bab III berisi tahapan perancangan dan pembuatan sistem. Perancangan sistem meliputi perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak. Perancangan perangkat keras terdiri dari rangkaian pembaca suhu, rangkaian pembaca arus, rangkaian penampil, dan pengalamatan pengendali mikro Arduino Mega 2560. Perancangan perangkat lunak terdiri dari program pada Arduino Mega 2560. Bab IV berisi hasil pengujian terhadap alat dan perangkat lunak yang sudah dikerjakan serta analisa sistem yang telah direalisasikan pada skripsi ini. Pengujian terdiri dari pengujian pembacaan suhu, pembacaan arus, pewaktu dan alarm, serta tombol emergency. Bab V berisi kesimpulan dari sistem yang telah direalisasikan. Bab ini juga menjabarkan saran pengembangan yang dapat dilakukan untuk memperbaiki skripsi ini lebih lanjut. Lampiran berisi tentang penggunaan alat, program pada papan kendali mikro Arduino Mega 2560, dan datasheet komponen yang digunakan. 8