Contoh BAB III Skripsi Sistem Komputer STMIK Triguna Dharma Medan

BAB III

ANALISA DAN PERANCANGAN

3.1     Analisis Permasalahan

 Sistem yang akan dibangun pada skripsi ini bermula dari ide mengenai permasalahan yang terjadi pada saat melakukan penggilingan adonan mie dan kue menggunakan penggiling manual. Tanpa disadari pada saat melakukan penggilingan adonan mie dan kue sering terjadi pemborosan tenaga manusia, hal ini terjadi pada saat pengguna melakukan penggilingan namun ketebalan adonan tidak sama dan mengakibatkan pengguna harus mempercepat putaran penggiling menggunakan tangan secara manual. Hal ini mengakibatkan banyaknya tenaga manusia yang terpakai.

Untuk itu dibutuhkan suatu sistem yang dapat membantu para pengguna dalam menghadapi permasalahan tersebut. Salah satunya yaitu dengan menambahkan penggerak berupa motor DC yang akan menggerakkan penggiling.

Berdasarkan ide terdebut maka akan dirancang sebuah sistem alat otomatis yang dapat mengatur kecepatan pengging.motor DC yang digunakan sebagai penggerak penggiling adonan mie dan kue. Adapun sistematika perancangan sistem penggiling adonan mie dan kue yaitu :

1.             Membuat gambaran perancangan sistem berdasarkan permasalahan yang terdapat pada latar belakang.

2.             Mengimplementasikan sistem kendali Pulse Width Modulaton (PWM) ke dalam pemrograman yang sesuai untuk menyelesaikan masalah yang terjadi pada perancangan sistem.

3.             Merancang komponen-komponen yang dibutuhkan berdasarkan referensi dan permasalahaan yang ada.

4.             Melakukan analisa terhadap sistem apabila terjadi permasalahan pada saat sistem dijalankan atau pada saat sistem bekerja.

3.2     Algoritma Sistem
       Algoritma sistem adalah aliran proses-proses kerja sistem yang dikerjakan pada saat sistem dijalankan mulai dari input hingga output. Tahapan tersebut untuk mengetahui putaran motor DC pada penggiling sesuai dengan inputan yang diterima oleh sensor ultrasonik, kemudian akan ditentukan kecepatan motor berdasarkan ketebalan adonan yang terdeteksi. Algoritma sistem dapat digambarkan pada gambar 3.1 berikut ini :

                   Gambar 3.1 Algoritma Implementasi PWM pada Penggiling Adonan mie dan kue

Pada gambar 3.1 dijelaskan langkah awal pada saat sistem mulai berjalan adalah mendetekti adanya objek berupa adonan yang berada diatas konveyor. Kemudian setelah terdeteksi maka konveyor akan berjalan  membawa adonan ke dalam penggiling. Lalu penentuan PWM berdasarkan level ketebalan yang terdeteksi selanjutnya penggiling akan berputar berdasarkan PWM.

3.2.1 Nilai Awal PWM

Pada sistem ini digunakan motor DC dengan tengangan input 12V untuk menggerakkan penggiling dan penggerak konveyor. Jumlah motor DC yang digunakan pada sistem ini berjumlah 2 motor DC. Pada sistem ini digunakan resolusi Pulse Width Modulation (PWM) 8 bit dengan duty cycle seperti pada tabel 3.1 berikut ini.

Tabel 3.1 Nilai Awal PWM pada Penggiling Adonan Mie dan Kue Otomatis

NO	Level Kecepatan Penggiling	Duty Cycle (PWM)	Tinggi Adonan
1	-	0 %	0 cm
2	Level 1	40%	1-3 cm
3	Level 2	60%	4-6 cm
4	Level 3	80%	7-8 cm

3.2.2 Pulse Width Modulation (PWM)

Pulse Width Modulation adalah salah satu jenis sitem kendali. Sistem kendali Pulse Width Modulation dilakukan dengan cara mengubah perbandingan lebar pulsa positif terhadap lebar pulsa negatif ataupun sebaliknya dalam frekuensi sinyal yang tetap. Total perioda pulsa dalam Pulse Width Modulation pada biasanya menggunakan perbandingan pulsa positif terhadap pulsa.

Berikut Pulse Width Modulation pada sistem ini berdasarkan data nilai awal PWM diatas :

1.             Grafik Duty Cycle = 40%

                     Keterangan : Tp = Time Positif.

                                           Tn = Time Negatif.

                                           T   = Total.

   Pada gambar 3.2 dapat dijelaskan bahwa kondisi duty cycle 40%, time positif adalah 40% dan 60% yang lain merupakan time negatif yang berarti pulse width modulation (PWM) dan tegangan output pada kondisi ini adalah 40% dari total tegangan.

1.             Grafik Duty Cycle = 60%

Keterangan : Tp = Time Positif.

                     Tn = Time Negatif.

                     T   = Total.

Pada gambar 3.3 dapat dijelaskan bahwa kondisi duty cycle 60%, time positif adalah 60% dan 40% yang lain merupakan time negatif yang berarti pulse width modulation (PWM) dan tegangan output pada kondisi ini adalah 60% dari total tegangan.

2.             Grafik Duty Cycle = 80%

Keterangan : Tp = Time Positif.

                     Tn = Time Negatif.

                     T   = Total.

Pada gambar 3.4 dapat dijelaskan bahwa kondisi duty cycle 80%, time positif adalah 80% dan 20% yang lain merupakan time negatif yang berarti pulse width modulation (PWM) dan tegangan output pada kondisi ini adalah 80% dari total tegangan.

Gambar 3.5 adalah gabungan duty cycle dari 40%, 60%, dan 80%, nilai duty cycle inilah yang akan diimplementasikan pada sistem pencetak adonan mie dan kue otomatis yang akan dirancang.

2.2.3   Nilai Pulse Width Modulation (PWM)

Nilai Pulse Width Modulation pada sistem ini menggunakan resolusi 8 bit(255), yang artinya setiap nilai kecepatan direpresentasikan dengan angka 0 sampai dengan 254.

Berikut nilai Pulse Width Modulation (PWM) yang akan diimplementasikan pada sistem :

1.             Duty cycle = 40%

PWM = Duty Cycle x Besar resolusi PWM

           = 40% x 255

           = 102.

Pada saat duty cycle = 40%  dan resolusi yang  digunakan adalah 8 bit maka nilai dari duty cycle direpresentasikan dengan angka 0 sampai dengan 254 sehingga dihasilkan nilai PWM sebesar 102.

2.             Duty cycle = 60%

PWM = Duty Cycle x Besar resolusi PWM

           = 60% x 255

           = 153.

   Pada saat duty cycle = 60%  dan resolusi yang  digunakan adalah 8 bit maka nilai dari duty cycle direpresentasikan dengan angka 0 sampai dengan 254 sehingga dihasilkan nilai PWM sebesar 153. 

3.             Duty  cycle = 80%

PWM = Duty Cycle x Besar resolusi PWM

           = 80% x 255

           = 204.

Pada saat duty cycle = 80%  dan resolusi yang  digunakan adalah 8 bit maka nilai dari duty cycle direpresentasikan dengan angka 0 sampai dengan 254 sehingga dihasilkan nilai PWM sebesar 204.

3.2.4 Tegangan Output  Pada Motor DC

Tegangan output pada sistem ini adalah tegangan total yang dikalikan dengan duty cycle yang telah yang ditentukan. Tegangan total yang digunakan adalah 12V. berikut nilai tegangan output pada masing-masing duty cycle.

1.             Duty cycle = 40%

V out = Duty cycle x V in

 = 40% x 12 Volt

 = 4.8 Volt

Tegangan output yang dihasilkan dari nilai tiap duty cycle dengan total, tegangan total yang digunakan untuk output adalah 12 Volt. Maka tegangan output pada motor DC yang dihasilkan pada saat duty cycle 40% adalah 4.8 Volt.

2.             Duty cycle = 60%

V out = Duty cycle x V in

 = 60% x 12 Volt

 = 7.2 Volt

Sama halnya dengan kondisi duty cycle 40%, pada saat duty cycle 60% tegangan total yang digunakan untuk output adalah 12 Volt. Maka tegangan output pada motor DC yang dihasilkan pada saat duty cycle 60% adalah 7.2 Volt.

3.             Duty cycle = 80%

V out = Duty cycle x V in

 = 80% x 12 Volt

 = 9.6 Volt

Sama halnya dengan kondisi duty cycle 40% dan 60%, pada saat duty cycle 80% tegangan total yang digunakan untuk output adalah 12 Volt. Maka tegangan output pada motor DC yang dihasilkan pada saat duty cycle 80% adalah 10.8 Volt.

3.2.5   Kecepatan Putaran Pada Motor DC

Kecepatan total pada motor DC yang akan digunakan pada sistem ini adalah 115 Rpm, ini di dapatkan berdasarkan spesifikasi motor DC yang akan digunakan, kecepatan motor DC pada sistem ini adalah kecepatan total yang dikalikan dengan duty cycle yang telah di tentukan. Berikut nilai kecepatan putaran motor DC pada masing-masing duty cycle.

1.             Duty Cycle = 40%

RPM = Duty Cycle x Kecepatan Total Motor

= 40% x 115 Rpm

= 46 Rpm

Kecepatan yang dihasilkan pada saat duty cycle dengan kecepatan total motor, pada saat duty cycle 40% dan kecepatan total motor DC 12 V adalah 115 Rpm, maka dihasilkan nilai kecepatan motor sebesar 46 Rpm.

2.             Duty Cycle = 60%

RPM = Duty Cycle x Kecepatan Total Motor

= 60% x 115 Rpm

= 69 Rpm

Kecepatan yang dihasilkan pada saat duty cycle dengan kecepatan total motor, demikian pada saat duty cycle 60% dan kecepatan total motor DC 12 V adalah 115 Rpm, maka dihasilkan nilai kecepatan motor sebesar 69 Rpm.

3.             Duty Cycle = 80%

RPM = Duty Cycle x Kecepatan Total Motor

= 80% x 115 Rpm

= 92 Rpm

Sama halnya dengan duty cycle 40% dan 60% Kecepatan yang dihasilkan pada saat duty cycle dengan kecepatan total motor, pada saat duty cycle 80% dan kecepatan total motor DC 12 V adalah 115 Rpm, maka dihasilkan nilai kecepatan motor sebesar 92 Rpm.

3.3      Flowchart

Diagram alir (flowchart) dibawah merupakan diagram yang menggambarkan aliran sistem dijalankan hingga pada sistem melakukan proses pendeteksian objek. Diagram ini dimulai dengan mengghubungkan sumber daya sistem ke aliran arus listrik untuk mengaktifkan sistem. Sensor ultrasonik yang digunakan pada sistem ini berjumlah 2 unit. Setelah sistem dapat dipastikan beroperasi dengan baik, sensor ultrasonik akan mendeteksi adanya objek maka secara otomatis motor penggerak konveyor akan aktif dan pengging adonan akan aktif dengan sistem kendali PWM yang dirancang.

Gambar 3.7 Flowchart Sistem (Lanjutan)

3.2      Pemodelan/Perancangan Sistem

Pada pemodelan dan perancangan sistem alat pencetak adonan mie dan kue otomatis berbasis arduino ini di kombinasikan dengan motor DC sebagai penggerak dari konveyor dan penggiling (output) adonan serta menggunakan sensor ultrasonik sebagai pendeteksi (input) adonan .

Perancangan sistem ini terdiri dari dua bagian besar yaitu, perancangan hardware dan software. Sistem pada perangkat keras dirancang dengan menggunakan rangkaian elektronika yang terdiri dari beberapa rangkaian yang dijadikan menjadi satu dalam suatu  sistem, sebelum melakukan perancangan sistem dibuatlah diagram yang akan menjelaskan aliran proses input dan output.   

3.4.1 Blok Diagram Sistem

Gambar 3,8 Konfigurasi Blog Diagram Sistem Pencetak Adonan Mie dan Kue.

Pada gambar 3.8 menggambarkan suatu konfigurasi rancangan sistem alat. Terdapat beberapa blok yang bertugas sesuai dengan fungsinya masing-masing.

1.             Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonic HY-SRF05 dimaksudkan sebagai pembacaan apabila terdeteksi adanya adonan diatas konveyor maka secara otomatis alat akan bekerja. Level tinggi adonan dibagi menjadi tiga kategori yaitu level 1, level 2, dan level 3.

2.             Arduino UNO

Arduino UNO digunakan sebagai mikrokontroler pada sistem ini yang akan digunakan untuk memproses input dari sensor ultrasonik yang akan menghasilkan output berupa motor DC dan LCD yang digunakan untuk menampilkan status alat.

3.             Catu daya 12V

Catu daya 12V digunakan sebagai catu daya yang digunakan untuk semua  perangkat yang terpasang pada sistem.

4.             Motor DC

Digunakan sebagai penggerak dari konveyor dan penggiling serta penggerak bagi pencetak adonan. Dalam hal ini motor DC penggerak penggilling akan diaktifkan berdasarkan level yang terdeteksi oleh sensor ultrasonik.

5.             Motor Driver L293D

Motor Driver digunakan untuk mengendalikan motor DC yang digunakan untuk penggerak dari penggiling dan konveyor.

6.             LCD

LCD digunakan sebagai penampil status dari alat. Rancangan ini menggunakan LCD 2x16 karakter, dalam hal ini LCD digunakan untuk menampilkan proses yang sedang  dijalankan oleh alat.

3.4.2 Perancangan Model Hardware

Perancangan perangkat model hardware ini dirancang dengan konsep seminimal mungkin agar mudah diimplementasikan oleh pengguna sitem. Perancangan model hardware menyajikan sebuah gambar 2 dimensi. Prototype yang akan dibuat dalam sistem ini adalah sebagai berikut :

Gambar 3.9 Rancangan Sistem Tampak dari Depan

Pada gambar 3.9 merupakan rancangan sistem yang tampak dari bagian depan. Pada gambar ini terlihat komponen berdasarkan urutan penomoran pada gambar 3.9  :

1.             Driver Motor L293D.

2.             Arduino Uno.

3.             LCD 2x16.

4.             Motor DC penggerak konveyor.

5.             Motor DC penggerak penggiling.

6.             Sensor Ultrasonik.

Gambar 3.10 Rancangan Sistem Tampak dari Belakang

Pada gambar 3.0 yang merupakan rancangan sistem yang tampak dari belakang, dimana pada bagian belakang alat akan ditempatkan sebuah sensor ultrasonik yang akan mendeteksi apakah ada adonan yang tercetak atau tidak, setiap inputan yang masuk akan diproses oleh arduino yang merupakan otak pemproses yang digunakan pada sistem ini.

1.4.3   Perancangan Sistem Elektronik

Dalam perancangan sistem ini dibagi menjadi beberapa rangkaian elektronik yang akan dibuat menggunakan aplikasi proteus, rangkaian yang akan dibuat merupakan satu keseluruhan sistem. Adapun rangkaian sistem elektronik yang dibuat adalah sebagai berikut :

1.             Rangkaian Sensor Ultrasonik

Gambar 3.11 Rangkaian Sensor Ultrasonik

Rangkaian ini menggunakan sensor ultasonik yang merupakan sebuah komponen elektronika yang bekerja dengan merubah pantulan gelombang suara menjadi besaran teggangan, dimana nantinya sensor ini digunakan untuk mendeteksi objek berupa adonan dan mendeteksi tinggakt ketebalan adonan berdasarkan level yang telah ditentukan.

2.             Rangkaian Arduino Uno

Gambar 3.12 Rangkaian Arduino Uno

Rangkaian arduino di atas merupakan mikrokntroler atau otak yang akan menerima masukan dari sensor ultrasonik dan kemudian akan dihasilkan sinyal keluaran yang akan menggerakkan motor DC.

3.             Rangkaian Motor DC

Gambar 3.13 Rangkaian Motor DC

Motor DC yang digunakan sebagai yang akan menggerakkan konveyor, penggiling, dan pencetak adonan mie dan kue, di mana kecepatan motor DC yang akan menggerakkan penggiling akan disesuaikan berdasarkan tinggkat ketebalan adonan yang terdeteksi.

4.             Rangkaian Motor Driver L293D

Gambar 3.14 Rangkaian Motor Driver L293D

Motor Driver ini digunakan untuk mengendalikan motor DC, dimana motor driver ini akan menunggu perintah dari arduino yang kemudian akan menggerakkan konveyor dan penggiling.

5.             Rangkaian LCD 2x16

Gambar 3.15 Rangkaian LCD 2x16

Pada sistem ini digunakan LCD 2x16 yang berfungsi sebagai penampil status yang sedang dikerjakan alat.

6.             Rangkaian Keseluruhan

Gambar 3.16 Rangkaian Keseluruhan

Pada gambar 3.16 merupakan rangkaian keseluruhan sistem alat pencetak adonan mie dan kue otomatis berbasis arduino. Nantinya rangkaian keseluruhan ini akan dirancang ke dalam rancang bangun yang sebenarnya.