Pengontrol Suhu Pada Teko Listrik Menggunakan Joystick (Tuas Kendali)

on   in ,   with Tidak ada komentar

Pengontrol Suhu Pada Teko Listrik Menggunakan Joystick (Tuas Kendali)

 Eva Rizka Maulidina1, Fadlil Maulana 2, Miftahadnani Mayangsekar Safitri 3, 

Mochammad Nur Ibrahim 4, Samuel Beta5.

E-mail :evarizka.9b@gmail.com1, fadlil011299@gmail.com2 , mayang.sekar30@gmail.com3, baimhohim19@gmail.com4, sambetak2@gmail.com5.

Mahasiswa dan Dosen Program Studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro,

Politeknik Negeri Semarang.

Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, Indonesia. 50275.

Telp.(024) 7473417, Website : www.polines.ac.id, email : sekretariat@polines.ac.id


ABSTRAK 

Water Heater adalah mesin pemanas air bertenaga listrik yang prinsip kerjanya mengubah energi listrik menjadi panas untuk memanaskan air. Air yang mendidih umumnya memilki suhu maksimal yaitu 100°C. Namun dalam pembuatan seperti kopi, teh, susu dan minuman lainnya membutuhkan suhu tertentu karena apabila langsung mengunakan suhu air mendidih akan menyebabkan beberapa persoalan, misalnya dalam membuat kopi apabila tidak menggunakan suhu yang pas, maka rasa kopi akan menjadi pahit dan flavor dari kopi akan hilang. Water heater yang ada dipasaran saat ini belum menggunakan penunjuk indikator suhu air, sehingga pengguna tidak tau berapa suhu air yang sudah tercapai. Pada water heater tersebut hanya ada LED indikator yang akan menyala ketika air dipanaskan dan mati ketika air sudah panas. Pada proyek kali ini ingin merancang sebuah alat pemanas air yang dapat diatur suhunya sesuai kebutuhan pengguna, dengan rentang suhu antara 60°C sampai dengan 85°C menggunakan kendali dari mikrokontroler arduino uno dan beberapa komponen pendukung. Hasil pengujian terhadap alat pengatur suhu air ini, alat yang dibuat dapat menghasilkan suhu air sesuai kebutuhan pengguna yaitu dalam rentang 60-85°C. 

Kata kunci: water heater , arduino uno, solid state relay, MAX7219, DS18B20, joystick

ABSTRACT

Water Heater is an electric-powered water heating machine whose working principle is to convert electrical energy into heat to heat water. Boiling water generally has a maximum temperature of 100°C.  But in the manufacture such as coffee, tea, milk and other beverages require a certain temperature because if directly using the temperature of boiling water will cause some problems, for example in making coffee if not using the right temperature, then the taste of coffee will become bitter and the flavor of the coffee will disappear. Water heater in the market at this time has not used the water temperature indicator pointer, so users do not know how much water temperature has been reached. In the water heater there is only an LED indicator that will light up when the water is heated and die when the water is hot. In this project, he wanted to design a water heater that can be adjusted to the user's needs, with a temperature range between 60°C to 85°C using control of the arduino uno microcontroller and several supporting components. The result of testing of this water temperature control tool, the tool made can produce water temperature according to user needs that is in the range of 60-85°C. 

Keywords: water heater, arduino uno, solid state relay, MAX7219, DS18B20, joystick

 

BAB I

PENDAHULUAN

 

1.1  Latar Belakang

Dalam beberapa kondisi tertentu, seseorang membutuhkan air sebagai suatu kebutuhan untuk berlangsungnya aktifitas kehidupan dengan temperatur yang bervariasi (sekitar 60°C – 85°C). Kebutuhan tersebut digunakan untuk memenuhi fasilitas peralatan rumah tangga, food Court, kebutuhan air panas untuk open cafe, perhotelan, rumah makan dan lain sebagainya. Dengan suhu water heater yang terbatas pada saat ini, tidak bisa membuat suhu air sesuai dengan suhu yang dibutuhkan. Untuk membuat air teh sebaiknya suhu sekitar 60°C, agar kebaikan dari teh tidak rusak karena jika terlalu panas (diatas 70°C) dapat menyebabkan kangker tenggorokkan. Sedangkan suhu air yang tepat untuk kopi sekitar 80°C, karena suhu tersebut mampu mengekstrak flavour kopi dengan sempurna.

 

Untuk itu diperlukan suatu alat yang dapat mengontrol suhu air sehingga seseorang dapat mengatur dengan mudah seberapa suhu air yang dibutuhkann dengan cara menggabungkan air panas dan normal tersebut menjadi satu keluaran tanpa harus mencampur, menambah atau mengurangi volumenya. Untuk dapat merealisasikan alat ini digunakan sebuah mikrokontroler arduino uno sebagai kontroler, sensor suhu DS18B20 sebagai pembaca suhu air, MAX7219 untuk menampilkan input suhu, Solid State Relay berfungsi switching on-off pada rangkaian, Joystick berfungsi sebagai tools kontrol dan buzzer sebagai indikator menandakan suhu air yang diinginkan sudah tercapai.

 

1.2  Tujuan

Tujuan pembuatan alat ini :

1.        Membuat pemanas air dengan kontrol suhu yang diinginkan.

2.        Mampu memenuhi kebutuhan rumah tangga, cafe, perhotelan, dan lainnya


1.3  Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang, akan ditentukan rumusan masalah, yaitu :

1.        Bagaimana cara membuat water heater yang dapat dikontrol suhunya?

2.        Bagaimana cara mengatur suhu pada water heater sesuai yang diinginkan?

 

1.4  Batasan Masalah

 

1.        Alat ini befungsi sebagai pemanas air yang suhunya dapat diataur. 
2.     Alat ini akan menjaga suhu sesuai batas minimum dan batas maksimum.

 

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA 

Penjelasan dan uraian teori penunjang yang digunakan dalam membuat alat ini diperlukan untuk mempermudah pemahaman tentang cara kerja rangkaian maupun dasar-dasar perencanaan pembuatan alat.

1.1    Arduino Uno

Arduino Uno adalah board mikrokontroler berbasis ATmega328 (datasheet). Memiliki 14 pin input dari output digital  dimana 6 pin input tersebut dapat digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset. Untuk mendukung mikrokontroler agar dapat digunakan, cukup hanya menghubungkan Board Arduino Uno ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC yang-ke adaptor-DC atau baterai untuk menjalankannya.

Spesifikasi :

  • Microcontroller ATmega328
  • Operasi dengan daya 5V Voltage 
  • Input Tegangan (disarankan) 7-12V 
  • Input Tegangan (batas) 6-20V 
  • Digital I / O Pin : 14 (dimana 6 memberikan output PWM) 
  • Analog Input Pin : 6 
  • DC Lancar per I / O Pin 40 mA 
  • Saat 3.3V Pin 50 mA DC 
  • Flash Memory 32 KB (ATmega328) yang 0,5 KB digunakan oleh bootloader 
  • SRAM 2 KB (ATmega328) 
  • EEPROM 1 KB (ATmega328) 
  • Clock Speed ​16 MHz

 
Gambar 2.1 Arduino uno

 

1.2    Senor suhu DS18B20

Sensor ini mampu membaca suhu dengan ketelitian 9 hingga 12-bit, rentang -55°C hingga 125°C dengan ketelitian (+/-0.5°C ). Setiap sensor yang diproduksi memiliki kode unik sebesar 64-Bit yang disematkan pada masing-masing chip, sehingga memungkinkan penggunaan sensor dalam jumlah besar hanya melalui satu kabel saja (single wire data bus/1-wire protocol). Pada proyek kali ini, sensor suhu DS18B20 untuk mengukur suhu air pada water heater.

Spesifikasi :

  •    Power supply : 3V – 5,5 V 
  •   Konsumsi arus : 1 mA 
  •    Range suhu : -55 sampai 1250C 
  •    Akurasi : ±0,5% 
  •    Resolusi : 9 – 12 bit 
  •    Waktu konversi : < 750 ms

Gambar 2.2 Sensor suhu DS18B20

 

1.3    Module 7 Segment MAX7219

Module 7 Segment MAX7219 adalah 7 segment dengan 8 digit display. Pada proyek kali ini Module 7 Segment MAX7219 berguna sebagai pengganti LCD, yaitu sebagai display untuk menampilkan inputan suhu.

Gambar 2.3 Module 7 Segment MAX7219

 

1.4    Modul Joystick

Modul joystick adalah komponen yang berbentuk seperti tuas atau tongkat yang dapat digerakan ke berbagai arah untuk mendapatkan posisi yang diinginkan. Pada umumnya modul ini memiliki 2 axis yaitu axis X dan axis Y dan 1 push button. Pada proyek kali ini, joystick berguna sebagai penggerak untuk mengatur nilai suhu yang diinginkan.

Spesifikasi :

  • Terdapat dual-axis X,Y 
  •  Dimensi : 4cm x 2.6cm x 3.2cm 
  • Terdapat 2 potentiometers untuk 2 axis 
  • Terdapat 1 switch (push button) 
  • pin pin kaki: +5Vcc – GND – VRx – VRy – SW

Gambar 2.4 Modul Joystick

 

1.5    Solid State Relay (SSR)

Solid State Relay atau yang sering disingkat SSR merupakan sebuah saklar elektromekanik yang memiliki sifat semi konduktor. Tidak seperti relay mekanik, SSR menggunakan arus dan semikonduktor solid state untuk menangani input terhadap output. Seperti halnya dengan relay mekanik, SSR memiliki fungsi pemisahan input output seperti halnya sebuah saklar dengan hambatan yang sangat tinggi pada kondisi open. Sedangkan saat terhubung, SSR mampu mengalirkan arus dengan arus yang sangat besar dengan hambatan yang sangat kecil.

Gambar 2.5 Solid State Relay (SSR)

 

1.6    LED RGB

LED RGB adalah LED yang berisikan tiga warna LED yang terintegrasi menjadi satu lampu LED. LED RGB mengandung warna Red (merah), Green (hijau), dan Blue (biru). LED RGB dapat membuat berbagai macam kombinasi warna. Pada proyek ini digunakan sebagai indikator ketika alat sudah menyala dan ketika air sudah mencapai suhu yang sudah ditentukan.

Gambar 2.6     LED RGB

 

1.7    Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Buzzer digunakan sebagai alarm ketika air sudah panas sesuai suhu yang sudah diatur, buzzer akan berbunyi.

Gambar 2.7     Buzzer

 

1.8    Modul Step Down

Berfungsi untuk menurunkan tegangan dari catu daya 12 volt ke tegangan 5 volt untuk mensuplai arduino. Modul ini memiliki spesifikasi :

  •  Module Properties: non-isolated step-down module (buck) 
  •  Rectification: non-synchronous rectification 
  •  Input voltage :4.5-35V 
  •  Output Voltage :1.25-30V (adjustable) 
  •  Output current: rated current 2A, recommended less than 2A,13W 
  •  Efficiency: Up to 92% (The higher the output voltage, the higher the efficiency) 
  •  Switching frequency: 150KHz 
  •  Minimum pressure: 2V 
  •  Operating Temperature: Industrial (-40°c to +85°c) (output power of 10W or less) 
  •  Full load temperature rise: 40°c 
  •  Load regulation: ± 0.5% 
  •  Voltage regulation: ± 0.5%

Gambar 2.8     Modul Step Down

 

BAB III

PERANCANGAN ALAT

3.1    Alat

  1. Bor PCB 
  2. Solder
  3. Tang Potong
  4. Gerinda
  5. Kabel USB
  6. Setrika
  7. Amplas

 

3.2    Bahan

  1. PCB
  2. Tenol
  3. Pin Header
  4. Kabel Jumper
  5. Akrilik
  6. Papan Triplek
  7. Arduino Uno
  8. Sensor suhu DS18B20
  9. Module 7 Segment MAX7219
  10. Modul Joystick
  11. Solid State Relay (SSR)
  12. LED RGB 
  13. Buzzer

 

3.3    Diagram Blok

Gambar 3.1 Diagram Blok

 

3.4    Diagram Alir

Gambar 3.2 Diagram Alir


 

3.5    Gambar Rangkaian


Gambar 3.3 Skematik Rangkaian


 

3.6    Diagram Pengawatan

Gambar 3.4 Diagram Pengawatan



3.7    Foto Alat

Gambar 3.5 Tampak Depan       

Gambar 3.6 Tampak Samping

Gambar 3.7 Tampak Dalam

BAB IV

PENGUJIAN ALAT 
 

4.1    Cara Kerja Rangkaian

Ketika alat dihubungkan dengan seumber AC 220V, kemudian arus listrik AC 220V diubah menjadi arus DC 12V. Setalah itu distep down tegangannya menjadi 5V, tegangan tersebut dimasukan ke arduino. Atur suhu yang kita inginkan dengan menggunakan joystick. Alat ini memiliki suhu batas minimum dan suhu batas maksimum yang dapat kita atur. Untuk batas minimum yang dapat kita atur yaitu antara 59°C - 85°C, sedangkan untuk batas maksimum yang dapat kita atur yaitu antara 60°C - 85°C. Apabila batas minimum dan batas maksimum sudah kita atur, klik joystick maka teko listrik akan mulai bekerja. Jangan lupa untuk memasukan sensor suhu DS18B20 kedalam water heater. Led RGB berguna sebagai indikator, ketika sistem aktif Led RGB akan berwarna hijau. Apabila suhu air sudah mencapai suhu yang telah diatur, Led RGB akan berubah menjadi warna merah dan buzzer akan menyala 500ms kemudian mati 1 detik berulang sampai 5 kali dan SSR akan OFF. Ketika suhu sudah mulai turun sampai pada batas minimum yang sudah kita atur tadi, maka SSR akan ON kembali untuk memanaskan kembali sampai air mencapai batas maksimum yang sudah diatur. Sistem akan bekerja secara berulang untuk menjaga suhu air agar tetap berada suhu yang kita inginkan. Saat alat sedang menjaga suhu, LED RGB akan berwarna biru.

 

BAB V

KESIMPULAN

Alat Pengontrol Suhu pada Teko Listrik memiliki rentang suhu antara 59°C - 85°C. Kita dapat mengatur suhu yang kita inginkan pada rentang yang sudah ada. Apabila air sudah mencapai suhu yang telah diatur, SSR akan mematikan sistem. Saat suhu air mulai turun dan melewati batas minimum, sistem akan aktif kembali, dan begitu seterusnya. Hal ini berguna untuk menjaga suhu air.

 

BAB VI

SARAN

Alat tersebut dapat dikembangkan lagi dengan adanya Sensor suhu yang memiliki spesifikasi lebih besar.

 

DAFTAR PUSTAKA

[1] Kadir, Abdul. 2012. Panduan Praktis Mempelajari Aplikasi Mikrokontroler dan Pemrogramannya menggunakan Arduino. Yogyakarta: Andi.[2] Irawan. 2012 Membuat Aplikasi Android Untuk Orang Awam. Palembang: Maxikom.

 

LAMPIRAN

  1. Jurnal Monggo
  2. PPT Monggo
  3. Program Monggo
  4. Pengawatan Monggo
  5. Diagram Alir Monggo
  6. Gambar Rangkaian Monggo
  7. Video Demonstrasi Monggo 

 

BIODATA PENULIS 

Fadlil Maulana. Dilahirkan di Banjarnegara, 01 Desember 1999. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN 1 Bawang, SMP N 1 Banjarnegara, dan SMA N 1 Banjarnegara. Pada tahun 2018 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) di Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro dan terdaftar dengan NIM 3.32.18.1.11.

Apabila terdapat kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui E-mail : fadlil011299@gmail.com
 
 
 

Mochammad Nur Ibrahim. Dilahirkan di Kudus, 18 November 1998. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDIT Permata Bunda, SMP Islam Tunas Harapan, dan SMK N 4 Semarang. Pada tahun 2018 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) di Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro dan terdaftar dengan NIM 3.32.18.1.17.

Apabila terdapat kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui E-mail : baimhohim19@gmail.com
 
 
 

Eva Rizka Maulidina. Dilahirkan di Kudus, 10 Juni 2000. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN 3 Ngembalrejo, MTs NU Banat Kudus, dan MAN 2 Kudus. Pada tahun 2018 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) di Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro dan terdaftar dengan NIM 3.32.18.1.09.

Apabila terdapat kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui E-mail : evarizka.9b@gmail.com
 
  

Miftahadnani Mayangsekar Safitri. Dilahirkan di Semarang, 18 Desember 2000. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN Srondol Wetan 04, SMP N 27 Semarang, dan SMA N 9 Semarang. Pada tahun 2018 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) di Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro dan terdaftar dengan NIM 3.32.18.1.15.

Apabila terdapat kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui E-mail : mayang.sekar30@gmail.com


 




Share:

0 komentar:

Posting Komentar