rancang bangun alat pembuat kopi vietnam drip...

RANCANG BANGUN ALAT PEMBUAT KOPI

VIETNAM DRIP OTOMATIS MENGGUNAKAN

PLC DAN HMI (Hardware)

Skripsi

Disusun Oleh :

Yusroni

NIM. 201210130311080

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2017

v

ABSTRAK

Kopi merupakan salah satu minuman yang diminati oleh hampir semua

golongan masyarakat. Namun dalam penyajiannya masih dilakukan secara manual

sehingga memerlukan waktu yang lama. Disamping itu, penyajian kopi secara

manual harus memperkirakan banyaknya kopi, dan bahan campuran lainnya yang

digunakan dalam secangkir kopi. Untuk mempermudah dalam penyajian kopi

vietnam drip dapat dilakukan dengan cara membuat peralatan yang mampu

menyediakan kopi vietnam drip secara otomatis. Untuk automasi alat yang mampu

membuat kopi vietnam drip diperlukan suatu sistem kontrol. Dalam hal ini

menggunakan PLC untuk mengatur otomatisasi mesin pembuat kopi vietnam drip

serta menggunakan HMI untuk tampilan animasi pembuatannya hingga proses

pembuatan selesai. PLC digunakan untuk mengatur semua penggerak yang

terpasang pada alat. Sedangkan kerja dari limit switch sendiri sebagai start awal

konveyor untuk memulai proses pembuatan kopi vietnam drip. Tidak hanya itu

suhu air dapat terjaga pada suhu yang telah ditentukan yaitu berada pada suhu 80 oC hingga 96 oC dengan menggunakan thermostat, sedangkan sisa bahan akan

ditampilkan pada handphone dengan menggunakan sensor ultrasonik untuk

mengetahui sisa bahan pada alat serta sensor suhu DS18b20 untuk mengetahui suhu

pada air . Dengan adanya alat pembuat kopi vietnam drip secara otomatis ini

diharapkan untuk memudahkan penikmat kopi dalam melakukan pemilihan

berbagai menu kopi vietnam drip yang sudah tersedia ditampilan menu pada HMI.

Rata-rata pembuatan minuman kopi vietnam drip memerlukan waktu 3 menit untuk

pembuatan kopi hitam, 3,5 menit untuk pembuatan kopi coklat dan 3,8 menit untuk

pembuatan kopi susu.

Kata kunci: HMI, PLC, Sensor DS18b20, Sensor ultrasonik

vi

ABSTRACT

Coffee is one beverage that is preferred by almost all of society. However,

the presentation is still done manually so it takes a long time. Beside that, the

presentation of the coffee manually should estimate the amount of coffee, and other

mixed materials used in a cup of coffee. To make it easier the presentation of

vietnam drip coffee can be done by making equipment that is capable of providing

automatic vietnam drip coffee. For automation tool capable of making vietnam drip

coffee needed a control system. In this case using a PLC to set automation vietnam

drip coffee maker and use the HMI to display animation making up the

manufacturing process is completed. PLC is used to manage all drive installed on

the appliance. While the work of limit switches itself as an initial start conveyors to

begin the process of making vietnam drip coffee. Not only was the water

temperature can be maintained at a predetermined temperature which is at a

temperature of 80o C to 96o C using a thermostat, while the rest of the material will

be displayed on the mobile phone by using ultrasonic sensors to determine the rest

of the material on the tool as well as temperature sensors DS18B20 to determine

the temperature at water. With the coffee maker automatically using vietnam drip

is expected to facilitate the coffee lovers in the selection of various menu vietnam

drip coffee that is already available is displayed on the HMI menu. The average

vietnam drip coffee brewing takes 3 minutes for manufacturing of black coffee, 3.5

minutes for manufacturing of chocolate coffee and 3.8 minutes for manufacturing

of milk coffee.

Keywords: HMI, PLC, DS18B20 sensor, Ultrasonic sensor.

vii

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas limpahan

rahmat dan hidayah-NYA sehingga peneliti dapat menyelesaikan tugas akhir yang

berjudul :

“RANCANG BANGUN ALAT PEMBUAT KOPI VIETNAM DRIP

OTOMATIS MENGGUNAKAN PLC DAN HMI (Hardware)”

Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok bahasan yang meliputi karakteristik

motor DC dan motor stpper serta karakteristik sensor suhu dan sensor ultrasonik.

Peneliti menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini

masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu peneliti mengharapkan

saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu

pengetahuan kedepan.

Malang, 13 April 2017

Penulis

viii

DAFTAR ISI

Halaman

LEMBAR JUDUL .............................................................................................. i

LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................ ii

LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. iii

SURAT PERNYATAAN ................................................................................ iv

ABSTRAKSI ....................................................................................................... v

KATA PENGANTAR ..................................................................................... vii

DAFTAR ISI ................................................................................................... viii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xi

DAFTAR TABEL ........................................................................................... xiii

BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ....................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah .................................................................................. 3

1.3 Tuhuan .................................................................................................. 3

1.4 Manfaat Penelitian ................................................................................. 3

1.5 Batasan Masalah..................................................................................... 4

1.6 Sistematika Penulisan Laporan .............................................................. 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................ 5

2.1 Kopi ........................................................................................................ 5

2.2 Programable Logic Controller (PLC) .................................................. 6

2.2.1 Sistem kerja PLC ................................................................... 7

2.2.1.1 Input ........................................................................ 7

2.2.1.2 Output ...................................................................... 7

2.2.1.3 Central Processing Unit (CPU) ............................... 8

2.2.2 PLC OMRON CPM2A .......................................................... 8

2.2.2.1 Spesifikasi umum PLC Omron CPM2A ................. 9

2.3 Human Machine Interface(HMI) ........................................................ 10

2.3.1 Fungsi HMI .......................................................................... 11

2.3.1.1 HMI OMRON NB7W-TW00B ............................ 11

ix

2.4 Sensor .................................................................................................. 12

2.4.1 Sensor DS18b20 ................................................................... 13

2.4.2 Sensor Ultrasonik HC-SR04 ................................................ 14

2.5 Motor DC ............................................................................................ 15

2.6 Motor Stepper ..................................................................................... 16

2.6.1 Kelebihan Motor stepper ...................................................... 17

2.6.2 Prinsip Kerja Motor stepper ................................................. 17

2.6.3 Jenis Motor stepper .............................................................. 17

2.6.3.1 Motor Stepper Variable Reluctance (VR) .............. 18

2.6.3.2 Motor Stepper Permanent Magnet (PM) ................ 18

2.6.3.3 Motor Stepper Hybrid (HB) ................................... 19

2.6.3.4 Motor Stepper Unipolar ......................................... 20

2.6.3.5 Motor Stepper Bipolar............................................ 20

2.7 Heater .................................................................................................. 21

2.8 Pompa Air ........................................................................................... 21

2.9 Integrated Circuit (IC) ......................................................................... 22

2.9.1 IC L293D ............................................................................. 23

2.9.2 IC Atmega328P .................................................................... 24

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM ............................. 26

3.1 Diagram Blok Rangkaian Hardware ................................................... 26

3.1.1 Blok diagram komponen ...................................................... 27

3.2 Perancangan dan Pembuatan Mekanik ................................................ 30

3.3 Rangkaian elektronika hardware ......................................................... 35

3.3.1 Rangkaian driver motor ........................................................ 35

3.3.2 Rangkaian Pemutus Arus Heater ......................................... 36

3.3.3 Rangkaian Sensor ................................................................. 37

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ............................................................ 39

4.1 Pengujian Karakteristik Pada Motor DC Dan Motor Stepper ............ 39

4.1.1 Tujuan .................................................................................. 39

4.1.2 Peralatan ............................................................................... 39

4.1.3 Persiapan Pengujian ............................................................. 39

x

4.1.4 Hasil Dan Analisis ............................................................... 40

4.2 Pengontrolan dan pemonitoran suhu air dan bahan-bahan yang dipakai

untuk pembuatan kopi ............................................................................... 43

4.2.1 Tujuan .................................................................................. 43

4.2.2 Peralatan ............................................................................... 43



4.3 Penghitungan waktu pada konveyor selama proses pembuatan kopi . 45

4.3.1 Tujuan .................................................................................. 45

4.3.2 Peralatan ............................................................................... 46



BAB V PENUTUP ................................................................................................ 47

5.1 Kesimpulan ......................................................................................... 47

5.2 Saran .................................................................................................... 47

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 48

xi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Kopi ...................................................................................................... 6

Gambar 2.2 Konfigurasi PLC OMRON CPM2A .................................................... 8

Gambar 2.3 Sensor DS18b20 ................................................................................. 14

Gambar 2.4 Sensor Ultrasonik HC-SR04 .............................................................. 15

Gambar 2.5 Motor DC ........................................................................................... 16

Gambar 2.6 Prinsip Kerja Motor Stepper ............................................................. 17

Gambar 2.7 Motor Stepper Type Variable Reluctance ......................................... 18

Gambar 2.8 Motor Stepper Type Permanent Magnet ............................................ 19

Gambar 2.9 Motor Stepper Type Hybrid .............................................................. 19

Gambar 2.10 Motor Stepper Dengan Lilitan Unipolar .......................................... 20

Gambar 2.11 Motor Stepper Dengan Lilitan Bipolar ........................................... 20

Gambar 2.12 Tubular Heater ................................................................................. 21

Gambar 2.13 Pompa Air DC ................................................................................. 22

Gambar 2.14 Konstruksi Pin IC L293D ................................................................ 23

Gambar 2.15 IC Atmega328P ............................................................................... 24

Gambar 3.1 Diagram Blok Prinsip Kerja Sistem .................................................. 26

Gambar 3.2 Blok Diagram Motor Kopi ................................................................ 27

Gambar 3.3 Blok Diagram Motor Susu ................................................................ 27

Gambar 3.4 Blok Diagram Motor Coklat ............................................................. 27

Gambar 3.5 Blok Diagram Motor Air ................................................................... 28

Gambar 3.6 Blok Diagram Motor Drip Geser ...................................................... 28

Gambar 3.7 Blok Diagram Motor Drip Naik Turun ............................................. 28

Gambar 3.8 Blok Diagram Motor Aduk Naik Turun ............................................ 28

Gambar 3.9 Blok Diagram Motor Pengaduk ........................................................ 28

Gambar 3.10 Blok Diagram Motor Stepper .......................................................... 29

Gambar 3.11 Blok Diagram Pompa Air ................................................................. 29

Gambar 3.12 Blok Diagram Heater ....................................................................... 29

Gambar 3.13 Blok Diagram Sensor ...................................................................... 29

Gambar 3.14 Perancangan Mekanik ..................................................................... 31

xii

Gambar 3.15 Perancangan Mekanik Tampak Depan ............................................. 32

Gambar 3.16 Perancangan Mekanik Tampak Samping ......................................... 32

Gambar 3.17 Perancangan Mekanik Tampak Belakang ....................................... 32

Gambar 3.18 Rangkaian Sistem Kontrol Hardware .............................................. 33

Gambar 3.19 Rangkaian Driver Motor 1 .............................................................. 35




Gambar 3.23 Rangkaian Driver Stepper ............................................................... 36

Gambar 3.24 Rangkaian Pemutus Arus Heater ..................................................... 36

Gambar 3.25 Rangkaian Sensor ............................................................................ 37

Gambar 4.1 Hasil Grafik Karakteristik Motor ....................................................... 43

Gambar 4.2 Algoritma Pembuatan Kopi ............................................................... 46

xiii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Konfigurasi PLC OMRON CPM2A ....................................................... 9

Tabel 2.2 Indikator PLC ........................................................................................ 10

Tabel 2.3 Spesifikasi HMI OMRON NB7W-TW00B .......................................... 11

Tabel 3.1 Spesifikasi Bahan Mekanik ................................................................... 30

Tabel 3.2 Spesifikasi Bahan Elektronik ................................................................ 30

Tabel 3.3 Konfigurasi PIN Input dan PIN Output ................................................ 33

Tabel 3.4 Konfigurasi PIN Rangkaian Sensor ...................................................... 37

Tabel 4.1 Karakteristik Motor Berdasarkan Datasheet ......................................... 40

Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Karakteristik Motor DC ............................................ 41

Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Daya Pada Motor DC .............................................. 42

Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Nilai Suhu ................................................................ 44

Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Nilai Sensor Ultrasonik ........................................... 45

Tabel 4.6 Waktu Tempuh Konveyor Dalam Pembuatan Kopi ............................. 46

xiv

DAFTAR PUSTAKA

[1] Arwangga, A. F., Asih, I. A., & Sudiarta, I. W. (2016). Analisis Kandungan

Kafein Pada Kopi Di Desa Sesaot Narmada Menggunakan Spektrofotometri

Uv-Vis. Jurnal Kimia Universitas Udayana, 10(1), 110–114.

[2] Choir. Misbachul, 2008, “Perancangan Aplikasi Human Machine Interface

Untuk Visualisasi, Monitoring Dan Kontroling Pada Omron PLC”. Teknik

Elektro. Fakultas Teknik. Universitas Muhammadiyah Malang.

[3] Hayati, R., Marliah, A., & Rosita, F. (2012). Sifat Kimia dan Evaluasi

Sensori Bubuk Kopi Arabika. Floratek, 66–75.

[4] Irwansyah, M., Istardi, D., & Sc, M. (n.d.). Pompa Air Aquarium

Menggunakan Solar Panel.

[5] Junaidi, E., & Hasanah, L. (2015). RANCANG BANGUN SCANNER 3D

MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK DENGAN TAMPILAN

REALTIME BERBASIS, 3(2).

[6] Kalsum. Toibah Umi, Ginta. Prama Wira, dan Septohadi. Mardian,

September 2012, “RANCANGAN ALAT PEMBUAT MINUMAN KOPI

OTOMATIS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER MCS51”. Jurnal

Media Infotama. Volume 8, No.2, 15 September 2016.

[7] Kurniawan, R. A., Rochmad, M., & Puspita, E. (n.d.). Mesin pembuat kopi

berbasis mikrokontroler, 1–5.

[8] Melisa, Noveri Lysbetti. (2010). Remote joystick, 1(1), 17–28.

[9] Sudhan, R. H., Kumar, M. G., Prakash, A. U., Devi, S. A. R., & P., S. (2015).

Arduino Atmega-328 Microcontroller. Ijireeice, 3(4), 27–29.

https://doi.org/10.17148/IJIREEICE.2015.3406

[10] Syahrul. (2005). Motor Stepper: Teknologi, Metoda dan Rangkaian Kontrol,

6(2), 187–202.

[11] Yenni. Helda dan Ridwan. Muhammad, Juni 2015, “Implementasi Kendali

Mikrokontroler ATMega8535 pada Alat Pembuat Kopi Otomatis”. Jurnal

Edukasi dan Penelitian Informatika (JEPIN). Volume 1, No. 2, 15

September 2016.

[12] Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya. Jakarta:

Gramedia, 1988.

[13] http://iarc.weebly.com/hmi-design.html. (Diakses pada tanggal 3 April

2017).

[14] http://www.insinyoer.com/prinsip-kerja-plc-programmable-logic-

controller/ (Diakses pada tanggal 5 April 2017).

xv

[15] http://teknikelektronika.com/pengertian-ic-integrated-circuit-aplikasi-

fungsi-ic/ (Diakses pada tanggal 20 Maret 2017).

[16] http://www.sipheater.com/product/tubular-heater (Diakses pada tanggal 9

Maret 2017).

[17] http://www.vcc2gnd.com/sku/DS18B20 (Diakses pada tanggal 2 Maret

2017).

http://teknikelektronika.com/pengertian-ic-integrated-circuit-aplikasi-fungsi-ic/

http://teknikelektronika.com/pengertian-ic-integrated-circuit-aplikasi-fungsi-ic/

rancang bangun alat pembuat kopi vietnam drip...

Documents