tugas akhir perancangan mesin pembuat kue...
TRANSCRIPT
TUGAS AKHIR
PERANCANGAN MESIN PEMBUAT KUE DONAT KAPASITAS 3 KG
oleh: SUPRIYADI
NPM : 12321004
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS WIJAYA PUTRA SURABAYA
2015
TUGAS AKHIR
PERANCANGAN MESIN PEMBUATAN KUE DONAT KAPASITAS 3KG
Diajukan sebagai salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Teknik
Universitas Wijaya Putra Surabaya
oleh:
SUPRIYADI
NPM : 11321004
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS WIJAYA PUTRA
SURABAYA
2015
HALAMAN PERSETUJUAN
NAMA : Supriyadi
NPM : 11321004
FAKULTAS : Teknik
PROGRAM STUDI : Teknik Mesin
JUDUL : Rancangan mesin pembuat kue donat
Surabaya, 19 April 2015
Mengetahui, Disetujui oleh:
Dekan Fakultas Teknik Dosen Pembimbing
Slamet Riyadi ST, MT. Siswadi, ST, MSi NIDN: 07119117101 NIDN:1711125501
LEMBAR PENGESAHAN
Telah diterima dan disetujui oleh tim penguji Tugas Akhir serta dinyatakan LULUS. Dengan
demikian Tugas Akhir ini sah untuk melengkapi syarat – syarat mencapai gelar Sarjana Teknik
pada PROGRAM STUDI TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS WIJAYA PUTRA,
kepada:
Nama : Supriyadi
NPM : 11321004
JUDUL : Rancangan Mesin Pembuat Kue Donat (machine donut)
DEWAN PENGUJI TUGAS AKHIR :
Ketua : Slamet Riyad, ST, MT. ( )
NIDN; 07119117101
Anggota 1: Muhharom, ST,MT. ( )
NIDN: 0712106603
Anggota 2: Siswadi ST,MSi. ( )
NIDN: 1711125051
Surabaya, 19 April 2015
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknik Ketua Program Studi Teknik Mesin
Slamet Riyadi ST, MT. Siswadi, ST, MSi NIDN: 07119117101 NIDN: 17111
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah
diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang
pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau
diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan
disebutkan dalam daftar pustaka.
Surabaya, 27 agustus 2015
Supriyadi
NPM: 11321004
PERANCANGAN MESIN PEMBUAT KUE DONAT KAPASITAS 3 KG
CAKE DONUT MAKER MACHINE DESING CAPACITY 3 KG
Supriyad1 dan Siswadi 2
Universitas Wijaya Putra Fakultas Teknik - Program Studi Teknik Mesin
Abstrak Adonan kue donat merupakan adonan berbentuk cincin, sehingga dalam
pengolahannya membutuhkan nilai gaya dan torsi yang cukup besar. Penelitian ini
merupakan perancangan alat pengaduk adonan bakery yang dapat bekerja secara otomatis
meningkatkan level kecepatan putar motor DC dan dapat berhenti sendiri. Kecepatan
pertama pada poros pengaduk sebesar 130rpm dan kecepatan kedua sebesar 160rpm.
Untuk itu perlu menggunakan mikrokontroler, kemudian didalamnya ditanamkan program
dengan metode PID yang dapat menghasilkan nilai PWM(Pulse Width Modulation).
Parameter dengan Kp=6.8, Ki=0.2, dan Kd=0.1 menghasilkan respon kontroler PID yang
paling baik. Nilai PWM dapat berubah-ubah secara otomatis bergantung dari nilai umpan
balik yang diberikan oleh sensor kecepatan, sehingga kecepatan putar motor dapat dijaga
konstan. Untuk mengolah adonan satu kilo hingga kalis membutuhkan waktu 11menit dan
untuk adonan dua kilo membutuhkan waktu 20menit.
Kata kunci: Alat Pembuat Kue Donat
1Mahasiswa Program Studi Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Wijaya Putra, Surabaya 2Dosen Fakultas Teknik Universitas Wijaya Putra, Surabaya
i
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami ucapkan kepada Allah SWT, yang telah memberikan
Rahmat dan Inayah-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan tesis ini untuk
memenuhi persyaratan mencapai derajat sarjana S1.
Hasil penelitian dari penulisan ini diharapkan dapat digunakan untuk
Peracangan Mesin Pembuat Kue Donat Dengan Kapasitas 2 Kg. Tugas Akhir ini
terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu saya
mengucapkan terima kasih dan penghargaan kepada:
1. Bapak H.Budi Endarto, SH,M.Hum, selaku rektor Universitas Wijaya Putra
Surabaya.
2. Bapak Slamet Riyadi, ST,MT, selaku Dekan Fakultas Teknik, Universitas Wijaya
Putra Surabaya.
3. Bapak Ong Andre Wahyu, ST,MT dan Ketua Program Studi Teknik Industri,
Universitas Wijaya Putra Surabaya.
4. Bapak Slamet Riyadi, ST,MT, Selaku dosen pembimbing yang dengan sabar
telah memberikan pengarahan dan bimbingan kepada penulis, sehingga
skripsi ini dapat terselesaikan.
5. Para Dosen Fakultas Teknik, Universitas Wijaya Putra Surabaya
6. Laboran dan asisten terutama Laboratorium Fakultas Teknik, Universitas
Wijaya Putra Surabaya,
7. Rekan-rekan S1 yang telah banyak memberikan masukan saran,
8. Keluargaku: Ayah dan Ibuku yang selalu memberikan semangat dan doa.
Komentar dan saran bagi perbaikan untuk penulisan yang akan datang
sangat penulis harapkan. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi siapa
saja yang berkepentingan di bidang rapid prototyping.
Surabaya, 26 Januari 2015
Supriyadi
ii
LEMBAR KONSULTASI TUGAS AKHIR
N a m a :
……………………………………………………..…………………………….....................…………..
Program Studi :
……………………………………………………..…………………………….....................…………..
NPM :
……………………………………………………..…………………………….....................…………..
Alamat :
……………………………………………………..…………………………….....................…………..
Telp :
……………………………………………………..…………………………….....................…………..
Judul Tugas Akhir :
……………………………………………………..…………………………….....................…………..
iii
Konsultasi
ke URAIAN / MATERI BIMBINGAN
Bab
Halaman
Hari
Tanggal
Tanda Tangan
Dosen
Pembimbing
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Surabaya………………………
Mengetahui
Dosen Pembimbing Ketua Program Studi
…………………………………. …………………………….........
Keterangan:
Setiap konsultasi kartu ini harap dibawa dan di tanda tangani oleh Dosen
Pembimbing.
iv
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ..................................................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................................... ii
HALAMAN PERNYATAAN......................................................................................... iii
KATA PENGANTAR ................................................................................................... vi
LEMBAR KONSULTASI ............................................................................................ vii
DAFTAR ISI ............................................................................................................. ix
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. xi
DAFTAR TABEL ....................................................................................................... xii
I. PENDAHULUAN ................................................................................................... 1
A. Latar Belakang .............................................................................................. 1
B. Perumusan Masalah ..................................................................................... 3
C. Batasan Masalah ............................................................................................ 4
D. Manfaat Penelitian ........................................................................................ 4
E. Tujuan Penelitian .......................................................................................... 4
F. Sistematika Penulisan ................................................................................... 5
II. TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................................ 6
A. Kajian Pustaka ................................................................................................ 6
B. Landasan Teori ............................................................................................... 6
1. Produktifitas ............................................................................................. 6
2. Industri ..................................................................................................... 7
3. Akurasi Dimensi ........................................................................................ 8
4. Mur Dan Baut .........................................................................................13
5. Tabung Adonan ......................................................................................14
6. Torak .......................................................................................................14
7. Pangkon Mesin .......................................................................................14
III. METODE PENELITIAN ........................................................................................16
A. Rancangan Penelitian ..................................................................................16
1. Observasi Lapangan ...............................................................................17
v
2. Study Literatur .......................................................................................17
3. Perencanaan dan Pembuatan .................................................................17
4. Pengujian ................................................................................................17
5. Evaluasi dan Penyempurnaan Alat .........................................................17
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................................19
A. Pengambilan Data .......................................................................................19
B. Hasil Perangkat dan Pengujian ....................................................................19
V. KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................................25
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................27
Lampiran
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.Mesin Pembuat Donat ........................................................................... 3
Gambar 2. Bagian – Bagian Mesin Direct Current (Dc) .....................................10
Gambar 3. Kumparan Magnet ............................................................................11
Gambar 4. Tabung Adonan .................................................................................14
Gambar 5. Torak .................................................................................................14
Gambar 6. Pangkon Mesin ..................................................................................15
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Rancangan Penelitian ................................................................................16
Tabel 2 Tegangan Dan Arus Masukan Motor ..........................................................23
Tabel 3. Grafik Lengkungan Tegangan dan Arus ........................................................24
Tabel 4. Distribusi ukuran serbuk PVC ........................................................................19
Tabel 5. Analisa hasil normal elemen EDX serbuk Silika ..........................................21
Tabel 6. Interpretasi gugus-gugus fungsional spektra FTIR serbuk PVC ....................22
vi
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Sejalan dengan kemajuan-kemajuan yang dicapai di sektor industri
nasional maupun pada tingkat regional, perkembangan industri kecil di kota
surabaya dan kota kota lain telah mengalami kemajuan yang cukup
menggembirakan. Hal ini tercemin dalam peningkatan jumlah unit usaha,
tenaga kerja, nilai investasi, nilai produksi dan nilai tambah yang dihasilkan
serta semakin berkembangnya jenis dan produk industri kecil di daerah
tersebut.
Dengan perkembangan industri saat ini, tercermin bahwa perkembangan
industri kue donat yang ada di kota surabaya dan kota lain sangat penting dan
cukup menarik untuk diteliti karena semakin berkembangnya industri kue
donat yang ada di daerah tersebut maka dapat menambah(membuka)
lapangan kerja atau dengan kata lain mengurangi pengangguran, setiap
industri membutuhkan tenaga kerja baik dalam jumlah kecil maupun besar
sehingga tingkat produksi industri semakin tinggi.
Usaha industri kecil yang ada di pedesaan maupun di tempat-tempat lain,
biasanya mengalami berbagai hambatan dalam menghasilkan volume
produksi, sehingga pendapatan dari industri kecil juga menjadi rendah.
Disamping itu industri kecil harus bersaing dengan industri lainnya yang
berskala besar maupun menengah. Hal ini menyebabkan terjadinya suatu
persaingan yang tidak sehat.
Industri yang besar memiliki modal besar dan teknologi canggih akan
lebih mudah berkembang dibanding dengan industri kecil yang memiliki
modal paspasan dan teknologi yang terbatas. Pembinaan terhadap pengusaha
industri kecil juga diarahkan pada masalah harga dan peningkatan kualitas
produksi. Salah satu bentuk pembinaannya berupa Konsultasi Peningkatan
Mutu yang mencakup beberapa aspek dalam kegiatan produksi antara lain
proses produksi, pemasaran, permodalan, kualitas perhitungan harga pokok
serta administrasi pembukuan sederhana. Kegiatan produksi tidak akan
terwujud dan terlaksana tanpa adanya alat atau benda yang digunakan untuk
memproduksi suatu barang.
Di dalam suatu produksi tidak lepas dari adanya proses produksi. Pada
produksi roti ini membutuhkan berbagai jenis faktor produksi, diantaranya
terdiri dari bahan baku utama, jumlah tenaga kerja, dan teknologi. Dengan
menggunakan faktor produksi pada setiap proses produksi, perlu kiranya di
kombinasikan dalam jumlah dan kualitas tertentu. Jadi faktor produksi
tersebut adalah jenis-jenis sumber daya yang digunakan dan diperlukan dalam
suatu proses produksi guna menghasilkan barang dan jasa. Besar kecilnya
barang dan jasa dari hasil produksi tersebut merupakan fungsi produksi dari
faktor produksi. Selain faktor produksi bahan baku, tenaga kerja, teknologi,
juga terdapat faktor produksi yang lain
seperti modal, transportasi, sumber energi atau bahan bakar, dan pemasaran
(Godam, 2006).
Output merupakan jumlah produksi yang dihasilkan dalam suatu
perusahaan. Semakin banyak output yang dihasilkan berarti semakin besar
pula perusahaan tersebut. Input dapat berpengaruh terhadap produksi suatu
barang atau jasa. Selain itu besarnya jumlah output yang dihasilkan akan
berdampak pada input bahan baku yang dibutuhkan. Semakin besar output
produksi yang dihasilkan maka input bahan baku yang dibutuhkan juga
semakin banyak.
Besarnya jumlah kapasitas produksi juga tidak lepas dari bahan bakar
yang digunakan dalam proses produksi. Hal ini menunjukkan semakin besar
kapasitas produksinya maka semakin besar pula bahan bakar yang
dibutuhkan untuk proses produksi. Dalam proses produksi juga tidak lepas
dari jumlah tenaga kerja yang digunakan. Tenaga kerja merupakan segala
kegiatan manusia baik jasmani maupun rohani yang ditujukan untuk kegiatan
produksi. Dalam kegiatan produksi tidak lepas dari faktor tenaga kerja karena
tenaga kerja sangat dominan untuk melancarkan kegiatan produksi hingga
memperoleh hasil produksi dari suatu kegiatan produksi. Faktor tenaga kerja
memegang peranan penting dalam berbagai macam dalam kegiatana
produksi. Dengan adanya tenaga kerja kegiatan produksi akan cepat
terselesaikan dengan baik, artinya faktor tenaga kerja sangat di butuhkan
dalam proses kegiatan produksi. Kegiatan produksi akan berhenti jika tenaga
kerja yang diperlukan mengalami gangguan, sehingga berdampak pada
penjualan yang akan diterima perusahaan atau industri tersebut.
Semakin terbatasnya lapangan kerja saat ini, ditambah lagi banyaknya
karyawan yang mengalami PHK di berbagai perusahaan, menyebabkan banyak
muncul wirausahawan baru. Bidang yang dipilih biasanya yang tidak
memerlukan modal besar serta teknologi yang tidak terlalu rumit. Salah satu
bidang wirausaha yang banyak dipilih antara lain usaha “home industri”.
Mereka mendapatkan informasi proses pembuatan kue donat biasanya secara
mandiri. Minimnya pengetahuan akan proses pembuatan kue donat yang
benar, turut memberikan andil pada semakin rendahnya kualitas roti yang
beredar, terutama di berbagai pasar tradisional.
Untuk dapat memproduksi kue donat diperlukan komponen-komponen
produksi,
diantaranya adalah bahan baku, teknologi dan tenaga kerja. Berdasarkan
uraian di atas, maka dalam penelitian akan di lihat Seberapa besar pengaruh
input teknologi, bahan baku dan tenaga kerja dapat mempengaruhi produksi
roti di kota surabaya. Oleh karena itu, penelitian ini berjudul PERANCANGAN
MESIN PEMBUAT KUE DONAT DENGAN KAPASITAS 3 KG
1.2. Perumusan Masalah
Dengan memperhatikan latar belakang yang telah diuraikan di atas, maka
permasahan yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah:
1. Bagaimana cara mendesain dan membuat alat pengaduk bakery yang
beroperasi
secara otomatis.
2. Pembuatan hardware dan software untuk rangkaian kontrol kecepatan
dan waktu.
1.3. Batasan Masalah
Untuk memperjelas arah dari pembahasan penelitian ini, maka diberikan
batasan masalah yang meliputi:
a. Hanya melakukan survei kecepatan putar yang dibutuhkan untuk
menggerakkan
adonan bakery dengan salah satu produsen bakery yaitu 160rpm.
b. Pengaturan putaran motor DC menggunakan metode PID dengan kontrol
timer dan
pengaturan PWM(pulse width modulation) pada mikrokontroler
ATmega16 dalam
program bahasa C.
c. Motor DC(Direct Current) yang digunakan memiliki name plate tegangan
input
48Vdc, kecepatan putar 1400rpm, dan daya 300Watt
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
a. Memberikan masukan dan informasi tambahan yang berguna bagi
perkembangan produksi donat di kota Surabaya.
b. Hasil penelitian ini diharapkan dapat dijadikan masukan bagi
pengembangan ilmu pengetahuan yang berkaitan dengan produksi
dan ketenagakerjaan.
1.5. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah:
Adapun tujuan penelitian adalah untuk mengetahui pengaruh input
teknologi, bahan baku dan tenaga kerja terhadap produksi roti di kota
Surabaya.
1.6. Sistematika Penulisan
Bab 1
Mengenai latar belakang pembuatan mesin, rumusan masalah, batasan
masalah, manfaat penelitian, dan manfaat kegunaan mesin pembuat kue
donat.
Bab 2
Menjelaskan tentang tinjauan pustaka yang berisi tentang kajian
pustaka dan landasan teori.
Bab 3
Berisi tentang metode penelitianyang meliputi rancangan penelitian
dan metode mesin.
Bab 4
Berisi tentang hasil dan pembahasan mesin pembuat kue donat
Bab 5
Berisi tentang kesimpulan dan saran dari hasil pengujian mesin
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Kajian Pustaka
Roti adalah makanan yang terbuat dari tepung terigu, air, dan ragi yang
pembuatannya melalui tahap pengulenan, fermentasi (pengembangan), dan
pemanggangan dalam oven. Bahan dan proses dilaluinya membuat roti memiliki
tekstur yang khas. Dilihat dari cara pengolahan akhirnya, roti dapat dibedakan
menjadi tiga macam, yaitu roti yang dikukus, dipanggang, dan yang digoreng.
Bakpao dan mantao adalh contoh roti yang dikukus. Donat dan panada
merupoakan roti yang digoreng. Sedangkan aneka roti tawar, roti manis,
pitabread, dan baquette adalah roti yang dipanggang (suffi, 2010).
Roti adalah produk makanan yang terbuat dari fermentasi tepung terigu
dengan reagi atau bahan pengembang lain, kemudian dipanggang. Roti beraneka
ragam jenisnya. Adapun penggolongannya berdasarkan rasa, warna, nama
daerah atau negara asal, nama bahan penyusun, dan cara pengembangan
(mudjajanto dan yulianti, 2014).
Donut (donut dalam bahasa inggris) adalah sejenisnya cake mini dengan
bentuk yang khas , yaitu berlubang ditengah seperti cincin, dan berbentuk bulat
jika diisi sesuatu. Donat memiliki sejarah sejak kemunculannya pertama kali
hingga mencapai penampilannya saat ini. Para arkeolog amerika menemukan
beberapa peninggalan yang menggambarkan adanya jenis makanan yang
berbentuk seperti donat pada zaman prasejarah. Namun diduga keras bahwa
donat berasal dari daerah belanda yaitu menhatten, dan disana donat
dinamakan ‘olykoek’ atau kue yang digoreng. Saat ini donat merupakan salah
satu kue populer favorit masyarakat dunia dunia. Bahkan di amerika sendiri, saat
ini lebih dari 10 juta donat diproduksi setiap tahun (Anonim, 2008).
1.2. Landasan Teori
2.2.1 MOTOR LISTRIK MOTOR DC
Motor Direct Current (DC) merupakan sebuah perangkat elektromagnetis
yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik dimana desain awal
terciptanya alat ini diperkenalkan oleh Michael Faraday. Motor DC digunakan
pada penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau
percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas.
Gambar 2.1 Motor DC
Konstruksi dari motor DC ditunjukkan oleh gambar 2.1 dengan penjelasan
tiap bagiannya sebagai berikut (Sumber: Lister, 1993):
a. Gandar medan atau penutup motor DC terbuat dari baja-cor (cast steel) atau
baja canai (rolled steel) yang berfungsi sebagai penopang mekanis untuk inti
kutub dan juga sebagai bagian dari rangkaian magnet.
b. Inti kutub motor terbuat dari laminasi pelat-baja (sheet-steel) yang terisolasi
satu sama lain dan dilekatkan bersama-sama, kemudian inti dibaut pada
gandar medan.
c. Muka kutub yaitu permukaan inti yang berdekatan dengan celah udara,
permukaannya dibuat lebih besar dari badan inti. Hal ini untuk mengurangi
tahanan magnetik dari celah udara dan berfungsi sebagai penopang
kumparan medan.
d. Inti jangkar atau disebut dengan rotor terbuat dari laminasi pelat-baja yang
diletakkan pada poros. Permukaan luar inti diberi alur sebagai penopang
kumparan jangkar.
e. Celah udara adalah ruang antara permukaan jangkar dan muka kutub dan
panjangnya berbeda-beda menurut ukuran mesin biasanya berkisar sekitar
1/16 sampai ¼ inchi.
f. Komutator terdiri dari sejumlah segmen tembaga yang dirakit ke dalam
silinder yang dipasang pada bagian atas jangkar. Segmen-segmen terisolasi
dengan baik antara satu dengan lainnya. Mika merupakan bahan isolasi yang
biasa digunakan untuk mengisolasi antar segmen. Pada segmen-segmen
komutator inilah disolderkan ujung-ujung kumparan jangkar.
g. Sikat-sikat yang berada pada permukaan komutator membentuk hubungan
listrikgeser antara kumparan jangkar dan rangkaian luar. Sikat-sikat dibuat
dari karbon dengan tingkat kekerasan yang bermacam-macam dan dalam
beberapa hal dibuat dari campuran karbon dan loga tembaga. Sikat-sikat
dipegang pada tempatnya di bawah tekanan pegas oleh pemegang sikat.
Hubungan listrik antara sikat-sikat dan pemegang sikat dilakukan oleh
konduktor tembaga yang fleksibel yang disebut ekor babi (pigtail).
h. Kumparan medan dililitkan pada inti kutub. Kumparan pada setiap kutub
dihubungkan secara seri untuk membentuk rangkaian medan. Rangkaian
medan dapat dirancang untuk dihubungkan seri ataupun parallel dengan
kumparan jangkar. Kumparan medan-paralel atau kumparan medan-shunt
mempunyai jumlah lilitan kawat berdiameter kecil yang banyak dan
tahanannya relative tinggi, sedangkan kumparan medan-seri jumlah
lilitannya sedikit, berdiameter besar dan tahanannya relative rendah.
Gambar 2.2 Bagian-bagian mesin motor DC
2.2.1.1 Sistim Kerja dari Motor DC
Dengan melihat gambar 2.2 pada mulanya salah satu armatur motor D
mendapatkan aliran listrik melalui sikat karbon/komutator. Setiap konduktor
(pada kasus ini adalah kumparan jangkar dan medan) yang mengalirkan arus
mempunyai medan magnet di sekelilingnya. Arahnya dapat ditentukan dengan
kaedah tangan kanan pada gambar 2.2 Kuat medannya tergantung pada
besarnya arus yang mengalir dalam konduktor. Medan magnet inilah yang akan
memberikan gaya.
Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah
lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet
akan mendapatkan gaya pada arah yang belawanan. Pasangan gaya
menghasilkan tenaga putar/torque untuk memutar kumparan. Motor-motor
memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran
yang lebih seragam dan medan megnetnya dihasilkan oleh susunan
elektromagnetik yang disebut kumparan medan.
Pada prinsipnya, jika sebuah penghantar dilalui arus listrik, ia akan menghasilkan
medan magnet disekelilingnya. Kemudian bilamana penghantar ini ditempatkan
dalam induksi magnetik (B), akan memperoleh gaya (F). Besarnya gaya yang
ditimbulkan sebanding dengan arus listrik dan panjang penghantar (l) yang
memotong induksi magnetik B. atau biasa dinyatakan dengan persamaan induksi
magnetik:
F = B.I.L.............................................
Keterangan:
F = Gaya Lorenz (newton)
B = Kecepatan flux magnet (weber/m2)
I = Arus listrik (ampere)
L = Panjang sisi kumparan rotor (meter)
Apabila jumlah garis gaya yang melalui kumparan diubah, maka ggl di
induksikan dalam kumparan itu. Besarnya ggl yang diinduksikan berbanding lurus
dengan laju perubahan jumlah garis gaya yang melalui kumparan. Ini dikenal
dengan Hukum Induksi Faraday (Sumber: Lister, 1993). Hubungan antara
kecepatan, flux medan dan tegangan motor DC ditunjukkan dalam persamaan
berikut:
Keterangan:
E =gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo (volt)
flux medan yang berbanding lurus dengan arus medan
n = kecepatan dalam rotation per minute (rpm)
T = torque elektromagnetik
Ia = arus dinamo
K = konstanta persamaan
Hubungan daya dalam motor adalah sebagai berikut:
VtIa = EIa + Ia2Ra .................................
Keterangan:
VtIa = daya yang diberikan pada jangkar motor.
Ia2Ra = rugi-rugi motor
EIa = daya yang dihasilkan oleh jangkar
Konversi daya dalam horse power adalah sebagai berikut:
1hp = 756watt = 75kg.m/s
Torsi dalam hitungan aplikatif menurut jari-jari poros rotor maka:
....................................................
T = F .r(poros) ...........................................
Keterangan:
P = Daya motor
F = Gaya motor
r = Jari-jari rotor
Sedangkan secara mekanika pada adonan:
F = r.v ..................................................
T = F .r(pengaduk).......................................
Dimana masa jenis dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
....................................................
Keterangan:
r =masa jenis adonan (gr/ml)
m=masa adonan (gr)
v=volume adonan (ml)
2.2.1.2 Hubungan Rangkaian Motor DC
Keuntungan yang menonjol dari mesin DC adalah adanya karakteristik
kerja yang sangat beraneka ragam yang dapat diperoleh dari pemilihan metode
penyambungan lilitan jangkar dan medannya. Keuntungan utama motor DC
adalah dalam hal pengendalian kecepatan motor DC tersebut, yang tidak
mempengaruhi pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur:
Tegangan kumparan motor DC – meningkatkan tegangan kumparan
motor DC akan meningkatkan kecepatan.
Arus medan – menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan
Motor DC tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada
umumnya dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecapatan rendah,
penggunaan daya rendah hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling
milss, sebab sering terjadi masalah dengan perubahan arah arus listrik mekanis
pada ukuran yang lebih besar. Juga, motor tersebut dibatasi hanya untuk
penggunaan di areal yang bersih dan tidak berbahaya sebab resiko percikan api
pada sikatnya.
2.2.2 MUR DAN BAUT
Mur merupakan pasangan baut yang sama-sama memiliki fungsi sebagai
penyambung/pemikat permanent. Pada umumnya, bentuk mur adalah segi
enam. Tetapi untuk pemakaian khusus, dapat dipakai mur dengan bentuk yang
bermacam-macam, seperti mur bulat, mur flens, mur tutup, mur mahkota dan
mur kuping.
Gambar 2.3 Mur Dan Baut
Baut merupakan suatu batang atau tabung dengan alur heliks pada
permukaannya. Penggunaan utamanya adalah sebagai pengikat
(fastener) atau sambungan atau pengikat yang tidak permanen -sehingga dapat
dibongkar pasang- untuk menahan dua obyek bersama, dan sebagai pesawat
sederhana untuk mengubah torka (torque) menjadi gaya linear.
Keterangan:
Ƒt : Tegangan
Pi : Tahanan awal baut
A : Luas bidang tarik
Sistem sambungan dengan menggunakan mur & baut ini, termasuk
sambungan yang dapat dibuka tanpa merusak bagian yang disambung serta alat
penyambung ini sendiri. Penyambungan dengan mur dan baut ini paling banyak
digunakan sampai saat ini, misalnya sambungan pada konstruksi-konstruksi dan
alat permesinan. Bagian-bagian terpenting dari baut adalah ulir. Ulir adalah suatu
yang diputar disekeliling silinder dengan sudut kemiringan tertentu. Bentuk ulir
dapat terjadi bila sebuah lembaran berbentuk segi tiga. Digulung pada sebuah
silinder. Dalam pemakaainnya ulir selalu bekerja dalam pasangan antara ulir luar
dan ulir dalam. Ulir pengikat pada umumnya mempunyai profil penampang
berbentuk segitiga sama kaki. Jarak antara satu puncak dengan puncak
berikutnya dari profil ulir disebut jarak bagi.
2.2.3 TABUNG ADONAN
Tabung adonan terbuat dari stenleis (monel), berbentuk sepeti corong
dengan diameter atas Ø250mm dan diameter bawah Ø80mm, dan memiliki
tinggi 250mm. Tabung adonan ini berfungsi sebagai tempat adonan yang akan
Ƒt = Pi / A
dicetak menjadi kue donat yang akan dimasukkan ke penggorengan. Rumus yang
digunakan untuk membuat
P = .A
Keterangan :
: Tegangan normal
P : Gaya axial (N)
S : Luas (m2)
Gambar 2.4 Tabung Adonan
2.2.4 TORAK
Torak adonan berfungsi sebagai alat penekan adonan yang akan masuk ke
penggorengan. Torang ini panjangnya 140 dan memiliki lempengan bulat tebal
10 dengan diameter . Rumus yang digunakanuntuk torak adalah
rumus tegangan dan regangan dimana
Tegangan normal
ε=
=
.......... regangan normal
keterangan:
: tegangan normal
2)
ε: regangan normal
: panjang batang
)
g a Gambar 2.5 Torak adonan
2.2.5 RANGKA MESIN
Selama ini kita menganggap bahwa rangka memang sudah menjadi bagian
dari sebuah mesin perkakas. Kta terbiasa dan cenderung menganggap rangka
sebagai peralatan dan berkaitan dengan komponen-komponen mesin perkakas.
Padahal arti rangka sangat luas dan tergantung peran rangka itu sendiri bagi
komponen mesin perkakas. Di sekeliling kita banyak sekali rangka. Kehadirannya
sering kali tidak disadari karna asumsi rangka biasanya mengacu kepada suatu
produk bersifat canggih, padahal rangka dapat pula bersifat abstrak, tidak
berwujud
Rangka mesin terbuat dari pipa besi berukuran 35 x35 , panjang
100 lebar 90 , dan tinggi 1800 .pangkon ini berfungsi sebagai
penyangga mesin motor DC dan tabung adonan beserta adonan kue donat
Keterangan :
T : tegangan geser
Fs : modul elastisitas
A : luas (m2)
Gambar 2.6 rangka mesin
BAB III
METODE PENELITIAN
1.1. Rancangan Penelitian
Untuk kegiatan penelitian ini dilaksanakan sesuai dengan diagram alir
pada Gambar dibawah
Gambar 2. Diagram alir proses penelitian
Perancangan dan Penyetelan Alat
Pengujian Alat
Evaluasi dan Penyempurnaan Alat
Selesai
Pengelasan kerangka
Proses pembubutan
Pembelian pipa besi dan plat
Pembelian as logam
Mulai
3.1.1 Pembelian Pipa Besi Dan Plat
Pembelian pipa kotak besi dan plat dibeli di toko besi terdekat yang ada
di kota surabaya. Kebanyakan pembelian dilakukan di UD HAYAT disepanjang
jalan tanjung sari surabaya.pembelian pipa besi dan plat dipesan sesuai ukuran
yang dibutuhkan.
3.1.2 Pengelasan kerangka
Pengelasan dilakukan di bengkel las yang ada di daerah di daerah gresik.
Pipa kotak dipotong sesuai ukuran yang ditentukan untuk membuat kerangka
mesin, pipa kotak di las dan dibentuk sesuai gambar dan menggunakan kawat las
besi, khusus untuk tabung adonan munggunakan plat stenklis tebal 2 mm, plat di
roll dan dibentuk sesuai gambar dan di las menggunakan kawat stenlis ukuran 2
mm
3.1.3 Pembelian As Logam
As logam di beli di UD HAYAT yang terletak di jalan tanjung sari, as logam
yang berjenis ini
Berfungsi sebagai torak adonan. As dipotong sesuai ukuranyang dibutuhkan
untuk proses pembentukan torak pada tabung adonan.
3.1.4 Proses Pembubutan
Proses ini pembentukan darei as logam dibubut sesuai ukuran yang
ditentukan. As dibubut dan dibuatkan uliruntuk dijadikan setang torak dan bahan
yang laindibentuk untuk dijadikan perlengkapan bahan yang lainya. Khusus untuk
torak bahan yang dibuat harus yang berbahan stenlis. Tidak hanya dibubut saja,
ada juga bahan yang dilubangi menggunakan mesin frais atau mesin bor untuk
membuat lubang pada baut.
1.1.5 Perancangan Dan Penyetelan Alat
Setelah proses pengelasan dan proses pembubutan, alat disetel dan
dibentuk menjadi mesin adonan. Motor penggerak DC dipasang diatas pangkon
yang sudah dilas dan dikasih baut sebagai perekat mesin penggerak motor DC.
Torak yang sudah dibubut di setel dengan tabung disetel dengan tabung adonan
dan dipasang kan ke pangkon mesin.
3.1.6 Pengujian
Pengujian ini dimaksudkan untuk memastikan bahwa kinerja masing-
masing komponen teknologi tepat guna mesin pembuat kue donat dapat
berfungsi sesuai dengan yang diharapkan. Untuk proses pengujian alat dilakukan
melalui percobaan dilapangan yakni di rumah bapak Musa. Dengan pencatatan
data-data sehingga mudah dalam melakukan analisa perbaikan berikutnya.
1.1.7 Evaluasi dan Penyempurnaan Alat
Pada tahap ini data hasil evaluasi pada saat pengujian digunakan sebagai
acuan untuk penyempurnaan alat,sehingga dalam proses penyempurnaan alat
ini selalu mengacu pada data-data yang akurat.
1.2 Cara Kerja Mesin Pembuat Kue Donat
Sistem kerja mesin ini menggunakan kompor pemanas dan motor
penggerak pada cetakan . bahan cetakan terbuat dari plat stenlis agar tidak
menimbulkan kerak pada adonan kue. Cocok untuk usaha pembuatan donat
dirumah sebagai usaha sampingan, tinggal masukkan tepung adonan donat
kedalam mesin pencetak kue donattunggu adonan kue sampai berbentuk bulat
dan secara otomatis adonan akan jatuh ke penggorengan dengan sendirinya.
Goreng adonan kue hingga matang dan membentuk kue donat yang imut dan
lucu.
Gambar 3.1 mesin pembuat kue donat
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pengambilan Data Motor DC 1 HP
Langkah awal menurut metode kegiatan pada penelitian ini adalah
pengambilan data, antara lain data motor DC dan data adonan. Langkah ini
dimaksutkan agar dapat menentukan seberapa besar kapasitas adonan yang
dapat digerakkan oleh motor DC 1 HP. Motor DC pada umumnya memiliki data-
data yang dinamakan datasheet. Gambar 4.1 merupakan datasheet motor DC 1
HP yang tertera pada name plate motor. Gambar 4.1 Datasheet motor DC 1 HP
Dalam pengaplikasiannya motor DC memiliki rugi-rugi daya sehingga nilai daya
masukan tidaklah sama dengan daya keluaran. Dengan kata lain tidak ada motor
DC yang memiliki effisiensi 100%. Maka dari itu pada penelitian ini akan
dilakukan pencarian nilai daya yang hilang tersebut, baik itu rugi-rugi yang
diakibatkan oleh tembaga pada motor(Pcu) maupun rugi-rugi yang diakibatkan
oleh gesekan bantalan dan angin(Pf+w).
Datasheet Motor:
Daya (P) = 300Watt = 0,402HP = 30,15 kg.m/s
Tegangan masukan (V) = 48 volt
Kecepatan putar (n) =1400rpm
Pin
300Watt
Rugi-Rugi(shunt)
Pcu=(I .R )+(I .R ) a2 a sh2 sh
Rugi-Rugi gesek dan besi
P =V .I f+w f+w f+w
P =P -P a in cu P =P -P sh a f+w Gambar 4.2 Rugi-rugi tembaga dan gesek pada
motor Sebelum melakukan perhitungan rugi-rugi haruslah mengetahui jenis
motor yang akan digunakan pada penelitian ini, apakah menggunakan motor seri
ataukah motor shunt. Salah satu cara untuk mengetahui jenis motor yang akan
digunakan pada penelitian ini ialah dengan mengukur nilai resistansi jangkar(Ra)
dan nilai resistansi mendan(Rsh). Apabila selisih nilai resistansi dari tahanan
jangkar dan tahanan medan kecil maka dapat dipastikan motor tersebut adalah
jenis motor seri, namun apabila selisihnya besar maka dapat dipastikan motor
tersebut adalah jenis motor shunt. Berikut adalah data yang diperoleh:
R
a=4,3ohm
Rsh=28,3ohm
Dari data resistansi tersebut dapat diketahui bahwa motor yang akan
digunakan pada penelitian ini adalah jenis motor shunt. Selanjutnya untuk
mengetahui seberapa besar nilai rugi-rugi tembaga(Pcu) pada motor maka
haruslah melakukan pengambilan data langsung, yaitu dengan mengukur nilai
arus jangkar(Ia) dan arus medan(Ish) pada saat pemberian nilai tegangan
masukan nominal(pada datasheet dituliskan 48v
4.1.1 Hasil Perangkat dan Pengujian
Langkah awal menurut metode kegiatan pada penelitian ini adalahVpengambilan
data, antara lain data motor DC dan data adonan. Langkah iniVdimaksutkan agar
dapat menentukan seberapa besar kapasitas adonan yang dapatVdigerakkan
oleh motor DC 1 HP.VMotor DC pada umumnya memiliki data-data yang
dinamakan datasheet.
Datashet motor DC 1 HP
Dalam pengaplikasiannya motor DC memiliki rugi-rugi daya sehingga nilai
daya masukan tidaklah sama dengan daya keluaran. Dengan kata lain tidak ada
motor DC yang memiliki effisiensi 100%. Maka dari itu pada penelitian ini akan
dilakukan pencarian nilai daya yang hilang tersebut, baik itu rugi-rugi yang
diakibatkan oleh tembaga pada motor(Pcu) maupun rugi-rugi yang diakibatkan
oleh gesekan bantalan dan angin(Pf+w). Gambar diatas adalah gambaran dimana
Psh merupakan daya yang dihasilkan oleh motor DC setelah dilakukan
pengurangan rugi-rugi.
Rugi-rugi tembaga dan gesek pada motor
Sebelum melakukan perhitungan rugi-rugi haruslah mengetahui jenis motor yang
akan digunakan pada penelitian ini, apakah menggunakan motor seri ataukah
motor shunt. Salah satu cara untuk mengetahui jenis motor yang akan digunakan
pada penelitian ini ialah dengan mengukur nilai resistansi jangkar(Ra) dan nilai
resistansi mendan(Rsh). Apabila selisih nilai resistansi dari tahanan jangkar dan
tahanan medan kecil maka dapat dipastikan motor tersebut adalah jenis motor
seri, namun apabila selisihnya besar maka dapat dipastikan motor tersebut
adalah jenis motor shunt. Berikut adalah data yang diperoleh:
Ra=4,3ohm
Rsh=28,3ohm
Dari data resistansi tersebut dapat diketahui bahwa motor yang akan digunakan
pada penelitian ini adalah jenis motor shunt. Selanjutnya untuk mengetahui
seberapa besar nilai rugi-rugi tembaga(Pcu) pada motor maka haruslah
melakukan pengambilan data langsung, yaitu dengan mengukur nilai arus
jangkar(Ia) dan arus medan(Ish) pada saat pemberian nilai tegangan masukan
nominal(pada datasheet dituliskan 48v). Berikut ini adalah data yang diperoleh:
Ia=1,53A
Ish=0,21A
Dari data tersebut maka akhirnya dapat kita ketahui nilai rugi-rugi tembaga(Pcu)
pada motor DC ½ HP ini, yaitu dengan memasukkan nilai resistansi dan nilai arus
kedalam persamaan berikut:
P I R I R Watt cu a a sh sh = ( 2 ´ ) + ( 2 ´ ) = (1,532 ´ 4,3) + (0,212 ´ 28,3) =11,3139
Rugi-rugi yang akan dicari selanjutnya adalah rugi-rugi gesek dan besi (Pf+w). Cara
untuk mengetahuinya juga harus melakukan pengambilan data langsung, yaitu
dengan melakukan pengambilan data arus masukan motor dengan memberikan
masukan tegangan bertahap, mulai dari tegangan 50v sampai dengan nilai arus
masukan bernilai tetap. Berikut ini adalah tabel data tegangan dan arus masukan
motor yang telah diambil:
Tabel1 Tegangan dan arus masukan motor
Dari data tabel diatas dapat dilihat bahwa pada saat pemberian nilai tegangan
8volt hingga 2volt, arus yang melewati jangkar maupun medan tidak mengalami
penurunan. Menurut teori, pada titik awal dimana arus tidak mengalami
perubahan meskipun tegangan masukan diperkecil inilah merupakan titik rugi-
rugi gesek dan besi(Pf+w). Dapat dilihat pula grafik pada gambar 4.3, nilai
tegangan berbanding lurus dengan nilai arus sehingga garis grafik mengalami
penurunan yang hampir linier lalu kemudian pada saat tegangan masukan 8volt,
6volt, 4volt, dan 2volt nilai arus tidak mengalami penurunan yang signifikan.
Sehingga dapat ditemukan nilai rugi-rugi gesek dan besi(Pf+w) sebagai berikut:
P f+ w = V f+ w f+ w 80,514,08
Sehingga hasil akhir dari keluaran daya yang dihasilkan motor setelah mengalami
pengurangan rugi-rugi dapat dihitung menggunakan rumus (3-3):
Psh= Pin –(P cu P f +w Watt) =300(11,314,08) 284,61
4.2 Mur Dan Baut
fungsi mur dan bautadalah untuk mengikat antara rangka mesin dengan motor atau
tabung adonan. Untruk menentukan uji kekerasan pada mesin adonan menggunakan
rumus
Ƒt = Pi / A
= 2840 / 244,66
= 11,607 kg/mm
4.3 Tabung Adonan
Tabung adonan terbuat dari stenleis (monel), berbentuk sepeti corong
dengan diameter atas Ø250mm dan diameter bawah Ø80mm, dan memiliki
tinggi 250mm. Tabung adonan ini berfungsi sebagai tempat adonan yang akan
dicetak menjadi kue donat yang akan dimasukkan ke penggorengan. Rumus yang
digunakan untuk membuat
=
=0,115X (101,6X 63,5
= 741,9 N
4.4 torak
Torak adonan berfungsi sebagai alat penekan adonan yang akan masuk ke
penggorengan. Torang ini panjangnya 140 dan memiliki lempengan bulat tebal
10 dengan diameter . Rumus yang digunakanuntuk torak adalah
rumus tegangan dan regangan dimana
Tegangan normal
ε=
=
.......... regangan normal
Untuk menentukan tegangan pada toreak menggunakan
=
=79,58 N/mm2
Untuk menentukan regangan menggunakan rumus
ε=
=
=
=0.01
4.5 Rangka Mesin
Rangka mesin terbuat dari pipa besi berukuran 35 x35 , panjang
100 lebar 90 , dan tinggi 1800 .pangkon ini berfungsi sebagai
penyangga mesin motor DC dan tabung adonan beserta adonan kue donat
=
=192 mpa
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari hasil perancangan dan pengujian yang telah dilaksanakan dalam penelitian
“PERANCANGAN MESIN PEMBUAT KUE DONAT KAPASITAS 3 KG”, dapat diambil
beberapa kesimpulan, diantaranya:
A Dari hasil pengujian dapat ditentukan alat pembuat kue donat ini mampu
mengaduk adonan seberat 3 kg.
B Untuk adonan seberat 1 kg alat dapat mengolah hingga kalis dalam waktu
11 menit, dan untuk adonan seberat 3 kg dalam waktu 22 menit.
C Alat ini mampu beroperasi dalam kapasitas maksimum 3 kg adonan
bakery.
D Hasil pengujian terhadap hardware menunjukkan bahwa hardware
bekerja dengan baik. Output sensor kecepatan menunjukkan nilai yang
linier sehingga dalam pengkonversian nilai ADC menjadi kecepatan putar
bersatuan rpm dapat dicari ditemukan fungsi garis linernya yaitu
n=3,10559.ADC+50,23603.
E Nilai PWM berbanding terbalik terhadap nilai kecepatan putar
motor(rpm), hal ini dikarenakan pada sebelum gate mosfet menggunakan
transistor bersusun dua sehingga logikanyapun terbalik. Artinya pada saat
driver motor menerima trigger/logika high(5volt) dari mikrokontroler
maka drain dan source pada mosfet terputus/open, namun jika tidak
menerima trigger/logika low(0volt) drain dan source pada mosfet
tersambung/close.
F Nilai arus berbanding lurus dengan nilai torsi.
G Untuk mosfet tipe-N beban haruslah terpasang pada sisi Drain.
H Dalam pengujian PID pada kondisi nilai Kp=6.8, Ki=0.2 , Kd=0.1
merupakan kondisi yang stabil untuk motor pada alat pengaduk adonan
bakery ini.
I Terdapat dua kecepatan yang dapat dihasilkan oleh alat ini. Kecepatan
pertama menghasilkan nilai PWM sebesar 537desimal dan menghasilkan
kecepatan putar n2=130rpm. Kecepatan kedua menghasilkan nilai PWM
sebesar 344desimal dan menghasilkan kecepatan putar n2=159rpm.
5.2. Saran
Berdasarkan hasil penelitian ini, diperoleh beberapa saran sebagai berikut:
A Untuk menghasilkan kontroler PID yang lebih akurat, maka perlu adanya data
mengenai fungsi alih(f(x)) dari motor sehingga dapat kita simulasikan pada
soft ware yang telah ada seperti MatLab. 2. Untuk menghasilkan nilai
efisiensi yang tinggi, maka harus memperbaiki mekanika sehingga rugi-rugi
gesek dapat terkurangi.
B Untuk menekan eror persen pada kecepatan putar yang diinginkan serta
meningkatkan kapasitas beban adonan yang akan diolah perlu mengganti
motor dengan spesifikasi daya yang lebih besar dari ½ HP.
C Perlu penambahan rangkaian penguat tegangan keluaran dari rangkaian f to
v sehingga memiliki range yang lebar, sehingga menambah keakuratan dalam
pengolahan kontroler PID.
D Dalam mendesain rangkaian driver motor perlu dipertimbangkan nilai
overshoot yang ditimbulkan pada saat transien, sehingga perlu
menambahkan jumlah mosfet sebanyak 6 buah dan disusun secara parallel
fungsinya ialah untuk membagi daya sebanyak jumlah mosfet yang
terpasang.
DAFTAR PUSTAKA
Ari, Sudarman, 1984. Teori Ekonomi Mikro, Yogyakarta. Djati, Sundring, Pantja.
1999. Pengaruh Variabel-variabel Motivasi Terhadap
Produktivitas Tenaga Kerja Karyawan Pada Industri Rumah Tangga di Kabupaten
Sidoarjo.
Jurnal Manajemen dan KewirausahaanVol.1 No. 1
Flippo, B. Edwin, 1984. Manajemen Personalia. Edisi6, Jilid 1, Erlangga, Jakarta.
Glendoh, S. H., 2001. Pembinaan dan Pengembangan Usaha Kecil.
Jurnal Manajemen dan Kewirausahaan Vol 3. No. 1. Maret 2001
Godam, 2006. Faktor Pendukung dan Penghambat Industri Bisnis – Perkembangan
dan Pembangungan Industri – Ilmu SosialEkonom Pembangunan. Akses 24 Februari
2010.
Gujarati, Damodar. 2003. Ekonometrika Dasar. Jakarta : Penerbit Erlangga.
Terjemahan : Sumarno Zain
Harsono, 1972.Pendekatan Untuk Identifikasi Dari Jenis Industri Di Luar Sektor
Pertanian yang Mungkin Dapat Dikembangkan. Buletin Ekonomi, FE UGM.
Indriantoro dan Supomo. 1999. Metodologi Untuk Aplikasi dan Bisnis.
Yogyakarta : BPFE. Kardiman, 2003, Ekonomi
Jakarta: Yudhistira. Maryono. 1996. Pengusaha kecil: Kendala yang dihadapi dan upah
pemberdayaannya.
Tahun XIII. No 2. Mubyarto, 1979. Industri Pedesaan di Jateng dan DIY, Suatu Studi
Evaluasi,
Supriyad1 dan muhamad yasak budiono2 dan Siswadi ST, MSi3
Universitas Wijaya Putra
Fakultas Teknik - Program Studi Teknik Mesin
Abstrak
Adonan kue donat merupakan adonan berbentuk cincin, sehingga dalam
pengolahannya membutuhkan nilai gaya dan torsi yang cukup besar. Penelitian ini
merupakan perancangan alat pengaduk adonan bakery yang dapat bekerja secara otomatis
meningkatkan level kecepatan putar motor DC dan dapat berhenti sendiri. Kecepatan
pertama pada poros pengaduk sebesar 130rpm dan kecepatan kedua sebesar 160rpm.
Untuk itu perlu menggunakan mikrokontroler, kemudian didalamnya ditanamkan program
dengan metode PID yang dapat menghasilkan nilai PWM(Pulse Width Modulation).
Parameter dengan Kp=6.8, Ki=0.2, dan Kd=0.1 menghasilkan respon kontroler PID yang
paling baik. Nilai PWM dapat berubah-ubah secara otomatis bergantung dari nilai umpan
balik yang diberikan oleh sensor kecepatan, sehingga kecepatan putar motor dapat dijaga
konstan. Untuk mengolah adonan satu kilo hingga kalis membutuhkan waktu 11menit dan
untuk adonan dua kilo membutuhkan waktu 20menit.
Kata kunci: Alat Pembuat Kue Donat
1Mahasiswa Program Studi Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Wijaya Putra, Surabaya 2Mahasiswa Program Studi Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Wijaya Putra, Surabaya
3 Dosen Fakultas Teknik Universitas Wijaya Putra, Surabaya
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami ucapkan kepada Allah SWT, yang telah memberikan Rahmat dan
Inayah-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan tesis ini untuk memenuhi persyaratan
mencapai derajat sarjana S1.
Hasil penelitian dari penulisan ini diharapkan dapat digunakan untuk Peracangan
Mesin Pembuat Kue Donat Dengan Kapasitas 2 Kg. Tugas Akhir ini terselesaikan atas
dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu saya mengucapkan terima kasih dan
penghargaan kepada:
1. Bapak H.Budi Endarto, SH,M.Hum, selaku rektor Universitas Wijaya Putra Surabaya.
2. Bapak Slamet Riyadi, ST,MT, selaku Dekan Fakultas Teknik, Universitas Wijaya Putra
Surabaya.
3. Bapak Ong Andre Wahyu, ST,MT dan Ketua Program Studi Teknik Industri, Universitas
Wijaya Putra Surabaya.
4. Bapak Slamet Riyadi, ST,MT, Selaku dosen pembimbing yang dengan sabar telah
memberikan pengarahan dan bimbingan kepada penulis, sehingga skripsi ini dapat
terselesaikan.
5. Para Dosen Fakultas Teknik, Universitas Wijaya Putra Surabaya
6. Laboran dan asisten terutama Laboratorium Fakultas Teknik, Universitas Wijaya Putra
Surabaya,
7. Rekan-rekan S1 yang telah banyak memberikan masukan saran,
8. Keluargaku: Ayah dan Ibuku yang selalu memberikan semangat dan doa.
Komentar dan saran bagi perbaikan untuk penulisan yang akan datang sangat
penulis harapkan. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi siapa saja yang
berkepentingan di bidang rapid prototyping.
Surabaya, 26 Januari 2015
Supriyadi
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Sejalan dengan kemajuan-kemajuan yang dicapai di sektor industri nasionalmaupun
pada tingkat regional, perkembangan industri kecil di kota surabaya dan kota kota lain telah
mengalami kemajuan yang cukup menggembirakan. Hal ini tercemin dalam peningkatan
jumlah unit usaha, tenaga kerja, nilai investasi, nilai produksi dan nilai tambah yang
dihasilkan serta semakin berkembangnya jenis dan produk industri kecil di daerah tersebut.
Dengan perkembangan industri saat ini, tercermin bahwa perkembanganindustri kue
donat yang ada di kota surabaya dan kota lain sangat penting dan cukupmenarik untuk
diteliti karena semakin berkembangnya industri kue donat yang ada didaerah tersebut maka
dapat menambah(membuka) lapangan kerja atau dengankata lain mengurangi
pengangguran, setiap industri membutuhkan tenaga kerjabaik dalam jumlah kecil maupun
besar sehingga tingkat produksi industri semakintinggi.
Usaha industri kecil yang ada di pedesaan maupun di tempat-tempat lain,biasanya
mengalami berbagai hambatan dalam menghasilkan volume produksi,sehingga pendapatan
dari industri kecil juga menjadi rendah. Disamping ituindustri kecil harus bersaing dengan
industri lainnya yang berskala besar maupunmenengah.Hal ini menyebabkan terjadinya
suatu persaingan yang tidak sehat.
Industri yang besar memiliki modal besar dan teknologi canggih akan
lebihmudahberkembang dibanding dengan industri kecil yang memiliki modalpaspasan dan
teknologi yang terbatas.Pembinaan terhadap pengusaha industri kecil juga diarahkan pada
masalahharga dan peningkatan kualitas produksi. Salah satu bentuk
pembinaannyaberupaKonsultasi Peningkatan Mutu yang mencakup beberapa aspek dalam
kegiatanproduksiantara lain proses produksi, pemasaran, permodalan, kualitasperhitungan
harga pokok serta
administrasi pembukuan sederhana. Kegiatanproduksi tidak akan terwujud dan
terlaksana tanpa adanya alat atau benda yangdigunakan untuk memproduksi suatu barang.
Di dalam suatu produksi tidak lepas dari adanya proses produksi. Pada produksi roti
ini membutuhkan berbagai jenis faktor produksi, diantaranya terdiridari bahan baku utama,
jumlah tenaga kerja, dan teknologi. Dengan menggunakanfaktor produksi pada setiap
proses produksi, perlu kiranya di kombinasikan dalamjumlah dan kualitas tertentu. Jadi
faktor produksi tersebut adalah jenis-jenissumber daya yang digunakan dan diperlukan
dalam suatu proses produksi gunamenghasilkan barang dan jasa. Besar kecilnya barang dan
jasa dari hasil produksitersebut merupakan fungsi produksi dari faktor produksi. Selain
faktor produksibahan baku, tenaga kerja, teknologi, juga terdapat faktor produksi yang
lainseperti modal, transportasi, sumber energi atau bahan bakar, dan pemasaran(Godam,
2006).
Output merupakan jumlah produksi yang dihasilkan dalam suatuperusahaan.
Semakin banyak output yang dihasilkan berarti semakin besar pulaperusahaan tersebut.
Input dapat berpengaruh terhadap produksi suatu barang ataujasa. Selain itu besarnya
jumlah output yang dihasilkan akan berdampak padainput bahan baku yang dibutuhkan.
Semakin besar output produksi yangdihasilkan maka input bahan baku yang dibutuhkan
juga semakin banyak.
Besarnya jumlah kapasitas produksi juga tidak lepas dari bahan bakar yangdigunakan
dalam proses produksi. Hal ini menunjukkan semakin besar kapasitasproduksinya maka
semakin besar pula bahan bakar yang dibutuhkan untuk prosesproduksi. Dalam proses
produksi juga tidak lepas dari jumlah tenaga kerja yangdigunakan.Tenaga kerja merupakan
segala kegiatan manusia baik jasmani maupun rohani yang ditujukan untuk kegiatan
produksi.Dalam kegiatan produksi tidak lepas dari faktor tenaga kerja karena tenaga kerja
sangat dominan untuk melancarkan kegiatan produksi hingga memperoleh hasil produksi
dari suatu kegiatan produksi.Faktor tenaga kerja memegang peranan penting dalam
berbagai macam dalam kegiatana produksi. Dengan adanya tenaga kerja kegiatan produksi
akan cepat terselesaikan dengan baik, artinya faktor tenaga kerja sangat di butuhkan dalam
proses kegiatan produksi. Kegiatan produksi akan berhenti jika tenaga kerja yang diperlukan
mengalami gangguan, sehingga berdampak pada penjualan yang akan diterima perusahaan
atau industri tersebut.
Semakin terbatasnya lapangan kerja saat ini, ditambah lagi banyaknyakaryawan yang
mengalami PHK di berbagai perusahaan, menyebabkan banyakmuncul wirausahawan
baru.Bidang yang dipilih biasanya yang tidak memerlukanmodal besar serta teknologi yang
tidak terlalu rumit.Salah satu bidang wirausahayang banyak dipilih antara lainusaha “home
industri”. Mereka mendapatkaninformasi proses pembuatan kue donat biasanya secara
mandiri. Minimnya pengetahuanakan proses pembuatan kue donat yang benar, turut
memberikan andil pada semakinrendahnya kualitas roti yang beredar, terutama di berbagai
pasar tradisional.
Untuk dapat memproduksi kue donat diperlukan komponen-komponen
produksi,diantaranya adalah bahan baku, teknologi dan tenaga kerja.Berdasarkan uraian di
atas, maka dalam penelitian akan di lihat Seberapabesar pengaruh input teknologi, bahan
baku dan tenaga kerja dapat mempengaruhiproduksi roti di kota surabaya. Oleh karena itu,
penelitianini berjudul PERANCANGAN MESIN PEMBUAT KUE DONAT DENGAN KAPASITAS 3 KG
1.2. Perumusan Masalah Dengan memperhatikan latar belakang yang telah diuraikan di atas, maka
permasahan yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah:
1. Bagaimana cara mendesain dan membuat alat pengaduk bakery yang beroperasisecara
otomatis.
2. Pembuatan hardware dan software untuk rangkaian kontrol kecepatan dan waktu.
1.3. Batasan Masalah
Untuk memperjelas arah dari pembahasan penelitian ini, maka diberikan
batasan masalah yang meliputi:
1. Hanya melakukan survei kecepatan putar yang dibutuhkan untuk menggerakkanadonan
bakery dengan salah satu produsen bakery yaitu 160rpm.
2. Pengaturan putaran motor DC menggunakan metode PID dengan kontrol timer
danpengaturan PWM(pulse width modulation) pada mikrokontroler ATmega16
dalamprogram bahasa C.
3. Motor DC(Direct Current) yang digunakan memiliki name plate tegangan input48Vdc,
kecepatan putar 1400rpm, dan daya 300Watt
1.4Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Memberikan masukan dan informasi tambahan yang berguna
bagiperkembanganproduksi donat di kota Surabaya.
2. Hasil penelitian ini diharapkan dapat dijadikan masukan bagipengembangan
ilmupengetahuan yang berkaitan dengan produksi danketenagakerjaan.
1.5. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah adapun tujuan penelitian adalah untuk mengetahui
pengaruh inputteknologi, bahan baku dan tenaga kerja terhadap produksi donat di
kotaSurabaya.
1.6. Sistematika Penulisan
Berisi tentang sistematika penulisan Tugas Akhir secara singkat mulai dari Bab I :
Pendahuluan sampai dengan Bab V : Kesimpulan dan Saran.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Kajian Pustaka
Roti adalah makanan yang terbuat dari tepung terigu, air, dan ragi yang pembuatannya
melalui tahap pengulenan, fermentasi (pengembangan), dan pemanggangan dalam oven.
Bahan dan proses yang dilaluinya membuat roti memiliki tekstur yang khas. Dilihat dari cara
pengolahan akhirnya, roti dapat dibedakan menjadi tiga macam, yaitu roti yang dikukus,
dipanggang, dan yang digoreng. Bakpao dan mantao adalah contoh roti yang dikukus.Donat
dan panada merupakan roti yang di goreng. Sedangkan aneka roti tawar, roti manis,
pitabread, dan baquette adalah roti yang dipanggang (Sufi, 2010).
Roti adalah produk makanan yang terbuat dari fermentasi tepung terigu dengan ragi
atau bahan pengembang lain, kemudian dipanggang. Roti beranekaragam jenisnya. Adapun
penggolongannya berdasarkan rasa, warna, nama daerah atau negara asal, nama bahan
penyusun, dan cara pengembangan (Mudjajanto dan Yulianti, 2004).
Donat (Donut dalam bahasa Inggris) adalah sejenis cake mini dengan bentuk yang khas,
yaitu berlubang di tengah seperti cincin, dan berbentuk bulat jika diisi sesuatu. Donat
memiliki sejarah yang cukup panjang sejak kemunculannya pertama kali hingga mencapai
penampilannya saat ini.Para arkelog Amerika menemukan beberapa peninggalan yang
menggambarkan adanya jenis makanan berbentuk seperti donat pada zaman prasejarah.
Namun diduga keras bahwa donat berasal dari daerah di Belanda yaitu Manhatten, dan di
sana donat dinamakan ’olykoek’ atau kue yang digoreng. Saat ini donat merupakan salah
satu kue populer favorit masyarakat dunia.Bahkan di Amerika sendiri, saat ini lebih dari 10
juta donat diproduksi setiap tahun (Anonim, 2008).
2.2. Landasan Teori
2.2.1 Motor Listrik Motor DC
Motor Direct Current (DC) merupakan sebuah perangkat elektromagnetisyang mengubah
energi listrik menjadi energi mekanik dimana desain awal terciptanyaalat ini diperkenalkan
oleh Michael Faraday. Motor DC digunakan pada penggunaankhusus dimana diperlukan
penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetapuntuk kisaran kecepatan yang luas.
2.2.2 Murdan Baut Mesin Pembuat Kue Donat
Sistem sambungan dengan menggunakan Mur & Baut ini, termasuk sambungan yang dapat
di buka tanpa merusak bagian yang di sambung serta alat penyambung ini sendiri.
Penyambungan dengan mur dan baut ini paling banyak digunakan sampai saat ini, misal nya
sambungan pada konstruksi konstruksi dan alt permesinan. Bagian – bagian terpenting dari
mur dan baut adalah ulir. Ulir adalah suatu yang diputar disekeliling silinder dengan sudut
kemiringan tertentu.
2.2.3 Tabung Adonan
Tabung adonan terbuat dari stenleis (monel), berbentuk sepeti corongdengan diameter
atas Ø250mm dan diameter bawah Ø80mm, dan memiliki tinggi 250mm. Tabung adonan ini
berfungsi sebagai tempat adonan yang akan dicetak menjadi kue donat yang akan
dimasukkan ke penggorengan.
2.2.4 Torak
Torak adonan berfungsi sebagai alat penekan adonan yang akan masuk ke penggorengan.
Torang ini panjangnya 140 dan memiliki lempengan bulat tebal 10 dengan diameter
.
2.2.5 Rangka Mesin
Selama ini kita menganggap bahwa rangka memang sudah menjadi bagian dari sebuah
mesin perkakas.Kita terbiasa dan cenderung menganggap rangka sebagai peralatan dan
berkaitan dengan komponen-komponen mesin perkakas. Padahal arti Rangka sangat luas
dan tergantung peran rangka itu sendiri bagi komponen Mesin perkakas. Di sekeliling kita
banyak sekali rangka.Kehadirannyaseringkali tidak disadari karena asumsi rangka biasanya
mengacu kepada suatu produk bersifat canggih, Padahal rangka dapat pulabersifat abstrak,
tidak berwujud.
BABIII
METODE PENELITIAN
3.1. Rancangan Penelitian
Untuk Kegiatan penelitian ini dilaksanakan sesuai dengan diagram alir pada Gambar dibawah ini
3.2. Cara Kerja Mesin Pembuat Kue Donat
sistem kerja mesin ini menggunakan kompor pemanasan dan motor penggerak
pada cetakan. Bahan cetakan terbuat dari plat stenlis agar tidak menimbulkan kerak pada
adonan kue. cocok untuk usaha pembuatan donat di rumah sebagai usaha sampingan,
tinggal masukan tepung adonan donat ke dalam mesin pencetak donat tunggu adonan kue
sampai berbentuk bulat dan secara otomatis adonan akan jatuh ke penggorengan dengan
sendirinya. Goreng adonan kue hingga matang dan membentuk kue donat yang imut dan
lucu.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pengambilan Data Motor DC 1 HP
Langkah awal menurut metode kegiatan pada penelitian ini adalah pengambilan data,
antara lain data motor DC dan data adonan. Langkah ini dimaksutkan agar dapat
menentukan seberapa besar kapasitas adonan yang dapat digerakkan oleh motor DC 1 HP.
Motor DC pada umumnya memiliki data-data yang dinamakan datasheet.Gambar 4.1
merupakan datasheet motor DC 1 HP yang tertera pada name plate motor. Gambar 4.1
Datasheet motor DC 1 HP Dalam pengaplikasiannya motor DC memiliki rugi-rugi daya
sehingga nilai daya masukan tidaklah sama dengan daya keluaran. Dengan kata lain tidak
ada motor DC yang memiliki effisiensi 100%. Maka dari itu pada penelitian ini akan
dilakukan pencarian nilai daya yang hilang tersebut, baik itu rugi-rugi yang diakibatkan oleh
tembaga pada motor(Pcu) maupun rugi-rugi yang diakibatkan oleh gesekan bantalan dan
angin(Pf+w).
Tabel .... tegangan arus pada motor
4.2 Mur dan Baut
Fungsi mur dan baut ada untuk mengikat antara pangkon mesin dengan dengan motor atau tabung
adonan. Untuk menentukan uji kekerasan pada mesin donan
4.3 Tabung Adonan
Tabung adonan terbuat dari stenleis (monel), berbentuk sepeti corong dengan diameter atas
Ø250mm dan diameter bawah Ø80mm, dan memiliki tinggi 250mm. Tabung adonan ini berfungsi
sebagai tempat adonan yang akan dicetak menjadi kue donat yang akan dimasukkan ke
penggorengan.
4.4 Torak Torak adonan berfungsi sebagai alat penekan adonan yang akan masuk ke penggorengan.
Torang ini panjangnya 140 dan memiliki lempengan bulat tebal 10 dengan diameter
.
4.5 RangkaMesin
Pangkon mesin terbuat dari pipa besi berukuran 35mm x35mm panjang 100mm lebar
90mm, dan tinggi 1800mm pangkon ini berfungsi sebagai penyangga mesin motor DC dan
tabung adonan beserta adonan kue donat
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan Dari hasil perancangan dan pengujian yang telah dilaksanakan dalam penelitian
“PERANCANGAN MESIN PEMBUAT KUE DONAT KAPASITAS 2 KG”, dapat diambil beberapa
kesimpulan, diantaranya:
Dari hasil pengujian dapat ditentukan alat pembuat kue donatini mampu mengaduk
adonan seberat 2kg.
Untuk adonan seberat 1kg alat dapat mengolah hingga kalis dalam waktu 11menit, dan
untuk adonan seberat 2kg dalam waktu 22 menit.
Alat ini mampu beroperasi dalam kapasitas maksimum 2kg adonan bakery.
Hasil pengujian terhadap hardware menunjukkan bahwa hardware bekerja dengan
baik. Output sensor kecepatan menunjukkan nilai yang linier sehingga dalam
pengkonversian nilai ADC menjadi kecepatan putar bersatuan rpm dapat dicari
ditemukan fungsi garis linernya yaitun=3,10559.ADC+50,23603.
Nilai PWM berbanding terbalik terhadap nilai kecepatan putar motor(rpm), hal ini
dikarenakan pada sebelum gate mosfet menggunakan transistor bersusun dua sehingga
logikanyapun terbalik. Artinya pada saat driver motor menerima trigger/logika
high(5volt) dari mikrokontroler maka drain dan source pada mosfet terputus/open,
namun jika tidak menerima trigger/logika low(0volt) drain dan source pada mosfet
tersambung/close.
Nilai arus berbanding lurus dengan nilai torsi.
Untuk mosfet tipe-N beban haruslah terpasang pada sisi Drain.
Dalam pengujian PID pada kondisi nilai Kp=6.8, Ki=0.2 , Kd=0.1 merupakan kondisi yang
stabil untuk motor pada alat pengaduk adonan
bakery ini.
Terdapat dua kecepatan yang dapat dihasilkan oleh alat ini. Kecepatan pertama
menghasilkan nilai PWM sebesar 537desimal dan menghasilkan kecepatan putar
n2=130rpm. Kecepatan kedua menghasilkan nilai PWM sebesar 344desimal dan
menghasilkan kecepatan putar n2=159rpm.
5.2. Saran
Berdasarkan hasil penelitian ini, diperoleh beberapa saran sebagai berikut:
Untuk menghasilkan kontroler PID yang lebih akurat, maka perlu adanya data mengenai
fungsi alih(f(x)) dari motor sehingga dapat kita simulasikan pada soft ware yang telah
ada seperti MatLab. 2. Untuk menghasilkan nilai efisiensi yang tinggi, maka harus
memperbaiki mekanika sehingga rugi-rugi gesek dapat terkurangi.
Untuk menekan eror persen pada kecepatan putar yang diinginkan serta meningkatkan
kapasitas beban adonan yang akan diolah perlu mengganti motor dengan spesifikasi
daya yang lebih besar dari ½ HP.
Perlu penambahan rangkaian penguat tegangan keluaran dari rangkaian f to v sehingga
memiliki range yang lebar, sehingga menambah keakuratan dalam pengolahan
kontroler PID.
Dalam mendesain rangkaian driver motor perlu dipertimbangkan nilai overshoot yang
ditimbulkan pada saat transien, sehingga perlu menambahkan jumlah mosfet sebanyak
6 buah dan disusun secara parallel fungsinya ialah untuk membagi daya sebanyak
jumlah mosfet yang terpasang.
DAFTAR PUSTAKA
Ari, Sudarman, 1984. Teori Ekonomi Mikro, Yogyakarta.
Djati, Sundring, Pantja. 1999. Pengaruh Variabel-variabel Motivasi Terhadap
Produktivitas Tenaga Kerja Karyawan Pada Industri Rumah Tangga di Kabupaten Sidoarjo.
Jurnal Manajemen dan KewirausahaanVol.1 No. 1
Flippo, B. Edwin, 1984. Manajemen Personalia. Edisi6, Jilid 1, Erlangga, Jakarta.
Glendoh, S. H., 2001. Pembinaan dan Pengembangan Usaha Kecil.
Jurnal Manajemen dan Kewirausahaan Vol 3.No. 1. Maret 2001
Godam, 2006.Faktor Pendukung dan Penghambat Industri Bisnis – Perkembangan dan
PembangunanIndustri – Ilmu SosialEkonom Pembangunan.Akses 24 Februari 2010.
Gujarati, Damodar. 2003. Ekonometrika Dasar. Jakarta : Penerbit Erlangga.
Terjemahan : Sumarno Zain
Pertanian yang Mungkin Dapat Dikembangkan. Buletin Ekonomi, FE UGM.
Indriantoro dan Supomo.1999.Metodologi Untuk Aplikasi dan Bisnis.
Yogyakarta : BPFE. Kardiman, 2003, Ekonomi
Jakarta: Yudhistira. Maryono. 1996. Pengusaha kecil: Kendala yang dihadapi dan upah
pemberdayaannya.
Tahun XIII. No 2. Mubyarto, 1979. Industri Pedesaan di Jateng dan DIY, Suatu Studi Evaluasi,