1
Penyangrai Biji Kopi Otomatis Untuk Rumah Tinggal Eryc Tri Juni S, Ponco Siwindarto, dan Eka Maulana
Abstrak—Coffee roasting (penyangraian) merupakan salah satu proses terpenting dalam pengolahan biji kopi. Sehingga dibutuhkan sebuah sebuah mesin coffee roaster otomatis yang mampu menunjang proses home roasting berdasarkan profile yang sudah ditentukan. Pada dasarnya coffee roaster ini adalah sebuah alat pemanas yang suhunya diatur mengikuti kaidah roasting profile dimana proses pemanasan menggunakan hot air yang dihasilkan oleh elemen pemanas elektrik dan ditiup oleh sebuah kipas angin dibawahnya. Dengan mengatur kecepatan motor kipas angin, maka suhu udara panas akan dapat diatur juga. Metode PID dipilih sebagai metode kontrol agar sistem memiliki respon yang optimal berdasarkan karakteristik beban yang diatur. Lalu, untuk memudahkan pengguna dalam memantau nilai suhu dan informasi mengenai fase kondisi roasting, parameter tersebut akan ditampilkan lewat LCD display. Dari hasil perancangan dan pembuatan didapatkan hasil pembacaan sensor suhu thermocouple memiliki kesalahan 0,19 %. Pada tegangan pemicuan MOSFET IRF540N maksimal yakni 10V didapatkan simpangan error maskimal sebesar 0,52V atau 5,2 %. Untuk sistem kontrol PID dengan nilai Kp , Ki dan Kd dengan berturut – turut adalah 74, 52 dan 5. Diperoleh nilai waktu naik (tr) = 90,9 detik, waktu puncak (tp) = 98,7 detik, Waktu penetapan (ts) = 104,1 detik. Maksimum overshoot (Mp) = 2,03 % pada setpoint 150o C.
mikrokontroller yang dapat menunjang proses home roasting. Dimana diharapkan, alat ini mampu melakukan proses roasting yang sinergis dengan parameter maupun kaidah kaidah roast profile yang dapat menghasilkan roasted coffee dengan kualitas unggul. II. METODOLOGI PENELITIAN Penyusunan skripsi ini didasarkan pada masalah yang bersifat aplikatif yang diwujudkan dalam bentuk prototype, yaitu perencanaan dan perealisasian alat agar dapat menampilkan kinerja sesuai dengan yang direncanakan dengan mengacu pada rumusan masalah. Data dan spesifikasi komponen yang digunakan dalam perencanaan merupakan data sekunder yang diambil dari buku data komponen elektronika. Pemilihan komponen berdasarkan perencanaan dan disesuaikan dengan komponen yang ada di pasaran. Langkah-langkah yang dilakukan untuk merealisasikan alat yang akan dibuat secara umum adalah sebagai berikut: 1. Studi Literatur 2. Penentuan spesifikasi alat 3. Perancangan dan perealisasian alat 4. Pengujian Alat III. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
Index Terms— Penyangrai biji kopi otomatis, Thermocouple, Sistem kontrol PID.
A. Blok Diagram Sistem Penyangrai Biji Kopi Otomatis
I. PENDAHULUAN
M
inuman kopi adalah salah satu minuman yang paling popular yang pernah ada dalam sejarah peradaban umat manusia. Sejalan dengan perkembangan pola konsumsi manusia, minuman kopi tidak lagi sekedar untuk kebutuhan konsumsi. Melainkan telah bertransformasi menjadi bagian dari gaya hidup. Sehingga, berkembang pula proses pengolahan dan sarat penyajian dari minuman kopi dengan tujuan mengoptimalkan kualitas serta cita rasa unik dari masing – masing varietas biji kopi. Salah satu proses terpenting dalam pengolahan biji kopi dikenal dengan nama coffee roasting (penyangraian). Sehingga, latar belakang itulah yang mendasari penulis untuk merancang sebuah mesin coffee roaster otomatis berbasis Eryc Tri Juni S adalah kandidat Sarjana Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Brawijaya (Telp./mobile: +62-85640484800; e-mail:
[email protected]). Ir. Ponco Siwindarto,M.Eng.,Sc. dan Eka Maulana,ST.,M.Eng adalah staf pengajar Jurusan Teknik Elektro Universitas Brawijaya (e-mail:
[email protected];
[email protected]).
Gb. 1 Diagram Blok Sistem Penyangrai Biji Kopi Otomatis
Gb.1 menunjukan diagram blok sistem secara keseluruhan. Prinsip kerja sistem ini adalah Proses dimulai ketika pertama kali alat dinyalakan, LCD display akan menampilkan pesan selamat datang dan menunggu pengguna untuk menekan tombol. Selanjutnya setelah tombol ditekan, kipas angin akan menyala tetapi tidak dengan elemen pemanasnya. Lalu, pengguna perlu untuk mengatur kecepatan motor kipas angin melalui sebuah potensio meter dan tidak
2 lama kemudian biji kopi akan terlihat mulai bergerak. Ketika tombol ditekan lagi, yang terjadi ialah elemen pemanas akan menyala dan proses roasting telah dimulai. Sensor suhu akan mengukur nilai suhu dan nilai tersebut akan dikirimkan ke unit mikrokontroler. Data tersebut akan diolah dan digunakan dalam proses pengaturan motor kipas angin yang disesuaikan dengan nilai set point. Dengan menaikan dan menurunkan kecepatan motor kipas angin, diharapkan dapat mengatur nilai suhu sesuai dengan yang diinginkan. Jika biji kopi mendapat lebih dari 3 derajat diatas nilai set point, maka elemen pemanas akan dimatikan sehingga suhu dapat menurun secara drastis. Nilai set point juga akan senantiasa diperbaharui sejalan dengan nilai roasting profile yang diatur dalam program. Secara singkat, kaidah roasting profile yang diinginkan adalah sebagai berikut : Tahap 1: Suhu ditingkatkan hingga mencapai 150oC o
Tahap 2: Nilai suhu 150 C dijaga dalam kurun waktu 60 detik Tahap 3: Suhu ditingkatkan hingga 190oC selama 180 detik (13,3oC/menit)
C. Perancangan Perangkat Lunak Penyangrai Biji Kopi Otomatis Perancangan perangkat lunak penyangrai biji kopi otomatis dibuat dengan Arduino IDE 0.22. Start Cek Suhu: 150c ?
Masuk Fase 1 Masuk Fase 4 Inisialisasi PIN I/0 Suhu 150c Dijaga t =60s
Tombol Ditekan ?
Mengatur Kecepatan Kipas
Tahap 6: Proses pendinginan hingga suhu mencapai 40oC B. Perancangan Perangkat Keras Penyangrai Biji Kopi Otomatis Perancangan perangkat keras penyangrai biji kopi otomatis terbagi menjadi beberapa bagian, antara lain: 1) Perancangan driver pengontrol kecepatan putaran kipas angin. 2) Perancangan antarmuka sensor suhu thermocouple 3) Perancangan sistem minimum mikrokontroller ATMEGA 328 4) Perancangan antarmuka LCD display. 5) Perancangan rangkaian untuk tombol.
Suhu dinaikan 205c Dalam t=180s
Cek Suhu: > 150 ? & t = 0
Cek Suhu: >= 205 ? & t = 0
Masuk Fase 2
Fase Pendinginan
Suhu dinaikan 190c Dalam t=180s
Heater Off Kipas Angin Di set max
Tombol Ditekan ? Masuk Fase 3
Tahap 4: Nilai suhu 190oC dijaga selama 60 detik Tahap 5: Suhu kembali ditingkatkan dengan kenaikan 3oC/menit hingga mencapai suhu maksimal (205oC)
Cek Suhu: > 190 ? & t = 0
Inisialisasi variabel
Sistem Dimulai
Suhu diturunkan 40c Suhu 190c Dijaga t=60s
Stop
Heater Aktif
Gb. 3 Diagram alir program utama penyangrai biji kopi Otomatis
IV.
HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN
Pengujian dilakukan per blok untuk dapat mengetahui permasalahan di tiap blok agar proses troubleshooting lebih mudah dilakukan. A. Pengujian Sensor Suhu Thermocouple Melaui IC AD595 Pengujian ini bertujuan untuk menganalisis kinerja sensor suhu thermocouple yang dihubungkan dengan IC AD595 sehingga keluaran yang dihasilkan dapat sesuai dengan karakteristik pada datasheet dan memiliki nilai yang actual. Hasil pengujian output IC AD595 tertera dalam tabel I. TABEL I HASIL PENGUJIAN OUTPUT IC AD595
Gb. 2 Rangkaian keseluruhan Sistem Penyangrai Biji Kopi Otomatis
Suhu Thermocouple (oC)
Output IC AD595 (mV)
25
250
51
30
300
61
40
401
82
50
503
102
60
605
123
80
810
164
100
1015
205
120
1219
246
140
1420
286
Bit ADC
3 160
1620
327
28
184
185
185
186
185.33
1.33
180
1817
368
29
190
191
190
190
190.33
0.33
200
2015
409
30
194
194
195
195
194.67
0.67
220
2213
450
31
200
199
200
200
199.67
-0.33
240
2413
491
32
208
209
209
208
208.67
0.67
260
2614
532
Jumlah Error
6.00
280
2817
573
Rata - rata Error
0.19
Namun diperlukan pengujian thermocouple untuk kalibrasi. Kalibrasi dilakukan dengan membandingkan nilai suhu keluaran sensor thermocouple dengan modul sensor suhu PT-100 karena diasumsikan bahwa modul sensor suhu PT-100 memiliki pembacaan yang terlebih akurat. Hasil pengujian sensor suhu thermocouple ditunjukan dalam Tabel II.
TABEL II HASIL PEMBANDINGAN SENSOR DENGAN MODUL PT-100
No
Suhu thermometer
Sensor suhu Thermocouple Pengukuran keI
II
III
Suhu rata - rata thermocouple
Error rata-rata
1
26
26
26
26
26.00
0.00
2
30
30
30
31
30.33
0.33
3
35
36
35
35
35.33
0.33
4
44
44
45
44
44.33
0.33
5
57
56
57
57
56.67
-0.33
6
62
62
63
62
62.33
0.33
7
72
72
73
72
72.33
0.33
8
100
101
100
100
100.33
0.33
9
105
106
105
105
105.33
0.33
10
109
109
109
109
109.00
0.00
11
111
112
111
111
111.33
0.33
13
118
118
118
118
118.00
0.00
14
122
123
122
122
122.33
0.33
15
129
129
128
129
128.67
-0.33
16
132
132
132
132
132.00
0.00
17
138
138
138
138
138.00
0.00
18
140
139
140
140
139.67
-0.33
19
143
143
143
143
143.00
0.00
20
148
147
147
147
147.00
-1.00
21
154
154
154
154
154.00
0.00
22
158
158
159
158
158.33
0.33
23
162
162
162
162
162.00
0.00
24
168
168
168
169
168.33
0.33
25
174
176
174
175
175.00
1.00
26
178
178
178
179
178.33
0.33
27
180
181
180
180
180.33
0.33
Dari Tabel II dapat diketahui bahwa hasil pengujian menunjukan jumlah error nya adalah 6 dan rata – rata nilai errornya sebesar 0,19. Dengan nilai tersebut dapat disimpulkan bahwa sensor thermocouple layak digunakan karena memiliki rata – rata error dibawah toleransi error maksimal yaitu sebesar 0,50. B. Pengujian Modul LCD Pengujian ini bertujuan untuk menganalisis menganalisis keberhasilan LCD menampilkan string sesuai dengan karakter yang dikirimkan dari compiler menuju mikrokontroler.
Gb. 4 Pengujian Modul LCD
Dalam Gb 4 dapat diamati bahwa LCD dapat menampilkan karakter “ Pengujian LCD ”. Custom karakter animasi space invader juga dapat ditampilkan dengan baik oleh LCD. Berdasarkan hasil pengujian dapat disimpulkan bahwa LCD dapat bekerja dengan baik, begitu pula dengan program penampil karakter pada LCD telah sesuai dengan yang diharapkan. C. Pengujian Speed Control Driver Motor DC Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah rangkaian driver motor yang telah dirancang mampu mendrive sinyal PWM (Pulse widh Modulation) keluaran dari mikrokontroller, serta mengetahui perubahan lebar pulsa PWM berupa duty cycle berdasarkan perubahan bit, sehingga dapat digunakan untuk mengatur kecepatan motor kipas angin. Sinyal duty cycle PWM ditunjukan dalam Gb 5 dan 6.
Gb. 5 Keluaran PWM 30%
Gb. 6 Keluaran PWM 90%
4 TABEL III HASIL PENGUJIAN PWM DAN TEGANGAN PEMICUAN MOSFET
Presentase Duty Cycle
Nilai Bit
Tegangan (V)
Error
10%
25
0.999
0.001
20%
51
1.929
0.071
30%
76
2.833
0.167
40%
102
3.798
0.202
50%
127
4.74
0.26
60%
153
5.72
0.28
70%
178
6.68
0.32
80%
204
7.68
0.32
90%
229
8.63
0.37
100%
255
9.48
0.52
Dari tabel III dapat dilihat hubungan antara prosentase duty cycle, nilai bit dan tegangan pemicuan FET. Perubahan duty cycle dan bit keluaran memberikan perubahan terhadap tegangan pemicuan FET. Simpangan error maksimal terjadi pada pemicuan 10V yaitu sebesar 5,2%. Dengan demikian proses pengaturan kecepatan motor kipas angin dapat berjalan sesuai dengan yang diharapkan. D.
Pengujian Sistem Kontrol PID Melalui Metode Hand tuning Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah penentuan nilai parameter Kp, Ki dan Kd melalui metode hand tuning telah sesuai dan mengetahui apakah respon sistem telah harapan berdasarkan karakteristik plant yang diatur. Dalam metode penentuan parameter secara manual, langkah pertama adalah memberikan nilai nol pada parameter Ki dan Kd. Kemudian parameter Kp dinaikan sampai output loop mencapai osilasi. Parameter Ki kemudian dinaikan sampai error steady state tereliminasi. Terlalu banyak nilai Ki akan menyebabkan ketidakstabilan sistem. Terakhir nilai parameter Kd ditingkatkan jika dibutuhkan, sampai loop dirasakan cukup cepat untuk mencapai setpoint setelah ada gangguan beban. Namun terlalu banyak nilai pada Kd akan menyebabkan respon yang terlalu cepat dan menyebabkan respon terlalu cepat dan menyebabkan overshoot.
P = 20 ; I = 0 ; D = 0 200 N i l a i
S 150 u h 100 u
Setpoint
Input
50 0
Time Sampling = 250 ms
Gb. 7 Grafik INPUT terhadap SETPOINT Pengujian ke – 1
Pada percobaan pertama nilai, Kp, Ki dan Kd yang diberikan secara berurutan adalah 20,0,0. Dalam grafik input terhadap setpoint dalam Gb.7, karakteristik tanggapan plant
(pemanas) terhadap nilai Kp pada setpoint 150o C yaitu , waktu naik (tr) = 101 detik, waktu puncak (tp) =107.6 detik, Waktu penetapan (ts) = 116 detik. Maksimum overshoot (Mp) = 1.61 %. Pada setpoint diatas 1500 C, sistem tidak mampu mencapainya.
200 N i l 150 a i 100 S u h u
P = 74 ; I = 52 ; D = 5
Setpoint Input
50 0
Time Sampling = 250 ms
Gb. 8 Grafik INPUT terhadap SETPOINT Pengujian ke – 15
Pada percobaan kelimabelas nilai, Kp, Ki dan Kd yang diberikan secara berurutan adalah 74,52,5. Dalam grafik input terhadap setpoint dalam Gb.8, karakteristik tanggapan plant (pemanas) terhadap nilai Kp pada setpoint 150o C yaitu , waktu naik (tr) = 90,9 detik, waktu puncak (tp) = 98,7 detik, Waktu penetapan (ts) = 104,1 detik. Maksimum overshoot (Mp) = 2,03 %. Pada setpoint diatas 1500 C, sistem cenderung sangat stabil dan nilai error cukup kecil. Meningkatnya harga Kp tanpa diikuti parameter lainya mengakibatkan respon sistem semakin cepat namun sistem menjadi tidak stabil dikarenakan simpangan nilai error yang terjadi, cukup tinggi dan terjadi osilasi yang tinggi pula. Selain itu sistem tidak mampu mencapai steady state pada setpoint di atas 150o C. Sehingga perlu ditambahkan parameter Ki untuk melakukan aksi koreksi. Dengan meningkatkan harga Ki dengan nilai Kp yang tetap menyebabkan simpangan error semakin mengecil tetapi sistem masih kurang stabil karena menjadi semakin lambat dan terjadi perubahan nilai input secara drastis terhadap nilai setpoint, baik berupa drop maupun overshoot yang terlalu tinggi dalam rentang waktu sesaat. Selain itu lambatnya sistem juga mengakibatkan nilai input sering kali tertinggal terlampau jauh dari nilai setpoint ketika setpoint beranjak naik dari 150 oC menuju 190o C. Sehingga diperlukan memberikan harga kepada parameter Kd. Ketika nilai Kd ditingkatkan, respond sistem menjadi semakin baik ditandai dengan hilangnya perubahan – perubahan dramatis ditengah – tengah berjalanya sistem. Karena aksi koreksi menjadi semakin cepat, sehingga nilai error juga semakin berkurang. Akhirnya, dipatkan nilai parameter Kp, Ki dan Kd yang mampu membuat respond sistem menjadi lebih baik dan mampu menyesuaikan kharakteristik dari plant itu sendiri. Dengan nilai Kp, Ki, dan Kd berturut – turut adalah 74, 52, 5; didapatkan nilai maksimum overshoot (Mp) untuk setpoint 150o C, 150 o C – 190o C, 190o C, 190-205o C adalah 1,19%, 1,27%, 0,47 %, 1, 01 %. Sedangkan nilai rata – rata error nya adalah beturut turut 0,36; 0,06; 0,70; -1,20. E. Pengujian Keseluruhan Sistem Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah sistem yang telah didesain mampu melakukan proses coffee roasting
5 sesuai dengan kaidah yang telah ditentukan sebelumnya. Pengujian dilakukan secara bertahap sesuai prosedur kerja sistem yang telah dirancang. Pengujian sistem secara keseluruhan dilakukan tahap demi tahap sesuai dengan prosedur kerja sistem. Langkah pertama yaitu menghidupkan sistem, LCD display akan menampilkan pesan selamat datang dan menunggu pengguna untuk menekan tombol seperti dalam Gb 9.
Time (Timer): Waktu penghitung mundur untuk setiap fase Fan (Fanspeed): Putaran kecepatan kipas dalam bentuk prosentase Pada pengujian ini, greenbean dimasukan pade fase 0. Di akhir fase ini, kopi yang disangrai melalui tahap yellowing. Ini merupakan fase awal dimana terjadi proses endothermic (penyerapan panas) yang membuat green bean secara perlahan mengering, warna berubah menjadi kuning muda dan kulit ari mulai terlepas. Proses yellowing pada biji kopi ditunjukan dalam Gb.12.
Gb 9 Tampilan LCD ketika sistem start-up
Selanjutnya, mucul tampilan untuk pengguna agar mengatur kecepatan kipas minimum melaului potensiometer Pada pengujian kali ini kecepatan minimum di set pada kecepatan 34 – 35 %. Kemudian tampilan GUI perlu diaktifkan untuk memantau grafik yang terjadi dan parameter – parameter PID yang ada ketika proses roasting . Adapun tampilan GUI ditunjukan dalam Gb. 10.
Gb .12 Perubahan warna greenbean akibat fase yellowing
Selanjutnya, sistem memasuki fase 1 dimana nilai setpoint di set pada suhu 150o C dan suhu dijaga tetap dalam kurun waktu 60 detik. Pada akhir dari fase ini, kopi yang tersangrai melalui tahap steam, dimana air yang terkandung dalam biji kopi mulai menguap. Proses steam atau penguapan pada biji kopi ditunjukan dalam Gb. 13.
Gb. 13 Fase steam Gb. 10 Tampilan GUI
Ketika tombol ditekan lagi, yang terjadi ialah elemen pemanas akan menyala dan proses roasting telah dimulai. Sehingga tampilan dalam LCD akan berubah dan tampilan GUI akan mulai menggambar grafik input, output dan setpoint yang terjadi selama proses roasting. Perubahan tampilan LCD ditunjukan dalam Gb 11. LCD display akan menampilkan parameter – parameter yang dibutuhkan dalam proses roasting.
Gb. 11 Perubahan tampilan LCD
Adapun penjelasan mengenai parameter tersebut adalah sebagai berikut : F (Phase): Fase Roasting yang terjadi SP (Setpoint): Nilai Setpoint suhu yang dituju T (Temperature): Suhu yang terjadi dan sebagai input dari sistem
Gb. 14 Fase light brown stage
Lalu, ketika waktu penghitung mundur telah selesai menghitung selama 60 detik, maka sistem akan beralih menuju fase selanjutnya yaitu fase kedua. Pada fase ini suhu akan dinaikan secara bertahap dari 150o C menuju 190o C dalam durasi waktu 180 detik atau 13,3o C/menit. Pada akhir dari fase ini, kopi yang tersangrai melalui fase light brown stage, Proses pada fase light brown stage ditunjukan dalam Gb.14. Selanjutnya, ketika suhu telah mencapai 190o C dan waktu penghitung mundur telah berakhir, maka sistem akan menuju fase selanjutnya yaitu fase ke-3. Pada fase ini setpoint akan diatur pada suhu 190 o C dan dijaga selama 60 detik. Pada akhir dari fase ini, kopi yang tersangrai melalui fase brown stage, dimana warna dari biji kopi terlihat berwarna coklat tua seperti dalam Gb.15. Setelah fase ketiga berakhir, sistem akan memasuki fase terakhir sebelum proses pendinginan. Pada fase keempat, setpoint di set dari 190 o C menuju o 205 C selama 600 detik / 3o C tiap menit. Pada akhir dari fase ini, kopi yang tersangrai melalui tahap first crack, dimana tercium bau harum dari biji kopi. Segera setelah itu akan terdengar suara retakan pertama. Kandungan gula mulai terkaramelisasi, ikatan air mulai terlepas, minyak mulai
6 keluar dan ukuran dari biji menjadi dua kali lebih besar. Fase ini ditunjukan dalam Gb.16.
menuju finish ditunjukan dalam Gb.19. Secara keseluruhan sistem telah berjalan sesuai dengan harapan karena telah berjalan sesuai dengan yang ada di perancangan.
Gb. 19 Perubahan tampilan LCD menuju akhir dari proses Gb. 15 Fase brown stage
Gb. 16 Fase first crack o
Saat suhu sudah mencapai 205 C atau lebih dan waktu penghitung mundur telah berahir, sistem akan menjalankan fase pendinginan. Pada fase ini setpoint di atur pada 40o C. Fase ini diperuntukan agar biji kopi yang telah disangrai (roasted coffee) segera dapat diolah menuju proses selanjutnya, baik proses grinding untuk selanjutnya disajikan maupun proses penyimpanan. Perubahan tampilan pada LCD dari fase 4 menuju fase cooling ditunjukan dalam Gb.17.
Gb. 17 Perubahan tampilan LCD menuju fase cooling
Pada fase cooling sistem sudah tidak lagi melakukan control secara perhitungkan melainkan hanya menggunakan sistem switch dimana kecepatan motor putaran kipas di set maksimum dan elemen heater dimatikan, sehigga suhu dapat diturunkan secara drastis dalam waktu singkat. Nilai Kp, Ki dan Kd yang digunakan dalam pengujian ini berturut – turut adalah 74, 52, dan 5. Parameter tersebut adalah parameter terbaik yang didapatkan melalui trial and error yang telah tercantum pada bagian pengujian PID. Respon karakteristik sistem bisa ditnjau pada bagian pengujian sistem control PID menggunakan metode hand tuning. Sedangkan mengenai respon karakteristik sistem pada fase cooling, ditunjukan dalam Gb. 18. Fase Cooling 200
N i 180 l 160 a 140 i
Setpoint
120
s u h u
Input
100 80
V.
60 40
KESIMPULAN
1) Agar pemantauan proses roasting dapat berjalan dengan optimal maka diperlukan sensor suhu yang mampu mengukur suhu dalam biji kopi (ketika proses endothermic) bukan suhu ruang pemanasan. Pada perancangan ini digunakan pengukuran suhu ruang dan hasilnya kopi yang telah tersangrai (roasted coffee) yang seharusnya berhenti pada tahap awal dari first crack yaitu pada suhu 401o F/ 205o C namun dari hasil pengujian hasil roasting berada pada tahap full city+ yang merupakan akhir dari fase first crack dengan suhu 435o F/ 220o C, jadi simpangan error suhu sebesar 15o C. 2) Sistem kontrol PID yang digunakan dalam sistem berfungsi memperbaiki respond pengaturan kecepatan motor kipas angin. Dimana elemen pemanas memiliki karakteristik berupa suhunya naik secara cepat ketika diaktifkan tetapi suhunya turun secara lambat ketika dimatikan. Dari beberapa kali pengujian secara hand tuning didapatkan nilai paremeter dengan nilai kesalahan paling minimum untuk Kp , Ki dan Kd dengan berturut – turut adalah 74, 52 dan 5. 3) Sensor suhu digunakan untuk mengukur suhu ruang penyangraian ketika proses roasting berjalan. Dalam perancangan digunakan sensor suhu thermocouple jenisk. Dari beberapakali sampling pengujian kalibrasi antara sensor yang digunakan dengan modul sensor PT-100 yang telah teruji akurasinya, didapatkan selisih error sebesar 0,19 %. Sedangkan toleransi error dari modul PT-100 sendiri adalah sebesar 0,5 %. 4) Sistem driver motor yang digunakan pada perancangan ini menggunakan MOSFET IRF540N, dimana nilai Vgs yang digunakan sebesar 10V, namun tegangan keluaran maksimum mikrokontroller hanya sebesar 5V. Agar tidak terjadi arus balik ke unit mikrokontroller akibat tegangan tambahan untuk pemicuan MOSFET maka diperlukan rangkaian pemisah (isolated). Pada hasil pengujian pengukuran tegangan pemicuan MOSFET maksimal yakni 10V didapatkan simpangan error maskimal sebesar 0,52V atau 5,2 %. REFERENCES
Time Sampling = 250 ms
[1]
Gb.18 Respon karakteristik sistem saat fase cooling [2]
Ketika suhu sudah turun di titik 40o C, maka sistem akan berhenti. Pada kondisi ini proses roasting dapat dikatakan sepenuhnya berakhir dan roated coffee (biji kopi yang telah tersangrai) siap untuk dibawa kepada proses selanjutnya. Perubahan tampilan pada LCD dari fase cooling
[3] [4] [5]
D’Souza, A.Frank.1988. Design of control system. New Jersey: Prentice Hall International. Kenneth, Davids.2003. Home Coffee Roasting, Revised, Updated Edition: Romance and revival. San Fransisco: St. Martin's Griffin. Malvino, Albert, Paul. 1996. Prinsip-prinsip Elektronika. alih bahasa Hanafi Gunawan. Jakarta: Erlangga. McRoberts, Mike. 2009. A Complete Beginners Guide to Arduino. USA: Earthshine Electronics. Margolis, Michael. 2011. Arduino Cookbook. Sebastopol CA: O’Reilly.
