Cara Membuat Alat Pengering Padi Otomatis

Hardware

Dalam pembuatan alat pengering padi ini komponen yang digunakan adalah sebagai berikut:

1. Arduino Uno,
2. LCD 16X2
3. Potensiometer 10K variabel, untuk mengatur contras LCD
4. Push Button 3 buah,
5. DHT 11 atau DHT 22,
6. Motor DC, 12 V
7. Relay 5 V, 3 buah
8. Resistor 4,7k, 3 buah,
9. Transistor BC548/547, 3 buah
10. Led 3 buah
11. Blower, Bisa menggunakan fan CPU bekas atau kipas angin mini bekas
12. Heating Element, diambil dari heating dispenser yang sudah tidak terpakai
13. Power Supply 12V dan 5V

Software

Software yang digunakan adalah sebagai berikut:

1. Autodesk EAGLE 9.6.2, untuk mendesain PCB
2. Fritzing
3. Arduino IDE

Diagram Blok

Untuk memahami cara kerja dari alat yang akan dibuat ini, lihatlah diagram blok dibawah ini:

Gambar Blok Diagram Sistem

Berdasarkan blok diagram sistem yang telah digambarkan diatas, maka dapat diuraikan secara detail mengenai perancangan dan pembuatan alat baik dari segi hardware (perangkat keras) maupun software.

Flowchart

Adapun diagram alir (Flowchart) perangkat lunak dari alat yang akan dibuat ditunjukkan pada gambar dibawah ini:

Gambar Flowchart Alur Kerja Sistem

Cara kerja alat menurut flowchart diatas yaitu diawali dengan mulai (start), kemudian inisialisasi untuk memastikan apakah program sesuai dengan pin arduino dan pin komponen pendukung. Set up suhu dan kelembapan diatur pada awal program yaitu 25º Celsius untuk suhu, dan 35% untuk kelembapan. Agar mudah dipahami, penulis mengidentifikasikan batas ambang (Threshold) suhu dan kelembapan dengan “SN”. Setelah program dan pin sudah terkoneksi, maka program akan masuk ke looping (perulangan). Dengan perintah pertama yaitu push (penekanan) pada saklar Up untuk menambah nilai dan saklar Down untuk mengurangi nilai.

Jika saklar Up ditekan satu kali, maka program akan menjalankan perintah SN+1 sama dengan 25+1 hasilnya adalah 26. Jika saklar Up ditekan dua kali, maka hasilnya sama dengan 26+1=27. Begitu juga dengan saklar Down, program akan menjalankan perintah pengurangan nilai set up awal yaitu SN-1 sama dengan 25-1 hasilnya adalah 24 dan seterusnya. Setelah set up nilai suhu dan kelembapan diatur, hasilnya akan ditampilkan pada LCD. Proses Set up ini sama dengan pengaturan kelembapan, yaitu menambah dan mengurangi nilai ambang (Threshold) dengan menggunakan saklar push button. Hanya saja perbedaan setelah mengatur kelembapan terletak pada ssat saklar OK ditekan. Program akan menjalankan fungsi yaitu membaca sensor DHT sebagai (Threshold) ketetapan awal. Jika system membaca adanya data yang dihasilkan dari sensor DHT, maka system akan menampilkan besaran suhu dan kelembapan normal (SN) pada LCD. Sebaliknya, jika system tidak membaca adanya data dari sensor DHT, maka sistem akan langsung mamatikan alat dan prosesnya dianggap selesai. Hal ini ditandai dengan tampilan karakte pada LCD dengan tulisan “Tidak Ada Data.! Alat Dihentikan.!”. 

Selanjutnya jika data dari sensor terbaca sesuai keterangan diatas, Stir Motor (pengaduk padi)  akan otomatis hidup saat ditekan saklar OK. Ketetapan proses pembacaan data sensor akan merubah fungsi perulangan ketika suhu dan kelembapan yang diatur lebih besar (>=) dari suhu normal (SN), maka Heating tidak akan merespon (hidup) dan blower akan hidup. Hal ini dikarenakan system membaca suhu sudah melebihi panas dari set up pengaturan suhu awal. Sebaliknya, jika suhu lebih kecil (<=) dari suhu normal, maka system akan memerintahkan Heating element berada pada posisi 1 (ON), dan blower mati sampai kondisi suhu mencapai (Threshold) yang diatur. Heating akan mati otomatis. Jika panas pada heating melebihi nilai (Threshold), maka dengan otomatis blower akan langsung hidup untuk menstbilkan paanas pada tabung yang berisikan padi. Proses looping ini berjalan secara terus menerus (continue) sampai nilai kelembapan (Threshold) mencapai batas set up yang diatur. Setelah proses selesai, operator dapat melihat batas nilai suhu dan kelembapan yang ditampilkan pada LCD. Selanjutnya operator dapat mengeluarkan padi yang sudah kering dengan cara menekan saklar Outlet.

Schematich

Dibawah ini adalah rangkaian schematich secara keseluruhan:

Gambar Schematich Keseluruhan

Secara garis besar schematich dari komponen diatas dapat menggambarkan inisial pin ke arduino.

Kamu bisa menambahkan power supply 12vdc dan 5 vdc buatan pabrik atau dengan membuat sendiri power supply dengan ouput 12 vdc dan 5 vdc.

Berikut ini adalah gambar rangkaian dengan menggunakan software EAGLE:

Gambar Schematich dengan Software EAGLE

Berikut adalah tampilan dari keseluruhan layout rangkaian sebelum di buat pada papan PCB:

Layout pada PCB

Dari gambar diatas, terdapat beberapa komponen yang dapat dikontrol dan difungsikan secara otomatis yaitu motor DC yang berfungsi sebagai pengaduk gabah akan berputas otomatis ketika alat sudah diaktifkan, dikontrol oleh arduino dari pin D8 dan juga terhubung pada ground dan vcc sebagai sumber tegangan agar dapat berfungsi serta dapat menjalankan motor dc tersebut. Sensor DHT 11 dihubungkan pada pin A0 pada arduino dan dua pin lainnya terhubung pada vcc dan ground sebagai sumber tegangan, pin A0 pada arduino berfungsi sebagai media pengontrol sensor suhu tersebut bilamana kondisi dari program terpenuhi.

Relay biasa juga disebut saklar yang dapat diatur dalam kondisi hidup atau mati menggunakan arduino. Rangkaian relay dihubungkan pada pin A3, A4, dan D8 di arduino sehingga pada saat kondisi terpenuhi dalam program arduino maka relay akan berfungsi sebagai mana kondisi yang telah ditetapkan (hidup/mati) atau dalam keadaan yang bernilai 0/I. Heating element yang berada di dalam tabung akan aktif dengan tegangan 220 Volt AC.

Pembuatan Mekanik
Desain bentuk pengering padi dibuat dengan menggunakan plat aluminium dengan tebalannya 0,9 mm. Bentuk desain prototype dibuat tabung dengan ukurn diameter 27 cm. Jari jari pada poros tabung 13,5 cm. Tinggi tabung adalah 45 cm dan tinggi tinggi tiang penyangga 15 cm. bentuk prototype pengering padi ini mampu menampung padi sebanyak ± 10 kilogram. Heat element untuk pemanasan dibuat dari tabung bejana yang dililit dengan element pemanas dari kawat nikrom. Heat element ini diletakan di dalam tabung penampungan padi.

Agar lebh jelasnya, lihatlah video berikut:

Prototipe tampak keseluruhan

Prototipe Tampak Atas

 

Motor DC Outlet

Motor DC Outlet berfungsi untuk mengeluarkan gabah. Ujung motor DC ini dihubungkan dengan Spiral yang terbuat dari plat alumunium yang di tempel dengan menggunakan solder pada sebuah batang besi berukuran 10 mm

Spiral Outlet

Spiral Outlet merupakan tempat keluarnya padi dari dalam tabung. Pada gambar diatas merupakan trial test menggunakan beras. Kamu bisa mamasukan padi sebagai bahan uji cobanya.

Fan Blower

Heating element

Letak Sensor DHT11

Program:
Berikut ini adalah program dari keseluruhan. Namun, Sebelum mendownload program ke dalam arduino, harus memasukan library DHT.lib ke dalam library arduino.

Download DHT.lib

Download Program .ino 

//------------------Program by www.hestech.id-------------------//
#include 
#include 
#include 
#define DHT11 A0
const int ok = A1;
const int UP = A2;
const int DOWN = A3;
const int pemanas = A4;
const int kipas = A5;
const int rs = 12;
const int en = 11;
const int d4 = 5;
const int d5 = 4;
const int d6 = 3;
const int d7 = 2;
int ack = 0;
int pos = 0;
int sec = 0;
int Min = 0;
int hrs = 0;
int T_threshold = 25;
int H_threshold = 35;
int SET = 0;
int Direction = 0;
boolean T_condition = true;
boolean H_condition = true;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);
Servo motor;
dht DHT;
void setup()
{
pinMode(ok, INPUT);
pinMode(UP, INPUT);
pinMode(DOWN, INPUT);
pinMode(pemanas, OUTPUT);
pinMode(kipas, OUTPUT);
digitalWrite(pemanas, HIGH);
digitalWrite(kipas, HIGH);
digitalWrite(ok, HIGH);
digitalWrite(UP, HIGH);
digitalWrite(DOWN, HIGH);
motor.attach(7);
motor.write(pos);
lcd.begin(16, 2);
Serial.begin(9600);
lcd.setCursor(3, 0);
lcd.print("PROTOTIPE");
Serial.print("PROTOTIPE ");
lcd.setCursor(1, 1);
lcd.print("PENGERING PADI");
Serial.print("PENGERING PADI ");
delay(3500);
lcd.setCursor(1, 0);
lcd.print("dirancang oleh:");
Serial.print("dirancang oleh: ");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("Hestech.id");
Serial.print("Hestech Indonesia");
delay(3000);
}
void loop()
{
if (SET == 0)
{
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Atur Suhu:");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(T_threshold);
lcd.print(" *C");
while (T_condition)
{
if (digitalRead(UP) == LOW)
{
T_threshold = T_threshold + 1;
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(T_threshold);
lcd.print(" *C");
delay(200);
}
if (digitalRead(DOWN) == LOW)
{
T_threshold = T_threshold - 1;
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(T_threshold);
lcd.print(" *C");
delay(200);
}
if (digitalRead(ok) == LOW)
{
delay(200);
T_condition = false;
}
}
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Atur Kelembapan:");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(H_threshold);
lcd.print("%");
delay(100);
while (H_condition)
{
if (digitalRead(UP) == LOW)
{
H_threshold = H_threshold + 1;
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(H_threshold);
lcd.print("%");
delay(100);
}
if (digitalRead(DOWN) == LOW)
{
H_threshold = H_threshold - 1;
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(H_threshold);
lcd.print("%");
delay(200);
}
if (digitalRead(ok) == LOW)
{
delay(100);
H_condition = false;
}
}
SET = 1;
}
ack = 0;
int chk = DHT.read11(DHT11);
switch (chk)
{
case DHTLIB_ERROR_CONNECT:
ack = 1;
break;
}
if (ack == 0)
{
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Suhu      :");
lcd.print(DHT.temperature);
Serial.print("Suhu        :");
Serial.println(DHT.temperature);
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("Kelembapan:");
lcd.print(DHT.humidity);
Serial.print("Kelembapan  :");
Serial.println(DHT.humidity);
if (DHT.temperature >= T_threshold)
{
delay(4000);
if (DHT.temperature >= T_threshold)
{
digitalWrite(pemanas, HIGH);
//Serial.print("Pemanas Mati ");
}
}
if (DHT.humidity >= H_threshold)
{
delay(3000);
if (DHT.humidity >= H_threshold)
{
digitalWrite(kipas, HIGH);
//Serial.print("Kipas Mati ");
}
}
if (DHT.temperature < T_threshold)
{
delay(3000);
if (DHT.temperature < T_threshold)
{
digitalWrite(pemanas, LOW);
//Serial.print("Pemanas Hidup ");
}
}
if (DHT.humidity < H_threshold)
{
delay(3000);
if (DHT.humidity < H_threshold)
{
digitalWrite(kipas, LOW);
//Serial.print("Kipas Hidup ");
}
}
sec = sec + 1;
if (sec == 60)
{
sec = 0;
Min = Min + 1;
}
if (Min == 60)
{
Min = 0;
hrs = hrs + 1;
}
if (hrs == 8 && Min == 0 && sec == 0)
{
for (pos = 0; pos <= 180; pos += 1)
{
motor.write(pos);
delay(25);
}
}
if (hrs == 16 && Min == 0 && sec == 0)
{
hrs = 0;
for (pos = 180; pos >= 0; pos -= 1)
{
motor.write(pos);
delay(25);
}
}
}
if (ack == 1)
{
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Tidak ada data.!");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("Alat dihentikan");
digitalWrite(pemanas, HIGH);
digitalWrite(kipas, HIGH);
}
delay(1000);
}

Kemudian Upload kedalam arduino jika complie sudah berhasil.

Done Compling

Langkah Pengoperasian:
Jika program sudah berhasil di upload kedalam arduino, langkah untuk pengoperasianya adalah sebagai berikut:

Saat pertama kali alat dihidupkan akan tampil seperti gambar berikut:

Tampilan Suhu Awal

Pengaturan suhu dapat dilakukan dengan cara menekan push button seperti pada gambar berikut:

Push Button

Dengan menekan push button (+) seperti gambar diatas maka display LCD akan berubah seperti pada gambar dibawah, kemudian tekan OK:

Pengaturan Suhu

Langkah selanjutnya adalah mengatur kelembapan,

Tampilan Kelembapan Awal 

Pada gambar diatas adalah nilai kelembapan awal, untuk mengurangi atau menambah nilai kelembapan sama seperti pada pengaturan suhu.

Pengaturan Kelembapan 

Selanjutnya tekan button OK. Dengan menekan button OK, maka alat pengering padi akan berjalan otomatis. Perhatikan gambar berikut:

Tampilan awal setelah setingan selesai dan push button ditekan OK

Pada gambar diatas terlihat bahwa suhu 30º dan kelembapan 95%. Display diatas menunjukkan nilai suhu dan kelembapan awal sebelum heating hidup. Pada gambar diatas menunjukkan nilai suhu adalah 30º, sementara nilai suhu yang diatur adalah 50º. Untuk memperoleh suhu 50º, maka heating akan hidup secara otomatis.

Display Suhu dan Kelembapan Ketika Heating Hidup

Tampilan Suhu dan Kelembapan di Serial Monitor

Pada gambar diatas menunjukkan nilai suhu adalah 59ºdan kelembapan adalah 25%. Itu artinya display suhu dan kelembapan yang tampil pada LCD sudah melebihi batas pengaturan suhu yang di tetapkan seperti pada keterangan diatas. Dengan otomatis, heating akan mati dan digantikan dengan fan blower akan hidup untuk mendinginkan tabung. Hingga mencapai batas nilai pengaturan suhu dan kelembapan yang telah diatur. fan akan terus hidup selama suhu dan kelembapan masih diatas pengaturan suhu dan kelembapan yang sudah ditetapkan diatas, dan akan berhenti jika nilai suhu dan kelembapan yang tampil di LCD.

Display Suhu dan Kelembapan Ketika Blower Hidup

Tampilan Suhu dan Kelembapan di Serial Monitor

Setelah suhu dan kelembapan padi mencapai nilai yang telah ditentukan, maka proses pengeringan sudah selesai. Presentase pengeringan akan dijelaskan pada pembahasan pengujian alat.

Langkah selanjutnya adalah mengeluarkan padi yang sudah kering melalui spiral outlet (pengeluaran).

Untuk menghitung kadar air pada padi dapat mnggunakan persamaan seperti berikut : 

KA =(a.b)/a.100
Keterangan =
KA =  kadar air
a    = berat padi awal (gram)
b    = berat padi akhir (gram)

Adapun hasil pengujian alat dalam keadaan aktif dapat dilihat pada gambar berikut ini:

No	Atur Suhu (º)	Atur Kelembapan	Waktu Percobaan	Berat Awal (gram)	Berat Akhir (gram)	Presentase Penurunan Kelembapan
1	30 ºC	30%	5	0,5 kg	0,4 kg	1%
2	45 ºC	35%	10	1 kg	0,8 kg	1,2%
3	50 ºC	40%	30	1,5 kg	1,3 kg	1,15%

Berdsarkan data tabel diatas dapat dilihat bahwa persentase penurunan nilai kadar air yang terbesar adalah pada waktu 30 menit yaitu 1,15 %. Hal ini menunjukan kondisi yang sama pada waktu puncak pada kondisi pengeringan alami dimana kondisi suhu panas dalam kondisi maksimal, Sedangkan persentase penurunan nilai kadar air terendah adalah pada waktu 5 menit yaitu sebesar 1%. Hal ini disebabkan oleh kadar air yang berada pada pad masih banyak serta suhu pada suhu awal. Proses pengeringan baru di mulai dan tabung belum menyerap panas heating secara maksimal.

SELESAI
Selamat mencoba.
Silahkan tinggalkan komentar jika ada yang inginditanyakan. Share jika artikel ini bermanfaat.
Terimakasih, kalau ada kekurangan, saya mohon maaf.