Penyulingan merupakan proses untuk memisahkan komponen kimia dari suatu larutan. Campuran zat yang digunakan akan dididihkan hingga menguap kemudian didinginkan dalam bentuk cairan.
Penyulingan adalah proses penting dalam membuat minyak kayu putih dimana dengan penyulingan akan didapatkan larutan minyak kayu putih murni.
Minyak kayu putih adalah salah satu jenis minyak atsiri yang dihasilkan dari tanaman kayu putih (Melaleuca cajuputi).
Pabrik Minyak Kayu Putih Manding (Perum Perhutani BKHP) merupakan salah satu pabrik penghasil minyak kayu putih yang berada di Madra Timur, Sumenep.
Minyak kayu putih dihasilkan melalui penyulingan (destilasi). Proses penyulingan berengaruh terhadap kelancaran proses produksi dimana jika penyulingan dilakukan secara efisien maka minyak kayu putih yang dihasilkan juga berkualitas tinggi.
Suhu standar dari proses penyulingan minyak kayu putih ialah 115˚C hingga 125˚C. Proses kontrol suhu di pabrik masih dilakukan secara manual menggunakan thermometer yang diletakkan pada boiler sehingga pekerja harus bolak-balik mengecek suhu boiler yang berakibat pada efisiensi kurang.
Berdasarkan permasalahan tersebut, maka perlu adanya penerapan teknologi berbasis IoT (Internet of Things) untuk memudahkan proses monitor suhu pada proses penyulingan di pabrik minyak kayu putih.
Teknologi IoT adalah teknologi dengan memanfaatkan koneksi internet sebagai penghubung antara mesin dengan sensor dan jaringan untuk mendapatkan data dan dikelola secara otomatis.
Penelitian ini bertujuan untuk merancang alat pendeteksi suhu otomatis berbasis IoT untuk mengatasi permasalahan yang ada di pabrik minyak kayu putih.
Perancangan alat pendeteksi suhu menggunakan termokopel tipe K dan converter ke digital type MAX6675 dan mikrokontroler NodeMCU V2(CP2102).
Termokopel tipe K merupakan alat yang mempunyai sensor suhu untuk melakukan pembacaan ketika terjadi perubahaan suhu (Sari et al, 2018).
NodeMCU merupakan platform IoT (Internet of Things) yang bersifat open source. NodeMCU terdiri dari firmware yang menggunakan bahasa pemrograman scripting Lua.
NodeMCU berfungsi sebagai mikrokontrolet yang dapat terhubung dengan WiFi. Alat pendeteksi suhu ini juga menggunakan passive buzzer sebagai penanda alarm dimana akan berbunyi ketika suhu di bawah 115˚C atau di atas 125˚C.
Waktu dan suhu yang terbaca akan dicatat dan ditampilkan pada layar LCD Display 1602. Pada passive buzzer terdapat diafragma yang memiliki kumparan, saat kumparan tersebut dialiri oleh arus listrik maka kumparan akan tertarik ke dalam tergantung polaritas magnetnya (Rsikiono et al, 2018).
Dengan adanya teknologi ini diharapkan dapat menigkatkan produktivitas pabrik minyak kayu putih.
Peralatan dan bahan yang diperlukan adalah NodeMCU V2 (CP2102), termokopel tipe K dan converter digital tipe MAX6675, monitor display 1602, passive buzzer, variabel resistor 1K ohm, dan power supply 5V (power supply 12V + IC regulator LM7805).
Development board dan kabel jumper digunakan sebagai alat untuk merangkai bahan dan peralatan. Power supply berfungsi sebagai sumber daya bagi NodeMCU dan monitor.
Terdapat dua jenis power supply yang digunakan yaitu 5V dan 3.3V. Jenis 5V didapatkan dari power supply bertegangan 12V yang dilewatkan pada IC regulator sehingga didapatkan tegangan 5V yang stabil. Jenis 3.3V didapatkan dari pin NodeMCU yang kemudian menjadi sumber daya bagi MAX6675.
Power supply jenis 12V dipasangkan pada kaki pertama LM7805. Bagian ground pada power supply dan bagian ground sistem NodeMCU dan LCD dihubungkan dnegan kaki kedua LM7805.
Sistem yang ditempatkan pada jalur +5V dihubungkan dengan kaki ketiga LM7805 sebagai kaki output.
Selanjutnya adalah pemasangan rangkaian pada development board. Pertama ditentukan jalur untuk +5V dan ground yaitu jalur tepian atas.
Power supply jenis 5V disambungkan dengan development board +5V dan ke NodeMCU pin Vin. GND disambungkan juga dengan development board dan pin GND pada NodeMCU.
Power supply jenis 3.3V disambungkan dengan pin +3.3V NodeMCU melalui tepian bawah development board sekaligus disambungkan dengan pin GND.
Peralatan yang dirangkai selanjutnya adalah monitor untuk menampilkan data pengukuran suhu. Dibutuhkan variable resistor (VR) untuk pengaturan kecerahan layar.
Pin pertama pada VR dihubungkan dengan pin nomor 2 pada monitor (VDD). Pin kedua VR dihubungkan dengan pin nomor 3 monitor (V0). Pin ketiga VR dihubungkan dengan pin nomor 1 monitor (VSS).
Untuk menghubungkan NodeMCU dengan monitor digunakan kabel jumper dengan uraian sebagai berikut:
- LCD pin 1 (VSS) dihubungkan dengan development board jalur GND
- LCD pin 2 (VDD) dihubungkan dengan development board jalur +5V
- LCD pin 4 (RS) dihubungkan dengan GPIO3 (RX)
- LCD pin 5 (RW) dihubungkan dengan Ground (GND)
- LCD pin 6 (E) dihubungkan dengan GPIO15 (D8)
- LCD pin 11 (D4) dihubungkan dengan GPIO2 (D2)
- LCD pin 12 (D5) dihubungkan dengan GPIO5 (D1)
- LCD pin 13 (D6) dihubungkan dengan GPIO0 (D3)
- LCD pin 14 (D7) dihubungkan dengan GPIO2 (D4)
- LCD pin 15 (A) dihubungkan dengan breadboard jalur +5V
- LCD pin 16 (K) dihubungkan dengan breadboard jalur GND
Langkah selanjutnya adalah menghubungkan termokapel pada rangkaian untuk mengukur suhu.
Pin merah bertanda (+) pada termokapel tipe K dihubungkan ke MAX6675 terminal bertanda (+) juga. Pin biru bertanda (-) pada termokapel juga dihubungkan dengan MAX6675 terminal bertanda (-). Sambungan-sambungan lainnya dijabarkan sebagai berikut:
- Pin GND dihubungkan dengan GND development board
- Pin VCC dihubungkan dengan jalur +3.3V development board
- Pin SCK dihubungkan dengan NodeMCU pin GPIO14 (D5)
- Pin CS dihubungkan dengan NodeMCU pin GPIO13 (D7)
- Pin SO dihubungkan dengan NodeMCU pin GPIO12 (D6)
Peralatan terakhir yang dipasang pada rangkaian adalah passive buzzer. Rangkaian dijabarkan sebagai berikut:
- Buzzer pin (+) dihubungkan dengan NodeMCU pin GPIO1 (TX)
- Buzzer pin (-) dihubungkan dengan development board jalur GND
Rangkaian yang sudah jadi dihubungkan dengan USB ke PC untuk melakukan proses penggambaran program. Bagian yang dihubungkan dengan PC adalah NodeMCU. Pada proses ini power supply 5V dalam keadaan dimatikan (Off). Rancangan IoT dapat dilihat pada Gambar 1.
Pemrograman untuk passive buzzer yang akan berbunyi saat suhu berada di luar rentang yang ditetapkan menggunakan perangkat lunak Arduino.
Pada perangkat lunak ini juga dibuat pemrograman untuk menyambungkan monitor dengan WiFi. Sedangkan pembuatan database yang ditampilkan pada web server menggunakan MySQL.
Setelah perangkaiann selesai maka, dilakukan uji prototype. NodeMCU sudah dihubungkan dengan PC kemudian diinstalasi dengan driver. Proses instalasi disesuaikan dengan tipe development board yang dipakai.
Setelah proses instalasi NodeMCU terdeteksi sebagai port dengan kode nomor, dalam pengujian ini terdeteksi sebagai COM20. Kemudian dilanjutkan pada penggunaan IDE Arduino dengan program yang dibuat sebelumnya.
Pada Board Manager tipe board disesuaikan dengan NodeMCU yang digunakan. Port number yang sudah didapatkan dimasukkan sebagai kode lalu dilakukan proses upload. Kabel USB dapat dilepas ketika proses upload selesai.
Selanjutnya program disambungkan dengan WiFi, cara menyambungkannya menggunakan SSID dan password. NodeMCU dapat dijalankan menggunakan power supply 5V.
NodeMCU yang telah terhubung ke WiFi akan mengukur suhu melalui sensor dan menampilkannya ke LCD dalam satuan Celcius.
Suhu yang ditetapkan memiliki batas bawah dan batas atas yaitu 115o-125oC. Pada saat suhu berada di bawah batas bawah, Passive buzzer akan menghasilkan bunyi alarm. Buzzer akan berbunyi ketika suhu berada di luar rentang suhu yang telah ditetapkan.
NodeMCU membaca suhu setiap 500 mili second (1/2 detik). Suhu ditampilkan pada monitor, kemudian NodeMCU mengirim data ke web server yang dibuat menggunakan MySQL.
Pengiriman data ke web server menggunakan HTTP Post. Data yang dikirim terdiri dari nilai suhu, waktu pengukuran suhu, dan identitas sensor. Identitas sensor disini untuk membedakan jika terdapat lebih dari 1 perangkat pembacaan suhu yang terhubung dalam 1 web server.
Data yang dikirimkan oleh NodeMCU ke web server dilakukan setiap 10 detik, sehingga data suhu yang ditampilkan pada web server adalah pengukuran suhu per 10 detik.
Waktu 10 detik dipilih setelah mempertimbangkan beban kerja NodeMCU saat melakukan proses HTTP Post.
Jika pengukuran suhu dilakukan pada jangka waktu yang terlalu dekat dapat menambah beban kerja NodeMCU. NodeMCU bisa stabil untuk update suhu per 500 mili second setelah dilakukan pengujian.
Penulis: Diyah Purwati
Mahasiswi Teknologi Industri Pertanian, Universitas Brawijaya
Editor: Salwa Alifah Yusrina
Bahasa: Rahmat Al Kafi
