Rekayasa , 2021; 14(3): 296-300 ISSN: 0216-9495 (Print) ISSN: 2502-5325 (Online)
Perancangan Sistem Kontrol Heater Mesin Grinder Coffee Brewer Otomatis Menggunakan Metode Kontrol PI (Proportional Integral)
Mohammad Khotib 1 , Muhammad Hasan Basri 1* , Disma Adi Surya 1 , Hilman Saraviyan Iskawanto 1 1 Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Nurul Jadid Karanganyar Kecamatan Paiton Probolinggo 67291 Jawa Timur *hasanmohammadbasri83@gmail.com DOI: https://doi.org/10.21107/rekayasa.v14i3.11381

## ABSTRACT
Coffee  drink  is  one  of  the  drinks  favored  by  millennial  people, where  they  relax  and  gather  together.  In  an  era  of rapidly developing technology, many millennials are busy in the world of work who are required to do it quickly and on time, so they are very busy and most of them take short breaks to enjoy a cup of coffee. Therefore, to help facilitate the serving of coffee, an automatic  coffee  brewer  heater  control  system  was  designed  using  PI  control.  Where  the  control  is  to  control  the  hot temperature that will be made coffee using a heater. The results from testing the entire PTC sensor temperature set to 40 o C, the maximum temperature produced is 43 o C. And for the overall test of the heating temperature set at 35 o C, the time it takes to heat the water is 2.17 minutes, then after that the coffee will automatically come out of the heatear. For the temperature data carried out in this experiment, it was carried out from 30 o C to 90 o C with each experiment carried out by a heat transfer of 5 o C, to find out how long it took to heat the water in the heatear, so that it was suitable for coffee consumption by producing a glass of hot coffee that was ready to drink.
Keywords : coffee, PI Control, PTC sensor, heater

## PENDAHULUAN
Biji kopi merupakan sesuatu yang tidak asing lagi bagi  masyarakat  Indonesia.  Bahkan  biji  kopi  juga memiliki  banyak  penggemar  disemua  negara didunia. Biji kopi dikenal karena memiliki rasa yang nikmat  dan  mempunyai  berbagai  manfaat  yang baik bagi tubuh kita. Masyarakat Indonesia sendiri sangat menggemari salah satu olahan biji kopi yang paling umum, yaitu minuman kopi. Salah satu jenis minuman  kopi  paling  diminati  dan  paling  umum bagi  masyarakat  Indonesia  adalah  kopi  hitam (Alhajjaj,  2018).  Minuman  kopi  merupakan  salah satu  minuman  yang  digemari  masyarakat  dunia. Menurut  data  statistik  dari  International  Coffe Organization  pada  tahun  2000  –  2010,  konsumsi minuman  kopi  terus  meningkat  sebesar  3  -  4  % setiap tahunnya (Putri, 2017).
Kopi  merupakan  salah  satu  hasil  komoditi perkebunan  yang  memiliki  nilai  ekonomis  yang cukup tinggi di antara tanaman perkebunan lainnya dan  berperan  penting  sebagai  sumber  devisa Negara. Salah satu kandungan senyawa dalam kopi
adalah  kafein.  Kafein  merupakan  suatu  senyawa berbentuk  Kristal  (Arwangga  et  al.,  2016).  Proses penghalusan  merupakan  hal  yang  sangat mempengaruhi  kualitas  kopi  bubuk.  Semakin halus/kecil  ukuran  partikel  kopi  bubuk,  rasa minuman  kopi  akan  semakin  nikmat,  karena sebagian  besar  kandungan  bubuk  kopi  telah tercampur  secara  merata.  Semakin  kecil/halus ukuran partikel kopi bubuk yang telah dihancurkan, maka  akan semakin berpengaruh terhadap  aroma dan  rasa  kopi  (Soekarno,  et  al.  2012).  Menurut National  Coffee  Association,  temperatur  air penyeduh  paling  baik  dalam  membuat  minuman kopi  adalahnya  90 0 C  –  96 0 C.  Jika  air  penyeduh memiliki temperatur tinggi sehingga menyebabkan air penyeduhnya terlalu panas, maka minuman kopi terasa  pahit.  Namun  jika  air  penyeduh  terlalu dingin, maka minumam kopi terasa asam. Beberapa faktor  yang  mempengaruhi  kualitas  penyeduhan minuman kopi antara lain tempat penyeduhannya. Sebaiknya  terbuat  dari  bahan  stainless  steel  dan

## REKAYASA
Journal of Science and Technology https://journal.trunojoyo.ac.id/rekayasa
Article History: Received: May, 5 th 2021;  Accepted: August, 31 st 2021 Rekayasa ISSN: 2502-5325 has been Accredited by Ristekdikti (Arjuna) Decree: No. 23/E/KPT/2019 August 8th, 2019 effective until 2023
Cite this as: Khotib, M., Basri, M.H., Surya, D. A & Iskawanto, H.S. (2021). Perancangan  Sistem  Kontrol  Heater  Mesin  Grinder  Coffee Otomatis  Menggunakan  Metode  Kontrol  PI  (Proportional Integral). Rekayasa 14 (3). xxx.
doi: https://doi.org/10.21107/rekayasa.v14i23. 11381.
© 2021Mohammad Khotib, Muhammad Hasan Basri
gelas  kaca  bila  dibandingkan  dari  bahan alumunium,  perak  dan  nikel  karena  dapat memberikan rasa kurang enak pada minuman kopi. Kualitas  air  juga  termasuk  faktor  penting  dalam proses  penyeduhan  minuman  kopi,  dikarenakan komponen  anorganik  dalam  air  harus  kecil konsentrasinya,  agar  tidak  mempengaruhi  rasa minuman kopi (National Coffee Association of U.S.A. 2018).
Arduino  Uno  adalah  board  mikrokontroler berbasis Atmega328 yang memiliki 14 pin input dari output  digital  dimana  6  pin  input  tersebut  dapat digunakan sebagai output PWM dan 6 pin inputana log, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset. Agar mikrokontroler dapat  digunakan,  cukup  dengan  menghubungkan Board  Arduino  Uno  ke  computer  dengan menggunakan  kabel  USB  atau  listrik  dengan  AC yang  ke  adaptor  DC  atau  baterai  untuk menjalankannya (Wahab, et al. 2017). Sensor suhu DHT11  yang  memiliki  keluaran  sinyal  digital  dan dapat  dikalibrasi  dengan  sensor  suhu  dan kelembaban  yang  kompleks.  Teknologi  ini memastikan  ke  akuratan  yang  tinggi  dan  sangat baik  stabilitasnya  dalam  jangka  panjang. Mikrokontroler  terhubung  pada  kinerja  tinggi sebesar 8 bit. Sensor  ini  termasuk elemen resistif dan  perangkat  pengukur  suhu  NTC  (Yudhi,  2011) Sistem  kontrol  umpan  balik  seringkali  disebut sebagai sistem kontrol loop tertutup, sinyal umpan balik dapat berupa sinyal keluarannya sendiri atau fungsi dari sinyal keluaran dan turunannya disajikan ke  kontroler  sedemikian  rupa  untuk  mengurangi kesalahan  dan  membawa  keluaran  sistem  ke  nilai yang dikehendaki.  Apabila keluaran  masih belum seperti yang diinginkan maka hasil keluaran itulah sebagai  masukan  lagi,  begitu  seterusnya  sampai memenuhi  keluaran  yang  diinginkan.  Untuk mengetahui  keluaran  yang  belum  tercapai,  maka dalam  hal  ini  untuk  umpan  balik  membutuhkan elemen  ukur  keluaran.  Proses  pengendalian  aliran tersebut  memerlukan  sebuah  kontrol  untuk menghidupkan  dan  mematikan  solenoid  valve, dimana  kontrol  yang  digunakan  yaitu  kontrol  PI analog dengan menggunakan op-amp. Output dari kontrol  PI  akan  dihubungkan  dengan  kaki  basis pada  transistor  yang  akan  menghidupkan  relay. Relay  ini  berfungsi  sebagai  driver  untuk memberikan suplai tegangan pada katup solenoid. Sensor LM35 digunakan sebagai sensor temperatur yang  akan  memberikan  suatu  besaran  tegangan
dari  besarnya  temperatur  pada  ruang  pendingin mesin pendingin lempeng sentuh. Sensor LM35 ini digunakan  untuk  umpan  balik  masukan  bagi rangkaian  error  detector  pada  kontrol  PI (Rudiyanto, 2016).

## METODE PENELITIAN
Perancangan  sistem  kontrol  heater  mesin  coffe brewer  otomatis  dengan  menggunakan  kontrol  PI dibuat  untuk  membikin  kopi  yang  sesuai  dengan takaran  segelas  kopi.  Pada  sistem  kontrol  heater mesin  coffe  brewer  otomatis  ada  beberapa komponen  alat  yang  dipergunakan  diantaranya sensor temperatur DHT11 dan arduino uno, dimana sensor  temperatur  DHT11  berfungsi  sebagai pendeteksi  suhu  panas  pada  heater  untuk mengetahui suhu panas air yang dubutuhkan untuk membuat kopi, sedangkan untuk arduino berfungsi mengontrol  kebutuhan  air  pada  kopi  yang  akan dituang ke segelas atau secangkir kopi. Ada motor servo yang berfungsi untuk membuka tempat kopi ke  cangkir  atau  gelas.  Heater  berfungsi  sebagai pemanas  air  untuk  membuat  kopi.  Grinder berfungsi sebagai penggilingan atau menghaluskan biji kopi.
Gambar 1. Mesin Grinder Coffe Brewer Pada  proses  pembuatan  kopi  dengan menggunakan  mesin  ini  yaitu,  mesin  dihidupkan (on/off) lalu biji kopi dimasukkan ke grinder (sesuai takaran  1  gelas  kopi)  untuk  digiling  supaya  halus, kemudian  setelah  biji  kopi  selesai  di  grinder  lalu dimasukkan ke penyaringan, setelah itu dimasukkan
ke heater  untuk dibuat kopi, setelah itu menunggu beberapa  waktu  sampai  suhu  air  72 0 C,  seelah sampai otomatis kopi akan keluar ke gelas.

## Perancangan  Diagram  Sistem  Kontrol  On-Off Temperatur
Pada  tahapan  perancangan  diagram  sistem kontrol on-off temperatur pada heater mesin coffe brewer  otomatis,  maka  dilakukan  proses pembuatan  blok  fungsional  diagram.    Sistem kontrol  pemanas  pada  mesin  coffe  brewer menggunakan sistem kontrol loop terbuka dengan umpan  balik  menggunakan    sensor  DHT11. Perancangan  software  untuk  pembuatan  mesin Grinder  Coffee  Brewer  di  interfacekan  dengan laptop  melalui  USB  meliputi  pembacaan  dan pengiriman data pada arduino uno.
Gambar 2. Flowchat Blok Fungsional Diagram Perancangan  perangkat  lunak  dilakukan setelah  semua  perancangan  elektronik  telah dilakukan  dan  telah  dirangkai.  Perancangan perangkat  lunak  dilakukan  sehingga  alat  pada proyek Tugas Akhir ini dapat mencapai tujuannya. Tanpa  adanya  perancangan  perangkat  lunak  ini tentunya  alat  tidak  akan  berjalan  sesuai  dengan tujuan.  Flowchart  dimulai  dari  start  sebagai pertanda  awal  mula  dari  sistem.  Kemudian
berhubung pada alat memiliki 3 push button, maka pada  flowchart  memiliki  tiga  bagian  pengambilan keputusan yang disimbolkan dengan bentuk belah ketupat.  Pada  pengambilan  keputusan  pertama adalah  apakah  push  button  pertama  ditekan  atau tidak.  Jika  iya  maka  motor  servo  akan  membuka pada  masing-masing  dibagian  container  bubuk kopi  dengan  jumlah  perbandingan  antara  bubuk kopi yang lebih banyak. Ketika push button kedua yang ditekan, maka proses yang terjadi yang sama, yaitu  motor  servo  akan  terbuka  dengan perbandingan  jumlah  bubuk  kopi.  Sedangkan ketika  push  button  ketiga  yang  ditekan,  maka perbandingan  jumlah  bubuk  kopi  yang  lebih banyak.  Kemudian  setelah  dilakukan  pemilihan push button  mana yang ditekan, maka pompa air akan aktif beberapa saat untuk menyeduh air panas. Kemudian  mikrokontroler  akan  mengaktifkan motor  DC  sehingga  dapat  memutar  motor  DC beberapa  saat  untuk  dapat  melakukan  proses pengadukan  secara  otomatis.  Hingga  akhirnya sistem  berakhir  dan  minuman  kopi  hitam  siap dihidangkan.
Gambar 3. Flowchart Kerja Alat

## HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Perancangan Mesin Grinder Coffee Brewer
Otomatis Berbasi phovoltaic
Dalam  realisasinya  sendiri  pada  pembuatan casing ini terdapat beberapa kesalahan penghitungan  ukuran.  Bentuk  desain  dari  casing yang telah terpotong tidak memungkinkan bubuk kopi jatuh langsung pada gelas. Hal tersebut terjadi
dikarenakan sudut dari pada casing yang digunakan sebagai perantara antara container kopi dan gelas kurang lebar, selain itu sifat kopi bubuk yang sangat halus  membuatnya  menumpuk  apabila  tidak diberikan  sudut  yang  lebih  lebar.  Sehingga  untuk membuat  sudut  perantara  antara  container  kopi dan gelas lebih lebar maka hal yang dapat dilakukan adalah  meletakkan  container  kopi  yang  menjadi satu  dengan  container  gula  menjadi  lebih  tinggi dari pada desain awal. Peletakan yang lebih tinggi tersebut membuat sudut yang dihasilkan lebih lebar dan  akhirnya  mampu  untuk  membuat  kopi  jatuh tepat pada gelas yang akan digunakan.

## Gambar 4. Hasil Perancangan Mesin Grinder Coffee Brewer Otomatis Berbasis Photovoltaic

## Hasil Pengujian Sensor DHT11
Pengujian  sistem  kontrol  dilakukan  dengan tujuan melihat kinerja pada sensor DHT11 dengan menggunakan  metode  PI  (Proportional  Integral) untuk  mengukur  seberapa  besar  temperatur maksimal  yang  dihasilkan.  Sensor  suhu  yang digunakan  dalam  sistem  kontrol  ini  adalah  modul sensor DHT11, dimana hasil tersebut dapat dilihat pada Tabel 1 dibawah ini : Tabel 1. Data Hasil Pengujian Sensor PTC
N o Temperatur Set Relay On/off Temperatur Maksimal 1 40 42,1 43 2 50 52,1 53 3 60 62,1 63 4 70 72,1 73 5 80 82,1 83 6 90 92,1 93
Pada Proses pengujian dalam pengambilan data sensor  DHT11  dimulai  dengan  temperatur  40 0 C sampai  90 0 C,  yang  dilakukan  sebanyak  6  kali
dengan ring set poin 10 setiap percobaan. Dimana sensor  terus  mengirim  data  temperatur  yang dihasilkan dengan menggunakan metode (Proportional  Integral)  untuk  mengetahui  kondisi temperatur set yang dihasilkan oleh mesin grinder coffe  brewer  untuk  menghasilkan  temperatur maksimal yang diinginkan dalam pembuatan kopi. Dari  data  pada  tabel  1.  Dapat  diketahui  bahwa dalam  setiap  percobaan  yang  dilakukan  dapat diketahui  apabila  temperatur  set  40 0 C  maka temperatur  maksimal  yang  dihasilkan  43 0 C. Perubahan temperatur set ke temperatur maksimal selisih  3 0 C,  setiap  kali  percobaan  sebanyak  6  kali dan relay selalu ada peningkatan.

## Hasil Pengujian Pemanas
Percobaan  yang  dilakukan  sebanyak  13  kali dengan  menghitung  waktu  pemanasan  suhu  air pada heater. Data yang diambil dengan cara diawali dengan  35 0 C  dengan  menghitung  waktu pemanasan yang terjadi pada heater. Pada Tabel 2 dapat  dilihat  suhu  yang  dibutuhkan  dalam  proses pembuatan kopi dengan waktu yang dibutuhkan.
Tabel 2. Data Hasil Pengujian Pemanas No Suhu Waktu 1 30 0 2 35 2:17 3 40 1:58 4 45 1:56 5 50 1:58 6 55 2:03 7 60 2:12 8 65 2:14 9 70 2:27 10 75 2:31 11 80 2:39 12 85 2:38 13 90 2:21
Pada  Tabel  2  merupakan  output  dari  hasil percobaan  suhu  pada  pemanas  heatear  dengan waktu  yang  dibutuhkan  untuk  pembuatan  kopi. Dari  pengujian  suhu  air  pada  pemanas  heatear dengan  menggunakan  metode  PI  (Proportional Integral), didapatkan hasil apabila suhu di set 35 0 C maka  waktu  yang  dibutuhkan  untuk  memanaskan air selama 2.17  menit,  maka setelah itu kopi  akan otomatis  akan  keluar  dari  heatear  tersebut.  Untuk data  suhu  yang  dilakukan  pada  percobaan  ini dilakukan  dari  30 0 C  sampai  90 0 C  dengan  setiap percobaan  dilakukan  perpindahan  panas  5 0 C,
untuk  mengetahui  berapa  lama  memanaskan  air pada  heatear,  sehingga  dapat  layak  dikonsumsi kopi nya dengan menghasilkan segelas kopi panas yang siap di minum.

## KESIMPULAN
Setelah  dilakukan  beberapa  percobaan  dalam proses pengambilan data pada mesin coffe brewer dengan  sistem  kontrol  heater  menggunakan  PI, maka didapatkan kesimpulan :
1. Volume  air  yang  ada  di  wadah  hanya  cukup untuk satu gelas saja.
2. Pengujian keseluruhan sensor DHT11 temperatur set 40 0 C maka temperatur maksimal yang  dihasilkan  43 0 C,  pengujian  dalam pengambilan  data  sensor  PTC  DHT11  dimulai dengan  temperatur  40 0 C  sampai  90 0 C,  yang dilakukan sebanyak 6 kali dengan ring set poin 10 setiap percobaan.
3. Pengujian suhu air pada pemanas heater, apabila suhu di set 35 0 C maka waktu yang dibutuhkan untuk memanaskan air selama 2.17 menit, maka setelah itu kopi akan otomatis akan keluar dari heatear  tersebut.  Untuk  data  suhu  yang dilakukan pada percobaan ini dilakukan dari 30 0 C  sampai  90 0 C  dengan  setiap  percobaan dilakukan  perpindahan  panas  5 0 C,  untuk mengetahui berapa lama memanaskan air pada heatear,  sehingga  dapat  layak  dikonsumsi  kopi nya  dengan  menghasilkan  segelas  kopi  panas yang siap di minum.

## DAFTAR PUSTAKA
Aryanu Fahmi Arwangga, Ida Ayu Raka Astiti Asih, I Wayan  Sudiarta.  2016.  “Analisis  Kandungan Kaffein  Pada  Kopi  Di  Desa  Sesaot  Narmada Menggunakan Spektrofotometri UV-VIS”. Jurnal Kimia 10 (1), Januari 2016 : 110-114.
Bayu  Rudiyanto,  Agus  Susanto,  Yuana  Susmiat. 2016. “Aplikasi Kontrol PI (Proportional Integral) pada Katup Ekspansi Mesin Pendingin”. JURNAL RONA TEKNIK PERTANIAN ISSN: 2085-2614; E- ISSN: 2528-2654.
Diny  Amalia  Putri,  2017.”Pembuatan  Perangkat Penyedia  Air  Panas  Untuk  Penyeduh  Minuman Kopi  Berbasis  Mikrokontroler”.  Tugas  Akhir Program  Studi  Komputer  Kontrol,  Departemen teknik Elektro Otomasi Fakultas Vokasi, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2017.
Faisal  Wahab,  S.Pd,  M.T.  Dr.  Christian  Fredy  Naa,
M.Si.,  M.Sc.  “Penerapan  Metode  Fuzzy-PID Untuk  Kendali  Autunomous  Underwater  (AUV) Parahyangan”. Laporan Lembaga Penelitian dan Pengabdian  Kepada  Masyarakat  Universitas Katolik Parahyangan, 2017.
Muhammad Faiz Alhajjaj. 2018. “Mesin Peracik Dan
Penyeduh  Minuman  Kopi  Hitam  Otomatis Berbasis Mikrokontroler”. Tugas Akhir
Departemen  Teknik  Elektro  Otomasi,  Fakultas Vokasi,  Institut  teknologi  Sepuluh  Nopember Surabaya.
Siswoyo  Soekarno,  Tantri  Sepriska  U,  Siswi  Janto. 2012.  ”Proses  Penghalusan  Kopi  Robusta Menggunakan  Mesin  Pembubuk  Tipe  Hammer Mill”. Jurnal Teknotan Vol 6, No 1 2012.
National  Coffee  Association  of  U.S.A.,  "National
Cofee Association", [Daring]. Tersedia:
http://www.ncausa.org . [Diakses pada 2018].
Yudhi,  S.  (2011).  Kendali  Kelembaban  Otomatis Dengan  Sensor  Kelembaban  Sht11  Berbasis Mikrokontroler.  In  Skripsi.  Universitas  Negeri Semarang.