http://ejournal.unp.ac.id/index.php/jtev/index
Volume 06 Number 01  2020 ISSN:2302-3309
Received November 26, 2019; Revised January 14, 2020; Accepted January 20, 2020

## Sistem Kendali Suhu dan Kelembaban pada Proses Fermentasi Tempe
Riko Putra Yunas 1 , Ali Basrah Pulungan 2
Program Studi Elektro Industri Jurusan Teknik Elektro, Universitas Negeri Padang Jalan Prof. Dr.Hamka – UNP – Air Tawar – Padang 25131, Indonesia e-mail : rikoyunas@gmail.com

## Abstrak
Pembuatan  tempe  konvensional  membutuhkan  waktu  fermentasi  30  hingga  48  jam  untuk  merubah tempe mentah menjadi tempe masak. Lamanya proses fermentasi pembuatan tempe ini mengakibatkan tidak  optimalnya  hasil  dari  produksi  tempe.Sehingga  dibutuhkanlah  alat  yang  dapat  mempercepat  dan mengoptimalkan  proses  produksi  pembuatan  tempe.  Alat  optimasi  fermentasi  tempe  ini  bekerja  pada suhu antara 30ºC - 37ºC. Pada kondisi tersebut, waktu fermentasi tempe mentah menjadi tempe matang membutuhkan  waktu  18  jam  dengan  kriteria  uji  warna  normal,  bau  normal,  dan  rasa  normal.Miniatur ruang optimasi proses pembuatan tempe ini menggunakan sensor DHT11. Alat ini bekerja berdasarkan kontrol mikrokontroler arduino Mega2560. Optimasi besar suhu dan kelembaban dilakukan tiga skema yang  digunakan  untuk  menentukan  besar  suhu  dan  fan  serta  posisi  sensor.  Jika  suhu  dalam  ruang fermentasi lebih rendah dari nilai setting point maka lampu akan menyala, bila suhu lebih tinggi maka lampu akan mati, agar suhu yang diinginkan dapat tercapai.

## Abstract
Conventional Tempe making requires a fermentation period of 30 to 48 hours to convert raw tempe into cooked  tempeh.  The  duration  of  the  fermentation  process  has  resulted  in  an  optimal  result  of  Tempe production.  So  it  needs  a  tool  that  can  accelerate  and  optimize  the  production  process  of  Tempe making. This fermented Tempe optimization tool works at temperatures between 30 º C-37 º C. In such condition, the time of fermentation of raw tempe into ripe Tempe takes 18 hours with normal color test criteria, normal smell, and normal flavor. Miniature space optimization of this Tempe making process uses the DHT11 sensor. This tool works on the control of the Arduino Mega2560 Microcontroller. The large  optimization  of  temperature  and  humidity  is  done  three  schemes  used  to  determine  the  large temperature  and  fan  as  well  as  the  position  of  the  sensor.  If  the  temperature  in  the  fermentation chamber is lower than the point setting value then the lamp will turn on, when the temperature is higher then the lamp will die, so that the desired temperature can be achieved.
Keywords :  Temperature Control System Tools, Fermentation Optimization, Arduino MEGA2560 Microcontroller

## PENDAHULUAN
Tempe  adalah  makanan  tradisional  yang  berasal  dari  Indonesia  dengan  kandungan  gizi yang sangat baik. Tempe dibuat dengan bahan utama yaitu biji kedelai serta beberapa bahan lain  yang  menunjang proses  fermentasi seperti  beberapa jenis  kapang Rhizopus  oligosporus , Rh.  oryzae , Rh.  stolonifer (kapang  roti),  atau Rh.  arrhizus .  Tempe  selalu  dijadikan  menu utama oleh sebagian besar masyarakat indonesia [1]. Oleh karena itu terdapat peluang bisnis yang dimanfaatkan oleh para indutri rumahan untuk memproduksi dan memasarkan tempe itu sendiri. Namun sering timbul permasalahan pada saat pembuatan tempe dimana musim yang suhu dan kelembaban yang tidak menentu. Biasanya jika  cuaca baik proses fermentasi tempe cara tradisional membutuhkan waktu 2 hari 1 malam / sekitar 30 jam dan terkadang produsen tempe tidak dibekali pengetahuan yang pasti tentang suhu dan kelembaban yang bagus dalam proses  fermentasi  tempe.  Oleh  karena  itu  dibutuhkan  suatu  alat  yang  dapat  mengatasi masalah tersebut.
Beberapa  studi  mengenai  proses  fermentasi  tempe  dengan  sistem  kendali  suhu  dan kelembaban  otomatis  telah  banyak  dilakukan,  seperti  dalam  sistem  kendali  suhu  dan kelembaban  untuk  optimasi  pembuatan  tempe  dengan  sensor  suhu  SHT11,  alat  ini menggunakan whater heater (pemanas air). Namun alat ini masih memiliki kekurangan, yaitu tidak memberikan pengaruh yang signifikan pada kelembaban tempe [2]. Studi lainnya seperti rancang  bangun  alat  sistem  kontrol  suhu  dan  kelembaban  fermentasi  tempe  menggunakan sistem fuzzy logic, sistem ini membutuhkan waktu fermentasi yang lama sekitar 20 jam [3]. Selanjutnya  studi  tentang  sistem  kotrol  suhu  dan  kelembaban  menggunakan  mikrokontroler dengan LCD Blue Led Display [4]. Alat fermentasi sejenis juga pernah dibuat, yaitu inkubator fermentasi kulit singkong menggunakan sensor SHT11, studi ini dilengkapi keypad dan LCD 4 X 20 sebagai User Interface dimana pengguna harus selalu mengontrol alat sampai proses fermentasi selesai, sehingga menyulitkan pengguna dalam pengoperasian alat tersebut [5].
Berdasarkan  uraian  permasalahan  pada  kendali  suhu  dan  kelembaban  seperti  dijelaskan diatas, maka dilakukan pengembangan dan inovasi kendali suhu dan kelembaban pada proses fermentasi  tempe.  Alat  ini  dilengkapi  dengan  TFT TouchScreen  Display HMI  sebagai pemonitoring  dan  pengatur  suhu    pada  proses  fermentasi,  sehingga  proses  fermentasi  tempe dapat berjalan dengan baik.

## LANDASAN TEORI
Alat  ini  dirancang  menggunakan  metode  sistem  loop  tertutup  (Closed  Loop)  dimana operator akan mengontrol sistem agar tetap stabil pada keadaan yang diinginkan.  Jadi sensor DHT11  sebagai  pembaca  suhu  dan  kelembaban  memberikan feedback untuk  proses pengontrolan. Untuk mengatur suhu didalam inkubator digunakan lampu 300 W. Kipas 12 V DC  digunakan  untuk  mengatur  kelembaban  didalam  ruangan  inkubator  agar  terjaga  sesuai dengan setpoint. Adruino Mega2560 sebagai pusat pengontrolan dari driver lampu dan kipas itu  sendiri,  ketika  suhu  dalam  ruang  fermentasi  lebih  rendah  dari  nilai setpoint maka  lampu akan hidup, bila suhu lebih tinggi maka lampu akan mati sampai suhu yang diinginkan tetap tercapai.

## A. Sensor DHT 11 (Digital Humadity and Temperature)
Sensor  DHT11  merupakan    modul  sensor  yang  berfungsi  sebagai  sensoring  suhu  dan kelembaban dengan keluaran/output tegangan analog yang diproses lebih lanjut menggunakan mikrokontroler.  Sensor  ini  termasuk  jenis  elemen  resistif  seperti alat  pengukur  suhu  yaitu NTC.  Kelebihan  dari  sensor  ini  dibandingkan  sensor  lainnya  yaitu  dari  segi  sensitifitas pembacaan  data  yang  lebih  responsif  dan  kecepatan  dalam  hal  sensing  objek  suhu  dan kelembaban, serta data yang terbaca sensor tidak mudah terinterverensi.
Sensor DHT11 ini sangat akurat dalam pembacaan suhu dan kelembaban karna sensor ini didukung fitur kalibrasi. Data yang telah dikalibrasi tersebut disimpan pada memori program OTP  yang  disebut  juga  dengan  koefisien  kalibrasi  [6].  Gambar  1  menunjukan  bentuk  dari sensor DHT11:
Gambar 1. Sensor DHT 11
Tabel 1.Karakteristik Sensor DHT11: Tegangan kerja 3,5 – 5 volt DC Jumlah Pin 4 buah (VCC, NC, Ground , Data) Resolusi Kelembaban 16 bit data (25°C  ±2°C) Resolusi Suhu 16 bit data (25°C  ±2°C)

## B. Pengenalan Arduino
Untuk pusat kendali dari alat ini menggunakan Arduino Mega 2560. Arduino Mega 2560 merupakan  sebuah  piranti  yang  terdapat  sebuah  ic  mikrokontroller  Atmega  2560  [7].  Untuk menjalankan  adruino  ini  dibutuhkan  sebuah  aplikasi  yang  bernama  IDE  ( Integrated Develpoment Environment) yang merupakan sebuah pemograman berbahasa C++ yang dapat mengontrol adruino itu sendiri. Gambar 2 merupakan bentuk dari Adruino Mega :
Gambar 2. Board Arduino Mega

## C. Catu Daya
Catu daya atau yang lebih dikenal dengan trafo berfungsi untuk menurunkan dan menaikan tegangan [8]. Untuk Tegangan catudaya yang dibutuhkan alat ini yaitu 5v dan 12v, maka pada alat  ini  digunakan  trafo  jenis  step-down.  Pada  gambar  3  merupakan  skematik  rangkaian catudaya yang akandigunakan :
Gambar 3. Skematik Rangkaian Catudaya
Arduino Mega2560 Sensor Suhu DHT11 Touchscreen 3.5Inch LCD TFT 3,5Inch Power Supply 12Vdc Power Supply 5Vdc Driver Relay Fan Driver Triac Lampu AC 220VAC Buzzer

## D. Pemanas dan Fan
Lampu  pijar  merupakan  pemanas  dan  sumber  cahaya  yang  didapat  memalui  aliran  arus listrik  pada  filamen  yang  terdapat  pada  lampu  pijar  itu  sendiri.  Filamen  tersebut  ditutupi tabung  kaca  utnuk  menghalangi  udara  luar  agar  tidak  terjadi  kerusakan  pada  filamen  akibat teroksidasi [9]. Alat ini membutuhkan 8 buah lampu pijar dengan daya 30W. Fan atau kipas pendingin  merupakan  komponen  elektronika  yang  biasanya  digunakan  untuk  menetralisir suhu  panas  pada  perangkat  komputer.  Fungsi  Fan  atau  kipas  pendingin  pada  alat  ini  yaitu untuk meratakan suhu yang ada dalam ruangan fermentasi agar setpoint suhu yang diinginkan tetap  terjaga.  Komponen  utama  yang  mendukung  kinerja  kipas  itu  sendiri  ialah  Motor  DC. Secara umum Motor DC meruapakan piranti yang dapat mengkonversikan dari energi listrik menjadi  energi  gerak  putaran,  fungsi  dari  Motor  DC  pada  alat  ini  sendiri  yaitu  untuk menggerakan baling kipas agar setpoint suhu yang diinginkan tetap tercapai [10].

## F.    LCD TFT Touchscreen 3,5 Inch
TFT  adalah  perangkat  yang  dapat  menampilkan  hasil  dari  pusat  sistem  kendali.  TFT display ini  sebagai  penghubung  pengendalian  alat  dengan  operator  [11].  Pada  gambar  4 memperlihatkan bentuk dari TFT itu sendiri :
Gambar 4. LCD TFT Touchscreen 3,5 Inch (Liquid Crystal Display Thin Film Transistor)

## METODE PERANCANGAN
Sensor DHT 11 yang berfungsi sebagai input untuk mendeteksi suhu dan kelembaban dalam ruangan fermentasi, kemudian data yang dideteksi oleh sensor ditampilkan pada LCD TFT dengan sistem kendali menggunakan Mikrokontroler Adruino Mega 2560. Jika suhu dalam ruang fermentasi lebih rendah dari nilai setting point maka lampu akan menyala, bila suhu lebih tinggi maka lampu akan mati. Rangkaian pemasangan keseluruhan perangkat seperti mikrokontroler, Sensor DHT 11, LCD TFT, Lampu, Fan dapat dilihat pada gambar 5.
Gambar 5. Blok Diagram Alat
[ a ] [ b ] [ c ]
Gambar 6. Skema Alat ; [ a ] Tampak Depan, [ b ] Tampak Dalam, [ c ] Tampak Samping
Keterangan Gambar  :
1. TFT LCD Touchscreen 3,5 inch, power supply, arduino mega 2560, driver lampu dan driver fan
2. Antena Modem GSM
3. Lampu Pijar 30 W
4. Rak wadah
5. Kipas/Fan 12v
6. Push button
Gambaran umum dari sensor ini untuk mendeteksi suhu dan kelembaban dalam ruang fermentasi tempe,  jika suhu dalam ruang fermentasi lebih rendah dari nilai setting point maka lampu akan menyala, bila suhu lebih tinggi maka lampu akan mati. Tahapan kerja alat fermentasi selengkapnya dapat dilihat pada gambar 7.
START INISIALISASI Tampilkan Suhu If Suhu  30°C ? Buzzer On Lampu On If Suhu >30°C&&<35°C ? Buzzer Off Lampu On If Suhu  35°C ? Buzzer Off Lampu Off Cek Waktu GSM SHIELD HANDPHONE Ulangi ? STOP Y N Y N N Y Baca Suhu dan Kelembaban Y N
Gambar 7. Flowchart Sistem Alat Kontrol Suhu

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Hasil Pengujian Lampu sebagai Pemanas
Cara pengujian alat fermentasi tempe ini memiliki beberapa tahapan yaitu : Alat  fermentasi  dihubungkan  ke  sumber  220  Vac  yang  disearahkan  menggunakan  catu daya menjadi 5 Vdc dan 12 Vdc. Push button ditekan untuk memulai sistem dari lampu pijar kemudian sensor DHT11 mendeteksi range suhu dan kelembaban antara 30ºC - 35ºC pada ruangan fermentasi yang mana ditampilkan melalui TFT LCD Touchscreen. Lampu pijar  sebagai  elemen  pemanas  akan  memberikan  suhu  maksimal 35ºC, apa  bila  suhu ruang  fermentasi  mencapai  batas  maksimal  maka  sistem  kendali  alat  otomatis  akan mematikan lampu dan Fan  yang terhubung langsung pada catu daya akan selalu hidup untuk  tetap  menjaga  suhu  dan  kelembaban  sesuai setpoint yang  dibutuhkan.  Sistem akan  terus  bekerja  sampai  Buzzer  berbunyi  menandakan  batas  waktu setpoint telah tercapai.

## Pengujian alat fermentasi
Pengujian  alat  dimulai  dengan  memasukan  tempe  mentah  yang  sudah  diberi  ragi kedalam  alat  fermentasi,  selanjutnya  atur  nilai  suhu  awal  sesuai  dengan setpoint yang sudah  ditentukan,  setelah  suhu  awal  ditentukan  maka  tekan  tombol  mulai  pada  LCD TFT  dan  biarkan  sistem  bekerja  untuk  memproses  tempe  hingga  fermentasi  selesai. Untuk  mengetahui  proses  dari  fermentasi  tempe  menggunakan  alat  otomatis  ini,  dapat dilihat pada gambar 8.
[ a ] [ b ]
Gambar 8. Dokumentasi proses fermentasi ; [ a ] Tempe mentah sebelum fermenasi, [ b ] Tempe yang sudah difermentasi
Tabel 2. Respon Suhu terhadap Waktu Suhu (°C) Waktu (detik) 29 0 30 60 31 120 32 190 33 280 34 505 35 620 36 1180 37 2200 38 3180 39 3600 40 4120 41 4800 42 5000
Gambar 9. Grafik Respon Suhu terhadap waktu
Berdasarkan  data  pengujian  respon  suhu  terhadap  waktu  maka  didapatkan  bahwa karakteristik  sensitifitas  dari  sensor  DHT11    dan  hasil  pengujian  suhu  hampir  sama  dimana kenaikan    suhu    yang  paling  cepat  terhadap  waktu  yaitu  pada    suhu    antara    29ºC  -  32ºC. Sedangkan karakteristik kenaikan suhu  lebih  lama terhadap waktu  yaitu antara 32ºC - 42ºC. Berdasarkan data pengujian respon suhu terhadap waktu alat fermentasi tempe membutuhkan waktu 1 jam 40 menit untuk mencapai suhu  maksimal 42ºC.

## B. Hasil Pengujian Hasil Proses Fermentasi Tempe

## Tabel 3. Pembuatan Tempe Secara Konvensional
No Tempe Mentah (plastik ½ Kg) Tempe Terfermentasi (plastik ½ Kg) Waktu (jam) Suhu (°C) Kelembaban (%RH) Ket 1 3 3 36 30 73 Berhasil 2 3 3 38 29 85 Berhasil 3 5 5 40 28 87 Berhasil Tabel 4. Pembuatan Tempe Menggunakan Alat Otomatis No Tempe Mentah (plastik ½ Kg) Tempe Terfermentasi (plastik ½ Kg) Waktu (jam) Suhu (°C) Kelembaban (%RH) Ket 1 3 3 20 31 63 Berhasil 2 3 3 18 32 57 Berhasil 3 5 5 16 35 47
Berhasil
Gambar 10. Grafik Perbandingan Suhu Secara Konvensional dan Otomatis
Gambar 11. Grafik Perbandingan Kelembaban Secara Konvensional dan Otomatis
Berdasarkan  data  sampel  yang  telah  dilakukan,  didapatkan  hasil  tempe  berhasil difermentasi  setelah  16  jam.  Sedangkan  pada  proses  fermentasi  konvensional  membutuhkan waktu sekitar 2-3 hari, dengan ini dapat dibandingkan keunggulan dari aspek waktu, kualitas, bau, warna, rasa, serta tekstur dari tempe yang diproses dengan alat otomatis ini.

## PENUTUP

## Kesimpulan
Dari hasil perancangan tugas akhir ini dapat disimpulkan bahwa :
1. Lama  proses  fermentasi  pada  alat  ini  membutuhkan  waktu  sekitar  16  jam.  Proses fermentasi ini jauh lebih cepat dibandingkan dengan fermentasi konvensional.
2. Tempe  yang  dihasilkan  dari  proses  fermentasi  ini  lebih  higienis  dan  lebih  bersih  dari fermentasi secara konvensional.
3. Pada  alat  ini  TFT  LCD Display dapat  menentukan setting suhu  dan  kelembaban  pada ruang fermentasi secara akurat agar proses fermentasi dapat berjalan dengan maksimal.
4. Kelebihan  dari  alat  fermentasi  ini  menggunakan  sistem  kendali  otomatis  yang  mana ketika  proses  fermentasidimulai  TFT  LCD  akan  menampilkan  perubahan  suhu  dan kelembaban serta waktu lama proses fermentasi berlangsung.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]   Iswandi Idris, Ruri Aditya Sari, Wulandari, dan Uthumporn. 2016. Pengendalian Kualitas Tempe Dengan Metode Seven Tools, Jurnal Teknik dan Inovasi. Politeknik LP3I Medan. Vol. 3, No. 1, pp. 66-80.
[2]  Adi Kuriawan. 2012. Sistem Kontrol Suhu dan Kelembaban Untuk Optimasi Proses Pembuatan Tempe Berbasis Mikrokontroler . Universitas Pembangunan Nasional”Veteran”.
[3]  Agus Muhammad Widodo. 2019 . Rancang Bangun Alat Kendali Suhu dan Kelembaban Untuk Optimasi Proses Pembuatan Tempe . Jurnal UPT Makarti POMOSDA . Vol. 13, No. 2, pp. 95- 104.
[4]  Ilham Asri Saputra. 2016. Rancang Bangun Alat Sistem Kontrol Suhu Dan Kelembaban Menggunakan Mikrokontroler Untuk Optimasi Proses Pembuatan Tempe Pada Industri Rumah Tangga . Skripsi. Padang: Institut Teknologi Padang.
[5]  Gunawan Dewantoro, Sri Hartini, Agustinus Hery Waluyo. 2015. Alat Optimasi Suhu dan Kelembaban Untuk Inkubator Fermentasi dan Pengeringan Pasca Fermentasi . Jurnal Universitas Kristen Satya Wacana. Vol. 11, No. 3 Pp. 86-92.
[6]  Sensirion. 2011. Humidity SHT11 Datasheet, Sensirion AG . Switzerland.
[7]  Sri Zholehaw, A. B. Pulungan, dan Hamdani. 2019. Sistem Monitoring Realtime Gas Co Pada Asap Rokok Berbasis Mikrokontroler , Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional. Universitas Negeri Padang. Vol. 1, No. 8. pp. 17-21.
[8]  Dickson Kho. 2019 . Prinsip Kerja DC Power Supply. (online). https://teknikelektronika.com/prinsip-kerja-dc-power-supply-adaptor/,(di akses 26 Februari)
[9]  Wikipedia. 2017. Pengertian dan kontruksi Lampu pijar. (online). https://id.wikipedia.org/, (diakses 1 Agustus).
[10]  Fahmizal.  2014. Teori  motor  DC  dan  cara  perhitungan  putaran  motor .  (online). https://fahmizaleeits.wordpress.com/, (diakses 5 Agustus).
[11]  Guminsar  Rico  Martogi  Manullang.  2019. Rancang  Bangun  Alat  Pencuci  Tangan  Dan Pengering Tangan Otomatis Dengan Human Module Interface (Hmi) Menggunakan TFT 2.8” Adafruit Berbasis Arduino Mega2560. Skripsi. Universitas Lampung.

## Biodata Penulis
Riko  Putra  Yunas ,  lahir  di  Tiku,  7  Desember  1996.  Menjalani  Sarjana  Terapan  di  bidang  Teknik Elektro Industri Pada Jurusan Teknik Elektro FT UNP sejak tahun 2014 - sekarang. [1]
Ali Basrah Pulungan, lahir di Hutanaingkan, 12 Desember 1974. Menyelesaikan S1 Jurusan Teknik Elektro  Universitas  Sumatera  Utara  (USU).  Pendidikan  S2  BidangTeknik  Tenaga    Listrik  di Universitas  Gajah  Mada(UGM)  Tahun  2007.  Sekarang  menjadi  staf  pengajar  dijurusan    Teknik Elektro Universitas Negeri Padang. [2]