Rekayasa , 2021; 14(2): 252-257 ISSN: 0216-9495 (Print) ISSN: 2502-5325 (Online)

## Perancangan Mesin Grinder Coffee Brewer Berbasis Photovoltaic
Dyson Rozak Laksono 1 , Muhammad Hasan Basri 1* , Amalia Herlina 1 , Fuad Hasan 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.v14i2.10966

## ABSTRACT
Coffee drinks are in demand by almost all groups of people. In this modern era, along with the high level of people's busyness in activities, so they will be very busy and most of them take a short break to enjoy a cup of coffee as a reliever of drowsiness and an increase in enthusiasm. By designing a photovoltaic-based coffee brewer grinder machine to produce a coffee maker that is suitable for consumption by maintaining a water temperature of 70 o C, so as to produce coffee that is cloudy, light, watery, dark dilute, dark dilute, and dark thick, which is ready to be served for coffee connoisseurs. At the design stage of the on-off temperature control system diagram on the automatic coffee brewer machine heater, the process of making a functional block diagram is carried out. The heating control system on the coffee brewer uses a closed loop control system with feedback using the DHT11 sensor.
Keywords : coffee, grinder, phovoltaic, water temperature

## PENDAHULUAN
Minuman  kopi  diminati  oleh  hampir  semua golongan masyarakat. Seiring tingginya kesibukan masyarakat,  segala  sesuatu  dituntut  serba  instan dan  efisien.  Mesin  pembuat  kopi  berbasis mikrokontroler  ini  dirancang  untuk  mengatasi kebutuhan masyarakat akan kopi dengan penyajian yang  efisien  (Kurniawan,  et  al.,  2012).  Di  zaman modern  ini  seiring  dengan  tingginya  kesibukan masyarakat  dalam  aktivitas  mereka,  banyak  orang yang  dituntut  untuk  melakukan  tugas  atau pekerjaan dengan cepat dan tepat waktu, sehingga mereka  akan  sangat  sibuk  dan  kebanyakan  dari mereka  memanfaatkan  waktu  istirahat  yang sebentar  untuk  menikmati  secangkir  kopi  sebagai penghilang  rasa  kantuk  dan  penambah  semangat (Hidayat,  2018).  Semakin  pesatnya  perkembangan teknologi  saat  ini  semua  menjadi  serba  instan dikarenakan  tingkat  mobilitas  yang  tinggi  dan pertukaran  informasi  yang  semakin  cepat. Tujuannya  adalah  membantu  dan  memudahkan pekerjaan  dalam  setiap  aspek  kehidupan  yang dijalani  dari  yang  mudah  hingga  yang  sulit  baik pada  bidang  industri,  bidang  rumah  tangga maupun  bidang  usaha  penyajian.  Salah  satunya
dalam  bidang  usaha  penyajian  minuman  kopi. 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).
Adapun  dalam  penelitian  perancangan  mesin grinder  coffee  brewer  berbasis  photovoltaic  ada beberapa  teori  penunjang  yang  akan  digunakan, diantaranya  arduino  uno,  sensor  DHT11,  heater, photovoltaic, baterai (accu), relay, dan valve. Untuk penjelasan  teori  penunjang  pertama  arduino  uno adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source,  diturunkan  dari  Wiring  Platform, dirancang  untuk  berbagai  bidang.  Hadwarenya memiliki  prosesor  Atmel  AVR  dan  softwarenya memiliki  bahasa  pemograman  sendiri.  Arduino UNO  adalah  sebuah  board  mikrokontroller  yang didasarkan pada Atmega328 (datasheet) (Fatoni et al.,  2014).  Sensor  suhu  DHT11  yang  memiliki keluaran sinyal digital dan dapat dikalibrasi dengan sensor  suhu  dan  kelembabpan  yang  kompleks. Teknologi  ini  memastikan  keakuratan  yang  tinggi

## REKAYASA
Journal of Science and Technology https://journal.trunojoyo.ac.id/rekayasa
Article History: Received: May, 5 th 2021;  Accepted: July, 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: Laksono,  D.R.,  Basri,  M.H.,  Herlina,  A  &  Hasan,  F.  (2021). Perancangan  Mesin  Grinder  Coffee  Brewer  Berbasiskan Photovoltaic. Rekayasa 14 (2). 252-257. doi: https://doi.org/10.21107/rekayasa.v14i2 . 10966.
© 2021 Dyson Rozak Laksono, Muhammad Hasan Basri, Amalia Herlina, Fuad Hasan
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).
Heater  adalah  peralatan  proses  yang  berguna untuk  menaikkan  temperature  suatu  material. Elemen  pemanas  bekerja  sangat  sederhana.  Tidak seperti  konduktor,  elemen  pemanas  terbuat  dari logam dengan tahanan listrik yang tinggi, biasanya paduan nikel-chorome yang disebut nichrome. Jika arus mengalir melalui elemen, tahanan yang tinggi ini mencegahnya dari  aliran yang  mudah (cepat) ; aliran ini akan bekerja pada elemen, dengan kerja ini  menghasilkan  panas.  Jika  arus  mati,  elemen secara  perlahan  menjadi  dingin  (Maulana  et  al., 2018).  Photovoltaic  adalah  perangkat  listrik  yang mengubah energi cahaya menjadi energi listrik oleh efek photovoltaic. Photovoltaic dibentuk menggunakan  modul  yang  biasa  disebut  panel surya. Konversi energi photovoltaic dalam solar cell adalah  penyerapan  cahaya  matahari  yang menghasilkan hole dan electron. Electron dan hole inilah  yang  menimbulkan  beda  potensial  dan  jika dibuat rangkaian tertutup akan menghasilkan arus listrik (Imaduddin et al., 2020).
Pada  alat  penelitian  ini  menggunakan  baterai atau  aki  dengan  merk  Panasonic  model  LC- L064R5NA buatan Indonesia yang telah bersertifikat SNI.  Spesifikasi  dari  baterai  tersebut  yaitu menghasilkan output tegangan 220 Volt. Kapasitas maksimal  yang  dapat  dihasilkan  oleh  battery accumulator  tersebut  dapat  mencapai  18  Ah. Sehingga  baterai  apabila  digunakan  untuk mensuplai  beban  berupa  lampu  pijar  sebesar  100 Watt  maka akan habis dalam kurun waktu 24 menit. Baterai dapat diisi dengan waktu pengisian selama 5  sampai  10  jam  dengan  charger  0,4  Ampere (pengisian  normal)  dan  dapat  pula  diisi  dengan waktu  pengisian  30  menit  dengan  charger  3 Ampere (pengisian cepat) (John Bird, 2007). Relay  adalah  komponen  elektronika  yang berupa saklar atau switch elektrik yang dioperasikan menggunakan  listrik.  Relay  juga  biasa  disebut komponen  electro-mechanical  atau  juga  dapat disebut  elektromekanikal  yang  terdiri  dari  dua bagian  utama  yaitu  coil  atau  elektromagnet  dan kontrak  saklar  mekanikal  (Al-Hajjaj,  2018).  Valve (katup)  adalah  salah  satu  perangkat  yang  penting dalam  sebuah  system,  yaitu  salah  satunya  dalam bagian  perpipaan.  Benda  inilah  yang  berfungsi sebagai  alat  untuk  mengatur,  mengontrol  dan
mengarahkan  laju  aliran  fluida  dengan  cara membuka, menutup atau menutup sebagian aliran fluida, tapi valve sering mengalami kerusakan (Zam Zami, 2010).

## METODE PENELITIAN Cara Kerja Mesin Grinder Coffee Brewer
Adapun fungsi kerja mesin grinder coffee brewer berbasis  photovoltaic  adalah  yang  pertama menuangkan  biji  kopi  ke  dalam  grinder  untuk dihaluskan,  setelah  biji  kopi  halus  maka  otomatis biji kopi yang sudah halus akan otomatis langsung turun ke heater untuk dipanaskan dengan air yang sudah  dipanaskan  sampai  70 o C.  Setelah  air  yang sudah dipanaskan di heater yang sudah di campur oleh  kopi  maka  tombol  on/off  ditekan  untuk menuangkan  kopi  ke  gelas  kopi  yang  sudah disediakan. Untuk pompa akan otomatis mengisi air kembali  ke  heater  sebagai  tempat  penampungan air selama 10 detik.

## Perancangan Hardware
Pada  tahapan  perancangan  diagram  sistem kontrol on-off temperatur pada heater mesin coffee brewer  otomatis,  maka  dilakukan  proses pembuatan blok fungsional diagram. Sistem kontrol pemanas pada mesin coffee brewer menggunakan sistem  kontrol  loop  tertutup  dengan  umpan  balik menggunakan  sensor DHT11.
Gambar 1. Blok Diagram Fungsional Pada  Gambar  1,  dapat  dilihat  mekanisme pengontrolan  temperatur  yang  dilakukan  dengan mengatur  energi  listrik  yang  dialirkan  ke  water dengan menggunakan relay (on-off). Apabila suhu actual  (T act )  berbeda  dengan  suhu  set  point  (T set point ), maka selisih yang terjadi antara T act dan T set point itu  disebut  sebagai  error  dari  sistem  kontrol, selanjutnya nilai error tersebut oleh mikrokontroler. Untuk  pemanasan  yang  terjadi  pada  heatear dilakukan  dengan  on-off  (thermo  start)  supaya
variabel  temperatur  pada  proses  pemanasan  air bisa dikendalikan.

## Mikrokontroller
Untuk  mikrokontroller  memakai  arduino  uno, dimana dalam pemilihan arduino uno dikarenakan memiliki  kelebihan  diantaranya  penggunaanya yang mudah, karena di sertai dengan library-library yang lengkap sesuai dengan yang dibutuhkan oleh pengguna.  Mikrokontroller  itu  sendiri  mempunyai fungsi  untuk  mengontrol  temperatur  panas  air dalam  proses  penyeduhan  kopi  sehingga  bisa ditampilkan  pada  termostat  serta  menghidupkan indikator on-off yang dapat dijalankan pada mesin grinder coffee brewer berbasis photovoltaic.

## Perancangan Mekanik
Pada perancangan mekanik yang akan dilakukan untuk rangkanya menggunakan papan triplek yang dapat  dilihat  pada  Gambar  2.  Pada  tahap perancangan mesin grinder coffee brewer berbasis photovoltaic  merupakan  sebuah  kotak  box  yang berbentuk  kotak  persegi  panjang  yang  dibuat denga  triplek  dan  kayu  yang  berfungsi  sebagai tempat grinder, heater dan kontrol yang dirangkai, supaya interface rangkaian terlihat efisien dan rapi. Kotak box digunakan sebagai tempat penempatan posisi  perangkat  yang  meliputi  grinder,  heater, rangkaian elektronik keseluruhan
Gambar 2. Desain Perancangan Mesin Grinder Coffee Brewer Berbasis Photovoltaic

## Perancangan Box Mesin Grinder Coffee
Pada tahapan ini bisa dilihat  Gambar 3 bentuk box untuk grinder dan pemanas (heater) air dengan temperatur sebesar 70 o C. Heater dibutuhkan untuk memanaskan air agar dapat menyeduh kopi.
Gambar 3. Box Mesin Grinder Coffee Brewer

## Mekanik Rangkaian Phovoltaic
Pada tahap perancangan mekanik mesin grinder coffee brewer berbasis phovoltaic memiliki 4 modul rangkaian  yang  ditambah  dengan  arduino  uno sebagai  proses  yang  menghubungkan  rangkaian input  dan  rangkaian  output.  Rangkaian  mekanik dapat dilihat pada Gambar 4 dibawah ini.
Gambar 4. Hasil Rangkaian Mekanik Mesin Grinder

## Coffee Brewer Berbasis Phovoltaic
Pada  Gambar  4  menunjukkan  hasil  dari perancangan  mekanik  dari  mesin  grinder  coffee brewer  berbasis  phovoltaic.  Dimana  bagian photovoltaic  berfungsi  sebagai  penghasil  energi listrik, panas dari photovoltaic dimanfaatkan untuk
menghidupkan mesin grinder coffee brewer melalui perpindahan panas secara konduksi dan konveksi.

## Perancangan Elektronik
Pada  perancangan  elektronik  untuk  menjaga konsistensi  temperatur  pada  proses  pembuatan kopi  dibutuhkan  arduino  uno  untuk  mengontrol pembacaan data dari sensor DHT11 yang kemudian ditampilkan  pada  thermostat,  dan  untuk memberikan  informasi  on-off  apabila  kopi  sudah siap  dituang  ke  gelas.  Sistem  arduino  uno digunakan  untuk  mengontrol  keseluruhan  sistem dari  awal  sampai  akhir.  Arduino  uno  pada  mesin grinder coffee brewer berfungsi untuk memproses data  yang  masuk  dari  sensor  DHT11  sebagai pengatur temperatur.
Gambar 5. Rangkaian Arduino Uno Pada  Gambar  5  dapat  dilihat  bahwa  rangkaian pada  mesin  grinder  coffee  brewer  terdapat  satu arduino. Untuk arduino uno berfungsi memproses data  yang  masuk  dari  sensor  DHT11  kemudian sinyal berupa tegangan dikirim ke arduino uno, lalu sensor DHT11 telah menampilakn suhu panas pada thermostart  lalu  tombol  “ready”.  Dengan menghubungkan mikrokontroler untuk mengontrol mesin  grinder  coffe  brewer  akan  aktif  secara bergantian.

## Perancangan Software
Pada tahap perancangan software untuk mesin grinder  coffee  brewer  dilakukan  dengan menginterfacekan ke laptop dengan menggunakan kabel USB untuk pembacaan dan pengiriman data. Pada  gambar  3  merupakan  flowchat  tampilan temperatur air sebesar 70 o C untuk membuat kopi. Pertama  menyiapkan  biji  kopi  sesuai  dengan takaran,  kemudian  dimasukkan  ke  dalam  grinder, lalu grinder diputar untuk menghaluskan biji kopi,
setelah biji kopi halus otomatis akan di saring (filter) lalu  heater  dihidupkan  untuk  memanaskan  air hingga temperatur air 70 o C, setelah temperatur air 70 o C  maka  “on”  maka  tombol  valve  siap  untuk dituang ke gelas.

## Gambar 6. Flowchat Tampilan “On” pada
Thermostat

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian  Arduino  Uno  Terhadap  Temperatur Mesin Grinder Coffe Brewer
Untuk  menampilkan  besarnya  temperatur pada LCD. Mula-mula program diupload dari laptop ke arduino uno :
#include <EEPROM.h> //  the  setup  function  runs  once  when  you  press reset or power the board void setup() { // initialize digital pin LED_BUILTIN as an output. intab; int ac; pinMode(3, INPUT_PULLUP);//pelampung pinMode(4, INPUT_PULLUP);//thermostat pinMode(5, INPUT_PULLUP);//tombol pinMode(6, OUTPUT);//led FRONT pinMode(7, OUTPUT);//pemanas air pinMode(8, OUTPUT);//pompa air panas pinMode(9, OUTPUT);//pompa air dingin pinMode(13, OUTPUT);//LED1 }
//  the  loop  function  runs  over  and  over  again forever void loop() { up: intab;
int ac; intpelampung, termo, tombol; digitalWrite(6, HIGH); digitalWrite(7, HIGH); digitalWrite(8, HIGH); digitalWrite(9, HIGH); ab=0; ac=0; up1: //-----------posisi air panas------------ if (digitalRead(3)==LOW) {   EEPROM.write(0,0); digitalWrite(9, LOW); digitalWrite(13, HIGH); digitalWrite(6, HIGH); delay(100); digitalWrite(13, LOW); digitalWrite(6, LOW); delay(100); goto up1; } else if (digitalRead(3)==HIGH) {    EEPROM.write(0,1); digitalWrite(9, HIGH); delay(100); Setelah  program  di  upload  maka  didapatkan besaran  nilai  temperatur  air  untuk  kopi.  Dapat dilihat pada Gambar 7.

## Gambar 7. Tampilan Temperatur Air Pada Termostat

## Pengujian Putaran Grinder
Untuk  pengujian  putaran  grinder  dilakukan  6 kali percobaan dengan putaran grinder awal dari 25
sampai  150  putaran,  dengan  berat  kopi  dari  0,5 gram sampai 3 gram, agar dapat mengetahui hasil dari kepekatan kopi. Hasil  dari pengujian tersebut dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel 1. Hasil Pengujian Putaran Grinder No  Putaran Grinder  Massa (gr)  Kepekatan Larutan
1 25 0,5 keruh terang encer 2 50 1 keruh gelap encer 3 75 1,5 gelap encer 4 100 2 gelap pekat encer 5 125 2,5 gelap pekat kental 6 150 3 gelap pekat kental
Dari  tabel  diatas  dapat  diketahui  bahwasanya kepekatan larutan kopi yang dihasilkan pada mesin grinder  coffe  brewer  tergantung  pada  putaran grinder  dan  massa  kopi  yang  akan  di  proses. Apabila  putaran  grinder  lebih  banyak  maka  hasil larutan  kopi  akan  menghasilkan  kopi  yang  gelap pekat  kental  dengan  berat  massa  kopi  yang diinginkan,  dan  sebaliknya  apabila  putaran  lebih sedikit  maka  kopi  yang  dihasilkan  akan  keruh terang  encer  dengan  berat  massa  kopi  yang diinginkan.

## Pengujian Pengisian Air Oleh Pompa
Pompa  aktif  jika  diberi  tegangan  sebesar  4,5  volt. Membutuhkan waktu 6 detik untuk mengisi tempat air  penyeduh  kopi.  Setelah  mengetahui  tegangan masukan  untuk  pompa  disertai  waktu  yang dibutuhkan  untuk  mengisi,  kini  mengukur  waktu yang  dibutuhkan  untuk  mencapai  temperatur  air penyeduh  sebesar  70 o C  atau  lebih  dari  72 o C setelah pengisian air oleh pompa. Hasil pengujian dapat  dilihat  pada  Tabel  2.  Maka  dapat  diketahui bahwa  proses  pengisian  air  pada  pompa  terjadi dengan delay waktu 1 detik setiap pengisian ulang pada heater. Proses pengisian air pada heater hanya dibatasi dengan volume maksimal 211 liter. Tabel 2. Hasil Pengujian Pompa
No. Delay (detik) Volume 1 1 37 2 2 70 3 3 106 4 4 139 5 5 175 6 6 211

## Pengujian Keseluruhan
Dari  hasil  perancangan  mesin  grinder  coffee brewer berbasis photovoltaic dapat diketahui hasil
pengujian keseluruhan yang dilakukan dapat dilihat pada  grafik  dibawah  ini.  Berdasarkan  gambar  8 dapat  ditarik  kesimpulan  bahwa  perancangan mesin  grinder  coffe  brewer  berbasis  photovoltaic dalam proses penelitian ini dapat berjalan dengan lancar  dan  sesuai  dengan  rencana.  Dari  6  kali percobaan  terdapat  pada  percobaan  terakhir bahwa volume air untuk segelas kopi berkisar 211 ml  dengan  delay  6  detik  untuk  pengisian  air kembali,  dengan  3  gram  biji  kopi  dan  putaran grinder 150 putaran dihasilkan segelas kopi gelap pekat kental.

## Gambar 8. Hasil Pengujian Keseluruhan Mesin Grinder Coffee Brewer

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  perancangan  mesin  grinder coffee  brewer  berbasis  photovoltaic,  dapat  diambil kesimpulan  bahwa  dapat  menjaga  temperatur  air sebesar  70 o C,  sehingga  bisa  membuat  kopi  yang layak di konsumsi, tempat penampungan air hanya khusus untuk segelas kopi atau hanya sekali seduh, sehingga  tidak  terjadi  penumpahan  air,  mesin grinder  masih  menggunakan  sistem  manual, sehingga apabila membuat kopi harus menggunakan  biji  kopi  terlebih  dahulu  dan  harus memutar grindernya juga secara manual, dan hasil kepekatan larutan dari mesin grinder coffee brewer tersebut  diantarnya  adalah  keruh  terang  encer, gelap  encer,  gelap  pekat  encer,  dan  gelap  pekat kental.

## DAFTAR PUSTAKA
Ahmad  Fatoni,  Dwi  Bayu  Rendra.  2014. “Perancangan  Prototype  Sistem  kendali  Lampu Menggunakan  Handphone  Android  Berbasis
Arduino”.  Jurnal  PROSISKO  Vol.  1  September 2014. ISSN: 2406-7733.
Yudhi,  S.  (2011).  “Kendali  Kelembaban  Otomatis Dengan Sensor DHT11 Berbasis Mikrokontroler”. In Skripsi Universitas Negeri Semarang.
Rahmat  Maulana,  Jamaludin,  Aldi  Finawan,  2018.
“Rancang  Bangun  Pengendalian  Proses  Pada Sistem Pengering Biji Kopi Berbasis Mikrokontroler”,  JURNAL  TEKTRO,  Vol  2,  No  2, September 2018. Feri  Himawan,  Ilmi  Rizki  Imamudin,  Fuad  Hasan,
Fredy  Susanto,  2020.  “Perancangan  Desain Traffic Light Menggunakan Panel Surya”, Journal of Electrical Electronic  Control and Automotive Engineering (JEECAE) Vol 5, No. 1.
John  Bird,  Electrical  and  Electronic  Principles  and Technology : Edisi Ke-3, Newnes, Oxford, Ch. 4, 2007.
Muhammad Faiz AlHajjaj, 2018. Mesin Peracik Dan Penyeduh  Minuman  Kopi  Hitam  Otomatis Berbasis  Mikrokontoller.  Departemen  Teknik Elektro  Otomasi  Fakultas  Vokasi  Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.
Zam Zami, 2010. “Analisa Valve dan Kerusakannya”. Jurnal  Suara  Teknik  Fakultas  Teknik  UNMUH Pontianak. Vol 1, No 2 (2010).
Rahanda  Abdillah  Kurniawan  ,  Mochammad Rochmad  ,  Eru  Puspita  ,  2012.  “MESIN PEMBUATAN KOPI BERBASIS MIKROKONTROLER”, Jurusan Teknik Elektronika,
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Kampus PENS-ITS Sukokilo.
Manarul Hidayat, 2018. Prototipe Mesin Penyeduh Minuman Kopi Otomatis Menggunakan Arduino Uno.  Jurnal  Ilmiah  Informatika  Komputer Volume 23 No. 2.
Diny  Amalia  Putri,  2017.  Pembuatan  Perangkat Penyedia  Air  Panas  Untuk  Penyeduh  Minuman Kopi  Berbasis  Mikrokontroler.  Program  Studi Komputer  Kontrol  Departemen  Teknik  Elektro Otomasi  Fakultas  Vokasi  Institut  Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.