## 
Abstract —Proses pemanasan logam pada umumnya masih  menggunakan  tungku  pemanas  konvensional berbahan  bakar  gas,  kayu,  dan  batu  bara,  dapat mengurangi kualitas logam disebabkan oleh zat- zat hasil  pembakaran . Penelitian  bertujuan  untuk me rancang  tungku  pemanas  logam  dengan  sistem induction heater berbasiskan mikrokontroller Atmega32 . T ungku pemanas ini memanfaatkan arus induksi untuk memanaskan logam sehingga tidak ada zat-zat  hasil  pembakaran  yang  dapat  mengurangi kualitas  logam  tersebut . P roses  pengujian  tungku pemanas  logam  dilakukan  dengan  memanaskan  3 buah  logam  dengan  ketebalan  yang  berbeda-beda, sehingga dapat kita ketahui kalor dan daya rata-rata yang  dapat  dihasilkan  oleh  tungku  pemanas  logam . Ber berdasarkan  beberapa  kali  pengujian  dapat diketahui bahwa daya rata-rata yang dibutuhkan oleh tungku pemanas logam adalah  14.8 0 C / 1 Watt, dan kalor rata-rata yang dihasilkan 1.301,6 / 1 Watt.
Kata  Kunci: Sistem  Induction  Heater,  Frekuensi, Tungku Pemanas Logam, Mikrontroller Atmega32

## I. PENDAHULUAN
Tungku  pemanas  logam  konvensional  yang dipakai  dalam  pemanas  dan  penempaan  logam memiliki  beberapa  kekurangan,  dimana  tungku pemanas  ini  sangat  menghabiskan  tempat  karena bentuk  fisiknya  yang  besar.  tungku  ini  masih menggunakan  bahan  bakar  fosil  berupa  gas  bumi yang lama kelamaan akan habis, bentuk fisik yang besar membuat tungku ini sulit diaplikasikan pada tempat  kerja  yang  sempit,  radiasi  pamanas  yang berlebihan yang ditimbulkan oleh tungku pemanas, masih sulitnya proses pengotrolan panas,
Induction  heater (Pemanas  Induksi)  salah  satu teknik  pemanas  logam  dengan  memanfaatkan induksi  elektromagnetik  dari  gelombang  AC frekuensi  tinggi,  yang  lebih  eflsien  dari  pada menggunakan tunggu pemanas logam konvensional seperti yang ditulis dalam buku berjudul ilmu bahan
dan  teknik  yang  dibuat  oleh  kementerian pendidikan dan kebudayaan (2013: 115)
mengatakan,  ”  kelebihan  dari  tungku  pemanas dengan  sistem  induction  heater  ialah  :  mudah  dan eiisien  dalam  pengontrolan  suhu  yang  diinginkan, tidak  ada  pengaruh  zat  asam  praktis  terhadap susunan besi logam yang dipanaskan, karena tungku tidak lagi menggunakan bahan bakar fosil”, tungku pemanas  dengan  sistem  induction  heater  hanya membutuhkan energi listrik sebagai sumber energi utama  yang  mana  listrik  AC  yang  didapatkan umumnya hanya memiliki frekuensi 50-60 Hz akan dinaikan sampai frekuensi 100 KHz.

## II. S TUDI P USTAKA

## A. Bahan Logam
Bahan  logam  merupakan  bahan  yang  sangat banyak  dipakai  baik  itu  untuk  kebutuhan  industri, pabrik, kontruksi, dan masyarakat, bahan logam dapat  dibagi  menjadi  dua  yaitu  logam ferro atau logam  besi  dan  logam nonferro atau logam  bukan besi,
1. Logam Ferro (Besi); Logam ferro adalah suatu logam paduan yang terdiri dari campuran unsur karbon dengan besi.
2. Logam Nonferro (  bukan  besi  );    Logam Nonferro merupakan logam yang tidak mengandung bahan besi (Fe).

## B. Dapur Pemanas Logam
Dapur  pemanas  logam  merupakan  tempat  yang digunakan untuk memanaskan logam baik itu untuk membentuk,  memadatkan,  memperhalus,  ataupun mecampurkannya  dengan  zat  lain,  dapur  pemanas logam  dikelompokan  dalam  3  jenis, dimana  dapur pemanas logam ini bisa berasal dari sumber energi minyak, gas,  arang kayu, kokas, dan energi listrik. 1. Dapur Pemanas Kamar
2. Dapur Sepuhan Garam
3. Dapur Bak
Ada beberapa sumber energi yang sering dipakai untuk dapur pemanas logam sebagai berikut ini : a. Energi Minyak
b. Energi Arang Kayu

## Sistem Pemanas Logam dengan Induction Heater Berbasis Atmega32
Aswardi 1 , Oriza Candra 2 , Zul Saputra 3 1, 2, 3 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, UniversitasNegeri Padang email: aswardi@ft.unp.ac.id
c. Energi Gas
d. Energi Kokas
e. Energi Listrik

## C. Induction Heater
Induction heater adalah pemanas yang memanfaatkan  arus listrik AC frekuensi tinggi yang dialirikan  kepada  benda  kerja  berupa  batang penghatar yang akan menghasilkan medan elektromagnetik  disekitar  benda  kerja  tersebut, sehingga  menghasilkan  arus eddy yang  akan membuat molekul–molekul dari benda logam yang terdapat disekitar medan elektromagnetik mengeluarkan  panas  dan  meleburkan  benda  itu sendiri.

## D. Inverter Satu Fasa Half-Brigde
Inverter satu fasa Setengah jembatan merupakan rangkaian  inverter  satu  fasa  memiliki  dua  buah saklar semikonduktor dan sebuah tegangan sumber DC  pada  sisi  masukan  dari  inverter  tersebut. Sehingga mempunyai kombinasi yang berbeda dari kondisi  buka  hubung  masing-masing  komponen daya.  Hanya  dua  kemungkinan  dari  kombinasi  ini dapat  menghasilkan  tegangan  bolak-balik  pada beban karena kemungkinan yang lainnya mengakibatkan sumber tegangan terhubung singkat.  Bentuk  rangkaian  inverter  satu  fasa terdapat pada Gambar 2.12.
Gambar1. Rangkaian Inverter Satu Fasa Setengah Jembatan
Gambar 2. Pulsa Gerbang
Berdasarkan gambar 2 inverter dapat menghasilkan tegangan AC dengan cara mengaktifkan satu komponen daya (M1) secarabergantian.  Pada  saat  M1  aktif  maka  arus mengalir  dari  sumber  DC  positif  ke  M1  ke  beban kemudian lansung kembali ke sumber DC negatif. Berikutnya M2 aktif maka arus mengalir ke beban dan  kembali  ke  sumber  DC  negatif.  Tegangan keluaran rms (V0rms) dari inverter adalah:
V 0 rms =   √ 1 T ∫ Vdc 2 T 0 dωt

## E. Mikrokontroler ATmega 32
Mikrokontroler  ATmega  32  merupakan  salah satu dari berbagai macam jenis IC mikrokontroller keluaran  Atmel  yang  memiliki  kapasitas  yang cukup  lengkap  dan  ukuran  memori  yang  cukup besar  yaitu  32  KB,  bukan  hanyan\  itu  saja  IC  ini masih banyak fungsi dan kegunaannya, dengan 32 pin  input  dan  output  mikrokontroller  ini  cukup memadai untuk kebutuhan yang membutuhkan I/O yang  cukup  banyak,  berikut  ini  spesifikasi mikrokontroller ATmega 32 sebagai berikut : a. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A,
Port B, Port C, dan Port D
b. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.
c. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan perbandingan.
d. CPU yang terdiri atas 32 buah register .
e. Watchdog Timer dengan osilator internal. f. SRAM sebesar 512 byte. g. Memori Flash sebesar 32 Kb dengan kemampuan Read While Write. h. Unit interupsi internal dan eksternal.
i. Port antarmuka SPI.
j. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.
k. Antarmuka komparator analog.
l. Port USART untuk komunikasi serial.
Berdasarkan  semua  fasilitas  yang  dimiliki  oleh  IC mikrokontroller Atmega32 ini lah yang menjadikan rujukan  untuk  dapat  diaplikasi  dalam  bentuk projeck  control,  baik  itu  yang  masih  dalam  tahap
pemula ataupun sudah masuk  kedalam tahap yang lebih komplek, berikut ini bentuk blok diagram dari atmega 32 :
Gambar 3. Block diagram ATmega 32
Pada block diagram mikrokontroler Atmega diatas sudah  terdapat  rangkaian  power supply 5v  yang merupakan standar tegangan untuk IC mikrokontroler Atmega32  sebagaimana  yang  terdapat  dalam datasheet Atmega32 dengan erentangan supply antara 4.5V – 5.5 V, rankaian diatas juga sudah dilengkapi dengan  pin  header  jantan  yang  terkoneksi  dengan masing  –  masing  PORT  pada  mikrokontroller sehingga dapat di gunakan lansung untuk mengkoneksikan sensor atau pun keluaran.

## F. Sensor
Sensor  adalah  suatu  peralatan  yang  berfungsi untuk  mendeteksi  gejala-gejala  atau  sinyal-sinyal yang  berasal  dari  perubahan  suatu  energi  seperti energi  listrik,  energi  fisika,  energi  kimia,  energi biologi,  energi  mekanik  dan  sebagainya.  Dalam pembuatan  Tugas  Akhir  ini  penulis  menggunakan sensor Sharp2Y0A21 dan modul MAX6675 dengan thermocouple T0-800 .
1. Sensor Sharp2Y0A21
Sensor Sharp2Y0A21 merupakan sensor yang memanfaatkan gelombang infrared untuk mengukur jarak dari suatu benda, dimana sensor ini  memiliki  keluaran  analog,  hasil  pengukuran jarak dikeluarankan dalam bentuk tegangan, dan selanjutnya  diolah  oleh  mikrokontroller  dan dikonversikan  dalam  suatu  jarak,  berdasarkan datasheet  berikut  ini  spesifikasi  dari  sensor Sharp 2Y0A21 :
Supply Voltage :  4.5 – 5.5 Volt Consumption Current :  30 – 40 mA Distance measuring :  10 – 80 Cm Output Voltage :  1.65 – 2.15 Volt Berdasarkan datasheet diketahui jarak
pembacaan  sensor  antara  10  –  80  cm  dengan tegangan  keluaran  antara  1.65  –  2.15  volt,  yang mana  karakteristik  perubahan  besaran  tegangan keluran  sensor  terhadap  jarak  pembacaan  dapat  di gambarkan dalam bentuk kurva di bawah ini :
Gambar4. Kurva  Karakteristik  Output  Sensor Sharp2Y0A2
Gambar 5. Kurva Karakteristik Output tegangan dan jarak pembacaan Sensor

## Sharp2Y0A2
Kurva  diatas  menampilkan    perbandingan besaran tegangan keluaran sensor terhadap jarak yang  terukur,    yang  mana  jarak  pembacaan minimal yaitu 10cm akan menguarkan tegangan maksimal  yaitu  2.15  volt  dan  jarak  pembacaan maksimal  yaitu  80  cm  akan  mengeluarkan tegangan  minimal  yaitu  1.65  volt  seperti  yang digambarkan oleh gambar 4 dan gambar 5.
Pada  mengaplikasikan  sensor Sharp 2Y0A21 dengan  rangkaian  mikrokontroller berikut ini skema dari sensor Sharp 2Y0A21 :
Gambar  6 . Pemasangan  Sensor  Sharp  2Y0A21 Pada PORTA.0  dan Power Supply
Berdasarkan gambar di atas pin +5v dan pin GND merupakn pin supply yang harus diberikan ke  sensor,  dan  pin  IO  line  merupakan  pin keluaran  dari  hasil  pembacaan  sensor  yang berupa  data  analog  yang  dihubungkan  pada rangkaian  mikrokontroller  Atnega  32  pada PORTA.0 yang merupakan PORT ADC (Analog To Digital Conveter).
.
2. Modul  Max6675  dengan  Sensor Thermocouple T0-800 Modul Max6675 dengan sensor
Thermocouple  T0-800 merupakan  sensor  suhu yang  terbagi  menjadi  dua  komponen    yang berbeda  tapi  merupakan  satu  kesatuan,  dimana modul  max  6675  merupakan  rangkaian  untuk merubah  hasil  keluaran Thermocouple  T0-800 yang  kemudian  akan  keluar  dalam  bentuk  data serial  (SPI) , sedang Thermocouple  T0-800 merupakan elemen logam yang akan mengeluarkan    tegangan  dengan  besaran  yang berbeda  sesuai  dengan  suhu  di  sekitar Thermocouple  T0-800 ,  berikut  ini  spesifikasi dari  Modul  Max  6675  dengan  Sensor Thermocouple T0-800 :
Modul  Max6675  dengan  Sensor Thermocouple T0-800 menggunakan jalur komonikasi SPI (Serial Peripheral Interface). Berdasarkan datasheet Modul Max  6675  dengan  Sensor Thermocouple  T0-800 memiliki karekteristik pebacaan sebagai berikut :
(a.) (b.)
Gambar  7. (a.) Kurva Data LSB terhadap suhu
(b.) kurva Data LSB terhadap tegangan
Kurva di atas menggambarkan besaran nilai LSB  terhadap  suhu  dan  tegangan,  dimana  nilai LSB pada modul max6675 ini berkisar antara  - 19  sampai  19  pada  tegangan  supply  5  volt, dimana bentuk keluaran dari kominikasi SPI ini seperti gambar dibawah ini :
Gambar  8. Keluaran  Komonikasi  SPI  pada Modul Max 6675
Gambar 8 di atas merupakan tipe komunikasi SPI  ( Serial  Peripheral  Interface )  yang  terdiri dari 3 jalur utama diantaranya :
SCK    : Serial Clock CS        : Chip Select SO        : Serial Data Output
Hal  ini  merupakan  jalur  komunikasi  standar pada SPI, sehingga perlu dikoneksikan juga dengan PIN  SPI  yang  terdapat  pada  mikrokontroler Atmega32 seperti gambar dibawah ini :
Gambar  9,    Skema  Modul  Max6675  dan

## Thermocouple T0-800
Konfigurasi  pemasangan  pin  SPI  pada  sensor dan  SPI  pada  mikro  harus  sama,  seperti  yang digambarkan table di bawah ini :
Tabel  1 : konfigurasi PIN Modul Max6675 dan Thermocouple Pin Modul Max6675 Pin Mikrokontroller VCC + 5V SO MISO    (PB6) CS SS          (PB4) SCK SCK      (PB7) GND GND
Pemasangan pin modul dengan pin mikrokontroller  harus  sesuai  dengan  table  diatas, jika dalam pemasangan tidak sesuai antaraa sensor dan control, maka data pembacaan suhu tidak akan keluar.

## G. Power Supply ( Catu Daya )
Penyearah  gelombang  penuh  yang  digunakan dalam penelitian ini menggunakan metode jembatan ini  menggunakan  4  buah  dioda  seperti  gambar dibawah ini :
Gambar    10. Rangkaian Full  Brigde dengan
Gelombang Keluaran DC Pada penyearah gelombang penuh ini menggunakan  4  buah  diode  yang  pekerja bergantian, seperti yang dapat dilihat pada gambar diatas,  untuk  setengah  siklus  kedua.sehingga menghasilkan gelombang berikut ini :
(a) (b.)
Gambar  11. (a, ) Gelombang keluaran rangkaian
penyearah full brigde
(b) Gelombang keluaran penyearah dengan filter kapasitor Pada  rangkaian  penyearah full  brigde ini  juga dilengkapi dengan filter kapacitor untuk membersihkan  riak  gelombang  pada  rangkaian penyearah .
H. LCD ( Liquid Cristal Display ) LCD ( Liquid Cristal Display ) berfungsi sebagai media  penampil  data  yang  sangat  efektif  dalam suatu sistem elektronik.
Modul  LCD  yang  digunakan  adalah  modul LCD  LMB162A.  Untuk  melihat  bentuk  fisik  dari LCD  LMB162A  dapat  dilihat  pada  Gambar 9.berikut ini :
Gambar 12. Bentuk Fisik LCD
Spesifikasi dari LCD LMB162A adalah;
Voltage supply :  4.5 – 5 Volt
Dots :  5x8
LCD LMB162A memiliki 16x2 dots yang mana 1 dot terdiri dari 5x8 pixsel, seperti gambar di bawah ini :
Gambar 13. Susunan 1 Dot pada LCD LMB162A LCD  LMB162A  ini  juga  memiliki  kontroler display  yang  akan  menyesuaikan  dengan  dots katakter pada LCD LMB162A.

## III. M ETODE PENELITIAN
Penelitian ini menggunakan metode eksperimen dengan step  point uji  coba  yang  telah  ditentukan. Blok diagram sistem kontrol induction heater dapat dilihat pada gambar 10.
AC 220 Volt Mikrokontroller Atmega 32 Sensor Thermocouple Sensor Sharp Rectifier 5 Volt Power Supply 12V / 30A Rangkaian Half Brigde LCD 16x2 Kumparan Induksi
Berikut ini bentuk dan kontruksi dari induktion heater untuk penempaan logam ;
Gambar 16 Tampak Atas Alat Induction Heater
Untuk  alur flowchart sistem  kerja  tunggu pemanas dapat dilihat pada gambar 17.
Inisilisasi Port IF Ketebalan <= 1.5 CM IF Ketebalan >1.6 & < 2.5 CM IF Ketebalan > 2.6 CM START Frekuensi Swicthing 45 KHz Frekuensi Swicthing 75 KHz Frekuensi Swicthing 100 KHz Baca Sensor Thermocouple STOP Baca Sensor Sharp Proses Hasil Pembacaan Tidak Tidak Tidak Ya Ya Ya Tampilkan Data ketebalan dan Suhu Logam
Gambar 17. Flowchart Sistem tungku pemanas

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada pada proses pengujian ini bertujuan untuk mengetahui berapa waktu yang dibutuhkan oleh alat
untuk memanaskan logam, dimana logam pengujian akan  dipanaskan  hingga  mencapai  suhu  500 0 C, dengan  tebal  logam  pengujian  yang  bebeda-beda. Setelah  dilakukan  pengujian  maka  diperoleh  data sebagai berikut ini
Tabel  2. Waktu  Pemanasan  Logam  dengan  Tebal yang Berbeda-beda NO Tebal Logam (mm) Suhu ( 0 C) Waktu (s) 1 4 523 45 2 6 510 70 3 8 318 130
Berikut  ini  gambar  hasil  pengujian  tungku induksi yang ditampilkan oleh LCD 16x2 :
Gambar  19. Ketebalan  dan  Suhu  Logam  yang Terbaca
Berikut  ini  adalah  hasil  proses  pemanas  logam oleh  tungku  induksi  dengan  tebal  logam  yang berbeda-beda :
Gambar 20. Proses Pemanasan Logam
Kalor  yang  dihasilkan  oleh  pemanas  induction heater dapat di ketahui dengan rumus dibawah ini :
Pada hasil pengujian  logam dengan tebal 8mm. dengan berat 80 gram dan suhu 518 0 C maka jumlah kalor yang dihasilkan seperti pada tabel berikut;

## Tabel  3,  Analisa Kalor Tungku induksi
NO Tebal logam (mm) Berat Logam (gr) Suhu ( 0 C) Kalor (kalor) 1. 4 20 523 1.150,6 2. 6 40 510 2.244 3. 8 80 518 4.558,4
Berikut  grafik perbandingan tebal logam dengan kalor yang dihasilkan ;
Diketahuinya  jumlah  kalor  yang  dihasilkan  oleh pemanas  induction heater maka dapat diketahui berapa konsumsi  daya  dengan  menggunakan  persamaan dibawah ini : P=Q/dt

## Tabel 4,  Daya yang Terpakai Oleh Tungku Induksi
NO Tebal Logam (mm) Berat Logam (gr) Waktu (s) Daya (Watt) 1. 4 20 45 25,5 2. 6 40 76 29,5 3. 8 80 130 35
Berikut  ini  grafik  perbandingan  data  kalor  dengan daya  terukur  dari  tungku  pemanas  logam  Berikut  ini grafik perbandingan data kalor dengan daya terukur dari tungku pemanas logam
Berdasarkan data perbandingan kalor yang dihasilkan dengan  daya  terpakai,  sehingga  dapat  diketahui  daya yang  terpakai  sebesar  35  watt  menghasilkan  kalor 4.555,4.
Berdasarkan hasil pengujian dan
pengukuran  maka  didapatkan  beberapa  data mengenai  tungku  pemanas  yang  telah  dibuat diantarnaya sebagai berikut ini :
1. Rangkaian Mikrokontroller, rangkaian inverter, sensor sharp, dan sensor thermocouple T0-800, semua sudah bekerja dengan  baik  dengan  program  yang  telah dirancang sebagai mana data-8data pengujian diatas.
2. Tungku  pemanas  induksi ini  dapat menghasilkan kalor standar 1.301,6 / 1 Watt atau sama dengan 14.8 0 C . 1 Watt.

## V. KESIMPULAN
Tungku pemanas logam dengan sistem induction heater ini  menggunakan  ATmega32  sebagai kontrol, sensor suhu thermocouple untuk mendeteksi  suhu  Iogam  yang  sedang  dipanaskan dan sensor sharp untuk mendeteksi ketebalan logam yang akan dipanaskan. Waktu rata-rata yangdibutuhkan  untuk  mencapai  suhu  500 0 C diantaranya, ketebalan 4 mm (20 gram) butuh waktu 45 detik, 6mm (60 gram) butuh waktu 76 detik dan 8mm  (80  gram)  butuh  waktu  130  detik.  Tungku pemanas  induksi  ini  dapat  menghasilkan  kalor standar 1.301,6 / 1 Watt atau sama dengan 14.8 0 C . 1 Watt

## DA FTAR P USTAKA
[1] Kemenristek,  (2013),  Ilmu  bahan  dan  Teknik Jakarta. Gramedia.
[2] Atmel  Corporation,  (2010),  “Data  Sheet Atmega32, 32L, 32A”,USA, Atmel Corporation.
[3] Maxim,  (2002),”  Datasheet  Max6675”,USA, Maxim Integrated Products.
[4] Sharp,  (2006),  “Datasheet  Sharp2Y0A21”, Japan,  Sharp Corp.Int.
[5] Dwi  Baskara.  Rieza,  Perancangan  Inverter Resonan Paralel Frekuensi Tinggi Menggunakan IGBT Sebagai Pemanas Induksi, Universitas Diponegoro, 2012 [6] G.Zaiser, G.Fischer, M.Bruckmann and
H.Doht,  ZVS  driver  for  voltage~  controlled switches  in  resonant  converters,  Power Conversion, June 1995 Proceedings, pp.481~489.
[7] H.H SUNG, Zero-voltage switching induction heating power supply, Power System.
[8] H.W.Koertzen,  J.D.vanWyk  and  J.A.Ferreira, Design  of  the  half-bridge  series  resonant converter  for  induction  heating,  IEEE  PESC Record, V012, pp.729~735, 1995.
[9] Noviansyah,  (2006),  Perancangan  Pemanas Induksi Berkapasitas 200W, Prosiding Seminar Ilmu Rekayasa Universitas Gunadharrna 20-21 November 2006, Jakarta [10] Nugraha.  Alberth  Z,  AgungWarsito,  Abdul Syakur, Perancangan Modul Inverter Frekuensi  Tinggi  Sebagai  Pemanas  Induksi Untuk Aplikasi Pengering Pakaian, Universitas Diponegoro, 2010.
.
0 1000 2000 3000 4000 5000 0 5 10 K al o r Tebal Logam (mm) Kalor yang dihasilkan