ABSTRAK
Elroy N. S. (03320080009) RANCANG DAN BANGUN ALAT PERAGA SISTEM KENDALI LEVEL AIR DENGAN MEMANFAATKAN SIFAT KONDUKTIVITAS AIR DAN MICROCONTROLLER (xv+110 halaman, 4 tabel, 23 gambar, 3 lampiran) Kebanyakan rumah tangga menggunakan pelampung sebagai metode pengendalian level air. Pelampung ini akan tenggelam saat air di tangki penampungan air berkurang, pelampung akan turun dan akan naik saat air di tangki terisi. Tetapi, sistem pelampung ini mudah rusak; pelampung mungkin bocor, batang penahan pelampung mungkin patah atau kendur sehingga tidak dapat mengendalikan level air. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk merancang dan membangun suatu alat peraga sistem kontrol level air dengan menggunakan sifat konduktivitas air dan mikrokontroler yang dapat mengatasi kelemahan dari metode mekanis. Sistem yang diajukan akan menggunakan tiga kabel yang berfungsi sebagai sensor; satu akan diletakkan pada posisi ‘penuh’ dan dua lainnya akan diletakkan pada posisi ‘kosong’. Saat tangki diisi sampai air mencapai posisi ‘penuh’, mikrokontroler akan mematikan pompa. Kemudian air akan dikeluarkan sampai mencapai batas ‘kosong’. Saat air dalam tangki dipakai sampai posisi ‘kosong’, mikrokontroler akan menghidupkan pompa untuk mengisi ulang tangki sampai batas ‘penuh’. Laporan ini membahas materi-materi yang diperlukan, cara pembuatan, dan perubahan sistem dari awal hingga selesai. Berdasarkan penelitian yang dilakukan, sistem ini memiliki kelebihan dapat digunakan untuk beberapa jenis air dan waktu pengisian yang singkat. Kekurangan dalam hal lamanya waktu pembuangan air dan volume efektif yang tidak sebesar harapan. Referensi: 29 (1987-2011) Kata kunci: konduktivitas, level air, mikrokontroller
v
ABSTRACT
Elroy N. S. (03320080009) DESIGNING AND BUILDING A WATER LEVEL CONTROL DISPLAY BY IMPLEMENTING WATER CONDUCTIVITY AND MICROCONTROLLER (xv+110 pages, 4 tables, 23 figures, 3 appendices) Most household use buoys as water level controllers that will sink as water decreases in the water storage tank is used and rise as the pump refills the water storage tank. However, buoys system is easily damaged; the buoy might be punctured, the bar holding the buoy might also break or get loose which will not control the water level. The purpose of this research is to design and build a water level control system display by employing water conductivity and microcontroller which is able to overcome the disadvantages of the mechanical system. The proposed system will use a set of three wires which will function as sensors; one will be put at a position named ‘full’, and two other wires will be put at a position named ‘empty. As water fills the tank to the ‘full’ position, the microcontroller will shut off the pump then drain the water to the ‘empty’ position. Then after the water level reaches ‘empty, the microcontroller will turn the pump on to fill the tank to ‘full’ position. This report discusses the materials needed, the way of development, and the changes from the initial system to the final system. Based on the research conducted, the advantages of this system are it can use water from multiple sources and has low filling time. The disadvantages are that it takes too long to drain and its effective volume is smaller than expected. Reference: 29 (1987-2011) Keywords: conductivity, water level, microcontroller
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat, bimbingan, dan rahmat yang diberikan-Nya memungkinkan penulis menyelesaikan laporan Tugas Akhir dengan judul RANCANG DAN BANGUN
ALAT PERAGA
SISTEM KENDALI LEVEL AIR DENGAN MEMANFAATKAN SIFAT KONDUKTIVITAS AIR DAN MICROCONTROLLERtepat pada waktunya. Penulisan laporan Tugas Akhir ini, tidak lepas dari dukungan, bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Dalam kesempatan kali ini, penulis ingin mengucapkan terima kepada: 1. Bpk. Herman Y. Kanalebe, Ph.D selaku dekan dari fakultas Teknologi Industri dan Bpk. Laurence, MT selaku ketua jurusan Teknik Industri yang memberikan dukungan dan bimbingan dalam penelitian ini, 2. Bpk. Dr.Ing-Anthony Riman dan Bpk. Eric Jobiliong, Ph.D selaku pembimbing yang memberikan banyak bantuan, saran, dan dukungan dalam penelitian ini, 3. Ibu Helena J. Kristina, MT dan Bpk. Enda D. Layuk Allo, M.Sc selaku penguji yang memberikan banyak masukan dan saran yang membantu menyempurnakan laporan penelitian, 4. Bpk. Endro Wednes Kuantama, MT. dan Saudara Andrew Hans Bernard, ST. yang memberikan bantuan dan bimbingan dalam pembuatan rangkaian elektronik dan logika penelitian, 5. Orang tua penulis yang memberikan dukungan materi dan mental, serta menyediakan berbagai kebutuhan yang vital selama penelitian berlangsung, 6. Saudara, teman-teman, dan rekan-rekan mahasiswa lain yang turut membantu dalam pembuatan laporan ini, baik secara langsung maupun tidak. Penulis berharap karya tulis ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan dapat mengilhami perkembangan pada teknologi pengendalian level air. Mengingat vii
karya tulis ini jauh dari sempurna, setiap kritik dan saran yang diberikan akan membantu menyempurnakan karya tulis ini. Karawaci, 29Desember 2011
Penulis
viii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR PERSETUJUAN DOSEN PEMBIMBING PERSETUJUAN TIM DOSEN PEMBIMBING ABSTRAKSI ...................................................................................................... v ABSTRACT ...................................................................................................... vi KATA PENGANTAR ....................................................................................... vi DAFTAR ISI ..................................................................................................... ix DAFTAR TABEL ............................................................................................. xi DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xii DAFTAR RUMUS .......................................................................................... xiv DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xiv BAB I
PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang ........................................................................... 1
1.2
PokokPermasalahan ................................................................... 2
1.3
PembatasanMasalah ................................................................... 2
1.4
TujuanPenelitian ........................................................................ 2
1.5
Sistematika Penulisan ................................................................ 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1
Sifat konduktivitas air ................................................................ 4
2.2
Cara kerja solenoid valve ........................................................... 6
2.3
Cara kerja pompa air .................................................................. 8
2.4
Prinsip Bernoulli ...................................................................... 10
2.5
Mikrokontroller ....................................................................... 13
2.6
Relay ....................................................................................... 14
2.7
Cara kerja power supply unit .................................................... 16
2.8
Langkah-langkah dalam merancang dan mengembangkan suatu produk ..................................................................................... 17
BAB III METODE PENELITIAN 3.1
Penelitian Pendahuluan ............................................................ 20 ix
3.2
Tinjauan Pustaka...................................................................... 20
3.3
Pemilihan Topik ...................................................................... 20
3.4
Identifikasi Masalah ................................................................. 21
3.5
Penentuan Tujuan .................................................................... 21
3.6
Pembuatan dan Analisis Desain ............................................... 21
3.7
Pembuatan Alat Peraga ............................................................ 21
3.8
Uji Coba Alat Peraga dan Pengambilan Data ........................... 22
3.9
Pengolahan Data ...................................................................... 22
3.10
Analisis Data ........................................................................... 23
3.11
Kesimpulan dan Saran ............................................................. 23
BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 4.1
Customer requirement.............................................................. 25
4.2
Conceptual design ................................................................... 26
4.3
Bill of Material ........................................................................ 29
4.4
Gambar susunan alat peraga ..................................................... 33
4.5
Wiring diagram........................................................................ 36
4.6
Programsistem ......................................................................... 36
4.7
Data Observasi......................................................................... 37 4.7.1 Data kinerja alat .............................................................. 38 4.7.2 Data hambatan air ........................................................... 38
BAB V ANALISIS DAN PEMBAHASAN 5.1
Pembahasan cara kerja alat .........................................................42
5.2
Perbedaan sistem awal dengan sistem akhir ................................46
5.3
Analisis hasil perbandingan sistem dengan requirement ..............54
5.3
Analisis sistem ............................................................................56
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1
Kesimpulan.............................................................................. 63
6.2
Saran........................................................................................ 63
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................67 LAMPIRAN .................................................................................................... .....
x
DAFTAR TABEL Tabel 4.1
Tabel Bill of material .................................................................. 21
Tabel 4.2
Tabel data kinerja alat ................................................................. 38
Tabel 4.3
Tabel hambatan air dari berbagai sumber .................................... 40
Tabel 4.4
Tabel lengkap data air ................................................................. 41
Tabel 5.1
Tabel rangkuman perbandingan hasil pengamatan dengan kriteria ................................................................................................... 55
xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Gambar simbol solenoid valve 2/2 way, normally closed .................. 7 Gambar 2.2 Gambar pilot controlled solenoid valve ............................................. 7 Gambar 2.3 Gambar arah aliran air dan komponen pompa radial.......................... 9 Gambar 2.4 Gambar pipa untuk menjelaskan prinsip Bernoulli .......................... 10 Gambar 2.5 Gambar potongan melintang dari pompa sentrifugal ....................... 12 Gambar 2.6 Skema relay dalam kondisi ‘off’ ..................................................... 15 Gambar 2.7 Skema relay dalam kondisi ‘on’ ...................................................... 15 Gambar 3.1 Gambar diagram alir pembuatan alat peraga.................................... 24 Gambar 4.1 Gambar pembagian sub-fungsi alat peraga ...................................... 27 Gambar 4.2Gambar CAD alat peraga tampak depan .......................................... 34 Gambar 4.3 Gambar CAD alat peraga tampak atas ............................................. 35 Gambar 4.4Gambar wiring diagram ................................................................... 36 Gambar 4.5 Gambar flowchart program sistem .................................................. 37 Gambar 5.1 Gambar kondisi 1............................................................................ 43 Gambar 5.2 Gambar solenoid valve 'isi’ terbuka dan mengisi tangki .................. 43 Gambar 5.3 Gambar kondisi 2............................................................................ 44 Gambar 5.4 Gambar kondisi 3............................................................................ 45 Gambar 5.5 Gambar kondisi 4............................................................................ 45 Gambar 5.6 Gambar desain awal, tampak depan ................................................ 47 Gambar 5.7 Gambar desain perbaikan 1, tampak depan...................................... 49 Gambar 5.8 Gambar desain perbaikan 2, tampak depan...................................... 50 Gambar 5.9 Gambar setting sambungan socket .................................................. 51 Gambar 5.10 Gambar sistem perbaikan 3, tampak depan .................................... 53 xii
Gambar 5.11 Gambar perbandingan sambungan baru (kiri) dengan sambungan lama (kanan)........................................................................................... 53
xiii
DAFTAR RUMUS Persamaan 2.1 Persamaan perhitungan pH ....................................................... 4 Persamaan 2.2 Persamaan perhitungan konduktivitas air pada suhu tertentu ..... 5 Persamaan 2.3 Persamaan perhitungan resistivitas ........................................... 5 Persamaan 2.4 Persamaan perhitungan konduktivitas ....................................... 6 Persamaan 2.5 Persamaan perhitungan head pompa ......................................... 9 Persamaan 2.6 Persamaan perhitungan impeller peripheral velocity ................. 10 Persamaan 2.7 Persamaan prinsip Bernoulli ..................................................... 11 Persamaan 4.1 Persamaan perhitungan hambatan ............................................. 32
xiv
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Bill of Material lengkap dengan gambar Lampiran 2 Gambar susunan lengkap Lampiran 3 Program list sistem
xv
