APLIKASI KONTROL DAN MONITORING KEBOCORAN OLI PADA TANGKI SISTEM HIDROLIK DENGAN MIKROKONTROLER MENGGUNAKAN PEMOGRAMAN BORLAND DELPHI Fahrul Zamiri Teknik Informatika STMIK ATMA LUHUR PANGKALPINANG Jl. Jend. Sudirman Selindung Lama Pangkalpinang Kepulauan Babel email :
[email protected]
Abstrak The hydraulic system is a technology that utilizes liquid ( oil ) , to perform an inline movement or rotation . The hydraulic system is currently growing and most modern machinery is moved using a hydraulic system . Over time of course many problems often occur beyond human control , such as a leak in the tank or pipe hydraulic system , which can result in large losses for the owner. Therefore , made this thesis aimed to detect oil leaks in hydraulic systems , and monitoring the level of the oil level in the show on a computer using software Borland Delphi , so that it can minimize the losses incurred. This tool detects leaks in the hydraulic tank using the oil level sensor . In one level it represents the oil volume of 1 liter , the test results can be in monitoring through the display on the computer .
Kata kunci : Hydraulic System , Serial Communications , Microcontroller , Borland Delphi .
1. Pendahuluan Sistem hidrolik sebetulnya sudah banyak dikenal di masyarakat dan tidak sedikit kita menemukan alat tersebut. Sitem hidrolik mempunyai fungsi yang sangat berperan penting bagi masyarakat terutaman bagi mereka yang memilik kendaraan berat, karena apabila mereka menggunakan system hidrolik akan terasa mudah dalam melakukan perkerjaannya. Selain itu juga sistem hidrolik banyak digunakan di kapal chemical tanker adalah kapal yang mempunyai beban mati 25.000 ton, sehingga untuk menciptakan kecepatan yang diinginkan harus membutuhkan daya yang besar pula. Kapal ini mempunyai beban mesin sebesar 10.710 BHP dengan massa 179.600 kg, sehingga perlu dikencangkan dengan kontruksi kapal, agar mesin terikat dan tidak menimbulkan getaran yang besar akibat pemasangan bolt yang tidak merata yaitu untuk mengangkat beban yang berat. Alat yang biasa digunakan untuk pengencangan yaitu hydraulic jack. Dan juga sistem hidrolik banyak juga digunakan di safety stand, safety stand adalah merupakan alat penopang dan pengaman kendaraan yang sudah diangkat dengan dongkrak. Khususnya dibengkel dan garasi, safety stand mutlak dibutuhkan karena dongkrak atau jack tidak dapat menjamin keamanan terhadap terjadinya slip antara dongkrak dengan titik tumpu pada kendaraan, terutama jika Cranes digunakan khusus untuk mengangkat engine dan transmisi yang akan diperbaiki dan sekaligus untuk memasangkannya setelah perbaikan. Untuk itu, cranes
dilengkapi dengan roda agar bisa memindahkan engine ke tempat perbaikan. Seiring berjalannya waktu tentu banyak masalah yang sering terjadi diluar pengawasan manusia, apalagi hal tersebut dapat merugikan banyak orang, misalnya terjadi kebocoran pada tangki atau pipa sistem hidrolik, sehingga tekanan yang dihasilkan berkurang, dalam hal tersebut dapat mengakibatkan kerugian karena banyaknya oli yang bocor dan beban yang diangkat oleh sistem hidrolik bisa jatuh atau tidak terangkat karena kekurangan tekanan oli. Oleh karena itu diperlukan alat beserta aplikasi yang dapat memonitoring level ketinginggian tangki hidrolik dan dapat member informasi kepada penjaga keamananan atau security jika terjadi kebocoran pada tangki sistem hidrolik dan pipa sistem hidrolik, sehingga dapat meminimalkan terjadinya kerugian dan kerusakan alat atau barang. Dalam hal itu penulis bermaksud untuk merancang sebuah aplikasi beserta alat yang dapat mendeteksi kebocoran tersebut dengan judul ” Aplikasi Kontrol dan Monitoring Kebocoran Oli Pada Tangki Sistem Hidrolik Dengan Mikrokontroler Menggunakan Pemograman Borland Delphi”.
2. Tinjauan Pustaka Pengenalan Sistem Hidrolik Kata hidrolik berasal dan bahasa lnggris hydraulic yang berarti cairan atau minyak. Prinsip dan peralatan hidrolik memanfaatkan konsep
tekanan, yaitu tekanan yang diberikan pada salah satu silinder akan diteruskan ke silinder yang lain,sesuai dengan hukum Pascal. Manfaat dan Kelebihan Sistem Hidrolik Keuntungan sistem hidrolik banyak memiliki keuntungan. Sebagai sumber kekuatan untuk banyak variasi pengoperasian. Keuntungan sistem hidrolik antara lain: a. Ringan. b. Mudah dalam pemasangan. c. Sedikit perawatan. d. Sistem hidrolik hampir 100 % efisien. bukan berarti mengabaikan terjadinya gesekan fluida. e. Tenaga yang dihasilkan sistem hidrolik besar sehingga banyak a. diaplikasikan pada alat berat seperti crane, kerek hidrolik dll. f. Oli juga bersifat sebagai pelumas sehingga tingkat kebocoran lebih a. jarang dihandingkan dengan sistem pneurnatik. g. Tidak berisik. Pengenalan Mikrokontroler Mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus. Sederhananya, cara kerja mikrokontroler sebenarnya hanya membaca dan menulis data. Sekedar contoh, bayangkan diri anda saat mulai belajar membaca dan menulis, ketika anda sudah bisa melakukan hal itu anda mulai bisa membaca tulisan apapun baik itu tulisan buku, cerpen, artikel dan sebagainya, dan andapun mulai bisa menulis hal-hal sebaliknya. Dengan penggunaan mikrokontroler ini maka : a. Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas. b. Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar dari sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi. c. Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompak. Mikrokontroler AVR ATMega 8535 Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16bit (16-bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 (satu) siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock. Tentu saja itu terjadi karena kedua jenis mikrokontroler tersebut memiliki arsitektur yang berbeda. AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing), sedangkan seri MCS51 berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing). Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi empat kelas, yaitu keluarga
ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama. Mikrokontroler ATmega8535 memiliki beberapa fitur atau spesifikasi yang menjadikannya sebuah solusi pengendali yang efektif untuk berbagai keperluan.
a. b. c. d. e. f. g. h. i. j. k. l.
Gambar 2.1 Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8535 Fitur-fitur tersebut antara lain: Saluran I/O sebanyak 32 buah, yang terdiri atas Port A, B, C dan D. ADC (Analog to Digital Converter). Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan perbandingan. CPU yang terdiri atas 32 register. Watchdog Timer dengan osilator internal. SRAM sebesar 512 byte. Memori Flash sebesar 8kb dengan kemampuan read while write. Unit Interupsi Internal dan External. Port antarmuka SPI untuk men-download program ke flash. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. Antarmuka komparator analog. Port USART untuk komunikasi serial.
Potensiometer Potensiometer adalah perangkat komponen elektronika bagian dari sebuah resistor yang memiliki tiga terminal dengan sambungan yang membentuk pembagi tegangan yang dapat di setel. Jika anda menemukan potensiometer yang menggunakan dua terminal tetap masih bisa digunakan dengan cara salah satu dari terminal tetap dan terminal geser. Komponen elektronika ini berperan sebagai resistor variabel atau Rheostat. Prinsip kerja potensiometer dapat kita anggap sebagai gabungan dari dua buah resistor yang kita hubungkan seri (R1 dan R2. Tapi dalam dua buah resistor yang kita pakai nilai resistansinya dapat di rubah. Resistansi total dari sebuah resistor akan selalu tetap dan nilai ini merupakan nilai resistansi potensiometer (Variabel Resistor). Jika nilai resistansi
dari resistor 1 di perbesar dengan cara memutar bagian potensiometer, maka otomatis nilai resistansi dari resistor 2 akan berkurang, begitu juga sebaliknya.
c. Gambar 2.2 Struktural Internal Potensiometer Beserta Bentuk dan Simbolnya
3. Metode Penilitian Pada dasarnya, metode penelitian merupakan cara ilmiah untuk mendapatkan data dengan tujuan dan maksud tertentu. Dalam melakukan penelitian ini, metodologi sangat diperlukan sebagai pedoman tentang bagaimana dan apa saja yang harus dilakukan selama pengembangan aplikasi ini. Pada penulisan skripsi ini, penulis menggunakan metodologi iterasi dimana setiap fase dilakukan secara berulang-ulang sampai rancangan benar. Adapun tahapan dari metodologi iterasi sebagai berikut : a. Metode Kepustakaan Metode kepustakaan ini dilakukan untuk mengumpulkan data dan informasi melalui catatancatatan selama riset, diktat-diktat, buku-buku serta beberapa situs internet yang berkaitan dengan penyusunan skripsi dan aplikasi yang sedang dianalisa dan di rancang b. Metode Wawancara Dengan cara terjun langsung ke lapangan dan melakukan wawancara dengan pihak-pihak yang pekerjaanya menggunakan sistem hidrolik seperti di kapal chemical tanker untuk mengetahui peermasalahn yang dihadapi dan mendiskusikan aplikasi yang diharapkan dapat memecahkan masalah tersebut. Pengembang Perangkat Lunak Pengembangan perangkat lunak ini menggunakan metode OOP (Object Oriented Programming) yang merupakan metode analisis yang memeriksa kebutuhan (requirements) dari sudut pandang kelaskelas dan objek yang ditemui dalam ruang lingkup permasalahan yang mengarahkan arsitektur software yang didasarkan pada manipulasi objek-objek sistem dan subsistem. Dalam OOP terdapat konsep dasar, yaitu : a. Encapsulation (Pembungkusan) Variabel dan method dalam suatu obyek dibungkus agar terlindungi dari pengguna obyek. Konsep ini pada dasarnya merupakan perluasan dari tipe data struktur. b. Inheritance (Pewarisan)
d.
e.
Inheritance adalah penurunan sifat dari Superclass kepada Subclass sehingga apa yang dimiliki oleh Superclass, dimiliki juga oleh Subclass. Class yang mewarsisi disebut superclass, sedangkan class yang diberi warisan disebut subclass. Begitu juga dengan subclass, subclass juga bisa mewariskan atau berlaku sebagai superclass bagi class yang lain yang disebut Multilevel Inheritance. Polymorphism ( Perbedaan Bentuk ) Polymorphism merupakan kemampuan objekobjek berbeda kelas dalam pewarisan objek untuk merespon secara berbeda terhadap suatu pesan yang sama dan untuk memutuskan method mana yang akan diterapkan kepada sebuah objek. Class Class adalah penggambaran sebuah objek dan juga tentang fungsi objek itu sendiri. Di dalam class dideklarasikan variable dan method yang dimiliki objek. Proses pembuatan obyek dari sebuah class disebut Instantiation. Class memiliki anggota yang disebut Class Member. Class Member tediri dari atribut dan method. 1) Method Method adalah suatu operasi berupa fungsifungsi yang dapat dikerjakan oleh suatu objek. Method didefinisikan pada class , akan tetapi dipanggil melalui object. Method sangat menentukan perilaku objek. 2) Atribut Atribut adalah sesuatu yang dimiliki oleh sebuah class. 3) Object Object adalah hasil bentukan dari class Sedangkan metodelogi ataupun cara sistematis untuk mengerjakan analisys dan design yang digunakan adalah OOSE (Object Oriented Software Engineering) OOSE berasal dari penggabungan 3 (tiga) teknik yang berbeda, yaitu: Object Oriented Programming, Conceptual Modeling dan Block Design. Metode OOSE juga dikenal sebagai “Use Case Driven Approach”. Notasi pemodelan dalam perancangan perangkat lunak ini menggunakan notasi pemodelan UML (Unified Modelling Language) yang merupakan “bahasa” yang telah menjadi standar dalam visualisasi, merancang dan mendokumentasikan sistem piranti lunak. Diagram UML ditunjukan pada gambar 3.1.
b.
Gambar 3.1 Diagram UML Tahapan Pengembang Dasar utama dari metodologi ini berdasarkan pada penggunaan use case. Semua tahapan utama siklus hidup pengembangan beorientasi objek ini berbasis pada use case, yaitu analisis, desain dan testing. Alasan diperkenalkannya metodologi seperti ini adalah untuk membuat sistem yang diproduksi lebih berguna dan lebih dapat beradaptasi pada perubahan pemanfaatan. a. Analisa Sistem Siklus hidup pengembangan berorientasi objek terdiri dari pengumpulan kebutuhan akan sistem dan menganalisa kebutuhan tersebut. Pada tahap ini, untuk memperoleh data , penulis melakukan serangkaian observasi dan wawancara kepada pihak-pihak yang dianggap terkait dan berkepentingan dalam penelitian ini. Adapun observasi dilakukan di kapal chemical tanker yang mengguanakan sistem hidrolik pada alat pengencang mesin kapal yang biasa di sebut hydraulic jack dan juga observasi dilakukan di mobil cranes yang menggunakn sistem hidrolik. Selain itu, dilakukan wawancara kepada pegawai untuk mendapatkan data yang dibutuhkan untuk analisa selanjutnya, penulis juga mengumpulkan beberapa literatur, artikel yang berhubungan dengan penelitian. Data yang telah didapatkan selanjutnya di analisa untuk mendapatkan hasil yang demi kepentingan pada tahap konstruksi selanjutnya dijadikan acuan untuk pembangunan aplikasi. Pada analisis use case dalam hal ini menggunakan tool sebagai berikut : 1) Actifity Diagram Dalam tahap awal ini, Actifity Diagram berjalan digunakan untuk memodelkan alur kerja atau workflow sebuah proses bisnis dan urutan aktifitas di dalam ssuatu proses. 2) Use Case Diagram Dalam tahap ini, Use Case Diagram digunakan untuk menjelaskan manfaat sistem jika dilihat menurut pandangan orang yang berada diluar sistem. 3) Deskripsi Use Case
c.
d.
e.
f.
Merupakan gambaran fungsi masing-masing use case yang berada di dalam sistem. Perancangan Sistem dan pembuatan hardware Pada tahap konstruksi, model selanjutnya dikembangkan lebih lanjut dan kesluruhan sistem dirancang dan diimplementasiakn. Terdapat dua tahapan dalam proses konstruksi, yaitu desain dan implementasi. Dibuat juga rancangan layar dan rancangan aplikas dan juga rancangan pembuatan hardware agar alat dapat berfungsi semaksimal mungkin dengan tata letak komponen yang nantinya akan digunakan yang dapat memenuhi kebutuhan pengguna. Selanjutnya, penulis menggunakan bahasa pemograman boland delphi untuk mengimplementasikan hasil rancangan kedalam kode program (coding). 1) Rancangan Layar 2) Sequence Diagram 3) Deployment Diagram 4) Rancangan Blok Diagram Coding Pada tahapan ini dilakukan penulis program dengan menggunakan suatu bahasa pemograman yang diperlukan, selanjutnya akan di lakukan compiler. Compiler Compiler adalah program sistem yang digunakan sebagai alat bantu dalam pemograman . Perangkat lunak yang melakukan proses penterjemahan code (yang dibuat programmer) ke dalam bahasa mesin. Hasil dari penterjemahan ini adalah bahasa mesin. Pada beberapa compiler, output berupa bahasa mesin dilaksanakan dengan proses assembler yang berbeda. Testing/Pengujian Tahap testing mengintegrasikan kesuluruhan sistem secara bersama-sama dan memverifikasi bahwa sistem yang benar telah dibangun. Setelah keseluruhan aplikasi dibangun, selanjutnya dilakukan uji coba untuk memastikan apakah aplikasi yang dibangun sudah siap digunakan dan memenuhi semua kriteria serta kebutuhan pengguna. Pengujian dilakukan dengan metode blackbox testing,dimana pengujian ini berfokus pada persyaratan fungsional dari aplikasi yang dibuat. Instalasi/Implementasi Implementasi sistem berguna untuk mengetahui apakah program yang telah dibuat dapat berjalan secara maksimal, untuk itu maka program tersebut harus diuji dahulu mengenai kemampuannya agar dapa berjalan sesuai dengan yang diharapkan pada saat implementasi nantinya.
4. Hasil dan Pembahasan Analisa dan Masalah Berdasarkan hasil penelitian dan pengamatan penulis, masalah yang ada pada kapal tanker, alat cranes / mobil crane, dan juga alat-alat yang menggunakan sistem hidrolik adalah sebagai berikut: a. Membangun aplikasi alat pendeteksi kebocoran oli pada tangki sistem hidrolik. b. Membangun cara mengoperasikan aplikasi alat pendeteksi kebocoran oli pada tangki sistem hidrolik. c. Menyajikan informasi hasil yang diperoleh dari aplikasi alat pendeteksi kebocoran oli pada tangki hidrolik. d. Membangun cara komunikasi antara mikrokontroler dengan aplikasi pada komputer.
Gambar 4.3 Use Case Rancangan Layar
Analisa Proses / Activity Diagram (Activity diagram proses manual terjadinya kebocoran pada sistem hidrolik)
Gambar 4.4 Rancangan layar awal aplikasi kontrol dan monitoring kebocoran oli pada sistem hidrolik
Gambar 4.1 Activity Diagram Analisa Proses / Activity Diagram (Activty diagram proses penggunaan alat dan aplikasi monitoring kebocoran oli pada sistem hidrolik)
Gambar 4.5 Rancangan Layar Setting Com Port
Gambar 4.5 Rancangan Layar Saat Monitoring Sequence Diagam Gambar 4.2 Activity Diagram Use Case
Gambar 4.6 Sequence diagram aplikasi monitoring
Pada level 10 volume oli pada tangki 10 liter dengan status normal, sehingga motor pompa oli hidup dan proses berjalan dengan baik, dan untuk proses pengujian level 10 dapat dilihat pada gambar di bawah ini :
Gambar 4.7 Sequence diagram proses aplikasi monitoring Deployment Diagram
Gambar 4.10 Monitoring Level 10
Gambar 4.8 Deployment Diagram Blok Diagram Alat
Pengujian Level 9 Pada level 9 volume oli pada tangki adalah 9 liter dengan status normal, sehingga motor pompa oli hidup dan proses berjalan dengan baik, dan untuk proses pengujian level 9 dapat dilihat pada gambar di bawah ini :
Gambar 4.9 Blok Diagram Alat Pengujian Aplikasi Keterangan dari fungsi menu aplikasi adalah sebagai berikut : a. Setting berfungsi untuk mengatur com yang kita gunakan. b. Connect berfungsi untuk menghubungkan komunikasi antara komputer dengan mikrokontroler. c. Disconnect berfungsi untuk memutuskan hubungan komunikasi antara komputer dengan mikrokontroler. d. Level oli berfungsi untuk mengetahui ketinggian oli. e. Status oli berfungsi untuk mengetahui status ketinggian oli apakah normal atau tidak. f. Volume oli berfungsi untuk mengetahui volume oli yang ada dalam tangki. g. Proses berfungsi untuk melihat proses yang sedang berlangsung. h. Level ketinggian oli berfungsi untuk melihat level ketinggian oli secara grafik box. i. Exit berfungsi untuk menutup aplikasi monitoring. Pengujian Level 10
Gambar 4.11 Monitoring Level 9 Pengujian Level 8 Pada level 8 volume oli pada tangki adalah 8 liter dengan status bocor sehingga motor pompa oli akan padam, karena untuk status normal maka level ketinggian oli harus mencapai level 9 samapai level 10, dan untuk proses pengujian level 8 dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
Gambar 4.12 Monitoring Level 8
5. Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Dari hasil analisa dan pengujian yang dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : a. Dalam satu level itu mewakili volume oli sebanyak 1 liter. b. Penggunaan sensor pressure diganti menggunakan switch biasa. c. Alat dan aplikasi pada proyek ini bisa mendeteksi kebocoran pada tangki sistem hidrolik. d. Persentase error antara perhitungan dan pengukuran nilai ADC adalah ± 2%. Saran Saran yang dapat penulis sampaikan untuk mengembangkan aplikasi ini adalah: a. Untuk pengembang lebih lanjut tampilan monitoring bisa dimodifikasi menjadi web bahkan ke aplikasi android. b. Untuk komunikasi serial bisa dimodifikasi menggunakan wifi, agar bisa di monitoring dari jarak jauh tanpa kabel serial. c. Untuk keadaan realnya pemilihan sensor yang sesuai sangat penting, agar alat dan aplikasi dapat bekerja dengan baik. d. Untuk pengembangan lebih lanjut bisa menambahkan alarm atau sirine jika terjadi kebocoran.
Daftar Pustaka [buku1] Agarwal, B. B. et al. 2010.Software engineering and testing. Jones and Bartlett Publishers, LLC: [buku2] Bannett, Simon. et al. 2002.Object-Oriented Systems Analysis And Desain Using UML. The McGraw-Hill Companies, [buku3] Bruegge, Bernd. H. Dutoit, Allen. 2010.Object-Oriented Software Engineering Using UML, Patterns And Java. [buku4] Chandarela Happy. 2010. Seri Penentu Praktis Pemograman Delphi 7.0, Alex Media Kompotindo. [buku5] Hariyanto Ari. 2013. Bahasa Pemograman Bahasa C Untuk Mikrokontroler ATMega 8535, Andi. [buku6] Lega Martin, 2012. 36 Jam Belajar Komputer Pemograman Visual Boarland Delphi 7, Alex Media Kompotindo. [buku7] Skripsi_1011500040. Bab III Pemodelan Proyek, Perpustakaan STMIK Atma Luhur, Pangkalpinang. [buku8] Skripsi_1011500068 Bab II Landasan Teori, Perpustakaan STMIK Atma Luhur , Pangkalpinang.
[buku9] Syahwil Muhammad. 2014. Panduan Mudah Simulasi & Praktek Mikrokontroler Ardunio. Andi [buku10]Winoto Ardi. 2011. Mikrokontroler AVR ATMega 8/32/16/8535 dan Pemogramannya Dengan Bahasa C Pada WinAVR, Informatika
