34
BAB III METODE PENELITIAN
A. Tempat dan Waktu Penelitian dan perancangan tugas akhir ini dimulai sejak bulan Juli 2013 sampai bulan Mei 2014, dilakukan di Laboraturium Elektronika jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung
B. Alat dan Bahan Berikut adalah alat yang digunakan dalam membuat alat Sistem Pemeliharaan Ayam Setelah Menetas: 1. Solder, tinol, feri clorid 2. Tang, obeng, kabel 3. Gergaji, penggaris Sedangkan untuk bahan yang digunakan terdiri atas dua macam, yaitu : 1. Bahan mekanik, terdiri dari: a) Plastik fiber b) Besi ulir c) Plastik fiber d) Besi ulir
35
2. Bahan elektrikal, terdiri dari: a) PCB b) PLC OMRON SYSMAC CPM1A 20-CDR-A-V1 c) Penguat (berupa IC Op. Amp) d) Rele e) Sensor suhu (LM 35), dan comparator analog (IC 741) f) Limit switch g) Elemen Heater dan Sensor Kelembaban HS 1101 h) Motor DC untuk konveyor dan penutup konveyor i) Motor servo untuk buka tutup tempat makanan j) Fan k) Catu daya (trafo dan dioda) j) Optocoupler dan Micro Switch
C. Prosedur Kerja Dalam penyelesaian tugas akhir ini ada beberapa langkah kerja yang dilakukan untuk mencapai hasil akhir yang diinginkan, diantaranya: 1. Spesifikasi rancangan 2. Perancangan perangkat keras dan peragkat lunak 3. Pembuatan alat 4. Pengujian alat
36
Mulai
Menentukan konsep alat
Men-download program pada PLC
Pembuatan rancangan Hardware
Tidak
Download program berhasil Ya
Pembuatan program
Pengujian keseluruhan alat Tidak
Program kerja
Ya
Tidak
Sistem kerja
Ya
Selesai
Gambar 3.1 : Diagram Alir Pengerjaan Tugas Akhir
37
1. Spesifikasi Rancangan Sistem pemeliharaan ayam setelah menetas, adalah suatu alat elektrikal yang berfungsi untuk memberikan suhu lingkungan sesuai dengan kebutuhan ayam yang baru menetas, yaitu antara 32 0C sampai 35 0C, dan sekaligus memberikan makanan dengan menggunakan konveyor, yang membawa makanan ayam dari sumber makanan menuju ruangan dimana ayam ditempatkan. Berikut adalah blok diagram perancangan alat:
SENSOR SUHU HEATER
SENSOR KELEMBABAN
FAN
LIMIT SWITCH CONVEYOR
Converter
PLC
Relay
LIMIT SWITCH PENUTUP CONVEYOR
LIMIT SWITCH PENUTUP SUMBER MAKANAN
CONVEYOR MAKANAN
PENUTUP CONVEYOR
PENUTUP SUMBER MAKANAN
Gambar 3.2 : Blok Diagram Perancangan Alat
Pada gambar di atas, terlihat bahwa alat ini terdiri dari: 1. Data Masukan PLC: a) Sensor kelembaban,menggunakan sensor kelembaban HS 1101 yang dapat mengukur kelembaban dari 0% RH-100% RH, keluaran sensor diumpankan ke penguat analog berbentuk komparator analog. b) Sensor suhu, menggunakan IC tipe LM 35,yang dapat mengukur suhu dari 0 sampai 150 0C, keluaran sensor diumpankan ke penguat analog berbentuk komparator analog menggunakan IC 741,
38
c) Limit Switch Conveyor, terdiri dari dua buah, yaitu untuk posisi maksimal konveyor (berada pada posisi pakan ayam),dan posisi minimal konveyor (konveyor berada pada posisi isi ulang pada sumber makanan) d) Limit Switch penutup konveyor, terdiri dari dua buah, yaitu posisi konveyor terbuka, dan posisi konveyor tertutup, e) Limit Switch penutup sumber makanan, terdiri dari dua buah, yaitu posisi buka dan posisi tutup.
2. PLC,yang digunakan adalah tipe OMRON CPM1A 20-CDR-A-V1, yang memiliki sistem output rele DC. PLC ini mempunyai 12 jalur input dan 8 jalur output, dengan power supply + 24 volt AC.
3. Data Output (command) a) Elemen Heater terdiri dari elemen pemanas yang berfungsi untuk mengatur suhu ruang ayam, b) Fan berfungsi untuk sirkulasi udara pada ruang pemeliharaan ayam, c) Konveyor Makanan,yaitu motor penggerak belt conveyor yang membawa makanan ayam dari sumber makanan menuju tempat ayam makan, d) Penutup Makanan,yaitu atap penutup dan pembuka konveyor, dimana pada saat konveyor sudah terisi makanan maka penutup ini akan membuka sehingga ayam dapat mengambil makanan dalam belt conveyor,
39
e) Penutup Sumber Makanan,yaitu penutup sumber makanan, yang hanya membuka pada saat mengisi ke konveyor,dan pada saat konveyor telah cukup terisi makanan, maka penutup kembali menutup.
Sistem kerja alat: Pada kondisi mula-mula konveyor berada pada posisi isi makanan ayam, setelah penutup sumber makanan ayam terbuka, konveyor bergerak, sehingga pakan ayam bergerak menuju tempat makan ayam. Setelah titik maksimal dari limit swicth tersentuh lengan konveyor, maka konveyor berhenti, dan atap penutup conveyor bergerak membuka,dan ayam-ayam dapat memakan pakanannya. Setelah selang beberapa waktu, dianggap pakan ayam telah habis, konveyor kembali bergerak sampai titik tuang konveyor berada pada posisi isi pakan ayam. Sedangkan heater terbuat dari lampu pijar yang jumlahnya dapat menghasilkan suhu ruang ayam berada pada 32 0C sampai 35 0C. Kontrol suhu menggunakan sensor suhu tipe Integrated Circuit (IC), yang data outputnya diambil data pada suhu 32 0C sampai 35 0C. Alat ini menggunakan catu daya: 1. + 24 volt DC, sebagai sumber tegangan bagi program dan input PLC, 2. +12 volt, sebagai sumber tegangan bagi sensor suhu, komparator, driver (rele), dan motor penggerak konveyor, tutup makanan, fan, dan tutup konveyor. 1. 220 volt AC, sebagai sumber tegangan bagi heater (penghangat ruangan ayam).
40
Pada gambar 3.3 merupakan desain perancangan alat model sistem kandang ayam closed house: Heater Exhaust Fan Inlet Fan
60 Cm
Motor Servo
70
Conveyor Belt
Cm
80 cm
Tutup Conveyor
Gambar 3.3 : Desain Perancangan Alat
Pada rancangan alat kandang ayam Closed House di atas konveyor menggunakan motor DC gearbox sebagai motor penggeraknya, begitu pula dengan buka tutup konveyor menggunakan motor DC gearbox sebagai penggeraknya. Untuk tempat makanan menggunakan motor servo sebagai penggerak buka katup makanannya. Fan diletakkan sebagai inlet fan dan exhaust fan, sedangkan elemen heater menggunakan lampu bohlam dengan daya 100 W. Untuk dimensi kandang ayam ini sendiri berukuran 80 cm x 70 cm x 60 cm.
41
2. Perancangan Perangkat Keras dan Perangkat Lunak A. Catu Daya Perancangan alat yang pertama adalah catu daya.Catu daya pada alat ini menggunakan tegangan DC +12 volt, dan 24 volt. Tegangan +12 volt digunakan untuk mengaktifkan komponen sensor, dan komponen driver. Sedangkan untuk tegangan +24 volt digunakan untuk mengaktifkan komponen PLC sebagai kontrolnya, dan mengaktifkan keluaran sensor supaya dapat diterjemahkan oleh PLC. Berikut adalah rangkaian catu daya yang digunakan:
Gambar 3.4 : Rangkaian Catu Daya
B. Sensor Kelembaban Sensor kelembaban digunakan untuk mengindera tingkat kelambaban pada ruang anak ayam, yang menggunakan tegangan kerja+ 12 volt. Keluaran dari sensor diumpankan ke rangkaian penguat dengan menggunakan transistor tipe NPN, yang bertegangan kerja +12 volt. Keluaran dari transistor ini diumpankan ke rangkaian komparator analog jenis Op-Amp, yang bertegangan kerja +24 volt,
42
sehingga keluaran dari Op-Amp ini dapat diterima oleh PLC sebagai input “1” jika bertegangan +24 volt, dan input “0” jika bertegangan kurang dari 18 volt.
Mulai
Sensor Kelembaban HS 1101
Mengukur Kelembaban
Kelembaban
Ya
Fan On
< 60 %
Tidak
Kelembaban > 75 %
Ya
Fan Off
Tidak Ya
Reset
Tidak
Selesai Gambar 3.5 : Diagram Alir Sensor Kelembaban
43
Berikut adalah gambar rangkaian sensor kelembaban pada alat ini:
Gambar3.6. Rangkaian Sensor Kelembaban
Gambar 3.6 : Rangkaian Sensor Kelembaban
Gambar di bawah ini merupakan diagram sistem kendali dari sensor kelembaban yang digunakan pada sistem kandang ayam closed house:
Gambar 3.7 : Diagram Sistem Kendali Sensor Kelembaban
44
C. Sensor Suhu Sensor suhu digunakan sebagai pengindera tingkat suhu pada ruangan anak ayam, dimana suhu di ruangan tersebut dijaga pada nilai 250C sampai 320C. Sama halnya dengan sensor kelembaban, komponen ini menggunakan tegangan kerja sensor dan penguat adalah +12 volt, sedangkan untuk rangkaian Op-Amp menggunakan tegangan kerja +24 volt. Pada suhu dibawah 250C, output komparator suhu 250C bertegangan +24 volt, sedangkan pada suhu diatas 320C, komparator suhu 320C bertegangan +24 volt. LM 35
+24 Volt +12Volt
Komparator suhu 25
0
C
0
C
+24 Volt
Ref
+24 Volt
Ref Komparator suhu 32
Gambar 3.8 : Rangkaian Sensor Suhu
Gambar di bawah ini merupakan diagram sistem kendali dari sensor suhu yang digunakan pada sistem kandang ayam closed house:
Gambar 3.9 : Diagram Sistem Kendali Sensor Suhu
45
Mulai
Sensor Suhu LM 35
Mengukur Suhu
Suhu Y
Ya
0
< 25 C
Heater On
Tidak
Suhu Ya
Ya
0
> 32 C
Tidak Ya
Reset
Tidak
Selesai Gambar 3.10 : Diagram Alir Sensor Suhu
Heater Off
46
D. Limit Switch Limit Switch pada alat ini terdiri dari : a) Dua buah LS (limit switch) untuk konveyor, sebagai pemutus dan pengkontak tegangan +24 volt, pada saat konveyor berada pada posisi isi pakan, dan pada titik pakan ayam maksimal. Keluaran dari LS ini diumpankan ke PLC input I4 dan I5. Berikut adalah gambar rangkaian LS konveyor:
Gambar 3.11 : Rangkaian Limit Switch Konveyor b) Dua buah LS untuk tutup makanan, digunakan sebagai pemutus arus pada saat tutup makanan berada pada titik buka dan titik tutup. Berikut adalah gambar rangkaian LS untuk gerbang makanan:
Gambar 3.12 : Tempat Penyimpan Makanan Ayam
47
c) Dua buah limit switch untuk atap konveyor, digunakan sebagai pemutus arus pada saat atap konveyor berada pada titik maksimal buka, dan pada saat atap konveyor berada pada titik maksimal tutup. Berikut adalah gambar rangkaian limit switch untuk penutup konveyor:
Gambar 3.13
Gambar di bawah
: Penutup Konveyor
ini merupakan diagram sistem kendali dari sistem kerja
konveyor yang digunakan pada kandang ayam closed house:
Gambar 3.14 : Diagram Sistem Kendali Konveyor
48 Mulai
Tidak
Tombol Start ditekan S Ya 0
25 C Pakan 1.Buka
1. Optocoupler tersentuh 2. Konveyor Berhenti 3. Tutup Tempat Pakan 1.Buka Tempat Pakan 2.Konveyor Maju
1.Buka Atap Konveyor 2.Delay 1 jam
1.Tutup Atap Konveyor 2.Konveyor Mundur
1.Optocoupler tersentuh 2.Konveyor Berhenti 3.Delay 4 jam
Reset
Ya
S Tidak < 25 0C Selesai
Gambar 3.15 : Diagram Alir Konveyor, Tempat Pakan, dan Atap Konveyor
49
E. Programmable Logic Control (PLC) Jenis PLC yang digunakan adalah tipe OMRON CPM1A 20-CDR-A-V1
Gambar 3.16 : PLC tipe 20-CPM1A
PLC ini menggunakan tegangan kerja +24 volt AC, dan terdiri dari 12 input mulai dari I0 sampai I11, dan mempunyai 8 output mulai dari O0 sampai O7. Dalam alat ini, susunan input dan outputnya tampak dalam gambar 3.13. Sistem kontrol
50
output-nya menggunakan tegangan kerja +12 volt, untuk mengaktifkan rele kontrol yang menggunakan rele +12 volt pada koilnya.
F. Output PLC Output PLC pada alat ini terdiri dari: a) Kontrol Motor Konveyor, yang berfungsi memberikan arus dan tegangan kerja pada konveyor pada waktu yang telah ditentukan dalam program PLC. dalam rangkaian ini menggunakan sistem forward reverse motor DC, yaitu dengan menggunakan dua buah rele yang dirangkai sebagai berikut:
Gambar 3.17 : Rangkaian Sistem Forward Motor DC b) Kontrol Motor Tutup Makanan, yang berfungsi memberikan arus dan tegangan kerja pada motor tutup makanan pada waktu yang telah ditentukan dalam program PLC.
51
Dalam rangkaian ini menggunakan sistem forward reverse motor DC, yaitu dengan menggunakan dua buah rele yang dirangkai sebagai berikut:
Gambar 3.18 : Rangkaian Kontrol Penutup Makanan
c)
Kontrol Motor Atap Konveyor, yang berfungsi memberikan arus dan tegangan kerja pada motor atap konveyor pada waktu yang telah ditentukan dalam program PLC. dalam rangkaian ini menggunakan sistem forward reverse motor DC, yaitu dengan menggunakan dua buah rele yang dirangkai sebagai berikut :
Gambar 3.19 : Rangkaian Kontrol Atap Konveyor
52
3. Pembuatan Alat Tahapan berikutnya setelah perancangan adalah pembuatan alat berdasarkan rancangan yang telah dibuat tersebut. Adapun beberapa proses yang dilakukan dalam tahapan ini adalah: a. Menuliskan algoritma program ke PLC. b. Membuat listing program pada PC. c. Menggambar rangkaian elektronik menggunakan komputer dengan bantuan program aplikasi Diptrace. d. Memplot hasil gambar rangkaian pada PCB. e. Melakukan pemasangan komponen pada PCB. f. Melakukan penyolderan terhadap komponen dan PCB. g. Membentuk konstruksi alat sesuai dengan bentuk yang telah direncanakan.
4. Pengujian Alat Pengujian terhadap hasil perancangan ini dilakukan untuk mengetahui apakah alat sudah dapat bekerja seperti yang diharapkan, pengujian ini dilakukan dengan menguji sistem pemberian pakan ayam, sistem pemanas kandang, dan sistem sirkulasi udara kandang.
