BAB IV ANALISA DAN PENGUJIAN ALAT
4.1
Hasil Penelitian Setelah alat dan bahan didapat dan dipersiapkan maka perangkat-keras dan
perangkat-lunak telah berhasil dibuat sesuai dengan rancangan awal walau masih perlu sedikit penyempurnaan. Hasil dari proses pembuatan berupa suatu perangkat keras yang bisa dioperasikan secara manual ataupun otomatis melalui Serial monitor yang ada pada perangkat lunak Arduino
Gambar 4.1 Hasil perancangan alat
41 http://digilib.mercubuana.ac.id/
4.2 Analisa Alat Pada perancangan alat ini, dihasilkan suatu perangkat simulator yang pada awalnya menampilkan pemilihan mode operasi, yakni manual maupun otomatis pada layar LCD seperti gambar berikut ini.
Gambar 4.2 Tampilan awal layar LCD Dengan dihubungkannya port serial USB di modul Arduino ke komputer (sebagai HMI), maka kita dapat memerintah perangkat melalui Serial monitor yang merupakan fitur dari perangkat lunak Arduino
Gambar 4.3 Menu Serial monitor
42 http://digilib.mercubuana.ac.id/
Pada menu Serial monitor tersebut, untuk masuk ke mode operasi manual, maka ketik “m”, kemudian perangkat akan menampilkan parameter-parameter pada mode operasi manual di LCD-nya yang terdiri dari nilai aktual atau kondisi Fan1 (fan1), Fan2 (fan2), posisi servo valve (valve), dan nilai suhu aktual (T) seperti pada gambar berikut ini:
(a) LCD
(b) Serial monitor Gambar 4.4 Tampilan pada mode manual
Sedangkan untuk masuk ke mode operasi otomatis, maka pada Serial monitor ketik “a”, kemudian perangkat akan menampilkan parameter-parameter pada mode operasi otomatis di layar LCD-nya yang terdiri dari nilai setpoint (s), Fan1 (f1), Fan2 (f2), servo valve (vlv) dan nilai suhu aktual (T) seperti gambar berikut ini
43 http://digilib.mercubuana.ac.id/
(a) LCD
(b) Serial Monitor
Gambar 4.5 Tampilan saat mode otomatis 4.2.1 Cara kerja mode manual Pada mode manual, operator memasukkan nilai parameter kecepatan untuk Fan1, Fan2, dan servo valve secara bersama dengan mengetik di layar Serial monitor dengan format s(nilai fan1),(nilai fan2),(nilai posisi servo valve), kemudian tekan “enter”. Sebagai contoh: s100,200,90. Maka Fan1 akan berputar dengan umpan nilai PWM 100, Fan2 berputar dengan umpan nilai PWM 200 dan servo valve akan bergerak/berputar sejauh 900 (1/4 putaran). Nilai parameter di Serial monitor dan LCD juga akan tertampil sesuai setingan dari Serial monitor tersebut. Untuk melakukan perubahan parameter, lakukan kembali pengisian parameter seperti pengetikan diatas sesuai kebutuhan operasi.
44 http://digilib.mercubuana.ac.id/
Gambar 4.6 Memasukkan parameter mode manual 4.2.2 Cara kerja mode otomatis Setelah melakukan pemilihan mode otomatis, maka operator hanya melakukan pengisian nilai setpoint suhu pada Serial monitor sesuai dengan kebutuhan. Format yang diketik di Serial monitor untuk memasukkan setpoint cukup dengan ketik s (nilai setpoint), kemudian tekan “enter”. Sebagai contoh: s30. Dengan memasukkan suhu setpoint tersebut, kemudian perangkat akan membandingkan nilainya dengan suhu aktual yang didapat dari sensor suhu yang telah dikonversi pada program Arduino. Apabila nilai setpoint lebih kecil dari suhu aktualnya, maka perangkat otomatis akan mengaktifkan (memutar) Fan1 dan menaikkan putarannya sampai didapatkan suhu aktual sama dengan setpoint dan seterusnya seperti yang telah dijelaskan di bab sebelumnya. Mengenai besarnya peningkatan dan penurunan 45 http://digilib.mercubuana.ac.id/
putaran yang disesuaikan dengan selisih nilai setpoint dan suhu aktual juga berhasil dilakukan setelah beberapa kali uji coba. Operator bisa melakukan pengisian untuk merubah nilai setpoint setiap saat. Untuk tampilan saat memasukkan parameter setpoint pada mode otomatis pada Serial monitor adalah seperti gambar berikut:
Gambar 4.7 Memasukkan parameter setpoint mode otomatis Perangkat ini juga memberikan kemudahan untuk operator apabila menginginkan perubahan mode operasi pada saat suatu mode operasi sedang berjalan. Yakni dengan ketik mode operasi yang diinginkan pada Serial monitor. Sebagai contoh: saat mode operasi manual sedang dijalankan, untuk mengubah menjadi mode otomatis hanya dengan ketik “a” di Serial monitor kemudian “enter”. Mode operasi langsung
46 http://digilib.mercubuana.ac.id/
berubah ke mode otomatis. Begitu pula sebaliknya dari mode otomatis ke manual yaitu dengan ketik “m” di Serial monitor kemudian “enter”. Kemudian pada
saat perubahan operasi dilakukan, operator juga tidak
dikhawatirkan oleh nilai parameter untuk aktuator maupun setpoint, karena dengan adanya penyimpanan data ke EEPROM, maka nilai parameter akan menyesuaikan dengan kondisi terakhir sebelum terjadi perubahan mode operasi. Adanya fasilitas reset pada perangkat yang terdapat pada LCD keypad shield bermanfaat untuk mengembalikan kondisi operasi seperti awal sebelum pemilihan mode operasi, yakni tampilan pemilihan mode manual maupun otomatis.
4.3 Pengujian Alat Pengujian alat ini dilakukan untuk membuktikan bahwa perangkat yang dibuat memiliki manfaat untuk menghemat konsumsi daya listrik jika dibandingkan dengan kondisi yang ada saat ini yakni dengan sistem DOL (Direct Online). Selain itu juga pembuktian adanya perubahan kecepatan putar yang berbeda-beda saat berada pada mode otomatis dengan kondisi selisih nilai setpoint dan suhu aktual yang berbeda. 4.3.1 Pengujian penghematan konsumsi daya Untuk pengujian yang pertama ini, digunakan mode operasi manual agar terlihat perbedaan konsumsi daya pada keadaan yang tetap (stabil) sehingga pengukuran yang dilakukan bisa terlihat. Pengukuran yang dilakukan adalah untuk mendapatkan nilai tegangan dan arus saat kondisi putaran yang berbeda-beda. Sehingga dengan mendapatkan kedua parameter itu, kita bisa mengetahui konsumsi daya yang 47 http://digilib.mercubuana.ac.id/
dihasilkan. Disini kita melakukan perubahan putaran dengan mengubah-ubah nilai PWM yang diumpankan ke aktuator seperti yang telah dijelaskan sebelumnya. Yakni dengan memasukkan nilai parameter seperti pada mode manual. Hasil dari pengukuran untuk sebuah kipas pendinginnya adalah sebagai berikut Tabel 4.1 Pengujian konsumsi daya listrik Bit (PWM)
Tegangan (Vdc)
Arus (mA)
Daya (P=mWatt)
25
2.86
26.3
75.218
50
4.02
40.5
162.81
75
5.06
54.4
275.264
100
5.85
67.8
396.63
125
6.80
81.2
552.16
150
7.45
94.2
701.79
175
8.30
107.5
892.25
200
9.18
119.0
1092.42
225
10.04
128.2
1287.128
255 (max)
11.00
145.3
1598.3
Pada tabel diatas dapat terlihat saat kecepatan maksimum yang kondisinya sama dengan sistem tanpa pengontrol kecepatan atau DOL (Direct online) akan mengkonsumsi daya sebesar 1.5983 watt. Saat kondisi kecepatan putar diatur, maka konsumsi daya menjadi lebih sedikit. Semakin kecil kondisi putarannya, maka daya konsumsi daya juga menjadi semakin kecil sehingga terbukti sistem kontrol yang
48 http://digilib.mercubuana.ac.id/
dilakukan perangkat dapat melakukan penghematan daya listrik yang cukup signifikan. 4.3.2 Pengujian respon kecepatan putar pada mode otomatis Pada pembahasan terdahulu sudah dijelaskan bahwa pada mode otomatis, perangkat akan menjalankan semua aktuator (dua kipas pendingin dan satu motor servo). Aksinya tergantung dari penghitungan selisih nilai suhu aktual dan suhu setpoint dimana model algoritmanya dan hasil pengujiannya adalah sebagai berikut: -
Jika nilai selisih adalah nol, artinya suhu aktual sama dengan nilai setpoint, maka
aksi aktuator
adalah tetap mempertahankan kondisinya.
Hasil
pengujiannya adalah sebagai berikut
Gambar 4.8 Suhu aktual sama dengan setpoint -
Jika nilai suhu aktual lebih besar dari setpoint, maka kecepatan putar Fan1 akan meningkat sampai nilai maksimumnya dilanjutkan Fan2 sampai nilai maksimumnya dan terakhir dilanjutkan motor servo yang menutup perlahan tiap satu derajat dengan aturan sebagai berikut:
49 http://digilib.mercubuana.ac.id/
a. jika nilai selisihnya adalah satu, maka peningkatan kecepatan adalah per-1 bit PWM dan menutupnya motor servo tiap satu derajat pergerakan. Hasil pengujiannya adalah sebagai berikut:
Gambar 4.9 Suhu aktual lebih besar 1oC dari setpoint b. jika nilai selisihnya adalah 2 sampai 5, maka peningkatan kecepatannya adalah per-3 bit PWM dan menutupnya motor servo tiap satu derajat pergerakan. Hasil pengujiannya adalah sebagai berikut:
50 http://digilib.mercubuana.ac.id/
Gambar 4.10 suhu aktual lebih besar 2oC dari setpoint
Gambar 4.11 Suhu aktual lebih besar 5oC dari setpoint 51 http://digilib.mercubuana.ac.id/
c. jika nilai selisihnya adalah 6 sampai 9, maka peningkatan kecepatannya adalah per-5 bit PWM dan menutupnya motor servo tiap satu derajat pergerakan. Hasil pengujiannya adalah sebagai berikut:
Gambar 4.12 Suhu aktual lebih besar 8oC dari setpoint d. jika nilai selisihnya sama atau lebih dari 10oC, maka peningkatan kecepatannya adalah per-7 bit PWM dan menutupnya motor servo tiap satu derajat pergerakan. Hasil pengujiannya adalah sebagai berikut:
52 http://digilib.mercubuana.ac.id/
Gambar 4.13 Suhu aktual lebih besar 13oC dari setpoint -
Jika nilai suhu aktual lebih kecil dari setpoint, maka motor servo yang membuka perlahan tiap satu derajat sampai membuka maksimal, dilanjutkan kecepatan putar Fan2 akan menurun dari maksimum sampai berhenti (nilainya nol) dan terakhir dilanjutkan Fan1 juga menurun sampai berhenti dengan aturan sebagai berikut: a. jika nilai selisihnya adalah satu maka menutupnya motor servo tiap satu derajat pergerakan dan penurunan kecepatan kipas pendinginnya adalah per-1 bit PWM. Hasil pengujiannya bisa dilihat pada gambar berikut:
53 http://digilib.mercubuana.ac.id/
Gambar 4.14 suhu aktual lebih kecil 1oC atau 2oC dari setpoint b. jika nilai selisihnya adalah 2 sampai 5, maka membukanya motor servo tiap satu derajat pergerakan dan penurunan kecepatan kipas pendinginnya adalah per-3 bit PWM. Hasil pengujiannya sebagian sudah tampak pada gambar 4.14 diatas (selisih 2oC) dan juga hasil pengujian berikut:
54 http://digilib.mercubuana.ac.id/
Gambar 4.15 suhu aktual lebih kecil 5oC atau 6oC dari setpoint c. jika nilai selisihnya adalah 6 sampai 9, maka membukanya motor servo tiap satu derajat pergerakan dan penurunan kecepatan kipas pendinginnya adalah per-5 bit PWM. Hasil pengujiannya sebagian sudah terlihat pada gambar 4.15 diatas (selisih 6oC) dan hasil pengujian berikut:
55 http://digilib.mercubuana.ac.id/
Gambar 4.16 Suhu aktual lebih kecil 9oC atau 10oC dari setpoint d. jika nilai selisihnya sama atau lebih dari 10oC, maka menutupnya motor servo
tiap satu derajat pergerakan dan penurunan kecepatan kipas
pendinginnya adalah per-7 bit PWM. Hasil pengujiannya sebagian sudah terlihat pada gambar 4.16 diatas (selisih 10oC). Dari hasil beberapa pengujian yang ditampilkan diatas, maka dapat terangkum dalam tabel berikut ini:
56 http://digilib.mercubuana.ac.id/
Tabel 4.2 Hasil Pengujian respon aktuator pada mode otomatis Aksi kontrol
Suhu aktual
Setpoint
(O C)
(O C)
28
28
tetap
Tetap
28
27
Naik per-1bit PWM
menutup per-1o
28
23 s/d 26
Naik per-3bit PWM
Menutup per-1o
28
20 (atau 19 s/d 22)
Naik per-5bit PWM
Menutup per-1o
28
15 (atau <19)
Naik per-7bit PWM
Menutup per-1o
28
29
Turun per-1bit PWM
Membuka per-1o
27
29
Turun per-3bit PWM
Membuka per-1o
28
33
Turun per-3bit PWM
Membuka per-1o
27
33
Turun per-5bit PWM
Membuka per-1o
28
37
Turun per-5bit PWM
Membuka per-1o
27
37
Turun per-7bit PWM
Membuka per-1o
Kecepatan Kipas
Servo
Terlihat pada tabel pengujian diatas menunjukkan perangkat yang dibuat memiliki tanggapan perubahan yang berbeda untuk tiap perbedaan nilai suhu aktual dan setpoint. Sisi positif yang bisa dirasakan adalah kontrol tersebut diharapkan akan mempercepat kondisi suhu aktual sesuai dengan kebutuhan operasional turbin kompresor agar bekerja lebih optimal.
57 http://digilib.mercubuana.ac.id/