BAB IV PEMBUATAN DAN PENGUJIAN ALAT PEMBANDING TERMOMETER 4.1
Pemilihan Komponen
Dalam pemilihan komponen yang akan digunakan, diperlukan perhitunganperhitungan seperti perhitungan daya, arus, serta mengetahui input tegangannya. Disamping itu perlu diperhitungkan aspek lain seperti nominal harga, ketersediaan material dari supplyer, tersedianya costumer service apabila ada masalah dengan material tersebut, dan lain sebagainya. Dalam pemilihan komponen ini dibagi menjadi 2 bagian berdasarkan fungsinya, yaitu pemilihan komponen kontrol dan komponen daya.
4.1.1 Pemilihan Komponen Kontrol Dalam pemilihan komponen kontrol, penulis menggunakan rumus dasar dalam menghitung daya (P), dan tegangan (V), dan arus (I). P=VxI Dimana : P = daya (Watt) V = tegangan (Volt) I = arus (ampere) Selain dengan perhitungan, untuk mengetahui tegangan supply, arus, daya yang dipakai, serta keterangan lainnya seperti kecepatan motor (RPM) maka kita bisa melihatnya yang tertera pada name plate dan manual book.
4.1.1.1 Switch atau saklar Pemilihan switch atau saklar didasarkan pada kebutuhan akan fungsinya untuk memutuskan atau menyambungkan sistem. Dalam pemilihan switch atau saklar dalam alat ini menggunakan 3 jenis saklar yaitu : a. Tombol tekan (push button) b. Saklar pilih (selector switch)
34
c. Saklar darurat (emergency switch/stop)
Dimana dalam pemilihan dan penggunaannya melihat dari nominal tegangan yang dipakai, jenis contact (normally open atau close) yang dipakai, serta banyaknya contact yang dibutuhkan.
4.1.1.2 Relay Relay adalah salah satu komponen kontrol yang digunakan sebagai pengontrol untuk memilih thermometer equipment yang akan diuji. Tegangan koil relay yang dipilih adalah 220 VAC dengan 4 buah contact change-over.
4.1.1.3 Temperature Controller Temperature control yang dipilih adalah Autonics type TZN4S-14R, dengan alasan secara fungsi memenuhi dan harganya lebih murah dengan merk lainnya. Type TZN4S-14R mempunyai arti, yaitu : o TZN maksudnya adalah temperature control dengan PID (proporsional, integral dan diferensial), o 4 maksudnya terdapat 4 digit angka pada masing-masing PV (preview value) dan SV (set value), o S adalah dimensi dari temperature control yaitu 48 x 48 mm, o 1 maksudnya sub output event output, o 4 dengan tegangan supply 100 – 240 VAC 50/60 Hz, o R merupakan control outputnya adalah relay.
4.1.1.4 MCB (Miniature Circuit Breaker) MCB yang digunakan sebanyak 3 buah yaitu MCB 1 sampai MCB 3, sedangkan banyaknya pole yang digunakan sesuai dengan phasa yang digunakan. Untuk perhitungannya sebagai berikut :
MCB 1 = 16 A (digunakan sebagai main switch dari kontrol panel)
35
Konsumsi daya : 1. Motor Peei Moger = 40 watt 2. Heater = 2000 watt 3. Pilot lamp = 30 watt Total konsumsi daya yang terhitung adalah 2070 watt. Dimana P = V x I 2070 watt = 220 V x I I = 2070 watt : 220 V I = 9.4 A Jadi, batasan arus yang masuk pada MCB 1 harus lebih besar dari 9.4 Ampere, dan yang dipilih adalah MCB 16 A dengan memperhitungkan lonjakan arus ketika awal start motor dan heater.
MCB 2 = 4 A (digunakan untuk pembatas dari motor Peei moger) Dengan spesifikasi dari motor adalah 220 VAC, 40 watt, 1400 RPM. Untuk perhitungannya sebagai berikut : Dimana P = V x I 40 watt = 220 V x I I = 40 watt : 220 V I = 0.182 A Jadi, batasan arus yang masuk pada MCB 2 harus lebih besar dari 0.182 Ampere, dan yang dipilih adalah MCB 4 A dengan memperhitungkan lonjakan arus ketika awal start motor.
MCB 3 = 10 A (untuk membatasi heater) Dengan spesifikasi band heater adalah konsumsi daya 2000 watt, dan tegangan supply adalah 220 VAC. Untuk perhitungannya sebagai berikut :
36
Dimana P = V x I 2000 watt = 220 V x I I = 2000 watt : 220 V I = 9.1 A Jadi, batasan arus yang masuk pada MCB 3 harus lebih besar dari 9.1 Ampere, dan yang dipilih adalah MCB 10 A.
4.1.2 Pemilihan Komponen Daya 4.1.2.1 Motor AC Fungsi utama penggunaan motor adalah sebagai pengaduk atau pengsirkulasi temperatur air yang ada didalam tanki pengujian sebanyak 7 liter. Spesifikasi yang dipakai adalah Peei Moger konsumsi daya 40 Watt, tegangan supply 220 VAC, dengan kecepatan konstan 1400 RPm.
4.1.2.2 Pemanas (Heater) Karena proses pembanding termometer dilakukan dengan fluida cair yang dipanaskan maka digunakan heater sebagai komponen pemanasnya dengan bentuk menyerupai tanki. Spesifikasinya yaitu power consumption 2000 Watt, 1 phasa, 220 VAC.
4.1.3 Daftar Material Adalah tabel yang berisi keterangan spesifikasi komponen yang akan dipakai dalam project alat pembanding thermometer, disertai dengan rincian harga. Pada lampiran B terdapat manual book dari hampir semua komponen yang digunakan dalam alat pembanding termometer ini. Untuk lebih jelasnya bisa kita lihat pada tabel 4.1 berikut ini.
37
4.2 Schematic Rangkaian Setelah penghitungan dan pemilihan komponen selesai, maka dituangkan ke daftar material. Dari daftar material maka proses selanjutnya sebelum dituangkan ke gambar kelistrikan maka sebaiknya kita gambar terlebih dahulu menjadi blokblok diagram. Blok diagram tersebut bisa dilihat pada gambar 4.1 :
MCB 2
Motor Agitator
MCB 3
Heater
Emergency Switch TC 1
Main Switch
TC 2
Voltage Supply 220 VAC
PB ON
Selektor Switch
Perubahan Temperature
Termometer Master
Termometer Equipment
Kontak Relay
PB OFF
Kontak Relay
Kontak Relay
Gambar 4.1 Diagram blok rangkaian
Keterangan dari diagram blok rangkaian di atas adalah : 1. Kontrol panel mendapatkan sumber tegangan sebesar 220 VAC, 2. Terdapat main switch (saklar utama) yang berupa MCB, 3. Jika terdapat kesalahan atau trouble maka langkah awal adalah menekan emergency switch, 4. Dari sumber tegangan di supply ke beban motor agitator, heater, relay dan temperature control,
40
5. Untuk mengaktifkan dan mematikan heater diatur oleh temperature control 1 dengan mengubah set valuenya, 6. PB ON maka selector switch aktif untuk memilih termometer equipment yang akan diuji. 7. Input berupa perubahan suhu akan ditampilkan di temperature control melalui sensor termometer master maupun equipment, dan 8. Jika proses pengujian sudah selesai maka tekan PB OFF untuk mengakhirinya. Penjabaran dari blok diagram di atas diuraikan lebih jelasnya dengan electrical drawing pada lampiran C.
4.3 Cara Pengoperasian Temperature Control TZN4S-14R Sebelum memakai alat pembanding termometer ini langkah awal adalah pengoperasian pada termometer control TZN4S-14R, yaitu tahapannya pada gambar 4.2 :
Gambar 4.2 Diagram alir setting tahap pertama TZN4S-14R
41
Penjabaran dari diagram alir di atas adalah : 1. Tekan MD ditahan selama ± 3 detik, 2. Maka akan tampil SV-2, setting 0 dengan menekan tanda turun atau naik, 3. Tekan MD maka akan tampil AL-1, setting 0 dengan menekan tanda turun atau naik, 4. Tekan MD maka akan tampil LbA (loop break alarm), setting 999 dengan menekan tanda turun atau naik, 5. Tekan MD maka akan tampil AHYS (alarm hysteresis), setting 2 dengan menekan tanda turun atau naik, 6. Tekan MD maka akan tampil P (proportional band), setting 3.0 dengan menekan tanda turun atau naik, 7. Tekan MD maka akan tampil I (integral time), setting 0 dengan menurunkan tanda turun atau naik, 8. Tekan MD maka akan tampil d (derivative time), setting 0 dengan menekan tanda turun atau naik, 9. Tekan MD maka akan tampil t (control period), setting 20 dengan menekan tanda turun atau naik, 10. Tekan MD maka akan tampil HYS (hysteresis) , setting 2 dengan menekan tanda turun atau naik, 11. Tekan MD maka akan tampil In-b (input correction), setting 0 dengan menekan tanda turun atau naik, 12. Tekan MD maka akan tampil rESt (manual reset), setting 0.0 dengan menekan tanda turun atau naik, 13. Tekan MD maka akan tampil rAPU (ramp rising), setting 0 dengan menekan tanda turun atau naik, 14. Tekan MD maka akan tampil rAPd (ramo failing), setting 0 dengan menekan tanda turun atau naik, 15. Tekan MD maka akan tampil LoC (key lock), jika semua parameter setting sudah dimasukkan maka setting ON dengan menekan tanda turun atau naik,
42
Setelah setting tahap pertama maka dilanjutkan dengan setting tahap yang kedua, seperti pada gambar 4.3 di bawah ini :
Gambar 4.3 Diagram alir setting tahap kedua TZN4S-14R
Penjabaran dari diagram alir di atas adalah : 1. Tekan MD dan tanda naik selama ± 3 detik 2. Maka akan tampil In-t (temperature sensor mode), setting KCAH (untuk thermocouple-K atau termometer uji/equipent) dan setting JPtH (untuk PT100 atau termometer master) dengan menekan tanda turun atau naik, 3. Tekan MD maka akan tampil EV-1 (event 1), setting AL-0 dengan menekan tanda turun atau naik, 4. Tekan MD maka akan tampil AL-t (alarm mode), setting AL-A dengan menekan tanda turun atau naik, 5. Tekan MD maka akan tampil At-t (auto tuning), setting tun-1 dengan menekan tanda turun atau naik, 6. Tekan MD maka akan tampil PIdt (PID control mode), setting PidS dengan menekan tanda turun atau naik, 7. Tekan MD maka akan tampil OFt (heating dan cooling mode), setting HEAt dengan menekan tanda turun atau naik, 8. Tekan MD maka akan tampil UnIt (unit mode), setting 0C dengan menekan tanda turun atau naik, 9. Tekan MD maka akan tampil H-SC (high scale limit), setting otomatis sesuai range dari input sensor dengan menekan tanda turun atau naik, 10. Tekan MD maka akan tampil L-SC (low scale limit), setting otomatis sesuai range dari input sensor dengan menekan tanda turun atau naik,
43
11. Tekan MD maka akan tampil dot (decimal point), setting otomatis sesuai range dari input sensor dengan menekan tanda turun atau naik, 12. Tekan MD maka akan tampil ramp (ramp function), setting oFF dengan menekan tanda turun atau naik, 13. Tekan MD maka akan tampil LoC (lock mode), jika semua parameter setting sudah dimasukkan maka setting ON dengan menekan tanda turun atau naik, Untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada lampiran B mengenai manual book temperature control TZN4S.
4.4 Prosedur Pengoperasian Alat Pembanding Termometer Sebelum mengoperasikan alat ini maka dianjurkan user (pengguna) melihat panduan cara mengoperasikan alat ini, yaitu bisa dilihat dari diagram alir pada gambar 4.4 berikut : Mulai
Fluida air dimasukkan ke tanki 7 lt
Termometer equipment & termometer master dipasang
Proses pengujian
Pencatatan temperatur
Termometer masih fungsi?
Y
N
- cek semua system tidak ada error - ganti dengan yang baru dan lulus uji
Hasil luaran yang diharapkan. Selesai
Gambar 4.4 Diagram alir prosedur pengoperasian alat
44
Penjabaran dari diagram alir di atas diuraikan dengan tabel 4.2 instruksi kerja alat pembanding termometer. Tabel 4.2 Instruksi kerja alat pembanding termometer NO 1.
PRINSIP KERJA ALAT PENGUJIAN TERMOMETER VISUAL KETERANGAN
Air dimasukkan ke dalam bejana hingga mencapai volume 7 liter.
2
Pasang cover pada bejana.
3
Pasang termometer master dan termometer yang akan diuji pada dudukan untuk termometer di cover.
4 Pastikan steaker terpasang pada stop kontak.
45
5
Naikkan main switch (MCB) keposisi ON.
6
Setting
parameter
temperature
pada control
TZN4S-14R (bisa dilihat pada
subbab
4.3
Cara
Pengoperasian Temperature Control TZN4S-14R).
7
Tekan tombol start maka heater menyala dan motor aktif menggerakkan agitator.
8 Pada suhu tertentu (40o, 60o, 80o), heater tidak aktif tetapi motor tetap menyala, hal ini berlangsung selama 8 menitan supaya operator dapat mendokumentasikan atau mencatat hasil pengujian pada suhu tersebut.
46
9
Untuk melihat termometer equipment lainnya kita tinggal memutar selector switch maka pilot lamp akan menyala sesuai dengan termometer equipment yang sedang diuji (catat hasilnya).
10 Setelah 8 menitan, heater aktif kembali secara otomatis, mekanisme ini berlangsung sampai suhu mencapai 80oC.
11 Setelah suhu 80oC tercapai maka heater secara otomatis tidak aktif tetapi indikator suhu tetap menyala, motor agitatorpun tetap menyala.
47
12 Tekan tombol stop untuk mematikan mesin. Jika proses pengujian selesai maka matikan MCB ke posisi OFF dan cabut kembali steakernya.
4.5 Data Pengujian Alat Pembanding Termometer 4.5.1 Analisa Data Pengujian Pencapaian Suhu Antara Termometer Master Dengan Termometer Equipment Pengujian alat pembanding termometer ini dilakukan dengan sensor termometer (jenis thermocouple-K) yang berbeda (6 pcs setiap kali proses pengujian). Di bawah ini adalah data pengujian pembanding suhu atau temperatur antara termometer master dengan termometer equipment, ditunjukkan dengan tabel 4.3.
Tabel 4.3 Data hasil pengujian alat pembanding termometer
Pengujian gelombang ke-1 TERMOMETER
TERMOMETER EQUIPMENT ( °C )
MASTER
WAKTU
NO.
( 0C )
1
2
3
4
5
6
(DETIK)
1
40.0
40.5
40.0
40.8
40.4
40.7
40.2
500
2
60.0
60.3
60.5
60.4
60.4
60.2
60.1
500
3
80.0
80.2
80.1
80.0
80.1
80.9
80.5
500
TOTAL
1500
48
Pengujian gelombang ke-2 TERMOMETER
TERMOMETER EQUIPMENT ( °C ) WAKTU
NO. MASTER ( 0C )
1
2
3
4
5
6
(DETIK)
1
40.0
40.1
41.1
40.2
40.1
40.8
40.2
500
2
60.0
60.4
60.9
60.0
60.4
60.6
60.1
500
3
80.0
80.4
82.2
80.5
80.7
80.3
80.3
500
TOTAL
1500
Pengujian gelombang ke-3 TERMOMETER
TERMOMETER EQUIPMENT ( °C ) WAKTU
NO. MASTER ( 0C )
1
2
3
4
5
6
(DETIK)
1
40.0
40.3
40.0
40.6
40.1
40.7
40.2
500
2
60.0
60.1
60.2
60.3
60.0
60.3
60.8
500
3
80.0
80.2
80.7
80.5
80.2
80.2
80.5
500
TOTAL
1500
Dari data pengujian di atas dapat diketahui bahwa : 1. Dengan adanya tambahan heater (pemanas) dan motor pada alat pembanding termometer, hasil data temperatur yang didapat hampir mendekati temperatur termometer master dikarenakan adanya sirkulasi suhu, selain itu waktu yang dibutuhkan relative lebih cepat 1500 detik atau 25 menit, 2. Dapat menguji atau membandingkan 6 buah termometer sekaligus secara bergantian, 3. Pada pengujian gelombang ke-2 pada termometer yang ke-2 terjadi penyimpangan diluar nilai koreksi (toleransi ± 1.0 0C).
49
4.5.2 Kriteria Penilaian Data Hasil Pengujian Dari tabel 4.3 mengenai data pengujian tersebut di atas kriteria hasil pengujiannya ditentukan oleh tabel 4.4. Dimana nilai toleransi temperatur diperoleh dari temperatur master dikurangi dengan temperatur equipment, dari selisih temperatur tersebut baru bisa dipastikan apakah termometer tersebut release atau reject. Tabel 4.4 kriteria penilaian data hasil pengujian
No.
Kriteria
* Toleransi temperatur
Keterangan
0
( C) 1.
Release
2.
Reject
± 1.0 > ± 1.0 atau < ± 1.0
Dipakai Cek
semua
sistem
(terminal, kabel dan lainlain)
jika
OK,
termometer diganti
maka tersebut
dengan
yang
baik/bagus
(setelah
mengalami
proses
pengujian). Keterangan : * = temperature master – temperature equipment
4.5.3 Analisa Waktu Proses Pengujian Alat Pembanding Termometer Dikarenakan waktu sangat berharga dalam setiap melaksanakan pekerjaan, maka dalam melaksanakan proses pengujian lamanya waktu dicatat dan hitung. Bertujuan untuk salah satunya adalah waktu yang tercatat menjadi acuan atau standard dalam pelaksanaan pengujian termometer. Analisa efisiensi waktu alat pembanding termometer bisa kita lihat pada tabel 4.5 di bawah ini :
50
Tabel 4.5 Data efisiensi waktu proses pengujian termometer No.
Kegiatan
Pencapaian Waktu (detik)
1.
Pengisian air ditanki ± 7 liter
60
2.
Pemasangan termometer master
30
3.
Pemasangan 6 buah termometer equipment
90
4.
Penyetingan set point TZN4S (untuk 3 kondisi temperature)
80
5.
Pencapaian temperature untuk 40.0 0C, 60.0 0C, 80.0 0C
6.
Pencatatan hasil pengujian
20
7.
Merapihkan alat kerja
60
1500
TOTAL
1840
30 menit 6 detik
4.6 Maintenance Alat Pembanding Termometer Untuk maintenance alat pembanding termometer ini, dilakukan perawatan secara berkala sesuai dengan yang telah dijadwalkan yaitu setiap 3 bulan, dan untuk kalibrator (master kalibrasi) dirawat dengan cara dikalibrasi ulang agar tetap presisi (setiap 2 tahun) di lembaga yang biasa melakukan proses kalibrasi. Untuk perawatan secara langsung yang dilakukan rutin adalah membersihkan mesin setiap selesai digunakan. Perawatan secara berkala yang harus dilakukan untuk merawat alat pengujian termometer yaitu : 1. Memeriksa fungsi dari mekanisme kecepatan perputaran motor, 2. Memeriksa kelistrikan pada motor penggerak meliputi : daya, tegangan dan arus listrik yang terjadi, 3. Mengencangkan mur–mur dan baut pengikat, ganti bila perlu, 4. Memeriksa kelurusan shaft, 5. Memeriksa komponen penyangga, 6. Memeriksa kondisi kampuh las dan memperbaiki kampuh las yang rusak, dan 7. Memperbaiki kondisi permukaan bejana dengan cara dipoles atau di glass beading.
51
Di bawah adalah tabel 4.6 mengenai penanganan jika terjadi trouble yaitu : Tabel 4.6 Penanganan jika terjadi trouble
Masalah
Penyebab
Jika terjadi trouble
Perbaikan Tekan emergency switch
Motor dan heater tidak mau aktif
Adanya kabel yang terlepas.
Pasang dan pastikan kembali kabel yang lepas.
Temperatur tidak meningkat
Adanya perubahan dalam setting parameter TZN4S
Masukkan ulang setting parameter TZN4S
52
