PEMANFAATAN INFRA RED SEBAGAI LIQUID LEVEL CONTROL
Makalah Teknologi Tepat Guna
Disusun oleh : Junaidi Panji Fortuna Surya Darma
SMK NEGERI 2 PONTIANAK KOTA PONTIANAK TAHUN AJARAN 2014-2015
HALAMAN PENGESAHAN
JUDUL
:
PEMANFAATAN INFRARED SEBAGAI LIQUID LEVEL CONTROL
NAMA
:
1. Junaidi (XI/TAV) 2. Panji Fortuna (XI/Elind) 3. Surya Darma (XI/Elind)
ASAL SEKOLAH
:
SMK NEGERI 2 PONTIANAK
GURU PEMBIMBING
:
PRABOWO DWI KURNIAWAN, S.Pd.T
Makalah ini belum pernah dipublikasikan dan diikutkan pada lomba sejenis atau sebelumnya serta diajukan untuk mengikuti Tehnologi Tepat Guna yang diselenggarakan oleh Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Program Studi Fisika Universitas Tanjungpura Pontianak.
Pontianak, 18 Maret 2015
Menyetujui,
Penulis
Guru Pembimbing
Junaidi Prabowo Dwi Kurniawan, S.Pd.T NIP.19840507 2014 02 1001
NIS.
KATA PENGANTAR Segala puji bagi Allah yang masih memberikan kesehatan dan kesempatan kepada kita semua, terutama kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan makalah ini. Berikut ini, penulis persembahkan sebuah makalah teknologi tepat guna yang berjudul “Pemanfaatan infrared sebagai liquid Level Control”. Penulis mengharapkan makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca semua, terutama bagi penulis sendiri. Kepada pembaca yang budiman, jika terdapat kekurangan atau kekeliruan dalam makalah ini, penulis mohon maaf, karena penulis sendiri masih dalam tahap belajar. Dengan demikian, tak lupa penulis ucapkan terima kasih, kepada para pembaca. Semoga Allah SWT memberkahi makalah ini sehingga benar-benar bermanfaat.
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ..........................................................................................
I
DAFTAR ISI.........................................................................................................
2
BAB 1. PENDAHULUAN ...................................................................................
3
A.LATAR BELAKANG MASALAH ...........................................................
4
B.TUJUAN .....................................................................................................
5
C.MANFAAT .................................................................................................
6
BAB 2. LANDASAN TEORI...............................................................................
8
A.Water Level Control....................................................................................
9
B. Liquid Level Control ..................................................................................
9
C. Kontrol Elektronis ......................................................................................
9
BAB 3. METODE PENULISAN .........................................................................
9
A.Metode .......................................................................................................
9
B.Langkah eksperimen liquid level control ....................................................
9
C. Waktu dan tempat pengerjaan ....................................................................
10
BAB 4. PEMBAHASAN A.Desain elektronis .........................................................................................
3
B.Desain Perangkat Keras ..............................................................................
11
C.Flowchart Kerja Sistem ...............................................................................
99
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN .........................................................
55
A.KESIMPULAN ...........................................................................................
34
B.SARAN
99
.................................................................................................
DAFTAR GAMBAR 1. Gambar 1. Model Ball Floater 2. Gambar 1. Level Control Switch 3. Gambar 1. Led Infra Red 4. Gambar 1. Fototransistor 5. Gambar 1. Transistor 6. Gambar 1. LM324 7. Gambar 1. Skema rangkaian liquid level control 8. Gambar 1. Simulasi Water Tower dan sensor Infrared 9. Gambar 1. Skema Rangkaian Infra merah 10. Gambar 1. Flowchart Kerja Liquid Level Control
BAB 1 PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG Perkembangan teknologi dan ilmu pengetahuan telah banyak membantu kehidupan manusia di dalam memecahkan masalah yang rumit. Kemudian dirasakan pula kemajuan yang sangat begitu pesat, terutama pada bidang industri. Dengan demikian dibutuhkan pemikiran-pemikiran bagaimana cara untuk melakukan peningkatan kualitas dan jumlah produk serta mampu pula menekan ongkos produksinya. Teknologi membuat segala sesuatu yang dilakukan menjadi lebih mudah. Manusia selalu berusaha untuk menciptakan sesuatu yang dapat mempermudah aktivitasnya. Hal inilah yang mendorong perkembangan teknologi yang telah banyak menghasilkan alat sebagai piranti untuk mempermudah kegiatan manusia bahkan menggantikan peran manusia dalam suatu fungsi tertentu. Teknologi memegang peran penting di era modernisasi seperti pada saat ini, dimana teknologi telah menjadi bagian yang tidak dapat dipisahkan dalam kehidupan sehari-hari. Perkembangan teknologi saat ini telah menambah ke segala aspek kehidupan sehingga saat ini dimanjakan manusia oleh adanya alat-alat yang dapat memberikan kemudahan.Seiring Dengan tuntutan masyarakat Khususnya disekitar lingkungan,terhadap Kehidupan bermasyarakat dilingkungan sekitar maka berbagai cara dan bentuk alat yang menggantikan cara manual untuk memperoleh produktivitas yang lebih tinggi dan kualitas yang lebih baik. Pada saat ini kebutuhan akan control terhadap berbagai perangkat sangat tinggi. Dengan melakukan control secara otomatis memudahkan manusia pekerjaannya. Pengontrolan tidak terbatas pada bidang industry, bahkan saat ini pengontrolan dapat dilakukan terhadap perangkat dalam rumah tangga. Salah satu pengontrolan yang kami angkat dalam projek teknologi tepat guna adalah pengontrolan level cairan / Liquid Level Control. Seperti yang kita ketahui perangkat yang biasa di gunakan pada tangki air selama ini di pasaran adalah penggunaan pelampung yang digunakan sebagai pemicu saklar on of untuk menggerakan pompa air. Alat tersebut kami rasa masih memiliki banyak kelemahan karena yang terjadi selama ini kondisi air turun sedikit saja dapat menyebabkan saklar on sehingga pompa air hidup. Perlu di ketahui bahwa pompa air merupakan beban induktif sehingga pemakaian terlalu sering hidup dan mati menyebabkan listrik menjadi boros. Selain itu penggunaan pelampung yang terpasang pada tali kami rasa tidak terlalu efektif karena bisa saja putus karena lama terkena air dan hasil yang diinginkan tidak akurat.
Mengantkat dari permasalahan di atas maka kelompok kami ingin mengangkat pembuatan Liquid Level Control. Alat ini di rancang dengan memanfaatkan sensor infra merah yang di fungsikan sebagai control saklar on off untuk mengatur kondisi level air. Dua pasang Sensor tersebut di pasang pada level air tertinggi pada tower dan level rendah yang diinginkan. Degnan memanfaatkan senso infra red yang diletakkan sesuai kebutuhan maka saklar untuk menghidupkan dan mematikan pompa air akan bekerja secara otomatis dengan pembacaan kondisi air yang lebih akurat sehingga dapat menghemat listrik dan tidak ada pemborosan air yang terbuang percuma karena meluap tidak terkontrol. Kelebihan dari pemanfaatan sensor infra red sebagai kendali pada liquid level control yang kami desain adalah dapat digunakan Untuk Pengontrol semua jenis seperti,oli,Premium,Pertamax, dan lain-lain. Kelebihan alat ini juga dapat dipasang untuk control cairan di tempat yang sangat sulit di jangkau
B. TUJUAN Tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk mengaplikasikan pembuatan sistem control pada semua level cairan dengan memanfaatkan sensor infra red. Sehingga diharapkan dapat memperbaiki sistem yang selama ini digunakan yaitu penggunaan pelampung untuk melakukan control terhadap level cairan.
C. MANFAAT Dengan pemanfaatan sensor infrared sebagai liquid level control mempunyai manfaat baik secara langsung maupun tidak langsung antara lain : 1. Memperbaiki sistem pengisian air dan cairan dari model mekanik pelampung menjadi control elktronis dengan infrared 2. Melakukan efisiensi terhadap kerja motor listrik sehingga secara tidak langsung akan menghemat pemakaian listrik 3. Membantu pekerjaan manusia yang lupa jika menghidupkan dan mematikan mesin air. 4. Mempermudah seseorang untuk menentukan batas bawah dan batas atas untuk pada pengontrolan ketinggian air dan cairan
BAB II LANDASAN TEORI
A. Water Level Control Rangkaian Water Level Control (WLC) atau yang sering disingkat dengan WLC atau rangkaian kontrol level air merupakan salah satu aplikasi dari rangkaian konvensional dalam bidang tenaga listrik yang diaplikasikan pada motor listrik khususnya motor induksi untuk pampa air. Fungsi dari rangkaian ini adalah untuk mengontrol level air dalam sebuah tangki penampungan yang banyak dijumpai di rumah-rumah atau bahkan disebuah industri di mana pada level tertentu motor listrik atau pompa air akan beroperasi dan pada level tertentu juga pompa air akan mati. Untuk mengontrol level air dalam tangki penampungan dapat menggunakan dua buah pelampung yang mana masing-masing dari pelampung tersebut menentukan batas atas dan batas dari level air. Jadi pada saat anda sedangkan menjalankan pompa air, dengan mengaplikasikan rangkaian Water Level Control pada pompa air yang anda gunakan, anda tidak perlu menunggu hanya untuk mematikan pompa air pada saat tangki atau bak air penuh karena apabila air dalam tangki sudah penuh maka pompa akan padam dengan sendirinya tanpa harus menekan tombol stop. Demikian juga apa bila air dalam tangki atau bak mulai berkurang sesuai dengan batas yang telah ditentukan maka pompa akan jalan dengan sendirinya. Ada dua model kontrol level yang banyak digunakan. Yang pertama adalah menggunakan ball-floater dan yang kedua menggunakan level switch. 1. Kontrol Level Model Ball-Floater
Gambar 1. Model Ball Floater
Model ball-floater berbentuk bola pelampung yang mengatur buka-tutup air sesuai dengan level air dalam toren. Sistem ini murni mekanis. Saat level air dalam toren turun mencapai level low dari ball-floater, maka alat ini secara mekanis akan
membuka aliran air untuk pengisian. Bila level air sudah mencapai level high dari ball-floater, maka aliran air akan ditutup secara mekanis juga. Jadi sistem kerjanya adalah keran yang bisa buka-tutup secara otomatis. Kelemahan model ini adalah mudah bocor pada bagian keran tersebut, karena dia juga harus bisa menahan tekanan air dalam pipa yang keluar dari mesin pompa air.
2. Level Control Switch sistem level switch mempunyai cara kerja yang cukup sederhana. Saat air mencapai setengah dari pemberat yang bawah (level low) maka dua pemberat (sinker) akan menggantung dimana total beratnya akan mampu menarik switch yang ada pada switch body di bagian atas. Switch yang tertarik pemberat akan membuat kontak relay menjadi close dan arus listrik akan mengalir melalui kabel ke mesin pompa air yang kemudian start dan mengisi air ke dalam toren hingga mencapai level high.Saat air mendekati level high, maka pemberat bagian bawah akan mengambang dan saat level air mencapai setengah dari pemberat bagian atas maka level switch akan kembali ke posisi awal (dengan bantuan pegas yang ada dalam switch body) sehingga kontak relay akan menjadi open dan arus listrik terputus sehingga mesin pompa air stop secara otomatis. Batas level high dan level low dalam toren ini dapat di-setting sesuai keinginan, dengan mengatur ketinggian dari dua pemberat ini. Cukup dengan mengatur panjang talinya dan kemudian dikencangkan kembali ikatannya.Jika setting level low-nya dinaikkan (pemberat bagian bawah posisnya lebih naik), maka volume air dalam toren akan masih tersisa banyak sesaat sebelum air diisikan kembali. Begitu pula jika setting level high-nya dinaikkan (dengan menaikkan lagi posisi pemberat bagian atas), maka volume air akan bisa mendekati maksimum kapasitas yang bisa ditampung dalam toren sesaat setelah mesin air dimatikan. Hanya perlu diperhatikan, bila jarak antara kedua pemberat sangat pendek (sehingga jarak level low dan high berdekatan) maka akibatnya interval pengisian air akan lebih singkat sehingga mesin pompa air akan semakin sering start-stop
Gambar 2. Level Control Switch B. Liquid Level Control Pada dasarnya Liquid level control prinsip kerjanya sama dengan water level control. Sedikit perbedaannya adalah liquid level control diharapkan dibuat untuk melakukan control level pada berbagai jenis cairan baik air, minyak, dan sebagainya yang mempunyai berat jenis berbeda. Liquid level control yang kami rancang berbasis control elektronis dengan memanfaatkan sensor inframerah/ infrared sebagai pembatas atas dan bawah pada ketinggian air. C. Kontrol Elektronis Kontrol elektronis adalah kendali perangkat yang memanfaatkan sistem elektronik dengan memanfaatkan sensor dan penguat untuk mendapatkan nilai yang diinginkan dengan mengolah data hasil pembacaan sensor yang digunakan untuk mendapatkan level tegangan yang diinginkan. Dalam control elektronis pada pembuatan liquid level control membutuhkan komponen elektronika antara lain: 1. Sensor Infra Red LED adalah suatu bahan semikonduktor yang memancarkan cahaya monokromatik yang tidak koheren ketika diberi tegangan maju. Pengembangan LED dimulai dengan alat inframerah dibuat dengan galliumarsenide. Cahaya infra merah pada dasarnya adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang yang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio, dengan kata lain infra merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang, yaitu sekitar 700 nm sampai 1 mm.
Gambar 3.Led Infra Red
Cahaya LED timbul sebagai akibat penggabungan elektron dan hole pada persambungan antara dua jenis semikonduktor dimana setiap penggabungan disertaidengan pelepasan energi. Pada penggunaannya LED infra merah dapat diaktifkan dengan tegangan DC untuk transmisi atau sensor jarak dekat, dan dengan teganganAC (30–40 KHz) untuk transmisi atau sensor jarak jauh Receiver yang digunakan oleh sensor infra merahadalah jenis fototransistor, yaitu jenis transistor bipolar yang menggunakan kontak (junction) base-collector untuk menerima atau mendeteksi cahaya dengan gain internal yang dapat menghasilkan sinyal analog maupun digital. Fototransistor ini akan mengubah energi cahaya menjadi arus listrik dengan sensitivitas yang lebih tinggi dibandingkan fotodioda ,tetapi dengan waktu respon yang secara umum akan lebih lambat daripada fotodioda. Hal ini terjadi karena transistor jenis ini mempunyai kaki basis terbuka untuk menangkap sinar,dan elektron yang ditimbulkan oleh foton cahaya padajunction ini di-injeksikan di bagian basis dan diperkuat dibagian kolektornya.
Gambar 4. Fototransistor Pada fototransistor, jika kaki basis mendapat sinar maka akan timbul tegangan pada basisnya dan akan menyebabkan transistor berada pada daerah jenuhnya(saturasi), akibatnya tegangan pada kaki kolektor akansama dengan ground (Vout=0 V). Sebaliknya jika kakibasis tidak mendapat sinar, tidak cukup
tegangan untuk membuat transistor jenuh, akibatnya semua arus akandilewatkan ke keluaran (Vout=Vcc). 2. Transistor Transistor adalah komponen elektronika semikonduktor yang memiliki 3 kaki elektroda, yaitu Basis (Dasar), Kolektor (Pengumpul) dan Emitor (Pemancar). Komponen ini berfungsi sebagai penguat, pemutus dan penyambung (switching), stabilitasi tegangan, modulasi sinyal dan masih banyak lagi fungsi lainnya. Selain itu, transistor juga dapat digunakan sebagai kran listrik sehingga dapat mengalirkan listrik dengan sangat akurat dan sumber listriknya.Transistor sebenarnya berasal dari kata “transfer” yang berarti pemindahan dan “resistor” yang berarti penghambat. Dari kedua kata tersebut dapat kita simpulkan, pengertian transistor adalah pemindahan atau peralihan bahan setengah penghantar menjadi suhu tertentu. Transistor pertama kali ditemukan pada tahun 1948 oleh William Shockley, John Barden dan W.H, Brattain. Tetapi, komponen ini mulai digunakan pada tahun 1958. Jenis Transistor terbagi menjadi 2, yaitu transistor tipe P-N-P dan transistor N-P-N. Cara Kerja Transistor hampir sama dengan resistor yang mempunyai tipe dasar modern. Tipe dasar modern terbagi menjadi 2, yaitu Bipolar Junction Transistor atau biasa di singkat BJT dan Field Effect Transistor atau FET. BJT dapat bekerja bedasarkan arus inputnya, sedangkan FET bekerja berdasarkan tegangan inputnya.Dalam dunia elektronika modern, transistor merupakan komponen yang sangat penting terutama dalam rangkaian analog karena fungsinya sebagai penguat. Rangkaian analog terdiri dari pengeras suara, sumber listrik stabil dan penguat sinyal radio. Tidak hanya rangkaian analog, di dalam rangkaian digital juga terdapat transistor yang digunakan sebagai saklar dengan kecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat di rangkai sehingga berfungsi sebagai logic gate. Jenis-Jenis Transistor juga berbeda-beda, berdasarkan kategorinya dibedakan seperti materi semikonduktor, kemasan fisik, tipe, polaritas, maximum kapasitas daya, maximum frekuensi kerja, aplikasi dan masih banyak lagi jenis yang lainnya.
Gambar5. Transistor 3. Resistor Resistor adalah komponen elektronik dua kutub yang didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik, dengan resistansi tertentu (tahanan) dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua kutubnya, nilai tegangan terhadap resistansi berbanding dengan arus yang mengalir, Resistor digunakan sebagai bagian dari rangkaian elektronik dan sirkuit elektronik, dan merupakan salah satu komponen yang paling sering digunakan. Resistor dapat dibuat dari bermacammaca kompon dan film, bahkan kawat resistansi (kawat yang dibuat dari paduan resistivitas tinggi seperti nikel-kromium). Karakteristik utama dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat dihantarkan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, derau listrik (noise), dan induktansi. Resistor dapat diintegrasikan kedalam sirkuit hibrida dan papan sirkuit cetak, bahkan sirkuit terpadu. Ukuran dan letak kaki bergantung pada desain sirkuit, kebutuhan daya resistor harus cukup dan disesuaikan dengan kebutuhan arus rangkaian agar tidak terbakar. 4. Dioda Pengertian Dioda adalah komponen aktif yang memiliki dua kutub dan bersifat semikonduktor. Dioda juga bisa dialiri arus listrik ke satu arah dan menghambat arus dari arah sebaliknya. Dioda sebenarnya tidak memiliki karakter yang sempurna, melainkan memiliki karakter yang berhubungan dengan arus dan tegangan komplek yang tidak linier dan seringkali tergantung pada teknologi yang digunakan serta parameter penggunaannya. 5. Relay Relay adalah suatu peranti yang bekerja berdasarkan elektromagnetik untuk menggerakan sejumlah kontaktor (saklar) yang tersusun. Kontaktor akan tertutup (On) atau terbuka (Off) karena efek induksi magnet yang dihasilkan kumparan
(induktor) ketika dialiri arus listrik. Berbeda dengan saklar dimana pergerakan kontaktor (On/Off) dilakukan manual tanpa perlu arus listrik. Sebagai komponen elektronika, relay mempunyai peran penting dalam sebuah sistem rangkaian elektronika dan rangkaian listrik untuk menggerakan sebuah perangkat yang memerlukan arus besar tanpa terhubung langsung dengan perangakat pengendali yang mempunyai arus kecil. Dengan demikian relay dapat berfungsi sebagai pengaman.
Ada beberapa jenis relay berdasarkan cara kerjanya yaitu: a. Normaly On : Kondisi awal kontaktor terturup (On) dan akan terbuka (Off) jika relay diaktifkan dengan cara memberi arus yang sesuai pada kumparan (coil) relay. Istilah lain kondisi ini adalah Normaly Close (NC). b. Normaly Off : Kondisi awal kontaktor terbuka (Off) dan akan tertutup jika relay diaktifkan dengan cara memberi arus yang sesuai pada kumparan (coil) relay. Istilah lain kondisi ini adalah Normaly Open (NO). c. Change-Over (CO) atau Double-Throw (DT) : Relay jenis ini memiliki dua pasang terminal dengan dua kondisi yaitu Normaly Open (NO) dan Normaly Close (NC).
6. IC Power 7805 Regulator ini menghasilkan tegangan output stabil 5 Volt dengan syarat tegangan input yang diberikan minimal 7-8 Volt (lebih besar dari tegangan output) sedangkan batas maksimal tegangan input yang diperbolehkan dapat dilihat pada datasheet IC 78XX karena jika tidak maka tegangan output yang dihasilkan tidak akan stabil atau kurang dari 5 Volt. IC LM 7805 memiliki keunggulan antara lain : a. Jika dibandingkan dengan regulator tegangan lain, seri 78XX ini mempunyai keunggulan di antaranya: b. Untuk regulasi tegangan DC, tidak memerlukan komponen elektronik tambahan. c. Aplikasi mudah dan hemat ruang
d. Memiliki proteksi terhadap overload (beban lebih), overheat (panas lebih), dan hubungsingkat e. Dalam keadaan tertentu, kemampuan pembatasan arus peranti 78XX tidak hanya melindunginya sendiri, tetapi juga melindungi rangkaian yang ditopangnya. (Wikipedia) Adapun Kekurangan dari LM antara lain Tegangan input harus lebih tinggi 2-3 Volt dari tegangan output sehingga IC 7805 kurang tepat jika digunakan untuk menstabilkan tegangan battery 6 Volt menjadi 5 Volt. Seperti halnya regulator linier lain, arus input sama dengan arus output. Karena tegangan input harus lebih tinggi dari tegangan output maka akan terjadi terjadi panas pada IC regulator 7805 sehingga diperlukan heatsink (pendingin) yang cukup. 7. IC CMOS 4013 Pada prinsipnya rangkaian ini terdapat pada IC yang digunakan, rangkaian menggunakan IC CMOS 4013 yang dihubungkan berderet .IC pertama menggunakan RS flip flop yang disimbolkan sebagai FF2, dan yang
kedua
menggunakan D flip flop sebagai FF1. Sebelum menjelaskan prinsip kerja pada keseluruhan rangkaian ini sebaiknya kita mengenal lebih dahulu atau mengetahui penjelasan dari kedua Flip Flop yang digunakan pada rangkaian ini.
RS Flip flop R
S
Q
0
0
NC
0
1
1
1
0
0
1
1
*
Tabel Kebenaran
Dari tabel kebenaran diatas kita bisa melihat bahwa apabila masukan R bernilai 0 dan S bernilai 1, maka akan memberikan keadaan SET yang akan mengeluarkan nilai Q menjadi 1,Sebaliknya apabila R tinggi atau bernilai 1 dan S rendah atau bernilai 0 mengungkapkan keadaan RESET yang berarti keluaran atau nilai Q menjadi rendah. Apabila terjadi R dan S tinggi ini akan menimbulkan keadaan pacu atau keadaan lomba, keadaan ini tidak terpakai karena dapat menimbulkan operasi yang tidak dapat diramalkan,oleh karna itu kita harus menghindarinya dengan menggunakan penahan NOR. Dalam rangkaian ini tidak dijelaskan keberadaan clock dan D karena dihubungkan ke ground,sehingga diabaikan. CLK
D
Q
0
X
NC
1
X
NC
Turun
X
NC
Naik
0
0
Naik
1
1
Tabel Kebenaran
Dari table kebenran diatas dapat kita lihat bahwa tanda clok keatas dan kebawah menyatakan tepi naik dan turun dari sinyal detak.Tiga baris pertama dapat kita lihat bahwa tidak terdapatnya perubahaan pada keluaran ketika sinyal detak dalam tingkat logika rendah,tinggi ataupun pada tepi transisi negative, sedangkan dua baris terakhir menunjukkan perubahaan keluaran pada tepi positif dari sinyal detak.Pada rangkaian ini keluaran hanya dapat berubah pada keadaan tepi naik atau turun dari sinyal detak.Tetapi dengan pengaturan detak oleh tingkat logika keluaran dapat berubah selama sinyal detak berada dalam logika tinggi atau rendah.
BAB III METODE PENULISAN
A. Metode Dalam Pembuatan Liquid level control, metode yang digunakan adalah eksperimen. Menurut Schoenherr (1996) yang dikutip oleh Palendeng (2003:81) metode eksperimen adalah metode yang sesuai untuk pembelajaran sains, karena metode
eksprimen
mampu
memberikan
kondisi
belajar
yang
dapat
mengembangkan kemampuan berfikir dan kreativitas secara optimal. Siswa diberi kesempatan untuk menyusun sendiri konsep-konsep dalam struktur kognitifnya, selanjutnya dapat diaplikasikan dalam kehidupannya. B. Langkah eksperimen liquid level control Langkah yang dilakukan dalam pembuatan liquid level control dengan menggunakan sensor infrared meliputi 1. Identifikasi Masalah 2. Menentukan Tujuan dan sasaran 3. Analisa Kebutuhan 4. Perancangan Alat 5. Pembuatan Alat 6. Pengujian Alat 7. Publikasi Alat C. Waktu dan tempat pengerjaan Waktu Pengerjaan pembuatan alat ini dilaksanakan pada bulan Februari – Maret tahun 2015. Pengerjaan
dilaksanakan
di
laboratorium
komputer
Elektronika Industri-Audio Video SMK Negeri 2 Pontianak
jurusan
Teknik
BAB IV. PEMBAHASAN
A. Desain Elektronis 1. Diagram Skematik rangkaian
Gambar 7. Skema rangkaian liquid level control
2. Desain PCB Pembuatan PCB dilakukan dengan memanfaatkan software eagle. Hasil yang telah di buat selanjutnya cetak dan di sablon dengan memanfaatkan plastic transparansi. Teknik penyablonan ke papan PCB dilakukan dengan cara menyetika plastic transparansi yang ada jalur PCB ke papan PCB yang telah di amplas sebelumnya. Jalur PCB yang telah di mal di papan PCB kemudian di tebalkan dengan spidol permanent Setelah jalur PCB rapih dan siap untuk di celupkan ke larutan ferriclorid selanjutnya di celupkan ke larutan ferryclorid tersebut sampai jalur yang tidak terspidol mengelupas selanjutnya di berishkan dan papan siap di bor setelah kering
3. Pemasangan Komponen Tahap selanjutnya setelah papan PCB siap, maka perlu di amplas terlebih dahulu supaya jalurnya mudah dilakukan penyolderan. Selanjutnya pemasangan komponen pada papan PCB dilakukan sesuai dengan skema yang telah dibuat.
B. Desain Perangkat Keras 1. Pembuatan prototype water tower
Gambar 8. Simulasi Water Tower dan sensor Infrared Untuk simulasi tower air digunakan box bekas akuarium atau sejenisnya yang mampu menampung air dengan kondisi rata atau tidak tinggisebelah. Paralon yang telah dilubangi untuk tempat sensor di letakkan di tengah kotak air tesebut maupun di tempat yang diinginkan. Pada paralon tersebut di latakkan bola bola hitam yang tidak tembus cahaya. Pemaasangan sensor diletakkan sejajar sebanyak dua pasang sebagai indicator level tinggi dan rendah kondisi air maupun cairan yang akan diisikan. Output dari pembacaan sensor tersebut akan diolah pada rangkaian elektronik yang dibuat
Gambar 9. Kontror Liquid Level Control, Disimulasikan Pakai tempat air kecil
Gambar 10. Simulasi Liquid Level Control menghidupkan Motor DC
Gambar 10. Simulasi Liquid Level Control menghidupkan sumber tegangan AC
2. Rangkaian Elektronis Pada rangkaian liquid level control, penulis membagi dalam 4 blok diagram, yaitu Blok Input, Blok Penunda, Blok Pembangkit Denyut, dan Blok Output. Blok Input Pada blok input, input yang masuk berupa hasil pembacaan dari sensor. sensor yang telah mendapatkan tegangan kerja akan bekerja dengan membaca nilai yang didapatkan dari perubahan kondisi air yang dalam hal ini disimulasikan oleh benda hitam yang diletakkan di dalam paralon. Benda hitam tersebut akan naik dan turun seiring kondisi air. Pada saat air turun sampai level tertentu, maka benda hitam akan menghalangi dari sensor infrared sehinggamenyebabkan perubahan
Gambar 12. Skema Rangkaian Infra merah Pada rangkaian pemancar infra merah diatas hanya menggunakan satu buah resistor dan led infra merah, resistor berguna untuk membatasi arus agar arus yang melalui led tidak terlalu besar sehingga led tidak akan rusak atau dengan kata lain tegangan yang jatuh pada led tidak akan semuanya 9 volt tetapi berbagi dengan resistor 680 ohm. Prinsipnya tugas dari rangkaian pemancar ini hanya untuk menyalakan led infra merah. Kemudian pada rangkaian penerima menggunakan foto transistor sebagai sensor dan VR1 sebagai pengatur kepekaan rangkaian tersebut. Pada saat foto transistor tidak mendapat pasokan cahaya infra merah, maka terminal kolektor dan emitor dari foto transistor seperti saklar terbuka. Kondisi ini sama dengan kondisi jika basis transistor tidak mendapatkan supply arus. Kemudian pada saat led pemancar di arahkan ke foto transistor maka kolektor dan emitor dari foto transistor bagai saklar tertutup dan akan mengaktifkan transistor Q2. Dengan aktifnya transistor Q2 maka solenoid akan bergerak. VR1 digunakan untuk mengatur kepekaan dari rangkaian ini, semakin kecil nilai VR1 maka semakin berkurang kepekaan dikarenakan arus dari emitor foto transistor lebih banyak melewati VR1 dibanding basis Q2. Atau dengan kata lain tegangan yang jatuh pada VR1 akan semakin kecil dibanding tegangan Vce foto transistor Q1 dengan berkurangnya resistansi sesuai dengan hukum pembagi tegangan. Tetapi jika niali VR1 diperbesar maka tegangan yang akan jatuh pada VR1 akan semakin besar pula. Kenaikan tegangan pda VR1 akan membuat arus basis Q2 semakin besar karena antara VR1 dan tahanan basis R1 terhubung parallel.
Blok Penunda Sedangkan pada blok penunda, resistor dan kapasitor sebagai konstanta waktu berfungsi sebagai waktu tunda sekitar 3-10 detik antara beroperasinya infrared dengan relay, untuk mendapatkan waktu tunda yang diinginkan bisa mengganti nilai dari resistor, jika menginginkan reaksi rangkaian yang lebih cepat maka harga resistor harus diturunkan misalnya dari 1 M menjadi 220 K dan apabila menginginkan reaksi yang lambat dapat ditambahkan nilai dari resistor menjadi lebih tinggi. Blok Pembangkit Denyut Pada blok pembangkit denyut rentetan denyut yang masuk melalui IC 4093 dari gerbang N1 (kaki 5) yang berasal dari R3 tidak akan pernah berhenti hingga menghasilkan keluaran yang dihasilkan oleh gerbang N4 (kaki 11).
Blok Output Setiap rangkaian yang dibuat pastilah memiliki output dan output yang dihasilkan pada rangkaian ini adalah sebuah tegangan kerja yang difungsikan untuk menghidupkan sebuah. Relay yang bekerja selanjutnya berfungsi sebagai saklar electromagnet yang berfungsi untuk menghidupkan mesin pompa air d. Flowchart Kerja Sistem
START
Pelampung Menyentuh Level Atas
POWER ON (rangkaian dan sensor mendapat tagangan catu)
Tidak Ya
Ada Pemakaian Air Sensor 2 Bekerja
Tidak Ya Relay ON
Level cairan turun Matikan pompa air
Bola hitam menyentuh level bawah
Selesai
Tidak ya
Sensor bekerja/ Perubahan nilai sensor
Relay On NO è NC
Pompa Hidup, Air Mengisi
Gambar 13. Flowchart Kerja Liquid Water Level
Pada saat kondisi air/ cairan menyusut sampai pada batas level bawah. Maka pelampung hitam juga akan ikut turun. Pelampung hitam yang turun sampai menghalangi sensor bawah menyebabkan sensor bekerja. Dari aktif high menjadi aktif low. Kondisi tersebut menyebabkan transistor tidak bekerja sehingga tegangan akan membalik akan mencatu IC 4013 (Flip Flop) pada posisi SET aktif. Flip Flop akan bekerja sehingga mengaktifkan kaki basis transistor yang terhubung ker relay . Relay akan aktif (dari kondisi NO menjadi NC). Bekerjanya Relay akan memicu pompa air yang disimulasikan dengan sebuah lampu yang terhubung dengan tegangan AC akan bekerja. Jika diibaratkan pompa air maka akan mengisi.rangkaian ini mengunci sampai fungsi reset dari IC tersebut bekerja yakni jika pelampung hitam berada pada level atas.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
A.
Kesimpulan Level control pada berbagai cairan dapat di di lakukan dengan memanfaatkan sensor infrared sehingga dapat memperbaiki sistem yang selama ini ada
B.
Saran 1.
Alat ini masih butuh penyempurnaan, terutama jika dipasang di water tower maupun tangki, terutama dalam hal instalasinya
2.
Alat ini tidak dapat berfungsi secara optimal jika cairan yang akan di control tidak tembus cahaya seperti oli yang pekat hitam.
DAFTAR PUSTAKA
1. http://rendymars.blogspot.com/2011/10/rangkaian-water-level-control-wlc.html 2. http://antosusilo.blog.uns.ac.id/2009/09/07/sistem-sensor-infra-merah/ 3. http://komponenelektronika.biz/pengertian-dioda.html 4. http://id.wikipedia.org/wiki/Resistor 5. http://l-lhover.blogspot.com/p/blog-page_452.html 6. http://www.fajar-el-ridikc.blogspot.com/2014/08/fungsi-op-amp-operationalamplifier-ic.html#. 7. http://www.asikbelajar.com/2013/08/pengertian-metode-eksperimen.html
1. BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN
1.1 Anggaran Biaya Tabel 3.1 Rincian Total Biaya Produksi NO
Jenis Biaya
1
Sensor infra merah
2
Bola plastik kecil
3
Paralon
4
Aquarium kaca
5
Rangkaian control
TOTAL BIAYA YANG DI BUTUHKAN
LAMPIRAN Lampiran 1 Biodata Penulis
Biaya(Rp)
1.Nama
: Junaidi
TTL
: sambas,6 mei 1998
Status
: pelajar
No hp
: 082148223410
2 .Nama
: panji fortuna
TTL
: Pontianak, 10 juni 1998
Status
: pelajar
No hp
: 089618616323
3 . Nama
: Surya darma
TTL
: Pontianak, 22 Febuary 1999
Status
: pelajar
No hp
: 089698641662
http://rendymars.blogspot.com/2011/10/rangkaian-water-level-control-wlc.html http://antosusilo.blog.uns.ac.id/2009/09/07/sistem-sensor-infra-merah/ http://komponenelektronika.biz/pengertian-dioda.html http://id.wikipedia.org/wiki/Resistor http://l-lhover.blogspot.com/p/blog-page_452.html http://www.fajar-el-ridikc.blogspot.com/2014/08/fungsi-op-amp-operational-amplifieric.html#. http://www.asikbelajar.com/2013/08/pengertian-metode-eksperimen.html
1. IC Komparator LM324 Sering disebut juga dengan OP-AMP.Digunakan sebagai penguat sinyal tegangan DC maupun AC. Penguat disini maksudnya adalah untuk memperbesar tegangan. Jadi jika kita ingin memperbesar tegangan atau sinyal bisa kita gunakan op-amp. jadi kita bisa merubah tegangan dari mV (milivolt) menjadi V (volt), microVolt menjadi mV dan V, sesuai dengan yang kita inginkan dan butuhkan.Membuat Op-Amp bisa menggunakan gabungan transistor dan juga IC Op-Amp. Kini orang banyak menggunakan IC sebagai penguat. Hal ini dikarenakan lebih mudah menggunakan IC ketimbang transistor.IC Op-Amp dasar adalah LM741. Namun yang biasa digunakan adalah IC LM324, yang merupakan gabungan dari 4 buah Op-Amp. penggunaan LM324 dinilai lebih praktis, ekonomis dan lebih mudah dalam penggunaannya.
Gambar 7. IC LM 324
IC yang digunakan pada rangkaian ini adalah IC 4093, IC tersebut berjenis CMOS. IC CMOS banyak digunakan pada instrument-instrumen elektronik karena dilihat dari keunggulan teknologinya dibandingkan dengan jenis IC lainnya. IC CMOS 4093 ini merupakan penyulut Schmitt gerbang NAND yang mempunyai 2 input jalan masukkan. IC ini terdiri dari 4 buah penyulut Schmitt. Pada prinsipnya IC CMOS 4093 dan IC TTL mempunyai dasar pengertian yang sama, kedua IC ini mempunyai gerbang yang sama yaitu terdiri dari 4 gerbang NAND 2 masukkan. Gerbang NAND merupakan gerbang AND yang di NOT kan, sehingga output NAND menjadi kebalikan dari output AND. Salah satu kelebihan IC CMOS adalah konsumsi dayanya rendah sehingga cocok dipakai pada peralatan elektronik yang menggunakan battere. Sedangkan kekurangannya IC CMOS tidak tahan muatan-muatan statis sehingga IC jenis ini memerlukan penanganan yang lebih hati-hati dari IC jenis lain. Kelebihan IC TTL ialah lebih tahan terhadap gangguan luar seperti muatan statis, hanya saja IC TTL ini membutuhkan daya yang relative besar sehingga kurang cocok dipakai pada peralatan yang memakai battere sebagai catu dayanya. Level penyaklar IC CMOS merupakan fungsi dari tegangan catuan.Makin tinggi catuan tegangan makin besar tegangan yang memisahkan antara keadaan 1 dan 0, ini merupakan keuntungan tersendiri karena rangkaian menjadi tahan terhadap desah level tinggiiDalam rangkaian, semua masukkan CMOS harus dibumikan atau dihubungkan ketegangan catuan, tidak seperti rangkaian TTL yang dapat beroperasi walaupun ada beberapa m asukkan yang diambangkan. IC CMOS ini akan beroperasi secara salah jika ada masukkan yang tidak dihubungkan.
