PENGGUNAAN SENSOR PROXIMITY JENIS KAPASITIF DALAM OPERASI CRANE PENGGANTI ANODA DI UNIT REDUCTION PLANT PT. INALUM KUALA TANJUNG ASAHAN OLEH :

PENGGUNAAN SENSOR PROXIMITY JENIS KAPASITIF DALAM OPERASI CRANE PENGGANTI ANODA DI UNIT REDUCTION PLANT PT. INALUM KUALA TANJUNG ASAHAN

OLEH :

ALEX RAMBO SIMATUPANG NIM. 03 5203 027

PROGRAM DIPLOMA IV TEKNOLOGI INSTRUMETASI PABRIK FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008

Universitas Sumatera Utara

PENGGUNAAN SENSOR PROXIMITY JENIS KAPASITIF DALAM OPERASI CRANE PENGGANTI ANODA DI UNIT REDUCTION PLANT PT. INALUM KUALA TANJUNG ASAHAN

Oleh : Alex Rambo Simatupang 035203027

Disetujui Oleh : Pembimbing Karya Akhir

Ir. Mustafrind Lubis Nip : 130 353 117 Diketahui Oleh : Ketua Program Diploma – IV Teknologi Instrumentasi Pabrik Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

Ir. Nasrul Abdi, MT Nip : 131 459 554 PROGRAM DIPLOMA – IV TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK Pada salah satu pabrik utama yang terdapat di PT. INALUM yaitu pabrik reduksi, terdapat crane serbaguna yang mempunyai fungsi utama mengganti anoda yang terdapat pada tungku reduksi. Pada crane ini terdapat bagian utama yang dinamakan trolley, dimana trolley ini bergerak secara melintang (traversing) dalam melakukan beberapa posisi pekerjaannya. Untuk mengatur posisi trolley diperlukan suatu peralatan instrumen yang dapat membantu mendeteksi posisi trolley tersebut apakah sudah aman atau tidak dalam melakukan suatu proses. Maka untuk itu diperlukan suatu alat pendeteksi yaitu sensor proximity yang berguna untuk mengatur posisi trolley dalam melakukan suatu proses. Sehingga tidak terjadi tabrakan antara crane beserta bagian – bagiannya dengan tungku reduksi yang dapat mengakibatkan kerusakan baik pada crane maupun tungku reduksi. Untuk itu penulis ingin menulis sebuah karya akhir yang berjudul “Penggunaan Sensor Proximity Jenis Kapasitif Dalam Operasi Crane Pengganti Anoda Di Unit Reduction Plant PT. INALUM Kuala Tanjung Asahan”.

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Tuhan Yesus Kristus, yang telah memelihara dan melimpahkan kasih karunia-Nya kepada penulis, sehingga Karya Akhir ini dapat diselesaikan. Karya Akhir ini dimaksudkan adalah sebagai syarat untuk menyelesaikan Program studi di Fakultas Teknik Jurusan Teknologi Instrumentasi Pabrik DiplomaIV Universitas Sumatera Utara. Dalam proses penyusunan Karya Akhir ini, penulis telah mendapat bimbingan dan arahan dari berbagai pihak, maka untuk bantuan yang diberikan baik material, spiritual, informasi maupun administrasi. Oleh karena itu sudah sepantasnya penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada : 1. Orang tua saya yang terkasih Ayahanda E. Simatupang, dan Ibunda M. Sitorus serta saudari saya kakak saya Renta Ida, dan adik saya Tri Basten yang telah memberi dorongan moril, material, dan doa terhadap penulis 2. Bapak Ir. Nasrul Abdi, MT sebagai Ketua Jurusan Program Diploma – IV Teknologi Instrumentasi Pabrik Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Rahmad Fauzi, ST.MT sebagai sekretaris Jurusan Program Diploma – IV Teknologi Instrumentasi Pabrik Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Ir. Mustafrind Lubis selaku dosen Pembimbing dalam penyusunan Karya Akhir. 5. Seluruh staf pengajar serta pegawai administrasi, terutama untuk bang Martin 6. Pak Jujur, pak Munawar, dan pak Amru sebagai pembimbing OJT PT. INALUM 2007 7. Teman – teman GD ROCK SCHOOLL seperti Erwin, Simon, Chris, Andi, Jhonson.

Universitas Sumatera Utara

8. Semua teman – teman angkatan 2003, Khususnya Aswin, Otto, Sabrina, Thomas, Divo, Tika, Mei, Manroy (OJT Angkatan III INALUM 2007). Akhir kata penulis dengan keterbatasannya sangat menyadari bahwasanya dalam penyusunan Karya Akhir ini masih banyak kekurangannya, sehingga penulis dengan tulus menerima saran dan kritik yang bersifat membangun dan kiranya dapat digunakan untuk menambah ilmu dan pengetahuan yang lebih baik di masa yang akan datang. Dengan Kerendahan hati, penulis mohon maaf yang sebesar – besarnya atas segala kekurangan dan semoga karya akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Tuhan Memberkati.

Medan,

Juni 2008

Hormat Saya,

Penulis

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

Lembar Pengesahan Abstrak.......................................................................................................................... i Kata Pengantar ........................................................................................................... ii Daftar Isi ..................................................................................................................... iv Daftar Gambar .......................................................................................................... vii Daftar Tabel ............................................................................................................... ix

BAB I

PENDAHULUAN

I.1

Latar Belakang Masalah ............................................................................. 1

I.2

Tujuan Karya Akhir .................................................................................... 2

I.3

Rumusan Masalah ....................................................................................... 2

I.4

Batasan Masalah ......................................................................................... 2

I.5

Metode Penulisan ........................................................................................ 3

I.6

Sistematika Penulisan ................................................................................. 3

BAB II

LANDASAN TEORI

II.1

Pengertian Sensor........................................................................................ 5

II.2

Klasifikasi Sensor ....................................................................................... 5

II.3

Sensor Proximity (proximity sensors) ........................................................ 6

II.3.1

Limit Switches ............................................................................................ 6

II.3.2

Optical Proximity Sensors .......................................................................... 7

II.3.3

Hall – Effect Proximity Sensors ............................................................... 10

Universitas Sumatera Utara

BAB III

SENSOR PROXIMITY JENIS KAPASITIF

III.1

Sensor Proximity Jenis Kapasitif .............................................................. 14

III.2

Prinsip Kerja Sensor Proximity Jenis Kapasitif ........................................ 17

III.3

Jenis – Jenis Sensor Proximity.................................................................. 18

III.3.1

Sensor Proximity Induktif ......................................................................... 18

III.3.2

Sensor Proximity Kapasitif ....................................................................... 19

III.3.3

Sensor Proximity Magnetik ...................................................................... 19

III.4

Komponen – Komponen Pendukung Sensor Proximity ........................... 19

III.4.1

Kapasitor ................................................................................................... 19

III.4.2

Kapasitansi ................................................................................................ 23

III.4.3

Konstanta Dielektrik ................................................................................. 23

III.4.4

Trigger....................................................................................................... 25

III.4.5

Sensor Kapasitif ........................................................................................ 25

III.4.6

Osilator ...................................................................................................... 25

III.5

Data Teknis ............................................................................................... 27

III.6

Data Engineering ...................................................................................... 28

III.7

Dimensi Sensor ......................................................................................... 29

III.8

Trolley ....................................................................................................... 30

BAB IV

PROSES PENGATURAN POSISI TROLLEY

IV.1

Crane Pengganti Anoda (anode changing crane) ...................................... 32

IV.2

Prinsip Kerja Sistem ................................................................................. 33

IV.2.1

Trolley Traversing .................................................................................... 34

IV.2.2

Sensor Proximity Pada Pengaturan Posisi Trolley.................................... 35

IV.3

Analisa Data .............................................................................................. 39

Universitas Sumatera Utara

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1

Kesimpulan ............................................................................................... 40

V.2

Saran ......................................................................................................... 40

Daftar Pustaka .......................................................................................................... 42 Lampiran

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1(a)

Tombol Tekan ................................................................................... 7

Gambar 2.1(b) Tombol Fleksibel ............................................................................... 7 Gambar 2.1(c)

Roller ................................................................................................. 7

Gambar 2.2(a)

Menghitung Kaleng – Kaleng Pada Belt Conveyor .......................... 8

Gambar 2.2(b) Mendeteksi Lubang Pada Floopy Disk .............................................. 8 Gambar 2.3(a)

Photoresistor ...................................................................................... 9

Gambar 2.3(b) Photodiode ......................................................................................... 9 Gambar 2.3(c)

Phototransistor ................................................................................... 9

Gambar 2.3(d) Photovoltaic Cell ............................................................................... 9 Gambar 2.4(a)

Tipe Bentuk ..................................................................................... 10

Gambar 2.4(b) Rangkaian ........................................................................................ 10 Gambar 2.5(a)

Berhadapan ...................................................................................... 11

Gambar 2.5(b) Bergeser ........................................................................................... 11 Gambar 2.5(c)

Notch ............................................................................................... 12

Gambar 2.5(d) Deteksi Metal ................................................................................... 12 Gambar 2.6

Cara Kerja Efek Hall ....................................................................... 12

Gambar 2.7(a)

Deteksi Ambang .............................................................................. 13

Gambar 2.7(b) Allegro UGN – 3175 ....................................................................... 13 Gambar 3.1(a)

Sensor Proximity Dengan Bantalan Penyangga .............................. 14

Gambar 3.1(b) Sensor Proximity Tanpa Bantalan Penyangga................................. 15 Gambar 3.2

Rangkaian Sensor Proximity ........................................................... 15

Gambar 3.3

Sensor Proximity Tidak Mendeteksi Pelat ...................................... 16

Gambar 3.4

Sensor Proximity Mendeteksi Pelat................................................. 17

Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.5(a)

Diagram Blok Sensor Proximity ..................................................... 18

Gambar 3.5(b) Osilasi Osilator ................................................................................ 18 Gambar 3.6

Prinsip Dasar Kapasitor ................................................................... 20

Gambar 3.7

Sirkit pengisian kapasitor ................................................................ 20

Gambar 3.8(a)

Grafik tegangan pengisian kapasitor ............................................... 21

Gambar 3.8(b) Grafik arus pengisian kapasitor ....................................................... 21 Gambar 3.9

Pengosongan Kapasitor ................................................................... 22

Gambar 3.10(a) Grafik tegangan pengosongan kapasitor.......................................... 22 Gambar 3.10(b) Grafik arus pengosongan kapasitor ................................................. 22 Gambar 3.11

Hubungan konstanta dielektrik dengan kemampuan sensor ........... 24

Gambar 3.12

Simbol Trigger................................................................................. 25

Gambar 3.13

Diagram Oscilator Umpan balik secara umum................................ 26

Gambar 3.14

Jarak Operasi ................................................................................... 28

Gambar 3.15

Hubungan jarak deteksi dengan ukuran material ............................ 28

Gambar 3.16

Jarak deteksi versus material yang umum ....................................... 29

Gambar 3.17

Dimensi Sensor ................................................................................ 29

Gambar 3.18

Dimensi Bantalan Penyangga Sensor .............................................. 30

Gambar 3.19

Trolley ............................................................................................. 31

Gambar 4.1

Wiring Diagram Proses Pendeteksian ............................................. 36

Gambar 4.2

Posisi Sensor Proximity terhadap pelat Logam ............................... 38

Gambar 4.3

Posisi Paralel ................................................................................... 38

Gambar 4.4

Diagram Blok proses pendeteksian ................................................. 39

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 3. 1

Konstanta Dielektrik Beberapa Material ......................................... 24

Universitas Sumatera Utara