RANCANG BANGUN DISPENSER DENGAN PENYAJIAN AIR SECARA OTOMATIS
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Progran Pendidikan Diploma III
Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik
Oleh :
FAISAL PRAYOGI
( 1205051016 )
RENSTI BR SINAGA ( 1205051041 )
JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2015
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis ucapkan bagi Tuhan Yesus Kristus, oleh karena berkat dan anugerah-Nya yang melimpah, kemurahan dan kasih setianya yang besar yang selalu menyertai penulis,
sehingga dapat menyelesaikan
penulisan laporan Tugas Akhir. Laporan
Tugas
akhir
yang
berjudul
“RANCANG
BANGUN
DISPENSER DENGAN PENYAJIAN AIR SECARA OTOMATIS”
ini
dimaksudkan sebagai salah satu syarat bagi penulis untuk menyelesaikan Progaram Diploma III Jurusan Teknik Mesin, Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik, Politeknik Negeri Medan. Dalam penulisan laporan tugas akhit ini, penulis menemukan banyak kesulitan dan masalah, namun berkat bantuan, arahan, dan bimbingan dari berbagi pihak , maka masalah yang dihadapi penulis dapat diatasi dengan baik. Oleh karena itu, pada kesempatan ini dengan ketulusan hati, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak M. Syahruddin, S.T., M.T, Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Bapak Idham Kamil, S.T., M.T. sebagai Ketua Jurusan Teknik Mesin. 3. Bapak Ir. Abdul Razak, M.T sebagai Kepala
Program Studi Teknik
Konversi Energi Mekanik. 4. Bapak Darwis.AR. ST.sebagai Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktu serta memberikan ilmu dan nasehat untuk membimbing penulis selama pengerjaan Laporan Tugas Akhir ini hingga selesai. 5. Ir. Suprapto, M.T. sebagai Dosen Wali EN-6B. 6. Bapak/Ibu Dosen Pengajar di Politeknik Negeri Medan, khususnya Dosen Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik. Terima kasih atas semua bimbingan dan nasehat serta didikan yang Bapak/Ibu berikan kepada penulis selama perkuliahan. 7. Kedua orang tua tersayang dan tercinta, Ayahanda J.Simanungkalit dan Ibunda R.Simanjuntak,terima kasih yang tak terhingga atas doa, semangat
v
dukungan, kasih sayang, pengorbanan, dan ketulusan dalam memberikan dukungan moral maupun materi selama ini kepada penulis dan juga abang tercinta Petrus Amid Simanungkalit, adik Respioka Simanungkalit, Andre Simanungkalit yang selalu mendoakan dan memberikan dukungan kepada penulis. 8. Semua teman-teman seperjuangan angkatan 2012 khususnya kelas EN-6B yang
sama-sama
meraskan
pahitnya
membuat
tugas
akhir
dan
menyelesaikan pendidikan. 9. Seluruh teman – teman pelayanan UKM KMK dan Paduan Suara Kantate ,Rensti Sinaga, Arjudus Angkat, Heni Manullang dan Kak Imel Sianturi.
Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih banyak kekurangan yang perlu disempurnakan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun demi kesempurnaan tugas akhir ini. Semoga laporan tugas akhir ini bermanfaat bagi siapa saja yang memmbacanya.
Medan,
Agustus 2015
Hormat Penulis,
Faisal Prayogi NIM 1205051016
vi
DAFTAR ISI
SPESIFIKASI TUGAS AKHIR .................................................................................. i LEMBAR PERSETUJUAN.........................................................................................ii LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................................iii LEMBAR KEASLIAN ISI TUGAS AKHIR ..............................................................iv KATA PENGANTAR ................................................................................................. v DAFTAR ISI ...............................................................................................................vii DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... x DAFTAR TABEL ........................................................................................................xi INTISARI....................................................................................................................xii ABSTRACK ..............................................................................................................xiii BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 2 1.2 Perumusan Masalah .................................................................................. 2 1.3 Tujuan Tugas Akhir ................................................................................. 2 1.4 Batasan Masalah ....................................................................................... 2 1.5 Manfaat Tugas Akhir ............................................................................... 3 1.6 Metode Penulisan ..................................................................................... 3 1.7 Sistematika Penulisan Tugas Akhir .......................................................... 4
BAB II DASAR TEORI .............................................................................................. 6 2.1 Dispenser Konvensional ........................................................................... 6 2.2 Ultrasonik ................................................................................................. 7 2.1.1 Perkembangan awal sensor Ultrasonik ........................................ 7 2.1.2 Pengertian Ultrasonik .................................................................. 8 2.1.3 Sensor Ultrasonik HC-SR 04 ....................................................... 9 2.1.4 Teori Kerja Sensor Ultrasonik ..................................................... 9 2.1.5 Kegunaan Sensor Ultrasonik dalam kehidupan sehari-hari....................................................................................1
vii
2.3 Transformator ...........................................................................................13 2.3.1 Pengertian Transformator ...........................................................13 2.3.2 Prinsip kerja Transformator .........................................................13 2.4 Relay.........................................................................................................15 2.5 Solenoid valve ..........................................................................................15 2.6 Dioda ........................................................................................................17 2.7 Resistor .....................................................................................................17 2.8 Kapasitor ..................................................................................................19 2.9 Transistor .................................................................................................20 2.10 Regulator ..................................................................................................21 2.11 Microcontroler AtMega32 ........................................................................23 2.12 LCD ..........................................................................................................27 2.13 Pompa air..................................................................................................28 2.14 Code Vision AVR ....................................................................................29
BAB III PEMBAHASAN ............................................................................................30 3.1 Alat dan Bahan Perancangan ....................................................................30 3.2 Gambar Rangkaian Alat ...........................................................................31 3.3 Sistematika Kerja Alat .............................................................................35 3.4 Cara Kerja Sensor Ultrasonik HC-SR04 ..................................................36 3.5 Cara Kerja Rangkaian ..............................................................................36 3.6 Gambar Pengujian Alat ............................................................................37
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN DATA PENGUJIAN ........................................38 4.1 Hasil Pengujian ........................................................................................38 4.2 Analisa Pengujian .....................................................................................39
viii
BAB V PENUTUP .......................................................................................................40 5.1 Simpulan...................................................................................................40 5.2 Saran .........................................................................................................40
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................41 LAMPIRAN
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Komponen dalam dispenser konvensional......................................6
Gambar 2.2
Gambar fisik sensor ultrasonik HCR-SO4......................................9
Gambar 2.3
Cara kerja sensor...........................................................................10
Gambar 2.4
Bentuk fisik Transformator...........................................................13
Gambar 2.5
Fluks pada transformator ...............................................................14
Gambar 2.6
Konstruksi Solenoid valve ..........................................................16
Gambar 2.7
Bentuk fisik resistor ....................................................................18
Gambar 2.8
Skema Kapasitor ..........................................................................20
Gambar 2.9
Simbol tipe Transistor ..................................................................21
Gambar 2.10
Rangkaian Pengatur tegangan tetap ............................................22
Gambar 2.11
Pengatur Tegangan yang dapat disetel .........................................22
Gambar 2.12 Pin pin AtMega32 .......................................................................24 Gambar 2.13 LCD ..............................................................................................28 Gambar 2.14 Pompa air mini .............................................................................28 Gambar 3.1
Gambar Rangkaian Power Suply............... ..................................31
Gambar 3.2
Gambar Rangkaian Relay..........................................................31
Gambar 3.3
Rangkaian Sistem Minimum....................................................32
Gambar 3.4
Rangkaian LCD.............................................................................33
Gambar 3.5
Rangkaian Secara Keseluruhan ....................................................34
Gambar 3.6
Alur Kerja Sistem Keran Dispenser Otomatis..............................35
Gambar 3.7
Tampilan Depan dan Belakang Alat ...........................................37
Gambar 3.8
Pengujian Berdasarkan Alat .........................................................37
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Gelang Resistor..............................................................................18
Tabel 2.2
Fungsi Khusus Port A.....................................................................25
Tabel 2.3
Fungsi khusus Port B .....................................................................26
Tabel 2.4
Fungsi Khusus Port C ....................................................................26
Tabel 2.5
Fungsi Khusus Port D ....................................................................27
Tabel 4.1
Hasil Berdasarkan Jarak (cm) Sensor kewadah..............................38
Tabel 4.2
Data data hasil pengukuran Tegangan............................................39
xi
INTISARI
Dispenser merupakan alat yang digunakan oleh masyarakat umum untuk memanaskan air atau mendinginkan air minum, dispenser memiliki kendala dalam hal penyajian air yang masih tergolong manual atau memerlukan energi lebih untuk mengalirkan air kedalam wadah atau tempat air minum. Pengguna cenderung menginginkan sesuatu yang instan atau otomatis tanpa memerlukan tenaga yang lebih untuk menekan keran sehingga air dapat mengalir dengan sendirinya. Dispenser ini memiliki sebuah sensor ultrasonik yang dapat mengukur jarak antara wadah dengan sensor < 5 cm, sehingga dapat mengalirkan air kedalam wadah. kerja sensor dibantu oleh relay yang terhubung ke sistem minimum, solenoide valave, dan pompa air. kata kunci : otomatisasi, sensor, relay, solenoide,
xii
ABSTRACK
Dispenser is a tool used by general public to heat water or cool water , dispensers have contraints in terms of presentation of the water is still relatively manual or require more energy to drain water into the container or drinking water. Users tend to want something instantly or automatically without requiring more power to press the tap so that water can flow by it self. This dispenser has an ultrasonic sensor that can measure the distance between the sensor container < 5 cm, so as to drain water into the container. assisted by a working sensor relay connected to the system ,solenoid valve, and water pumps. Key words : automation ,sensors,relays,solenoide
xiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Air merupakan kebutuhan utama manusia karena sekitar 70% tubuh manusia terdiri dari air. Secara tradisional, masyarakat memenuhi kebutuhan air minumnya dengan cara merebus air hingga mendidih, kemudian menempatkannya di dalam teko atau wadah sejenisnya. Bagi masyarakat perkotaan yang sibuk banyak diantaranya beralih ke penggunaan galon dan dispenser sebagai tempat penyimpan dan pengambilan air minum. Selain lebih praktis, penyimpanan air di dalam galon dan dispenser dianggap lebih higienis dan dapat menyediakan air dalam kondisi panas, biasa (netral) dan dingin. Meskipun dianggap lebih mudah dan praktis penggunaan dispenser masih menyisakan beberapa kekurangan, antara lain, pengguna masih harus mengeluarkan energi untuk menekan kran. Secara khusus pengguna yang kehausan dan membutukan cepat air yang terisi di gelas atau wadah yang ain dan langsung meminumnya dengan cepat. Dari uraian masalah tersebut penulis ingin mengembangkan dispenser yang ada menjadi dispenser yang dapat mengalirkan air dengan aliran yang cepat dan dapat digunakan pengguna dengan baik dan benar pada saat kondisi terburu – buru atau dalam kondisi sangat kehausan. Dispenser otomatis dapat diaplikasikan di restoran berskala besar atau restoran cepat saji Dari masalah yang telah dijelaskan di atas, maka penulis mengambil judul “Rancang Bangun Dispenser Dengan Penyajian Air Secara Otomatis ”.
1
1.2
Perumusan Masalah
Untuk mendapatkan pembahasan yang semaksimal mungkin dan dapat mudah dipahami maka penulis merumuskan masalah yang akan dibahas dalam laporan ini sebgai berikut: 1. Bagaiman bentuk rancang bangun sistem otomasi aliran air pada dispenser? 2. Bagaimana cara kerja sensor ultrasonik HCSR 04? 3. Bagaimana cara kerja mengendalikan selenoide valve dengan sensor ultrasonik HCSR 04? 4. Bagaimana carasolenoid valve membuka dan menutup?
1.3
Tujuan
Adapun tujuan umum tugas akhir
ini adalah memberikan
kesempatam kepada mahasiswa Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan untuk memperluas wawasan mengenai masalah yang terjadi pada bidang-bidang tertentu dan dapat membandingkan materi yang diperoleh selama perkuliahan dengan keadaan sebenarnya. Adapun tujuan khusus dari laporan ini adalah : 1. Untuk mengaplikasikan sistem dispenser manual ke otomatisasi. 2. Mengetahui dan memahami prinsip, cara kerja dan alat - alat apa saja yang digunakan dalam alat yang dibuat. 3. Mempermudah penggunaan dispenser sebagai salah satu alat yang sering digunakan masyarakat
1.4
Batasan Masalah
Dalam penulisan Tugas Akhir ini memfokuskan pada kajian dan analisa sebagai berikut : 2
1. Penulis tidak membahas dan memaparkan tentang perhitungan panas yang dihasilkan heater pada dispenser . 2. Jenis air yang dapat disediakan oleh dispenser otomatis ini terbatas hanya saja yaitu air biasa. 3. Penulis tidak membahas perhitungan kelistrikan didalam Transformator 4. Sensor yang digunakan adalah Sensor Ultrasonik HCSR 04.
1.5
Manfaat Tugas Akhir
Pembuatan Dispenser Otomatis ini dibuat agar dapat memudahkan masyarakat dalam pengkomsumsian dari dispenser dan nantinya dapat diterapkan dalam aplikasi lainnya. Manfaat Rancang Bangun Dispenser Dengan Penyajian Air Secara Otomatis menggunakan sensor Ultrasonik HCSR 04 adalah : a. Terciptanya sebuah teknologi baru dalam pengotomatisasian pada aplikasi lainnya. b. Memberikan kemudahan pada masyarakat dalam pengkomsumsian air minum c. Memberikan pengalaman kepada mahasiswa dalam membuat dan terlibat dalam proyek ilmiah. d. Memperkaya ilmu pengetahuan dalam pengembangan kran otomatis.
1.6
Metode Penulisan
Metode yang digunakan dalam pembuatan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Studi literatur, yaitu mempelajari referensi yang dapat menunjang dalam melakukan penelitian ini. Adapun referensi yang dapat digunakan yaitu dengan mempelajari buku-buku, artikel, karya ilmiah, sumber dari 3
internet dan sumber bacaan lain yang erat kaitannya dengan kajian penelitian. 2. Metode wawancara, dalam metode ini, data diperoleh melalui wawancara langsung dengan dosen pembimbing dan pihak-pihak lain yang berkompeten. 3. Metode eksperimen, yaitu terdiri dari merancang dan mengembangkan dispenser yang sudah ada untuk dibuat dispenser yang pemakaiannya biar otomatis dan manual. 4. Metode observasi, dalam metode ini data diperoleh secara langsung dari alat melalui pengukuran dan pengujian. Dalam metode ini akan dipelajari prinsip kerja dari alat.
1.7
Sistematika Penulisan
Sistematika
dalam
pembahasan
ini
dimaksudkan
untuk
memberikan gambaran secara garis besar tentang apa yang akan dikemukakan dalam pokok bahasan. Adapun susunan sistematika laporan ini sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN Dalam bab ini berisikan antara lain tentang latar belakang masalah, rumusan msalah, tujuan tugas akhir, batasan masalah,manfaat penulisan tugas akhir, metodologi penulisan dan sistematika penulisan.
BAB II LANDASAN TEORI Bab ini berisikan tentang teori penunjang yang membahas mengenai, sensor Utrasonik HCSR 04,Solenoid valve,dan alat – alat lainnya yang digunakan dalam alat ini.
4
BAB III PERANCANGAN Dalam bab ini menjelaskan tentang perancangan perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software) sistem yang akan dibuat.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Bab ini berisikan tentang hasil pengujian dari alat yang telah dibuat, apakah sesuai dengan yang diharapkan atau tidak dan disertai pembahasannya secara lengkap.
BAB V PENUTUP Dalam bab ini berisi kesimpulan dan saran yang bermanfaat untu kesempurnaan alat ini sehingga tugas akhir ini dapat dikembangkan lebih lanjut.
5
