RANCANG BANGUN PROSES PENGISIAN PADA BALL MILL (Proses Feeding)
Yessy Rusmiani 1*, Ir. Hendik Eko Hadi S.,MT 2, Drs. Irianto,MT3 Mahasiswa Elektro Industri, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Surabaya, Indonesia1* d_yessta @yahoo.com 2 Dosen Pembimbing 1, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Surabaya, Indonesia Dosen Pembimbing 2, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Surabaya, Indonesia3 Abstrak Perkembangan teknologi menuntut efisiensi kerja yang tinggi dari segi kualitas serta kuantitas yang dihasilkan meliputi ketelitian dan kecepatan dalam proses kerja. Oleh karena itu pada proyek akhir Rancang Bangun Proses Pengisian Pada Ball Mill ini ditujukan untuk dapat membantu menyelesaikan permasalahan tersebut. Dalam perancangan proyek akhir ini digunakan rangkaian Band Pass Filter Bidang Sempit sebab dibutuhkan nilai Q besar agar range frekuensi yang diterima dapat lebih terfokus pada range tertentu. Selain itu juga digunakan rangkaian F to V Converter (Frequency to Voltage Converter) untuk mengubah frekuensi menjadi tegangan sebagai dimana tegangan tersebut akan dijadikan sebagai set point, tranduser yang digunakan berupa mikrophone, dan menggunakan driver motor untuk valve pengisian dan pembuangan material dimana tiap valve menggunakan 2 buah relay (untuk putar balik arah kanan-kiri). Dalam proyek akhir ini digunakan mikrokontroller ATMega 16 dan pemrograman menggunakan CodeVision AVR ++ dengan bahasa pemrograman C . Kata kunci : Kontrol, Band Pass Filter, Mikrophone, Frekuensi, ATMega 16. Abstract The development of technology requires a high work efficiency in terms of quality and quantity produced include accuracy and speed in the process of work. Therefore, in this final project on the Build and Design Process Of Charging the Ball Mill is intended to help complete the problems. In this design of final project used a series of Band Pass Filter Properties of the required value of Q so that the received frequency range can be more focused on a specific range. It also used a series of F to V Converter (Frequency to Voltage Converter) to change the frequency as a voltage where the voltage will be made as set point, which is used tranduser form mikrophone, and use the driver for the motor valve and disposal of material in which each valve using 2 relays (to play back the right-left). In this final project used mikrokontroller ++ ATMega 16 and AVR programming CodeVision with the programming language C . Keywords : Control, Band Pass Filter, Mikrophone, Frequency, ATMega 16.
1. Pendahuluan 1.1. Latar Belakang Pada proses finishing mill terdapat proses penggilingan bahan material yang akan dihaluskan yang disebut dengan Ball Mill. Pada Ball Mill tersebut juga diatur putaran motor dan volume material yang akan dihaluskan. Dengan membuat alat sebagai pengatur putaran motor Ball Mill dan mengatur proses feeding menggunakan tranduser yang berupa sound level, merupakan suatu upaya untuk mempermudah operator dalam mengatur proses feeding pada Ball Mill. Untuk mengatur putaran motor Ball Mill digunakan
kontrol PI serta mikrokontroller. Sedangkan untuk pengaturan proses feeding dibutuhkan pengontrolan motor valve pengisian dan pembuangan material dengan menggunakan mikrokontroller, dimana mikrokontroller akan terintegrasi dengan sensor suara untuk mendeteksi frekuensi yang dihasilkan oleh Ball Mill. Data tersebut yang akan dikonversi dari frekuensi ke tegangan dan digunakan sebagai set point, sekaligus sebagai sensor untuk mengetahui volume material di dalam Ball Mill dan prosentase proses penggilingan yang kemudian akan ditampilkan di LCD.
1.2 2. Tujuan Untuk m membuat se ebuah konttrol pe engatur Ball Mill untuk mengatur m prosses fee eding dari Ball Mill te ersebut deng gan me enggunakan sensor s suara.
a untuk bidang g sempit. Rangkaian spesialisnya itu biasa disebut d multiple feedback k filter karena sattu rangkaian n menghasilk kan 2 batasan fL dan fH. Gamb bar rangkaian n serta contoh band dwidth bidang sempit dapatt dilihat seperti pada a Gambar 2.1 dibawah ini C2
3. Batasan Masalah M 1.3 Permasala ahan yang akan dibah has da alam proyek akhir ini ada alah bagaima ana ca ara mengatur proses feedin ng pada finishiing miill untuk dapa at dikontrol secara s otoma atis de engan menggu unakan senso or suara. Adap pun ba atasan-batasan masalah ya ang dibuat dala am pe engerjaan pro oyek akhir ini agar dap pat be erjalan dengan n baik adalah sebagai berikut: 1. 2 2. 3 3. 4 4. 5 5.
Mikrokontrroller yang dig gunakan adallah ATMega 16. Penetapan n batasan nilai ran nge frekuensi yang dijadika an sebagai set s point. Respon perubahan p su uara (frekuen nsi) dari Mill. Mengkode ekan range frekuensi f sua ara saat Ball Mill kosong g sampai terisi penuh. Yang dita ampilkan pada layar LC CD adalah nilai dari kecep patan motor dan d dari prosses nilai prosentase penggiling gan.
1.4 4. Kerja Sisttem Cara kerja a alat ini adala ah dengan inp put fre ekuensi suara a yang dihassilkan oleh Ball B Miill. Frekuensi yang diterim ma oleh senssor su uara akan dikonversikan d ke teganga an. Se elain itu dari frrekuensi yang g dihasilkan ju uga akkan dijadikan n sebagai set point unttuk me engetahui ersen prosses berapa pe pe enggilingan. Saat S Mill koso ong maka bo olabo ola klaker aka an menumbukk ke dinding Mill M da an suara ya ang dihasilka an akan ting ggi se ehingga freku uensi yang dihasilkan ju uga akkan tinggi, frekkuensi tersebut akan menja adi ind dikator valve. Saat frekuensi tinggi ma aka va alve material akan a membukka karena bera arti Miill kosong da an harus diissi material. Dan D sa aat frekuensi rendah r berartii material pen nuh da an valve ma aterial harus ditutup. Unttuk me engetahui perrsentase prose es juga di dap pat da ari frekuensi yang diterima a sensor sua ara. Se emakin tinggi frekuensi yang y dihasilkkan be erarti semakin kecil perssentase prosses pe enggilingan. Saat prosess penggiling gan su udah menca apai 100% maka valve pe engeluaran ma aterial akan membuka. m
2. Te eori Penunja ang 2.1. Band Pass Filter Syarat BPF Bidang Sempit adallah >10. Rangka aian yang digunakan d bisa Q> se eperti BPF Bid dang Lebar tap pi ada rangkaiian kh husus untukk BPF Biidang Semp pit. Ra angkaian kh husus inipun bisa pu ula dig gunakan untu uk BPF Bida ang Lebar, ta api
R3 Vcc
C1
R1
741/351
R2
Vin AC
ROM
Vee
Vout RL 10 KΩ
Gambar 2.1 1 Rangkaian d dan Bandwidth h Band Pa ass Filter Bida ang Sempit
Perhitungann dari rangkaiaan di atas adallah : Dipilih C1= C2 = C Hubungan nilai n tahanannnya adalah : 1
2
1
2
2
2
2
3
3
Dimana Af saat s pada fc ad dalah : 3 2 1
2
4
Perlu diinga at bahwa 5
2.2. Cara Pengendallian Motor DC Denga an Mikrokontroller Biasan nya pada m metode ini banyak b digunakan relay sebaga ai alat bantu u bagi mikrokontroller untuk swiitch ON/OFF. Relay SPDT ini dikendalikan kaki oleh mikrokontroller melalui transistor pe enguat, karena arrus dari ka aki mikrokon ntroller untuk biasanya tidak cukup kuat gsung. mengendalikan relay secara lang Pengontrola an ON/OFF d dengan relay dapat dilihat pada Gambar 2.2 b berikut ini
yang kecil mengguna akan tipe kontak crossbar. Kontakk crossbar d dibuat dari bahan emas untu uk menguran ngi oksidasi. Pada rangkaian tiingkat rendah (mVolt atau μVolt). Kontak dengan bahan campuran logam mulia digunakan untuk m mengurangi ok ksidasi. 5 dibawah ini merupakan gambar g Gambar 2.5 penampang g relay.
G Gambar 2.2 Sw witch ON/OFF F dengan Rela ay 2.3 3. Op-Amp Op-amp di dalamnyya terdiri dari d be eberapa bagian, yang pertama p adallah pe enguat diferrensial, lalu u ada tah hap pe enguatan (gain n), selanjutnya a ada rangkaiian pe enggeser leve el (level shifterr) dan kemudiian pe enguat akhir yang y biasanya a dibuat deng gan pe enguat push--pull kelas B. B Gambar 2.3 2 be erikut menunjukkan diagra am dari op-am mp ya ang terdiri dari beberapa bag gian tersebut. Penguat Vinn Diferensial
Peenguat ( (Gain)
Level Shifterr
Penguat Akhir Vout V (Kelas B)
Gambar 2.3 3 Diagram Blo ok Op-Amp
ambar 2.5 Pe enampang Rellay Ga 2.5. LCD y digunaka an merupakan n LCD LCD yang tipe karakkter karena LCD ini dapat menampilka an data. Keun ntungan yang dapat diperoleh dengan menggunakan LCD adalah: 1. Dapat menampilka an karakter ASCII, sehing gga memudah hkan untuk me embuat progra am tampilannyya. 2. Mudah h dihubungka an dengan po ort I/O karena a hanya meng ggunakan 8-b bit data dan 3--bit kontrol. 3. Ukuran n dari modul yyang proporsio onal. 4. Pengggunaan daya yang kecil.. LCD yang digunakan d da alam tugas ak khir ini merup pakan tipe kkarakter 16x2 2, dan dapat menampilkkan 16 ka arakter perbarris dan memp punyai 2 baris. ROM pemba angkit karakte er sebanyak 19 92 tipe karakte er dengan fo ont 5x7 dot matris. Kapassitas internalnya sebanyak 80x8bit da ata (maksim mum 80 karrakter). Dibaw wah ini Gamb bar 2.6 meru upakan gamba ar dari LCD 16 6x2.
Ga ambar 2.4 Dia agram Schema atic simbol Op pAmp 2.4 4. Relay Relay merrupakan piran nti kontrol unttuk me embuka dan menutup ko ontak. Ada dua d ma acam relay, yaitu y relay acc dan relay dc. d Pe erbedaan anta ara relay ac dengan d relay dc se ecara fisik ada alah pada shadded pole unttuk relay ac yang berguna unttuk memperlu uas ermukaan med dan magnet sehingga s jumllah pe flu uks yang melintasi gap berrtambah banya ak. Re elay ac lebih la ambat dari pada relay dc. kontak ya Relay m mempunyai ang be ermacam-maccam bahan dan d rating arrus ya ang digunakan n untuk arus yang y lebih bessar bia asanya denga an tipe konta ak single buttton ata au bifurcated (mempunyai dua permuka aan de engan tahanan n kontak kecil)) dan untuk arrus
Gam mbar 2.6 LCD D Matrix 16x2 2.6. Data Laporan L Real PT. Semen Gresik G Persero,Tbk. Tuban – Divisi Finish hing Mill 2.6.1. Jenis Produ uk
Di PT. Semen Gresik Perserro,Tbk terdappat 2 jenis produk p semenn Portland, yaitu Pozzzoland
Portland Cement (PPC) dan Ordinary Portland Cement (OPC). Dari kedua jenis semen tersebut masing-masing memiliki keunggulan tersendiri. Dan kedua jenis produk tersebut memiliki komposisi bahan yang berbeda. Perbedaaan antara semen PPC dan OPC dapat dilihat pada Tabel 2.1 seperti yang terlihat berikut ini Tabel 2.1 Perbandingan Semen PPC dan OPC
Tipe
Kand unga n
Keun ggula n
Netto
OPC
PPC
Semen ini dipakai untuk semen konstruksi, yang tidak memerlukan persyaratan sifat-sifat khusus, seperti ketahanan sulfat, panas hidrasi dan sebagainya C2S lebih kecil daripada kandungan C3S, dengan kandungan C3S antara 55% - 56%, sedangkan kandungan SO3 antara 1,3% - 1,4%.
semen ini merupakan suatu bahan pengikat hidrolis
Semen tipe ini mempunyai sifat antara moderat heat cement dan high early strength cement.
40 Kg
2.6.2. Parameter Produk
Semua pabrik PT. Semen Gresik Persero,Tbk dilengkapi dengan Rollerpress sebagai pregrinder. Plant dari produksi adalah memproduksi semen OPC dan PPC, dengan beberapa Mill lebih dikhususkan untuk PPC. Penting untuk diingat, bahwa hanya kerak besi yang melalui Roller-press. Trass (+ semen PPC) dan Gypsum (syntetic) langsung masuk ke Mill. Parameter dari produk utama dapat dilihat pada Tabel 2.2 seperti yang tertera sebagai berikut : Tabel 2.2 Parameter Produk Utama OPC Cement Composition Clinker (%) Gypsum (%) Limestone (%) Trass (%) Fly ash (%) Dust (%)
terak Semen Portland dan bahan yang mempunyai sifat pozzolan, biasanya digunakan trass. Semen ini tahan terhadap asam ataupun garam, cocok untuk bangunan – bangunan dekat laut. Menurut ASTM bahan pozzolan yang ditambahkan antara 15% - 40% Tipe semen ini mempuyai kuat tekan awal rendah tetapi kuat tekan selanjutnya lebih stabil. Semen ini tahan terhadap asam ataupun garam, cocok untuk bangunan – bangunan dekat laut. 50 Kg
Production (with press) (t/h) Production (without press) Product fineness (blaine) Product fineness (R/45µ)
8 4 5 9 2 -
21 16 5 3300 +/-0100 15 %
3. Perencanaan Dan Pembuatan Alat 3.1. Konfigurasi Sistem Pada pengerjaan bagian hardware terbagi menjadi 2 mode sistem, dan pada bagian ini akan dibahas tentang proses feeding untuk pengisian dan pembuangan material. Blok diagram sistem dari proses ini dapat dilihat pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Blok diagram untuk proses feeding Pada Gambar 3.1 Blok diagram untuk proses feeding memiliki bagian-bagian sebagai berikut : 1. Tranduser yang digunakan adalah berupa sound level yang digunakan untuk menangkap frekuensi suara yang dihasilkan oleh Ball Mill. 2. Band Pass Filter dalam bagian ini digunakan sebagai filter suara yang
3 3.
4 4.
dihasilkan oleh Ball Mill sehing gga ara-suara tertentu yang akkan hanya sua diloloskan oleh filter (filter membedakkan uara Ball Mill dengan sua ara antara su lingkungan n sekitar). Rangkaian n F to V digunakan unttuk merubah frekuensi f ke te egangan. Seb bab set pointt yang digu unakan adallah berupa teg gangan. Yang dita ampilkan pad da LCD adallah nilai prosentase dari prosses gan dan kap pasitas materrial penggiling dalam Ball Mill.
3.4. Rangk kaian F to V C Converter Pada perencanaan rangkaian F to V Converter in ni adalah den ngan menggu unakan IC LM2917 7 dengan ju umlah pin 14-pin. 1 Gambar da ari rangkaian F to V Con nverter dapat dilihat pada Ga ambar 3.4 seperti s dibawah ini :
3.2 2. Perencanaan Hardwarre Pada tug gas akhir in ni perancang gan ha ardware berup pa pembuatan n miniature dari d Ba all Mill dan disertai den ngan bebera apa rangkaian penunjang lainnya. Dima ana ga ambar dari miiniature Ball Mill M dapat dilih hat pa ada Gambar 3.2 3 seperti diba awah ini : Gambarr 3.4 Gambar F to V Converrter 3.5. Rangk kaian Band Pass Filter Pada perencanaan n rangkaian Band unakan Pass Filter ini adalah dengan menggu IC LM351 dengan jumllah pin 8-pin n. Dan ernilai variabe el atau menggunakkan R yang be potensio se ebab untuk me enyesuaikan nilai Q dibutuhkan nilai R yang bervariasi dan n tidak dapat diperh hitungkan seccara fix. Gamb bar dari rangkaian Band Pass Filter dapat dilihat pada Gambar 3.5 seperti dibawah ini :
Gambar 3.2 Miniature dari d Ball Mill 3.3 3. Rangkaian n Driver Moto or Pada pere encanaan rangkaian r drivver mo otor untuk valve material ini adalah deng gan me enggunakan BD139 dan n BD140 ju uga me enggunakan 4 buah relay dimana masin ngma asing valve menggunakan n 2 buah relay se ebagai putar balik arah puta aran motor (pu utar ka anan-kiri). Ga ambar dari ra angkaian drivver mo otor dapat diliihat pada Gam mbar 3.3 sepe erti dib bawah ini : Gambar 3.5 3 Rangkaian n Band Pass Filter F
4.. Pengujian n Dan Hasil 4.1. Pengu ujian Mikroko ontroller Pengujian pada p port mikroko ontroler untuk me engetahui apakah a dilakukan mikrokontroler dapat be erjalan dengan n baik d atau tidak. Pengujian dilakukan dengan memberikan n logika- logikka pada port melalui m program dan meng geceknya degan multitester. Atau dengan n cara yang mudah, m yaitu den ngan mengu uji port dengan d memasang LCD, karena LCD menggu unakan ort. hampir semua bit pada po Gambar 3.3 3 Gambar Drriver Motor
Gambar 4.1 Rangkaian Minimum Sistem ATMega 16 4.2. Pengujian Band Pass Filter Data pengujian Band Pass Filter dibawah ini diambil hanya beberapa data dari hasil pengujian. Gambar hasil pengujian filter dapat dilihat pada Gambar 4.2 seperti dibawah ini :
T = 1,4 div Time/div = 0,5 ms T = 1,4 x 0,5 ms = 0,7 ms
f =1/T = 1/ 0,7 ms = 1428,6 Hz
Gambar 4.2 Hasil Pengujian Band Pass Filter 4.3. Pengujian Pre-Amp Data pengujian Band Pass Filter dibawah ini diambil hanya beberapa data dari hasil pengujian. Gambar hasil pengujian filter dapat dilihat pada Gambar 4.3 seperti dibawah ini :
T = 1,7 div Time/div = 0,5 ms T = 1,7 x 0,5 ms = 0,85 ms
T = 1,6 div Time/div = 0,5 ms T = 1,6 x 0,5 ms = 0,8 ms
f =1/T = 1/ 0,85 ms = 1176,5 Hz
T = 4,8 div Time/div = 0,2 ms T = 4,8 x 0,2 ms = 0,96 ms
f =1/T = 1/ 0,96 ms = 1041,67 Hz
T = 8,6 div Time/div = 0,1 ms
f =1/T = 1/ 0,86 ms
f =1/T = 1/ 0,8 ms = 1250 Hz
T = 8,6 x 0,1 ms m = 0,86 ms
= 1162,8 Hz
V= 1,2 d div Volt/div = 5 V V = 1,2 x 5 V =6V T = 7,9 div T Time/div = 0,1 1 ms T = 7,9 x 0,1 ms m = 0,79 ms
f =1/T = 1/ 0,8 ms = 1265,82 Hz
Gambar 4.3 Hasil Pengu ujian Pre-Amp p
V= 1,4 d div Volt/div = 5 V V = 1,4 x 5 V =7V
4. Pengujian n F to V Conv verter 4.4 Data pen ngujian F to o V Converrter dib bawah ini dia ambil hanya beberapa da ata da ari hasil pengu ujian. Gambarr hasil pengujiian F to V Converte er dapat diliha at pada Gamb bar 4.4 4 seperti dibaw wah ini :
Gam mbar 4.4 Hasilil Pengujian F to V Convverter
4.5. Pengu ujian Filter dengan Software Adobe e Audition a. Sa aat Mill Koso ong
V= 1,1 div Volt/div = 5 V V = 1,1 x 5 V = 5,5 V
b.
Sa aat Mill berisi 2Kg
c.
Saat Mill M berisi 6K Kg
og.unsoed.ac.id/files/2009/06/2_o htttp://abonk.blo p-amp.pdf (teori A Aplikasi Op p-Amp) accsessed on o May 2009. htttp://pksm.merrcubuana.ac.id d/modul/14051-112608212549 963.pdf (Modu ul XI-XII) accs sessed on May 2009.
d.
Saat Mill M berisi 12Kg (penuh)
htttp://www.mikrron123.com/in ndex.php/Aplik kasiMotor/Pengendalian-Moto or-DC-On/Off.html (Pengendaliian-Motor-DC--On/Off) accs sessed on May 2009. htttp://www.wikip pedia.org/wiki//dataheet_atm mega1 6.html accse essed on Marcch 2009. pedia.org/wiki//solenoid valv ve.html htttp://www.wikip accsessed on o March 2009 9. Ro oman Sutantto. 2007. Re emote Progra amable Valve Meng ggunakan Mo otor DC. TA PENSP ITS. Suraba aya.
5. Pe enutup 5.1. Kesimpulan Setelah melalui m tahap p perencana aan embuatan dan peng gujian siste em pe “P Pengaturan Proses Pada Ball Mill Unttuk Me engurangi Ke ebisingan”, ad da beberapa hal h ya ang dapat disim mpulkan yaitu: 1. Sistem da apat berjalan sesuai harap pan bila filter bekerja deng gan baik, dap pat meloloskan frekuensi-frekuensi tertentu. 2 Tiap perub 2. bahan frekuen nsi dijadikan nilai sebagai indikator unttuk mengetah hui keadaan material da an prosenta ase proses pen nggilingan. 5.2 2. Saran Pada pen nyusunan dan penyelesaiian tug gas akhir ini pastinya tida ak pernah lep pas da ari kesalahan dan kekuran ngan. Maka dari d itu u sedikit banya ak saya ingin menyampaikkan sa aran-saran un ntuk perencan naan yang leb bih ba aik nantinya, diantaranya d : 1. Material ya ang digunakan untuk simulasi hendaknya a menggunakan materrial yang berbentk pada at tapi luna ak, al pertama kali k sehingga saat materia masuk dalam bentukk padat akkan h keras suara a dalam Mill dan d menambah itu menandakan prosess awal, semakin d lama digiling maka akkan hancur dan menyatu dengan mate erial lain. Sa aat nyatu suara yang ditimbulkkan telah men akan se emakin kecil dan itu menunjukkkan proses sudah ham mpir sempurna. 2. Lebih dip perhatikan filtter yang akkan digunakan n.
Dafta ar Pustaka Hendrriawan, Akhm mad, ”Getting g Started Co ode Vision 1.25.3 And A AVRStudio version 4.13”, Em mbedded Research group EEPIS-ITS. E
