Anis
Maulida1; MuhammadIbnu Sahil2; Yusby Macho B. P.3
Jurusan
Teknik Elektro Politeknik Negeri Semarang
Jln. Prof. Sudarto, SH, Ds. Tembalang Semarang 50275 INDONESIA
Jln. Prof. Sudarto, SH, Ds. Tembalang Semarang 50275 INDONESIA
Phone : +62 24 7473417, 7499585,
7499586
Fax : +62 24 7472396
Abstract
At this timeall ofthe industrycertainlyneeds water. Oneimportantrequirementin the production processin
theindustryiswater. Requirewaterpumpsas a means ofdistribution. Inthe process works, waterpumprequiresconsiderable energy. Butoftentimesusethe waterpumpis notcomparable tothe capacityneeds ofwater
released. Ifthewaterpump
workingintothe dual function, whichcan beset manuallyandcanalso beset usingan appropriate controllerso
itcan work ascharacteristic ofthe load demand,thecontrollercanadjustthepressureonthe waterpump outputto
thedriving motorrotationby adding awaterlevelsensor,thenitsusewould be
moreefficientandeasier. From theabovepremise, then madearrangementsofwaterpressurewaterpump outputby adjusting
therotation speed ofthe motorusing awaterpumptoggle switchon-off-on is controlledby
thearduinouno.
Keyword : Arduino Uno,
Toggle Switch, and Water Pump
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada saat ini hamper semua industri membutuhkan air.
Salah satu kebutuhan yang sayangat penting dalamproses produksi di industri
adalah air. Air dalam pendistribusiannya memerlukan suatu alat yang disebut
pompa air. Dalamproses kerjanya, pompa air memerlukan energi yang tidak sedikit.
Namun, sering kali pemakaian pompaair atau daya yang dikeluarkan tidak
sebanding dengan volume air yang mampu dihasilkan. Umumnya kerja dari pompa air
itu sendiri dilakukan dengan dua cara, yaitu dapat dilakukan secara manual dan serta
otomatis baik menggunakan sensor ataupun kontroller lainnya. Dengan menggunakan
cara kedua yaitu otomatis, maka penggunaan dapat menggunakan pompa airnyadengan
sangat mudah. Sering kita mendengar sensor ketinggian air. Kita dapat
memanfaatkan plat logam yang ada untuk untuk dijadikan sensor ketinggian air. dengan
cara menambahkan sensor ketinggian air ini,
maka penggunaan pompa air akan semakin mudah dan akan menghemat lebih banyak
air karena kita dapat mengatur kecepatan motor ataupun kapan motor pompa iar
tersebut akan berhenti bekerja melalui plat yang kita jadikan sebagai sensor
ketinggian air.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan permasalahan yang terdapat
pada latar belakang, disusun rumusan masalah sebagai berikut:
1) Bagaimana merancang rangkaian pengganti sensor ketinggian air menggunakan toggle switch ON-OFF-ON ?
2) Bagaimana cara merangkai pompa air dc sebagai output dari toggle switch dengan Arduino Uno sebagai kontrollernya?
3) Bagaimana cara mengatur toggle switch sebagai sensor ketinggian air sehingga pompa air dapat bekerja berdasarkan toogle switch?
1.3 Tujuan
1.
Mengaplikasikan Mikrokontroler Arduino Uno untuk Sistem Pengaturan Pompa
Air
2. Membuat rancangan kontrol untuk
pengendalian pompa air berbasis mikrokontroler yang bekerja berdasarkan deteksi
level air sesuai dengan sensor level
ketinggian air.
II.
TINJAUAN PUSTAKA
Penjelasan
dan uraian teori penunjang yang digunakan dalam membuat alat ini diperlukan
untuk mempermudah pemahaman tentang cara kerja rangkaian maupun dasar-dasar
perencanaan pembuatan alat. Teori – teori yang akan dijelaskan dalam bab ini
meliputi Arduino Uno, Toggle Switch, driver motor dan Water Pump DC 12volt.
2.1 ARDUINO UNO R3
Arduino UNO adalah sebuah board
mikrokontroler yang didasarkan pada ATmega328 (datasheet). Arduino UNO mempunyai 14 pin digital input/output
(6 di antaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, sebuah
osilator Kristal 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah power jack, sebuah ICSP
header, dan sebuat tombol reset. Arduino UNO memuat semua yang dibutuhkan untuk
menunjang mikrokontroler, mudah menghubungkannya ke sebuah computer dengan
sebuah kabel USB atau mensuplainya dengan sebuah adaptor AC ke DC atau
menggunakan baterai untuk memulainya.
Gambar 2.1 Arduino Uno
Sumber
:http://arduino.cc/en/Main/arduinoBoardUno
Setiap 14 pin digital pada Arduino Uno
dapat digunakan sebagai input dan output, menggunakan fungsi pinMode )digitalWrite(), dan digitalRead(). Fungsi-fungsi tersebut beroperasi di
tegangan 5 Volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima suatu arus maksimum
40 mA dan mempunyai sebuah resistor pull-up (terputus secara default) 20-50
kOhm. Selain itu, beberapa pin mempunyai fungsi-fungsi spesial:
§
Serial:
0 (RX) dan 1 (TX).
Digunakan untuk menerima (RX) dan memancarkan (TX) serial data TTL
(Transistor-Transistor Logic). Kedua pin ini dihubungkan ke pin-pin yang sesuai
dari chip Serial Atmega8U2 USB-ke-TTL.
§
External
Interrupts: 2 dan 3.
Pin-pin ini dapat dikonfigurasikan untuk dipicu sebuah interrupt (gangguan)
pada sebuah nilai rendah, suatu kenaikan atau penurunan yang besar, atau suatu
perubahan nilai. Lihat fungsi attachInterrupt() untuk lebih jelasnya.
§
PWM:
3, 5, 6, 9, 10, dan 11.
Memberikan 8-bit PWM output dengan fungsi analog.
§
SPI:
10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin-pin ini mensupport komunikasi SPI menggunakan SPI library.
§
LED:
13. Ada sebuah LED yang
terpasang, terhubung ke pin digital 13. Ketika pin bernilai HIGH LED menyala,
ketika pin bernilai LOW LED mati.
Arduino UNO mempunyai 6 input analog,
diberi label A0 sampai A5, setiapnya memberikan 10 bit resolusi (contohnya 1024
nilai yang berbeda). Secara default, 6 input analog tersebut mengukur dari
ground sampai tegangan 5 Volt, dengan itu mungkin untuk mengganti batas atas
dari rangenya dengan menggunakan pin AREF dan fungsi analogReference(). Di sisi lain, beberapa pin mempunyai fungsi spesial:
§
TWI:
pin A4 atau SDA dan pin A5 atau SCL. Mensupport komunikasi TWI dengan menggunakan Wire library
Ada sepasang pin lainnya pada board:
§
Reset. Membawa saluran ini LOW untuk mereset
mikrokontroler. Secara khusus, digunakan untuk menambahkan sebuah tombol reset
untuk melindungi yang memblock sesuatu pada board.
Lihat juga pemetaan
antara pin Arduino dengan port Atmega328. Pemetaan untuk Atmega8, 168, dan 328 adalah identik.
2.2 TOGGLE SWITCH
Gambar
2.2 Toggle Switch Pengganti sensor ketinggian air
Toggle switch merupakan salah satu perangkat
masukan yang fungsinya sama seperti saklar pada umumnya yaitu untuk menyambung
dan memutus tegangan. Komponen ini memiliki 3 kondisi/keadaan yaitu,pada saat
On posisi arah atas, On posisi arah bawah, dan Off pada saat posisi tengah.
2.3 POMPA AIR DC DC 12 Volt
Gambar 2.3.a : Water
Pump DC 12 Volt
Pompa Air DC merupakan jenis pompa yang
menggunakan motor dc dan tegangan searah sebagai sumber tenaganya. Dengan
memberikan beda tegangan pada kedua terminal tersebut, motor akan berputar pada
satu arah, dan bila polaritas dari tegangan tersebut dibalik maka arah putaran
motor akan terbalik pula. Polaritas dari tegangan yang diberikan pada dua
terminal menentukan arah putaran motor, sedangkan besar dari beda tegangan pada
kedua terminal menentukan kecepatan motor. Pompa Air DC memiliki 3 bagian dasar
:
1. Bagian
yang tetap/stasioner yang disebut stator. Stator ini menghasilkan medan magnet,
baik yang dibangkitkan dari sebuah koil (elektro magnet) ataupun magnet
permanen.
2. Bagian
yang berputar disebut rotor. Rotor ini berupa sebuah koil dimana arus listrik
mengalir.
3. Gear
Box yang dipasang pada pompa. Gear box ini didalamnya terdapat gear yang
dipasang pada ujung rotor untuk menghisap air.
Gaya
elektromagnet pada motor DC timbul saat ada arus yang mengalir pada penghantar
yang berada dalam medan magnet. Medan magnet itu sendiri ditimbulkan oleh
megnet permanen. Garis-garis gaya magnet mengalir diantara dua kutub magnet
dari kutub utara ke kutub selatan.
Gambar 2.3.b :
Konstruksi Motor DC
Belitan stator
merupakan elektromagnet, dengan penguat magnet terpisah F1-F2. Belitan jangkar
ditopang oleh poros dengan ujung-ujungnya terhubung ke komutator dan sikat
arang A1-A2. Arus listrik DC pada penguat magnet mengalir dari F1 menuju F2
menghasilkan medan magnet yang memotong belitan jangkar. Belitan jangkar
diberikan listrik DC dari A2 menuju ke A1. Sesuai kaidah tangan kiri jangkar
akan berputar berlawanan jarum jam.
Gaya elektromagnet pada motor DC timbul saat ada arus
yang mengalir pada penghantar yang berada dalam medan magnet. Medan magnet itu
sendiri ditimbulkan oleh megnet permanen. Garis-garis gaya magnet mengalir
diantara dua kutub magnet dari kutub utara ke kutub selatan. Menurut hukum gaya
Lourentz, arus yang mengalir pada penghantar yang terletak dalam medan magnet
akan menimbulkan gaya. Gaya F, timbul tergantung pada arah arus I, dan arah
medan magnet B. Arah gaya F dapat ditentukan dengan aturan tangan kiri seperti
pada gambar berikut.
2.4 DRIVER MOTOR
Gambar 2.4.a Driver Motor
Gambar 2.4.b Skematik Driver Motor
Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa untuk me-driver motor kita
menggunakan.
1.
Transistor
BD139, TIP3055.
2.
Dioda
1N5401
3.
Resistor
10KΩ, 470Ω.
Dengan spesifikasi kerja motor water pump yang mencapai 2Ampere saat
start awal. Oleh karena itu diode yang digunakan setidaknya diode yang mampu mengalirkan
arus hingga sebesar 2 Ampere. Selain itu, diode pada rangkaian digunakan
sebagai pengaman agar transistor tidak terkena induksi dari motor.
III. PERANCANGAN ALAT
3.1 Perancangan
perangkat keras pada alat
Perancangan
perangkat keras pada alat Kontrol Putaran Motor ( Water
Level ) Pada Water Pumpini meliputi perancangan driver pengontrol water pump
perancanganpeletakan toggle Switch ON-OFF-ON yang difungsikan sebagai
pengganti sensor. Secara umumperancangan perangkat keras dapat dilihat
padaGambar 3.1.
Gambar 3.1 Diagram blok rangkaian
Tiap-tiap bagian dari diagram blok sistem
pada Gambar 3 dapat dijelaskan sebagai berikut :
1. Input : Sensor/Plat dan Toggle
Switch
Digunakanuntuk mengatur kecepatan pompa air dc.
2.Proses: Arduino UNO R3
Digunakan sebagai pengkondisian tiap-tiap input dengan ketentuan tiap input
memiliki nilai yang berbeda-beda saat terkena air. Dan perbedaan nilai inilah
yang nantinya digunakan sebagai penentu kecepatan waterpump.
3.Output:Driver motor berserta Pompa
air DC
Driver digunakan untuk mengontrol serta mensupply kebutuhan akan arus dari
waterpump tersebut. Waterpump berfungsi untuk menghisap air dari satu tempat
ke tempat yang lainnya yang di inginkan.
3.2
Perancangan perangkat lunak pada alat(Software)
Perancangan perangkat lunak merupakanperancangansuatu program yang nantinya akan
digunakan untukmengontrol kecepatan motor berdasarkan pemanfaatan pin digital yang
terdapat pada arduino sebagai input maupun output yang cara kerjanya dapat
dilihat melalui Flowchart berikut.
IV. PENGUJIAN DAN ANALISIS
4.1 Pengujian Alat
Gambar
4.1.a : Pengujian Alat
Gambar
4.1.a : Plat yang digunakan sebagai sensor.
Kiri
(sensor 1) – Kanan (sensor 8)
Setiap
sensor yang terkena air, maka sensor tersebut berserta sensor yang memiliki
nomor dibawahnya akan bernilai nol “0”, sedangkan sensor diatasnya yang belum
terkena air akan tetap bernilai “1”. Misalnya seperti pada tabel 1, sensor 5
terkena air sehingga akan terhubung oleh common dan berlogic“0”. Pada saat
sensor 5 berlogic “0”, maka semua sensor dibawahnya akan berlogic “0” sedangkan
sensor diatasnya masih akan tetap berlogic “1”.
No
|
Plat /
Sensor
|
Air
mengenai Sensor 5
|
Nilai
Output saat terkena air
|
1
|
Sensor 1
|
0
|
250
|
2
|
Sensor 2
|
0
|
240
|
3
|
Sensor 3
|
0
|
230
|
4
|
Sensor 4
|
0
|
220
|
5
|
Sensor 5
|
0
|
210
|
6
|
Sensor 6
|
1
|
200
|
7
|
Sensor 7
|
1
|
190
|
8
|
Sensor 8
|
1
|
0
|
Dan kemudian ketika Air menyentuh Sensor 8 maka
rangkaian akan mati seketika itu juga.
4.2 Analisa Data
Dari data yang diperoleh tersebut, maka kerja motor akan melambat seiring
bertambahnya air dalam suatu wadah dan menyentuh satu persatu sensor. Hingga
suatu saat kemudian kerja motor akan berhenti dengan tersentuhnya plat yang
terakhir yaitu sensor 8 oleh air.
V. KESIMPULAN
Setelah dilakukan pengujian dan penganalisaan alat yang telah dibuat maka dapat diambil kesimpulan sebagai
berikut:
- Sensor level ketinggian air, menentukan kecepatan putaran motor DC pada pompa air. Semakin tinggi permukaan air yang menyentuh plat/sensor maka laju kecepatan pompa air dc akan semakin melambat.
- Masing-masing saklar mempunyai nilai/setting poin yang berbeda yang akan menentukan kecepatan putar dari pompa air.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Datasheet
Toggle Switch On-Off-On
[2] Datasheet
Arduino Uno
[3] Datasheet
Pompa Air DC 12 V RS-360SH
Tidak ada komentar:
Posting Komentar