Perancangan Flow Meter dengan LCD berbasis Arduino Uno
Bahtiar Yoga Prasetyo1, Wisnu Abdiguna Surrahman Murti2, Nabilla Habibah3,
Al Fath N. Rochman4
11081200811, 11081220872, 11081200673, 11081040574
S1 Teknik Fisika, Fakultas Teknik Elektro, Universitas
Telkom, Jalan Telekomunikasi No. 1, Bandung, 40257, Indonesia
Abstrak— Flow meter merupakan instrumen yang dapat mengukur besar aliran
dan volume dari fluida baik itu liquid maupun gas. Alat dan bahan yang
digunakan untuk membuat Flow meter antara lain penguat, filter, opamp,
baterai 9v dan mikro arduino uno. Rancang bangun flowmeter ini dapat
menghasilkan keluaran penguatan maksimal pengukuran sebesar 25 LPM setelah
penguatan sebesar 1,98v. Flowmeter ini memiliki nilai hysteresis sebesar
0.01677% dengan span input 10 Nliter/menit, span output 9.37 Nliter/menit,
range input 15-25 Nliter/menit dan range output 15.41 - 24.775
Nliter/menit.
Keywords— flowmeter, aliran, gas, instrumentasi.
I. PENDAHULUAN
1. Latar Belakang
Turbin Flow Meter diciptakan oleh Reinhard Woltman pada abad ke-
18 . flowmeter turbin adalah flow meter yang akurat dan dapat
diandalkan untuk fluida liquid dan gas. Flow meter turbin menggunakan
energy mekanik dari cairan yang mengalir guna memutar sebuah rotor.
Pada industri, flow meter turbin di gunakan untuk layanan gas. Penulis
tertarik dengan alat flow meter turbin tersebut . dikarenakan di
Indonesia banyak sekali kekayaan alam berupa gas alam. Dan untuk
mengolahnya perlu mengetahui aliran dari fluida itu sendiri.
2. Rumusan Masalah
Dari latar belakang tersebut dapat disimpulkan beberapa rumusan
masalah:
a. Bagaimana merancang sebuah flowmeter dengan akurasi dan resolusi
tinggi.
b. Bagaimana merancang desain sensor flow dengan motor DC.
3. Tujuan
Tujuan dari rancang bangun gas flowmeter ini adalah:
a. Membuat rancang bangun flowmeter dengan akurasi dan resolusi tinggi.
b. Membuat rancangan desain sensor flow dengan motor DC.
I. DASAR TEORI
1. Flow Meter
Flowmeter merupakan alat yang berfungsi untuk mengukur kecepatan
aliran dan volume fluida liquid maupun gas.
Flow meter memiliki dua bagian utama yaitu sensor dan indikator.
Flow Sensor digunakan untuk menangkap prilaku dari fluida yang akan
diukur yang diteruskan ke indikator sehingga tujuan dari pemasangan
flow meter sesuai dengan yang tujuan yang diharapkan. Sedangkan flow
indikator kerja dari flowmeter pada tugas besar ini yaitu fluida berupa
gas menggerakkan kincir yang dihubungkan dengan motor sehingga saat
kincir berputar maka motor juga ikut berputar dan dapat menghasilkan
ggl induksi. Pengkondisi sinyal membuat sinyal tegangan ggl induksi
dari motor dapat terbaca oleh arduino, lalu LCD dapat manampilkan hasil
pengukuran dari flow meter tersebut.
2. Motor DC
Motor DC adalah motor listrik yang memerlukan suplai tegangan arus
searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi gerak mekanik
3. Penguat Arus dan Tegangan
Penguat tegangan adalah suatu sistem yang menguatkan tegangan pada
perangkat. Sedangkan penguat arus adalah sistem yang menguatkan arus
pada perangkat rangkaian adaptor dengan power supply yang memiliki daya
rendah
4. Turbin
Turbin adalah sebuah alat yang mampu memanfaatkan kekuatan angin
untuk dirubah menjadi kekuatan mekanik.
5. Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol
rangkaian elektronik dan dapat menyimpan program didalamnya.
6. LCD
LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening
dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-
segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang.
7. Karakterisasi Statis
Karakteristik yang harus diperhatikan pada tugas besar ini adalah :
a. Linieritas
Sistem yang dikatakan linier adalah system yang hubungan input
dan outputnya merupakan satu garis lurus
b. Non-Linieritas
Suatu system dikatakan non-linier jika hubungan input dan output
bukan merupakan suatu garis lurus.
c. Akurasi
Nilai yang menunjukkan keakuratan hasil terhadap nilai
sebenarnya .
d. Presisi
Nilai yang menunjukkan seberapa dekat suatu hasil pemeriksaan
bila dilakukan berulang dengan sample yang sama.
e. Hysteresis
Kurva perbandingan output input untuk perubahan input naik dan
turun.
f. Span In, Span Out
variasi maksimum input atau output suatu system pengukuran.
g. Resolusi
Perubahan nilai terkecil input pengukuran yang memberikan respon
pada output.
II. RANCANGAN ALAT
Gambar 1 Flow Meter
1. Mekanik
Bagian mekanik dari flow meter berfungsi sebagai pelindung dari
bagian elektrik flow meter. bagian ini dirancang dari beberapa komponen
seperti Pipa T 1inch, botol bekas, dinamo brush 3v, mika, pilox, lem
dan kotak.
Komponen-komponen ini dirancang sedemikian rupa sehingga flow meter
yang terancang dapat memenuhi salah syarat mekanik yaitu flow meter
portable.
2. Sumber tegangan
Sumber tegangan yang digunakan berupa baterai 9v 2 buah sebagai
sumber daya pada arduino dan penguat agar flow meter dapat bekerja.
3. Elektrik
Gambar 2 bagian Elektrik dan Mikro Flow Meter
Bagian elektrik dari flow meter berupa penguat dan filter. Penguat
dan filter itu terancang dari beberapa komponen seperti opamp LM353,
resistor (1k, 2.2k, 2.2k, 22k), kapasitor (220nF, 220nF), jumper,
header pin dan pcb bolong.
4. Mikro
Arduino Uno Clone digunakan sebagai bagian mikro dari flow meter,
arduino sebagai otak dari sistem diprogram agar sinyal yang masuk dapat
di proses dan ditampilkan pada layar LCD.
III. RANCANGAN DAN ANALISIS SISTEM
Gambar 3 diagram blok sistem
Berdasarkan rancangan sistem seperti gambar 3, dapat di analisis bahwa
saat ada aliran udara yang masuk dan memutar turbin, motor DC akan bergerak
diakibatkan oleh ggl induksi yang dihasilkan oleh turbin. Sinyal berupa
tegangan yang dihasilkan oleh motor DC akan difilter dan dikuatkan.
Gambar 4 Rangkaian Low Pass Filter dan Penguat
Sinyal yang masuk akan difilter dengan filter lowpass aktif lalu diberi
penguatan sebesar 2.2 kali, diteruskan dan mendapatkan penguatan inverting
sebesar 10 kali sehingga total penguatan pada sinyal yang masuk adalah 22
kali.
Gambar 5 LCD
Sinyal yang telah diproses tersebut akan ditampilkan pada LCD oleh Arduino
Uno yang telah deprogram sebelumnya.
V. ANALISIS DATA
Dari hasil pengolahan data yang telah dilakukan, di dapatkan rentang
15.41 - 24.775 NLiter/menit.
Table 1 hasil pengambilan data pada flor meter sebanyak 9 kali
Jika dibandingkan dengan data sebelumnya, data kedua memiliki
perbedaan dengan data pertama. Perbedaan itu terjadi pada presisi, akurasi,
histeresis, dan span. Perbedaan ini terjadi dikarenakan faktor kompresor
yang bocor saat pengambilan data dan human error. Hal ini menyebabkan
histerisis yang di dapatkan pada data kedua jauh lebih baik di bandingkan
data yang pertama.
Table 2 hasil analisis pengambilan data
Dari hasil percobaan kedua didapatkan bahwa Flow meter ini bisa
berputar pada debit minimal 13 LPM . Histerisis yang di hasilkan pun hampir
mendekati 0% artinya data yang di dapatkan mendekati linier . Dan mempunyai
akurasi yang sangat baik.
Gambar 6 kurva hysterisis
Dari kurva dapat didapat bahwa hysterisis yang dihasilkan sangat baik,
hal ini dikarenakan penggunaan rangkaian integrator pada sistem filter dan
penguat. Akan tetapi pengaruh lain yaitu alat memiliki resolusi yang
terbatas dan relatif kecil.
II. KESIMPULAN
1. Flowmeter dapat mengetahui adanya suatu aliran material.
2. Dalam rangkaian penguat dan filter menggunakan jenis integrator (lowpass
aktif) dengan penguatan inverting dua tahap, sehingga outpu yang
dihasilkan memiliki nilai hysteresis yang bagus dengan resolusi yang
relatif kecil.
3. Total besar penguatan sebesar 22 kali dan filter dengan cut off
329,99Hz.
4. Output penguatan maksimal pengukuran 25LPM setelah penguatan kurang
lebih 1.98v
5. Didapatkan histerisis sebesar 0.016% dengan demikian data yang
didapatkan mendekati keakurasian karena apabila nilai histerisis
mendekati nilai 0% dapat dikatakan data tersebut akurat.
Referensi
1] http://www.duniainstrumentasi.com/flowmeter-2/turbine-flowmeter/
2] http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/sensor-aliran-fluida-
flow-sensor/
3] http://www.kpmi.or.id/tulisan/1800/Menentukan+Jenis+Flow+Meter
4] http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/lcd-liquid-cristal-
display/
5] http://www.gunadarma.ac.id/library/articles/graduate/industrial-
technology/2009/Artikel_18406017.pdf
6] http://jurnal.usu.ac.id/index.php/sfisika/article/download/4754/2171I.S.
Jacobs and C.P. Bean, "Fine particles, thin films and exchange
anisotropy," in Magnetism, vol. III, G.T. Rado and H. Suhl, Eds. New
York: Academic, 1963, pp. 271-350.
