BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sistem Pengukuran merupakan bagian yang penting dalam dunia industri.Melalui
pengukuran,
dapat
menentukan informasi dan kendali
diperoleh
berbagai
masukan
untuk
proses serta jaminan kualitas proses.
Pengukuran dilakukan terhadap beragam parameter, dan salah satu parameter yang banyak digunakan dalam dunia industri adalah fluida (air). Kemampuan untuk mengendalikan proses dibutuhkan bagi para teknisi sebagai modal untuk menghadapi dunia industri nyata. Untuk itu, disamping mempelajari secara teoritis, dibutuhkan pula suatu alat eksperimental yang dapat memodelkan suatu sistem kendali proses baik secara manual maupun otomatis. Alat ukur fluida yang banyak digunakan ada yang didasarkan pada perubahan tinggi tekan aliran fluida dan ada pula yang didasarkan pada perubahan penampang aliran fluida. Salah satu alat ukur fluida adalah flowmeter. Flowmeter adalah alat untuk mengukur jumlah atau laju aliran dari suatu fluida yang mengalir dalam pipa atau sambungan terbuka. Flowmeter umumnya terdiri dari dua bagian yaitu alat utama dan alat bantu sekunder. Alat utama menghasilkan suatu signal yang merespons terhadap aliran karena laju aliran tersebut telah terganggu. Alat utamanya merupakan sebuah orifis yang mengganggu laju aliran yaitu menyebabkan terjadinya penurunan tekanan. Alat bantu sekunder menerima sinyal dari alat utama lalu menampilkan, merekam, dan atau mentransmisikannya sebagai hasil pengukuran dari laju aliran.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah disampaikan diatas, maka dalam perumusan masalah akan di angkat tentang sensor flow meter yang menggunakan water flow meter G1/2 dengan arduino uno sebagai perhitungan debit yang keluar dari sensor flow meter. 1
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah pada pengerjaan laporan ini didefinisikan sebagai berikut: a. Mengkarakterisasi sensor flow meter b. Mengukur kecepatan aliran fluida 1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan dari pengerjaan laporan ini adalah : a. Dapat menentukan atau mengukur debit aliran b. Berhasil mengukur kecepatan aliran fluida dengan menggunakan prinsip ggl induksi. 1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat dari pengerjaan tugas besar Teknik Instrumentasi ini adalah untuk mengetahui dan mengukur jumlah atau laju aliran dari suatu fluida yang mengalir dalam pipa atau sambungan terbuka. 1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan bertujuan untuk mendapatkan gambaran secara umum dari penelitian ini. Sistematika penulisan ini terdiri dari 5 bab, yaitu : 1.
BAB 1 PENDAHULUAN Pada bab 1 menjelaskan latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat, dan sistematika penulisan dar pengerjaan laporan .
2.
BAB 2 LANDASAN TEORI Pada bab 2 menjelaskan pengenalan flow meter menggunakan water flow sensor G1/2 serta dasar teori dan komponen-komponen yang terdapat pada sensor flow meter.
3.
BAB 3 METODOLOGI DAN PERANCANGAN SISTEM Pada bab 3 menjelaskan mengenai desain dan perancangan flow meter menggunakan water flow sensor G1/2.
4.
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN Pada bab 4 menjelaskan implementasi dengan mengkarakteristik sensor flow meter 2
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah pada pengerjaan laporan ini didefinisikan sebagai berikut: a. Mengkarakterisasi sensor flow meter b. Mengukur kecepatan aliran fluida 1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan dari pengerjaan laporan ini adalah : a. Dapat menentukan atau mengukur debit aliran b. Berhasil mengukur kecepatan aliran fluida dengan menggunakan prinsip ggl induksi. 1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat dari pengerjaan tugas besar Teknik Instrumentasi ini adalah untuk mengetahui dan mengukur jumlah atau laju aliran dari suatu fluida yang mengalir dalam pipa atau sambungan terbuka. 1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan bertujuan untuk mendapatkan gambaran secara umum dari penelitian ini. Sistematika penulisan ini terdiri dari 5 bab, yaitu : 1.
BAB 1 PENDAHULUAN Pada bab 1 menjelaskan latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat, dan sistematika penulisan dar pengerjaan laporan .
2.
BAB 2 LANDASAN TEORI Pada bab 2 menjelaskan pengenalan flow meter menggunakan water flow sensor G1/2 serta dasar teori dan komponen-komponen yang terdapat pada sensor flow meter.
3.
BAB 3 METODOLOGI DAN PERANCANGAN SISTEM Pada bab 3 menjelaskan mengenai desain dan perancangan flow meter menggunakan water flow sensor G1/2.
4.
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN Pada bab 4 menjelaskan implementasi dengan mengkarakteristik sensor flow meter 2
5.
BAB 5 PENUTUP Pada bab 5 menjelaskan kesimpulan dari penelitian yang telah dilakukan dan saran dari tugas besar yang dilakukan.
3
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Fluida
Fluida adalah zat yang berubah bentuk secara terus menerus bila terkena tegangan geser.
Gaya geser adalah komponen gaya yang menyinggung
permukaan, sedangkan tegangan geser pada suatu titik adalah nilai batas perbandingan gaya geser terhadap luas dengan berkurangnya luas hingga titik tersebut. Suatu zat cair ditempatkan diantara dua buah plat sejajar, dengan jarak antara yang kecil dan besar sedemekian luasnya sehingga keadaan pada tepi-tepi plat dapat diabaikan. Plat bawah terpasang tetap dan suatu gaya F ditetapkan pada plat ats, yang mengarahkan tegangan geser F/A pada zat apapun yang terdapat diantara plat-plat. A adalah luas plat atas (m 2). Bila gaya (F) mengakibatkan plat gerak dengan suatu kecepatan (bukan nol) satuannya (N), maka dapat disimpulkan bahwa zat di antara kedua plat tersebut adalah fluida. Yang termasuk pada fluida yaitu air dan gas. Aliran (flow) fluida ada tiga macam, diantaranya: 1. Kecepatan fluida mengalir (m/s), 2. Debit (banyaknya volume) fluida yang mengalir per satuan waktu (1/dtk), 3. Jumlah (volume) fluida yang mengalir untuk selang waktu tertentu (liter,galon). Jenis alat ukur aliran (flow) sebenarnya sangat banyak, pada dasarnya terbagi menjadi beberapa jenis, diantaranya:
Head Flow Meter,
Area Flow Meter,
Positive Displacement Meter.
Pada tugas besar ini akan digunakan flow meter jenis water flow meter G ½. 2.2 Sensor
Secara Umum sensor di definisikan sebagai alat yang mampu menangkap fenomena fisika atau kimia dan kemudian mengubahnya menjadi sinyal elektrik baik arus listrik ataupun tegangan. Fenomena fisik yang mampu menstimulus sensor untuk menghasilkan sinyal elektrik meliputi temperatur, tekanan, gaya, 4
medan magnet, cahaya, penggerak dan sebagainya. Sensor terbagi menjadi dua diantaranya sensor analog dan sensor digital. 2.3 Flow Meter
Flowmeter adalah alat untuk mengukur volume dan kecepatan aliran dari suatu fluida baik cairan atau gas baik bertemperatur rendah hingga temperature tinggi dalam pipa atau sambungan terbuka. Umumnya, flowmeter terdiri dari dua bagian yaitu primary device yang menghasilkan sinyal yang sebanding dengan data laju aliran yang terukur dan secondary device yang merupakan alat bantu sekunder sebagai penerima sinyal dari primary device untuk lalu ditampilkan, direkam, dan atau ditransmisikan sebagai hasil pengukuran dari laju aliran. Flowmeter dapat dikelompokan berdasarkan prinsip kerjanya. Jenis-jenis flowmeter antara lain : 1. Flowmeter mekanik terdiri dari piston meter, gear meter, variable area meter, turbine flowmeter, woltmann meter, single jet meter, paddle wheel meter, multiple jet meter, pelton wheel, dan current meter. 2. Flowmeter berbasis tekanan, terdiri dari venture meter, orifice plate, dall tube, pitot tube, multi-hole pressure tube, dan cone meter. 3. Vortex flowmeter, open channel flowmeter, electromagnetic flowmeter, ultrasonic flowmeter, dan coriolis flowmeter. Alat ukur kecepatan aliran dibuat menggunakan prinsip kerja ggl listrik dari motor. Motor dengan kincir diletakkan dalam pipa yang akan diukur kecepatan alirannya. Saat motor berputar, maka akan terjadi ggl induksi yang menghasilkan tegangan. Tegangan inilah yang nantinya akan dikonversi menjadi kecepatan aliran fluida dalam pipa.
Angin
Gambar 2.1 Tampak Samping Alat 5
Gambar 2.2 Bagian dalam pipa terdapat kincir yang terhubung dengan motor
Output berupa tegangan selanjutnya akan masuk ke bagian pengkondisi sinyal. Sinyal yang telah terkondisi masuk ke arduino untuk diproses menjadi kecepatan aliran. Sedangkan indikator kerja alat meliputi: 1. Gerakan fluida dalam pipa dapat menggerakkan kincir. 2. Kincir berputar yang terhubung dengan motor dapat menghasilkan ggl induksi. 3. Pengkondisi sinyal dapat membuat sinyal tegangan ggl induksi dari motor dapat terbaca oleh arduino. 4. Karakterisasi sensor Q V 5. Pengumpamaan data real time. 6. LCD dapan menunjukkan tampilan hasil pengukuran. 2.4 Debit Air
Debit aliran dipergunakan untuk menghitung kecepatan aliran pada masing-masing pipa experimen dimana rumus debit aliran:
Dimana:
Q adalah debit aliran (m 3/s)
V adalah kecepatan aliran (m/s)
A adalah luas penampang (m 2)
adalah volume fluida (m 3)
6
2.5 Water Flow Sensor G1/2
Water Flow Sensor ini terdiri dari beberapa bagian diantaranya:
Tubuh katup plastik
Rotor Air
Sensor hall efek Ketika air mengalir melalui gulungan rotor-rotor maka kecepatan
perubahan dengan tingkat berbeda aliran. Sesuai dengan sensor hall efek dengan output sinyal pulsa., memiliki kelebihan hanya membutuhkan 1 sinyal (SIG) selain jalur 5 volt dc dan ground. Perhatikan gambar dari water flow sensor G1/2 dibawah ini:
Gambar 2.3 Fisik dan Skematik Instalasi Water Flow Sensor G1/2 [1]
Gambar 2.4 Mechanic Dimensi Water Flow Sensor [1]
7
Tabel 1 Komponen Sensor No.
Name
Kuantitas
Material
1
Valve body
1
PA66+33%glass fiber
2
Stainless steeal bead
1
Stainless steel SUS304
3
Axis
1
Stainless steel SUS304
4
Impeller
1
POM
5
Ring magnet
1
Ferrite
6
Middle ring
1
PA66+33%glass fiber
7
O-seal ring
1
Rubber
8
Electronic seal ring
1
Rubber
9
Cover
1
PA66+33%glass fiber
10
Screw
4
Stainless steel SUS304
11
Cable
1
1007 24AWG
Catatan
3.0*11
Spesifikasi Sensor Flow
Berat Sensor
: 43 g
Suhu pengoprasian
: 0°C-80°C
Arus maksimum
: 15 mA
Bekerja pada tegangan
: 5 Volt – 24 Volt
Tingkat aliran
: 0.5 – 60 L/menit
Operasi kelembaban
: 35 % - 90% RH
Operasi tekanan bawah
: 1.75Mpa
Store temperature
: -25°C - +80°C
Store humidity
:25% - 90% RH
2.6 Prinsip Kerja Flow Sensor G1/2
Prinsip kerja dari sensor ini adalah dengan memanfaatkan fenomena efek hall. Efek Hall ini didasarkan pada efek medan magnetik terhadap partikel bermuatan yang bergerak. Ketika ada rus listrik yang mengalir pada divais efek Hall yang ditempatkan dalam medan magnet yang arahnya tegak lurus arus listrik, 8
pergerakan pembawa muatan akan berbelok ke salah satu sisi dan menghasilkan medan listrik. Medan listrik terus membesar hingga gaya Lorentz yang bekerja pada partikel menjadi nol. Perbedaan potensial antara kedua sisi divais tersebut disebut dengan potensi Hall. Potensi Hall ini sebanding dengan medan magnet dan arus listrik yang melalui divais. 2.7 PWM
Pulse Width Modulation (PWM) secara umum adalah sebuah cara memanipulasi lebar sinyal yang dinyatakan dengan pulsa dalam suatu perioda, untuk mendapatkan tegangan rata-rata yang berbeda [2]. Beberapa contoh aplikasi PWM adalah pemodulasian data untuk telekomunikasi, pengontrolan daya atau tegangan yang masuk ke beban, regulator tegangan, audio effect dan penguatan, serta aplikasi-aplikasi lainnya. Aplikasi PWM berbasis mikrokontroler biasanya berupa pengendalian kecepatan motor DC, pengendalian motor servo, pengaturan nyala terang LED dan lain sebagainya. Sinyal PWM pada umumnya memiliki amplitudo dan frekuensi dasar yang tetap, namun memiliki lebar pulsa yang bervariasi. Lebar Pulsa PWM berbanding lurus dengan amplitudo sinyal asli yang belum termodulasi. Artinya, Sinyal PWM memiliki frekuensi gelombang yang tetap namun duty cycle bervariasi (antara 0% hingga 100%).
Gambar 2.5 Sinyal PWM dan rumus perhitungannya [2]
Pulse Width Modulation (PWM) merupakan salah satu teknik untuk mendapatkan signal analog dari sebuah piranti digital. Sebenarnya Sinyal PWM dapat dibangkitkan dengan banyak cara, dapat menggunakan metode analog dengan menggunakan rankaian op-amp atau dengan menggunakan metode digital. Dengan metode analog setiap perubahan PWM-nya sangat halus, sedangkan 9
menggunakan metode digital setiap perubahan PWM dipengaruhi oleh resolusi dari PWM itu sendiri. Resolusi adalah jumlah variasi perubahan nilai dalam PWM tersebut. Misalkan suatu PWM memiliki resolusi 8 bit berarti PWM ini memiliki variasi perubahan nilai sebanyak 28 = 256 variasi mulai dari 0 – 255 perubahan nilai yang mewakili duty cycle 0 – 100% dari keluaran PWM tersebut.
Gambar 2.6 Pulsa PWM [2]
Dengan cara mengatur lebar pulsa “on” dan “off” dalam satu perioda gelombang melalui pemberian besar sinyal referensi output dari suatu PWM akan didapat duty cycle yang diinginkan. Duty cycle dari PWM dapat dinyatakan sebagai:
Duty cycle 100% berarti sinyal tegangan pengatur motor dilewatkan seluruhnya. Jika tegangan catu 100V, maka motor akan mendapat tegangan 100V. pada duty cycle 50%, tegangan pada motor hanya akan diberikan 50% dari total tegangan yang ada, begitu seterusnya. Untuk melakukan perhitungan pengontrolan tegangan output motor dengan metode PWM cukup sederhana sebagaimana dapat dilihat pada ilustrasi Gambar 2. di bawah ini.
10
Gambar 2.7 Pengontrolan tegangan Pulsa PWM [2]
Dengan menghitung duty cycle yang diberikan, akan didapat tegangan output yang dihasilkan. Sesuai dengan rumus yang telah dijelaskan pada gambar.
Average voltage merupakan tegangan output pada motor yang dikontrol oleh sinyal PWM. a adalah nilai duty cycle saat kondisi sinyal “on”. b adalah nilai duty cycle saat kondisi sinyal “off”. V full adalah tegangan maksimum pada motor. Dengan menggunakan rumus diatas, maka akan didapatkan tegangan output sesuai dengan sinyal kontrol PWM yang dibangkitkan. 2.8 Arduino
Arduino Uno
adalah
board
mikrokontroler
berbasis
ATmega328
(datasheet). Memiliki 14 pin input dari output digital dimana 6 pin input tersebut dapat digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset. Untuk mendukung mikrokontroler agar dapat digunakan, cukup hanya menghubungkan Board Arduino Uno ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC yang-ke adaptor-DC atau baterai untuk menjalankannya. Uno berbeda dengan semua board sebelumnya dalam hal koneksi USB-toserial yaitu menggunakan fitur Atmega8U2 yang diprogram sebagai konverter USB-to-serial berbeda dengan board sebelumnya yang menggunakan chip FTDI driver USB-to-serial.
Gambar 2.8 Tampak depan Arduino Uno [3] 11
Untuk memberikan gambaran mengenai apa saja yang terdapat di dalam sebuah microcontroller, pada gambar berikut ini diperlihatkan contoh diagram blok sederhana dari microcontroller ATmega328 (dipakai pada Arduino Uno).
Gambar 2.9 Blok Diagram Microcontroller ATmega328 [3]
Adapun penjelasan dari blok-blok diatas adalah sebagai berikut:
Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) adalah antar muka yang digunakan untuk komunikasi serial seperti pada RS-232, RS-422 dan RS485.
2KB RAM pada memory kerja bersifat volatile (hilang saat daya dimatikan), digunakan oleh variable-variabel di dalam program.
32KB RAM flash memory bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan program yang dimuat dari komputer. Selain program, flash memory juga menyimpan bootloader.
2.9 Karakteristik Unjuk Kerja Instrumen
Spesifikasi detail dari karakteristik instrumen ditentukan oleh karakteristik unjuk kerja. Maka dari itu pengetahuan karakteristik unjuk kerja merupakan hal yang penting untuk menentukan apakah instrumen tersebut dapat sesuai atau tidak untuk digunakan secara optimal. Karakteristik instrumen secara umum dapat dikelompokan menjadi dua, yaitu: 12
2.9.1 Karakteristik Statik
Karakteristik statik adalah karakteristik yang menunjukan pengukuran berulang dari suatu sistem pengukuran. Dimana komponen karakteristik terdiri dari: 1. Repeatability Repeatability adalah kemampuan suatu elemen untuk memberikan output yang sama terhadap input yang berulang-ulang. 2. Standar Deviasi (
)
Deviasi adalah nilai output dari nilai rata-rata dengan pengaruh input lingkungan. Rumus untuk mencari standar deviasi adalah sebagai berikut:
[( ) ( ) ( ) ]
3. Sensitivitas
Perbandingan output alat ukur dengan inputnya. Sensitivitas alat ukur dengan inputnya. Sensitivitas alat yang baik = 1, jika dimensi (satuan) input-output sama. 4. Threshold Threshold adalah input terkecil yang terdeteksi oleh alat ukur. 5. Resolusi Resolusi adalah perubahan input terkecil yang dapat dideteksi alat . 6. Histerisis Histerisis adalah kurva perbandingan output-input untuk perubahan input naik dan turun. Histerisis maksimum adalah range harga input terbesar yang kemungkinan memnberikan output sama. 2.9.2 Karakteristik Dinamik
Karakteristik yang ditunjukkan oleh perilaku sistem saat merespon suatu masukan terhadap perubahan waktu. Karakteristik dinamik sistem atau instrumen tergantung pada keadaan fisis sistem atau instrumen tersebut.
13
Dapat menyebabkan kesalahan pengukuran, yang terjadi saat transien atau jika yang diukur adalah sinyal yang berubah terhadap waktu (sinyal dinamis). Dinyatakan dalam bentuk suatu fungsi yang mentransformasi kan input menjadi output : Fungsi Transfer.
14
BAB III METODOLOGI DAN PERANCANGAN SISTEM
3.1 Metode Penelitian
Adapun metodologi yang akan digunakan dalam penjelasan laporan tugas teknik instrumentasi ini adalah sebagai berikut : A. Studi literatur terhadap materi yang terkait dengan tugas besar ini, diantaranya : 1) Pemahaman tentang teori ggl listrik dari motor. 2) Pemahaman tentang sensor flow meter. B. Uji coba karakteristik sensor flow meter. C. Perancangan pada sensor D. Uji Performasi alat E. Pengambilan dan analisa data yang diperoleh 3.2 Tempat Penelitian
Untuk mencapai kesempurnaan dalam pembuatan flowmeter dibutuhkan tempat untuk perakitan dan perancangan alat. Tempat penelitian yang dilakukan dalam pengerjaan tugas besar adalah berada di Labolatorium Sistem Elektronika, Universitas Telkom. Di tempat tersebut akan dilakukan juga uji performansi dan karakterisasi . 3.3 Variabel Penelitian
Variabel-variabel penelitian pada tugas besar ini meliputi : a. Baling-baling (Kincir) b. PWM dari putaran kincir’ c. Sensor flow 3.4 Alat dan Bahan Penelitian
Untuk terciptanya kesempurnaan dari sensor flow meter baik dari sisi perancangan mekanik maupun sisi perancangan software. Adapun alat dan bahan yang akan digunakan pada sensor flow meter untuk keperluan penelitian.
15
3.4.1 Perangkat Keras (hardware)
Perangkat keras yang digunakan pada tugas besar ini adalah sebagai berikut : 1. Multimeter digunakan untuk mengukur keluaran beda potensial. 2. Saluran air digunakan sebagai alat yang menghitung debit kecepatan aliran. 3. Power supply digunakan sebagai catuan untuk arduino uno. 3.4.2 Perancang Perangkat Lunak (software)
Perangkat lunak yang digunakan pada tugas besar untuk mendesain sistem flow meter dan pengoprasian sistem flow meter adalah sebagai berikut : 1. Arduino Uno Arduino Uno adalah board berbasis mikrokontroler pada ATmega328. Board ini memiliki 14 digital input/ output pin (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator Kristal, koneksi USB, jack listrik tombol riset. Pin pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, hanya terhubung ke computer dengan kabel USB atau sumber tegangan bisa didapat dari adaptor AC-DC atau baterai untuk menggunakannya. Berdasarkan gambar 2.8 Arduino dapat dideskripsikan sebagai berikut: Tabel Deskripsi Arduino Uno Mikrokontroller
Atmega328
Operasi Voltage
5V
Input Voltage
7-12 V (Rekomendasi)
Input Voltage
6-20 V (limits)
I/O
14 pin (6 pin untuk PWM)
Arus
50 mA
Flash Memory
32KB
Bootloader
SRAM 2 KB
EEPROM
1 KB
Kecepatan
16 Mhz 16
3.4.3 Bahan Penelitian
Adapun bahan penelitian yang ditinjau adalah berupa elektrik yang dibutuhkan dalam proses terciptanya pengoprasian sensor flow meter untuk menghitung debit aliran. Adapun pembahasan komponen pendukung pada sensor flow meter adalah sebagai berkut : 1. Water Flow Sensor G1/2 atau Waterf l ow sensor
water level adalah Sensor debit aliran air , yang
dimana didalam waterflow sensor ini terdapat suato rotor yang akan berputar apaila ada aliran air atau hall efect sensor. Waterflow sensor tidak bisa digunakan untuk cairan degan suhu panas atau aliran airyang terlalu kuat. 2. Dinamo Sedangkan langkah-langkah kerja dinamo adalah sebagai berikut:
Sebuah kumparan berputar dalam medan magnet.
Tiap-tiap ujung kawat kumparan dihubungkan dengan sebuah “cincin geser”.
Cincin geser tersebut menempel sebuah sikat.
Bila kumparan diputar maka dalam kumparan itu timbul GGL AC. GGL AC ini menimbulkan arus AC di dalam rangkaian dinamo.
3. Pipa Pipa adalah media perantara yang berfungsi mengalirkan fluida. Pada sensor flow meter ini pipa di pasang di kiri dan kanan sensor flow meter yang berfungsi mengalirkan fluida dengan kecepatan aliran yang hasil nya digunakan untuk menghitung debit yang terjadi. 3.4.4 Prosedur Penelitian
Adapun prosedur penelitian yang digunakan pada tugas besar ini adalah sebagai berikut: 1. Mempersiapkan semua alat dan bahan yang diperlukan. 2. Karakterisasi sensor pada sensor flow meter. 3. Perancangan program menggunakan arduino uno. 17
4. Analisis dan menyimpulkan penelitian yang akan dilakukan. 3.5 Rancangan Penelitian
Rancangan penelitian pada tugas besar ini terdiri dari komponenkomponen penyusun: a. Proses perancangan mekanik dari sensor flow meter b. Proses perancangan control program Perancangan control program dilakukan menggunakan arduino uno.
Diagram Rancangan Penelitian
Mulai
Studi Literatur
Karakterisasi flowmeter
Hasil uji
Perancangan Flowmeter
Hasil uji
Analisis Data
Uji coba Sensor Kesimpulan Perancangan
Sesuai dengan
program flowmeter
parameter yang diterapkan
Uji coba Sensor
Selesai
18
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan metodologi penelitian dalam tugas besar ini kelompok kami menggunkan
water
flow
sensor
type
YFS-201
yang
mengeluarkan
tegangan,dimana arus yang kemudian dikonvert menjadi tegangan oleh resistor setelah masuk ke arduino berupa sinyal PWM, tetapi dikarena ada kesalahan yang menyebabkan alat rusak sehingga alat tersebut ada beberapa komponen yang diganti yaitu sensor hall effect diganti dengan motor DC 9 volt. Sehingga dihasilkan data sebagai berikut: Waktu Pengambilan Data Tanggal
: 20 Mei 2014
Pukul
: 01.00 – 02.40 WIB
4.1 Karakteristik Statik
Histerisis
Percobaan dan data naik Percobaan
Debit (liter/m)
Vout (Volt)
1
3,303313102
1,04
2
5,454307681
2,01
3
7,989408434
3,02
4
9,986760542
4,04
5
12,06093389
5,00
6
14,13510723
6,00
7
16,13245934
7,06
ke-
19
Percobaan dan data turun Percobaan
Debit (liter/m)
Vout (Volt)
1
16,13245934
7,06
2
14,21192846
6,01
3
12,21457636
5,02
4
9,986760542
4,01
5
7,835765964
3,05
6
5,454307681
2,00
7
3,456955572
1,03
ke-
Berikut adalah grafik debit terhadap V out:
Grafik Debit terhadap Vout 18 16 14 ) s / 12 r e t i 10 l ( t i 8 b e 6 D
Data Naik data turun
4 2 0 1.04 2.01 3.02 4.04 5.00 6.00 7.06
Berdasarkan data diatas maka tidak terjadi histerisis (no histerisis) karena pengukuran nilai debit naik dan turun sama. Dan juga dapat dijelaskan bahwa alat ukur presisi karena dua kali pengukuran menghasilkan pengukuran yang hampir sama.
Stabilitas Diuji dengan debit konstan
20
Percobaan
Ketinggian (cm)
Vout (Volt)
1
0
7,00
2
5
7,00
3
10
7,02
4
15
7,03
5
20
7,05
6
25
7,05
ke-
Berdasarkan data diatas maka hasil pengukuran nilai debit yang sama tetap konstan.
Regresi Linier
21
Berdasarkan data diatas maka hubungan debit dan Vout didapat sebagai berikut :
Dimana y adalah debit dan x adalah tegangan keluaran dari motor.
Range Pengukuran 1.26 liter/menit sampai 13 liter/menit
Threshold 1.26 liter/menit
4.2 Karakteristik Dinamik
Berdasarkan hasil percobaan dan perhitungan karakteristik dinamik yang diperoleh dari alat flowmeter yang dibuat adalah:
Time settling (Ts) Ts= 5 detik Time settling didapatkan pada hasil percobaan pada alat.
Frekuensi Alamiah (
)
22
Damping ratio ( )
√ √ √ √
Peak Time (Tp)
Rise Time (Tr)
Fungsi Transfer
23
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil percobaan dan analisis data diatas maka:
Karakteristik statik
1. Hubungan debit dengan Vout didapatkan sebagai berikuit:
Dimana y adalagh debit dan x adalah tegangan keluaran dari motor. 2. Tidak terdapat histerisis Pengukuran antara nilai debit naik dengan nilai debit turun adalah sama. 3. Alat ukur stabil Setelah diperhatikan dengan beberapa lama, hasil pengukuran nilai debit yang sama tetap kontastan. 4. Alat ukur presisi Setelah dilakukan dua kali pengukuran menghasilkan pengukuran yang hampir sama. 5. Akurasi Akurasi tidak bisa dicek karena tidak mengetahui nilai true value. 6. Range Pengukuran 1.26 liter/menit sampai 13 liter/menit 7. Threshold 1.26 liter/menit
Karakteristik dinamik 1. Setling Time (Ts) = 5 detik
⍵
2. Frekuensi Alamiah ( n) = 1.7544
3. Damping Ratio ( ) = 0.456 4. Peak Time (Tp) = 2.012 detik 5. Rise Time (Tr) = 4.113 detik
24
6. Fungsi Transfer
7.2 Saran
1. Dalam pengamatan dan pengambilan data hasil penelitian harus dilakukan dengan percobaan yang teliti agar tidak terjadi kesalahan dalam pengambilan data. 2. Fluida yang digunakan harus benar-benar konstan agar mendapatkan hasil data percobaan yang akurat.
25
DAFTAR PUSTAKA
[1] CompaQ, “Water Flow Sensor G1/2,” Universitas Sumatra Utara, Indonesia, 2012. [2] R. Prayogo, “Pengaturan PWM dengan PLC,” Universitas Brawijaya, Malang Indonesia, 2012. [3] A. uno, “Arduino,” Arduino, 21 march 2013. [Online]. Available: arduino.cc/en/main/arduinoBoardUno. [Diakses 20 may 2014].
26
LAMPIRAN Lampiran I
Lampiran mengenai program arduino yang digunakan pada flowmeter. #include LiquidCrystal lcd(12,11,10,6,5,4,3);
float Calc; float o; float v;
void setup() //initial set up, only run once at the beginning { lcd.begin(16,2); pinMode(A0, INPUT);
//initializes digital pin A0 as an input
}
// the loop() method runs over and over again, // as long as the Arduino has power
void loop () {
//initial value o=0; v=0; o = analogRead (A0);
//ADC
v = ((o/1023)*5);
27
Calc = ((2.13803272*v)+1.261987);
//function gotten from experiment
if ( Calc < 1.3) {Calc = 0;}
lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Tugas Instrumen"); lcd.setCursor(8,1); lcd.print(" L/m"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(Calc);
delay(1000); lcd.clear(); }
28
Lampiran II
Lampiran mengenai biaya yang digunakan pada pembuatan alat flowmeter beserta nota dan kwitansi HARGA
NO
NAMA BARANG
JUMLAH
PERSATUAN
HARGA
BARANG
(Rp)
TOTAL
KETERANGAN
Nota dan Kwitansi 1 ARDUINO UNO
1
327.500,00
327.500,00
FLOW METER 2 SENSOR G1/2
terlampir Nota dan Kwitansi
1
201.000,00
201.000,00
terlampir Nota dan Kwitansi
3 PROJECT BOARD
1
250.00,00
25.000,00
terlampir Nota dan Kwitansi
4 IC TL-072
2
3.000,00
6.000,00
terlampir Nota dan Kwitansi
5 RESISTOR 10K
5
100,00
500,00
terlampir Nota dan Kwitansi
6 LCD
1
50.000,00
50.000,00
terlampir Nota dan Kwitansi
7 SELANG JUMLAH TOTAL
1
17500
17.500,00
terlampir
Rp627.500,00
29
NOTA DAN KWITANSI ARDUINO
30
NOTA DAN KWITANSI FLOW METER SENSOR G1/2
31
NOTA DAN KWITANSI KOMPONEN
Project Board
IC TL-072
Resistor 10k
32
NOTA DAN KWITANSI LCD
33
