PEMANFAATAN INFRA RED SEBAGAI LIQUID LEVEL CONTROL
Makalah Teknologi Tepat Guna
Disusun oleh :
Junaidi
Panji Fortuna
Surya Darma
SMK NEGERI 2 PONTIANAK
KOTA PONTIANAK
TAHUN AJARAN 2014-2015
HALAMAN PENGESAHAN
JUDUL : PEMANFAATAN INFRARED SEBAGAI LIQUID
LEVEL CONTROL
NAMA : 1. Junaidi (XI/TAV)
2. Panji Fortuna (XI/Elind)
3. Surya Darma (XI/Elind)
ASAL SEKOLAH : SMK NEGERI 2 PONTIANAK
GURU PEMBIMBING : PRABOWO DWI KURNIAWAN, S.Pd.T
Makalah ini belum pernah dipublikasikan dan diikutkan pada lomba sejenis atau sebelumnya
serta diajukan untuk mengikuti Tehnologi Tepat Guna yang diselenggarakan oleh Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Program Studi Fisika Universitas Tanjungpura
Pontianak.
Pontianak, 18 Maret 2015
Menyetujui,
Guru Pembimbing
Prabowo Dwi Kurniawan, S.Pd.T
NIP.19840507 2014 02 1001
Penulis
Junaidi
NIS.
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah yang masih memberikan kesehatan dan kesempatan kepada kita
semua, terutama kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan makalah ini.
Berikut ini, penulis persembahkan sebuah makalah teknologi tepat guna yang berjudul
“Pemanfaatan infrared sebagai liquid Level Control”. Penulis mengharapkan makalah ini
dapat bermanfaat bagi pembaca semua, terutama bagi penulis sendiri.
Kepada pembaca yang budiman, jika terdapat kekurangan atau kekeliruan dalam makalah
ini, penulis mohon maaf, karena penulis sendiri masih dalam tahap belajar. Dengan demikian,
tak lupa penulis ucapkan terima kasih, kepada para pembaca. Semoga Allah SWT
memberkahi makalah ini sehingga benar-benar bermanfaat.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR .......................................................................................... I
DAFTAR ISI ......................................................................................................... 2
BAB 1. PENDAHULUAN ................................................................................... 3
A.LATAR BELAKANG MASALAH ........................................................... 4
B.TUJUAN ..................................................................................................... 5
C.MANFAAT ................................................................................................. 6
BAB 2. LANDASAN TEORI............................................................................... 8
A.Water Level Control.................................................................................... 9
B. Liquid Level Control .................................................................................. 9
C. Kontrol Elektronis ...................................................................................... 9
BAB 3. METODE PENULISAN ......................................................................... 9
A.Metode ....................................................................................................... 9
B.Langkah eksperimen liquid level control .................................................... 9
C. Waktu dan tempat pengerjaan .................................................................... 10
BAB 4. PEMBAHASAN
A.Desain elektronis ......................................................................................... 3
B.Desain Perangkat Keras .............................................................................. 11
C.Flowchart Kerja Sistem ............................................................................... 99
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................... 55
A.KESIMPULAN ........................................................................................... 34
B.SARAN ................................................................................................. 99
DAFTAR GAMBAR
1. Gambar 1. Model Ball Floater
2. Gambar 1. Level Control Switch
3. Gambar 1. Led Infra Red
4. Gambar 1. Fototransistor
5. Gambar 1. Transistor
6. Gambar 1. LM324
7. Gambar 1. Skema rangkaian liquid level control
8. Gambar 1. Simulasi Water Tower dan sensor Infrared
9. Gambar 1. Skema Rangkaian Infra merah
10. Gambar 1. Flowchart Kerja Liquid Level Control
BAB 1
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Perkembangan teknologi dan ilmu pengetahuan telah banyak membantu kehidupan
manusia di dalam memecahkan masalah yang rumit. Kemudian dirasakan pula kemajuan
yang sangat begitu pesat, terutama pada bidang industri. Dengan demikian dibutuhkan
pemikiran-pemikiran bagaimana cara untuk melakukan peningkatan kualitas dan jumlah
produk serta mampu pula menekan ongkos produksinya. Teknologi membuat segala sesuatu
yang dilakukan menjadi lebih mudah. Manusia selalu berusaha untuk menciptakan sesuatu
yang dapat mempermudah aktivitasnya. Hal inilah yang mendorong perkembangan teknologi
yang telah banyak menghasilkan alat sebagai piranti untuk mempermudah kegiatan manusia
bahkan menggantikan peran manusia dalam suatu fungsi tertentu. Teknologi memegang
peran penting di era modernisasi seperti pada saat ini, dimana teknologi telah menjadi bagian
yang tidak dapat dipisahkan dalam kehidupan sehari-hari. Perkembangan teknologi saat ini
telah menambah ke segala aspek kehidupan sehingga saat ini dimanjakan manusia oleh
adanya alat-alat yang dapat memberikan kemudahan.Seiring Dengan tuntutan masyarakat
Khususnya disekitar lingkungan,terhadap Kehidupan bermasyarakat dilingkungan sekitar
maka berbagai cara dan bentuk alat yang menggantikan cara manual untuk memperoleh
produktivitas yang lebih tinggi dan kualitas yang lebih baik.
Pada saat ini kebutuhan akan control terhadap berbagai perangkat sangat tinggi. Dengan
melakukan control secara otomatis memudahkan manusia pekerjaannya. Pengontrolan tidak
terbatas pada bidang industry, bahkan saat ini pengontrolan dapat dilakukan terhadap
perangkat dalam rumah tangga. Salah satu pengontrolan yang kami angkat dalam projek
teknologi tepat guna adalah pengontrolan level cairan / Liquid Level Control. Seperti yang
kita ketahui perangkat yang biasa di gunakan pada tangki air selama ini di pasaran adalah
penggunaan pelampung yang digunakan sebagai pemicu saklar on of untuk menggerakan
pompa air. Alat tersebut kami rasa masih memiliki banyak kelemahan karena yang terjadi
selama ini kondisi air turun sedikit saja dapat menyebabkan saklar on sehingga pompa air
hidup. Perlu di ketahui bahwa pompa air merupakan beban induktif sehingga pemakaian
terlalu sering hidup dan mati menyebabkan listrik menjadi boros. Selain itu penggunaan
pelampung yang terpasang pada tali kami rasa tidak terlalu efektif karena bisa saja putus
karena lama terkena air dan hasil yang diinginkan tidak akurat.
Mengantkat dari permasalahan di atas maka kelompok kami ingin mengangkat
pembuatan Liquid Level Control. Alat ini di rancang dengan memanfaatkan sensor infra
merah yang di fungsikan sebagai control saklar on off untuk mengatur kondisi level air. Dua
pasang Sensor tersebut di pasang pada level air tertinggi pada tower dan level rendah yang
diinginkan. Degnan memanfaatkan senso infra red yang diletakkan sesuai kebutuhan maka
saklar untuk menghidupkan dan mematikan pompa air akan bekerja secara otomatis dengan
pembacaan kondisi air yang lebih akurat sehingga dapat menghemat listrik dan tidak ada
pemborosan air yang terbuang percuma karena meluap tidak terkontrol. Kelebihan dari
pemanfaatan sensor infra red sebagai kendali pada liquid level control yang kami desain
adalah dapat digunakan Untuk Pengontrol semua jenis seperti,oli,Premium,Pertamax, dan
lain-lain. Kelebihan alat ini juga dapat dipasang untuk control cairan di tempat yang sangat
sulit di jangkau
B. TUJUAN
Tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk mengaplikasikan pembuatan sistem
control pada semua level cairan dengan memanfaatkan sensor infra red. Sehingga diharapkan
dapat memperbaiki sistem yang selama ini digunakan yaitu penggunaan pelampung untuk
melakukan control terhadap level cairan.
C. MANFAAT
Dengan pemanfaatan sensor infrared sebagai liquid level control mempunyai manfaat
baik secara langsung maupun tidak langsung antara lain :
1. Memperbaiki sistem pengisian air dan cairan dari model mekanik pelampung menjadi
control elktronis dengan infrared
2. Melakukan efisiensi terhadap kerja motor listrik sehingga secara tidak langsung akan
menghemat pemakaian listrik
3. Membantu pekerjaan manusia yang lupa jika menghidupkan dan mematikan mesin
air.
4. Mempermudah seseorang untuk menentukan batas bawah dan batas atas untuk pada
pengontrolan ketinggian air dan cairan
BAB II
LANDASAN TEORI
A. Water Level Control
Rangkaian Water Level Control (WLC) atau yang sering disingkat dengan
WLC atau rangkaian kontrol level air merupakan salah satu aplikasi dari rangkaian
konvensional dalam bidang tenaga listrik yang diaplikasikan pada motor listrik
khususnya motor induksi untuk pampa air. Fungsi dari rangkaian ini adalah untuk
mengontrol level air dalam sebuah tangki penampungan yang banyak dijumpai di
rumah-rumah atau bahkan disebuah industri di mana pada level tertentu motor listrik
atau pompa air akan beroperasi dan pada level tertentu juga pompa air akan mati.
Untuk mengontrol level air dalam tangki penampungan dapat menggunakan dua buah
pelampung yang mana masing-masing dari pelampung tersebut menentukan batas atas
dan batas dari level air. Jadi pada saat anda sedangkan menjalankan pompa air,
dengan mengaplikasikan rangkaian Water Level Control pada pompa air yang anda
gunakan, anda tidak perlu menunggu hanya untuk mematikan pompa air pada saat
tangki atau bak air penuh karena apabila air dalam tangki sudah penuh maka pompa
akan padam dengan sendirinya tanpa harus menekan tombol stop. Demikian juga apa
bila air dalam tangki atau bak mulai berkurang sesuai dengan batas yang telah
ditentukan maka pompa akan jalan dengan sendirinya.
Ada dua model kontrol level yang banyak digunakan. Yang pertama adalah
menggunakan ball-floater dan yang kedua menggunakan level switch.
1. Kontrol Level Model Ball-Floater
Gambar 1. Model Ball Floater
Model ball-floater berbentuk bola pelampung yang mengatur buka-tutup air sesuai
dengan level air dalam toren. Sistem ini murni mekanis. Saat level air dalam toren
turun mencapai level low dari ball-floater, maka alat ini secara mekanis akan
membuka aliran air untuk pengisian. Bila level air sudah mencapai level high dari
ball-floater, maka aliran air akan ditutup secara mekanis juga. Jadi sistem kerjanya
adalah keran yang bisa buka-tutup secara otomatis. Kelemahan model ini adalah
mudah bocor pada bagian keran tersebut, karena dia juga harus bisa menahan
tekanan air dalam pipa yang keluar dari mesin pompa air.
2. Level Control Switch
sistem level switch mempunyai cara kerja yang cukup sederhana. Saat air
mencapai setengah dari pemberat yang bawah (level low) maka dua pemberat
(sinker) akan menggantung dimana total beratnya akan mampu menarik switch
yang ada pada switch body di bagian atas. Switch yang tertarik pemberat akan
membuat kontak relay menjadi close dan arus listrik akan mengalir melalui kabel
ke mesin pompa air yang kemudian start dan mengisi air ke dalam toren hingga
mencapai level high.Saat air mendekati level high, maka pemberat bagian bawah
akan mengambang dan saat level air mencapai setengah dari pemberat bagian atas
maka level switch akan kembali ke posisi awal (dengan bantuan pegas yang ada
dalam switch body) sehingga kontak relay akan menjadi open dan arus listrik
terputus sehingga mesin pompa air stop secara otomatis.
Batas level high dan level low dalam toren ini dapat di-setting sesuai
keinginan, dengan mengatur ketinggian dari dua pemberat ini. Cukup dengan
mengatur panjang talinya dan kemudian dikencangkan kembali ikatannya.Jika
setting level low-nya dinaikkan (pemberat bagian bawah posisnya lebih naik),
maka volume air dalam toren akan masih tersisa banyak sesaat sebelum air diisikan
kembali. Begitu pula jika setting level high-nya dinaikkan (dengan menaikkan lagi
posisi pemberat bagian atas), maka volume air akan bisa mendekati maksimum
kapasitas yang bisa ditampung dalam toren sesaat setelah mesin air dimatikan.
Hanya perlu diperhatikan, bila jarak antara kedua pemberat sangat pendek
(sehingga jarak level low dan high berdekatan) maka akibatnya interval pengisian
air akan lebih singkat sehingga mesin pompa air akan semakin sering start-stop
Gambar 2. Level Control Switch
B. Liquid Level Control
Pada dasarnya Liquid level control prinsip kerjanya sama dengan water level
control. Sedikit perbedaannya adalah liquid level control diharapkan dibuat untuk
melakukan control level pada berbagai jenis cairan baik air, minyak, dan sebagainya
yang mempunyai berat jenis berbeda. Liquid level control yang kami rancang berbasis
control elektronis dengan memanfaatkan sensor inframerah/ infrared sebagai
pembatas atas dan bawah pada ketinggian air.
C. Kontrol Elektronis
Kontrol elektronis adalah kendali perangkat yang memanfaatkan sistem elektronik
dengan memanfaatkan sensor dan penguat untuk mendapatkan nilai yang diinginkan
dengan mengolah data hasil pembacaan sensor yang digunakan untuk mendapatkan
level tegangan yang diinginkan. Dalam control elektronis pada pembuatan liquid level
control membutuhkan komponen elektronika antara lain:
1. Sensor Infra Red
LED adalah suatu bahan semikonduktor yang memancarkan cahaya
monokromatik yang tidak koheren ketika diberi tegangan maju. Pengembangan
LED dimulai dengan alat inframerah dibuat dengan galliumarsenide. Cahaya infra
merah pada dasarnya adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang yang
lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang
radio, dengan kata lain infra merupakan warna dari cahaya tampak dengan
gelombang terpanjang, yaitu sekitar 700 nm sampai 1 mm.
Gambar 3.Led Infra Red
Cahaya LED timbul sebagai akibat penggabungan elektron dan hole pada
persambungan antara dua jenis semikonduktor dimana setiap penggabungan
disertaidengan pelepasan energi. Pada penggunaannya LED infra merah dapat
diaktifkan dengan tegangan DC untuk transmisi atau sensor jarak dekat, dan
dengan teganganAC (30–40 KHz) untuk transmisi atau sensor jarak jauh
Receiver yang digunakan oleh sensor infra merahadalah jenis fototransistor,
yaitu jenis transistor bipolar yang menggunakan kontak (junction) base-collector
untuk menerima atau mendeteksi cahaya dengan gain internal yang dapat
menghasilkan sinyal analog maupun digital. Fototransistor ini akan mengubah
energi cahaya menjadi arus listrik dengan sensitivitas yang lebih tinggi
dibandingkan fotodioda ,tetapi dengan waktu respon yang secara umum akan
lebih lambat daripada fotodioda. Hal ini terjadi karena transistor jenis ini
mempunyai kaki basis terbuka untuk menangkap sinar,dan elektron yang
ditimbulkan oleh foton cahaya padajunction ini di-injeksikan di bagian basis dan
diperkuat dibagian kolektornya.
Gambar 4. Fototransistor
Pada fototransistor, jika kaki basis mendapat sinar maka akan timbul tegangan
pada basisnya dan akan menyebabkan transistor berada pada daerah
jenuhnya(saturasi), akibatnya tegangan pada kaki kolektor akansama dengan
ground (Vout=0 V). Sebaliknya jika kakibasis tidak mendapat sinar, tidak cukup
tegangan untuk membuat transistor jenuh, akibatnya semua arus akandilewatkan
ke keluaran (Vout=Vcc).
2. Transistor
Transistor adalah komponen elektronika semikonduktor yang memiliki 3 kaki
elektroda, yaitu Basis (Dasar), Kolektor (Pengumpul) dan Emitor (Pemancar).
Komponen ini berfungsi sebagai penguat, pemutus dan penyambung (switching),
stabilitasi tegangan, modulasi sinyal dan masih banyak lagi fungsi lainnya. Selain
itu, transistor juga dapat digunakan sebagai kran listrik sehingga dapat
mengalirkan listrik dengan sangat akurat dan sumber listriknya.Transistor
sebenarnya berasal dari kata “transfer” yang berarti pemindahan dan “resistor”
yang berarti penghambat. Dari kedua kata tersebut dapat kita simpulkan,
pengertian transistor adalah pemindahan atau peralihan bahan setengah
penghantar menjadi suhu tertentu. Transistor pertama kali ditemukan pada tahun
1948 oleh William Shockley, John Barden dan W.H, Brattain. Tetapi, komponen
ini mulai digunakan pada tahun 1958. Jenis Transistor terbagi menjadi 2, yaitu
transistor tipe P-N-P dan transistor N-P-N.
Cara Kerja Transistor hampir sama dengan resistor yang mempunyai tipe
dasar modern. Tipe dasar modern terbagi menjadi 2, yaitu Bipolar Junction
Transistor atau biasa di singkat BJT dan Field Effect Transistor atau FET. BJT
dapat bekerja bedasarkan arus inputnya, sedangkan FET bekerja berdasarkan
tegangan inputnya.Dalam dunia elektronika modern, transistor merupakan
komponen yang sangat penting terutama dalam rangkaian analog karena
fungsinya sebagai penguat. Rangkaian analog terdiri dari pengeras suara, sumber
listrik stabil dan penguat sinyal radio. Tidak hanya rangkaian analog, di dalam
rangkaian digital juga terdapat transistor yang digunakan sebagai saklar dengan
kecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat di rangkai sehingga berfungsi
sebagai logic gate.
Jenis-Jenis Transistor juga berbeda-beda, berdasarkan kategorinya dibedakan
seperti materi semikonduktor, kemasan fisik, tipe, polaritas, maximum kapasitas
daya, maximum frekuensi kerja, aplikasi dan masih banyak lagi jenis yang
lainnya.
Gambar5. Transistor
3. Resistor
Resistor adalah komponen elektronik dua kutub yang didesain untuk mengatur
tegangan listrik dan arus listrik, dengan resistansi tertentu (tahanan) dapat
memproduksi tegangan listrik di antara kedua kutubnya, nilai tegangan terhadap
resistansi berbanding dengan arus yang mengalir, Resistor digunakan sebagai
bagian dari rangkaian elektronik dan sirkuit elektronik, dan merupakan salah satu
komponen yang paling sering digunakan. Resistor dapat dibuat dari bermacam-
maca kompon dan film, bahkan kawat resistansi (kawat yang dibuat dari paduan
resistivitas tinggi seperti nikel-kromium). Karakteristik utama dari resistor adalah
resistansinya dan daya listrik yang dapat dihantarkan. Karakteristik lain termasuk
koefisien suhu, derau listrik (noise), dan induktansi. Resistor dapat diintegrasikan
kedalam sirkuit hibrida dan papan sirkuit cetak, bahkan sirkuit terpadu. Ukuran
dan letak kaki bergantung pada desain sirkuit, kebutuhan daya resistor harus
cukup dan disesuaikan dengan kebutuhan arus rangkaian agar tidak terbakar.
4. Dioda
Pengertian Dioda adalah komponen aktif yang memiliki dua kutub dan bersifat
semikonduktor. Dioda juga bisa dialiri arus listrik ke satu arah dan menghambat
arus dari arah sebaliknya. Dioda sebenarnya tidak memiliki karakter yang
sempurna, melainkan memiliki karakter yang berhubungan dengan arus dan
tegangan komplek yang tidak linier dan seringkali tergantung pada teknologi yang
digunakan serta parameter penggunaannya.
5. Relay
Relay adalah suatu peranti yang bekerja berdasarkan elektromagnetik untuk
menggerakan sejumlah kontaktor (saklar) yang tersusun. Kontaktor akan tertutup
(On) atau terbuka (Off) karena efek induksi magnet yang dihasilkan kumparan
(induktor) ketika dialiri arus listrik. Berbeda dengan saklar dimana pergerakan
kontaktor (On/Off) dilakukan manual tanpa perlu arus listrik.
Sebagai komponen elektronika, relay mempunyai peran penting dalam sebuah
sistem rangkaian elektronika dan rangkaian listrik untuk menggerakan sebuah
perangkat yang memerlukan arus besar tanpa terhubung langsung dengan
perangakat pengendali yang mempunyai arus kecil. Dengan demikian relay dapat
berfungsi sebagai pengaman.
Ada beberapa jenis relay berdasarkan cara kerjanya yaitu:
a. Normaly On : Kondisi awal kontaktor terturup (On) dan akan terbuka (Off)
jika relay diaktifkan dengan cara memberi arus yang sesuai pada kumparan
(coil) relay. Istilah lain kondisi ini adalah Normaly Close (NC).
b. Normaly Off : Kondisi awal kontaktor terbuka (Off) dan akan tertutup jika
relay diaktifkan dengan cara memberi arus yang sesuai pada kumparan (coil)
relay. Istilah lain kondisi ini adalah Normaly Open (NO).
c. Change-Over (CO) atau Double-Throw (DT) : Relay jenis ini memiliki dua
pasang terminal dengan dua kondisi yaitu Normaly Open (NO) dan Normaly
Close (NC).
6. IC Power 7805
Regulator ini menghasilkan tegangan output stabil 5 Volt dengan syarat
tegangan input yang diberikan minimal 7-8 Volt (lebih besar dari tegangan output)
sedangkan batas maksimal tegangan input yang diperbolehkan dapat dilihat pada
datasheet IC 78XX karena jika tidak maka tegangan output yang dihasilkan tidak
akan stabil atau kurang dari 5 Volt.
IC LM 7805 memiliki keunggulan antara lain :
a. Jika dibandingkan dengan regulator tegangan lain, seri 78XX ini mempunyai
keunggulan di antaranya:
b. Untuk regulasi tegangan DC, tidak memerlukan komponen elektronik
tambahan.
c. Aplikasi mudah dan hemat ruang
d. Memiliki proteksi terhadap overload (beban lebih), overheat (panas lebih), dan
hubungsingkat
e. Dalam keadaan tertentu, kemampuan pembatasan arus peranti 78XX tidak
hanya melindunginya sendiri, tetapi juga melindungi rangkaian yang
ditopangnya. (Wikipedia)
Adapun Kekurangan dari LM antara lain
Tegangan input harus lebih tinggi 2-3 Volt dari tegangan output sehingga IC
7805 kurang tepat jika digunakan untuk menstabilkan tegangan battery 6 Volt
menjadi 5 Volt. Seperti halnya regulator linier lain, arus input sama dengan arus
output. Karena tegangan input harus lebih tinggi dari tegangan output maka akan
terjadi terjadi panas pada IC regulator 7805 sehingga diperlukan heatsink
(pendingin) yang cukup.
7. IC CMOS 4013
Pada prinsipnya rangkaian ini terdapat pada IC yang digunakan, rangkaian
menggunakan IC CMOS 4013 yang dihubungkan berderet .IC pertama
menggunakan RS flip flop yang disimbolkan sebagai FF2, dan yang kedua
menggunakan D flip flop sebagai FF1. Sebelum menjelaskan prinsip kerja pada
keseluruhan rangkaian ini sebaiknya kita mengenal lebih dahulu atau mengetahui
penjelasan dari kedua Flip Flop yang digunakan pada rangkaian ini.
RS Flip flop
R S Q
0
0
1
1
0
1
0
1
NC
1
0
*
Tabel Kebenaran
Dari tabel kebenaran diatas kita bisa melihat bahwa apabila masukan R
bernilai 0 dan S bernilai 1, maka akan memberikan keadaan SET yang akan
mengeluarkan nilai Q menjadi 1,Sebaliknya apabila R tinggi atau bernilai 1 dan S
rendah atau bernilai 0 mengungkapkan keadaan RESET yang berarti keluaran atau
nilai Q menjadi rendah. Apabila terjadi R dan S tinggi ini akan menimbulkan
keadaan pacu atau keadaan lomba, keadaan ini tidak terpakai karena dapat
menimbulkan operasi yang tidak dapat diramalkan,oleh karna itu kita harus
menghindarinya dengan menggunakan penahan NOR. Dalam rangkaian ini tidak
dijelaskan keberadaan clock dan D karena dihubungkan ke ground,sehingga
diabaikan.
CLK D Q
0
1
Turun
Naik
Naik
X
X
X
0
1
NC
NC
NC
0
1
Tabel Kebenaran
Dari table kebenran diatas dapat kita lihat bahwa tanda clok keatas dan
kebawah menyatakan tepi naik dan turun dari sinyal detak.Tiga baris pertama
dapat kita lihat bahwa tidak terdapatnya perubahaan pada keluaran ketika sinyal
detak dalam tingkat logika rendah,tinggi ataupun pada tepi transisi negative,
sedangkan dua baris terakhir menunjukkan perubahaan keluaran pada tepi positif
dari sinyal detak.Pada rangkaian ini keluaran hanya dapat berubah pada keadaan
tepi naik atau turun dari sinyal detak.Tetapi dengan pengaturan detak oleh tingkat
logika keluaran dapat berubah selama sinyal detak berada dalam logika tinggi atau
rendah.
BAB III
METODE PENULISAN
A. Metode
Dalam Pembuatan Liquid level control, metode yang digunakan adalah
eksperimen. Menurut Schoenherr (1996) yang dikutip oleh Palendeng (2003:81)
metode eksperimen adalah metode yang sesuai untuk pembelajaran sains, karena
metode eksprimen mampu memberikan kondisi belajar yang dapat
mengembangkan kemampuan berfikir dan kreativitas secara optimal. Siswa diberi
kesempatan untuk menyusun sendiri konsep-konsep dalam struktur kognitifnya,
selanjutnya dapat diaplikasikan dalam kehidupannya.
B. Langkah eksperimen liquid level control
Langkah yang dilakukan dalam pembuatan liquid level control dengan
menggunakan sensor infrared meliputi
1. Identifikasi Masalah
2. Menentukan Tujuan dan sasaran
3. Analisa Kebutuhan
4. Perancangan Alat
5. Pembuatan Alat
6. Pengujian Alat
7. Publikasi Alat
C. Waktu dan tempat pengerjaan
Waktu Pengerjaan pembuatan alat ini dilaksanakan pada bulan Februari –
Maret tahun 2015.
Pengerjaan dilaksanakan di laboratorium komputer jurusan Teknik
Elektronika Industri-Audio Video SMK Negeri 2 Pontianak
BAB IV.
PEMBAHASAN
A. Desain Elektronis
1. Diagram Skematik rangkaian
Gambar 7. Skema rangkaian liquid level control
2. Desain PCB
Pembuatan PCB dilakukan dengan memanfaatkan software eagle. Hasil yang
telah di buat selanjutnya cetak dan di sablon dengan memanfaatkan plastic
transparansi. Teknik penyablonan ke papan PCB dilakukan dengan cara menyetika
plastic transparansi yang ada jalur PCB ke papan PCB yang telah di amplas
sebelumnya. Jalur PCB yang telah di mal di papan PCB kemudian di tebalkan dengan
spidol permanent
Setelah jalur PCB rapih dan siap untuk di celupkan ke larutan ferriclorid
selanjutnya di celupkan ke larutan ferryclorid tersebut sampai jalur yang tidak
terspidol mengelupas selanjutnya di berishkan dan papan siap di bor setelah kering
3. Pemasangan Komponen
Tahap selanjutnya setelah papan PCB siap, maka perlu di amplas terlebih
dahulu supaya jalurnya mudah dilakukan penyolderan. Selanjutnya pemasangan
komponen pada papan PCB dilakukan sesuai dengan skema yang telah dibuat.
B. Desain Perangkat Keras
1. Pembuatan prototype water tower
Gambar 8. Simulasi Water Tower dan sensor Infrared
Untuk simulasi tower air digunakan box bekas akuarium atau sejenisnya yang
mampu menampung air dengan kondisi rata atau tidak tinggisebelah. Paralon yang
telah dilubangi untuk tempat sensor di letakkan di tengah kotak air tesebut
maupun di tempat yang diinginkan. Pada paralon tersebut di latakkan bola bola
hitam yang tidak tembus cahaya. Pemaasangan sensor diletakkan sejajar sebanyak
dua pasang sebagai indicator level tinggi dan rendah kondisi air maupun cairan
yang akan diisikan. Output dari pembacaan sensor tersebut akan diolah pada
rangkaian elektronik yang dibuat
Gambar 9. Kontror Liquid Level Control, Disimulasikan Pakai tempat air kecil
Gambar 10. Simulasi Liquid Level Control menghidupkan Motor DC
Gambar 10. Simulasi Liquid Level Control menghidupkan sumber tegangan AC
2. Rangkaian Elektronis
Pada rangkaian liquid level control, penulis membagi dalam 4 blok
diagram, yaitu Blok Input, Blok Penunda, Blok Pembangkit Denyut, dan Blok
Output.
Blok Input
Pada blok input, input yang masuk berupa hasil pembacaan dari sensor.
sensor yang telah mendapatkan tegangan kerja akan bekerja dengan membaca
nilai yang didapatkan dari perubahan kondisi air yang dalam hal ini disimulasikan
oleh benda hitam yang diletakkan di dalam paralon. Benda hitam tersebut akan
naik dan turun seiring kondisi air. Pada saat air turun sampai level tertentu, maka
benda hitam akan menghalangi dari sensor infrared sehinggamenyebabkan
perubahan
Gambar 12. Skema Rangkaian Infra merah
Pada rangkaian pemancar infra merah diatas hanya menggunakan satu
buah resistor dan led infra merah, resistor berguna untuk membatasi arus agar arus
yang melalui led tidak terlalu besar sehingga led tidak akan rusak atau dengan
kata lain tegangan yang jatuh pada led tidak akan semuanya 9 volt tetapi berbagi
dengan resistor 680 ohm. Prinsipnya tugas dari rangkaian pemancar ini hanya
untuk menyalakan led infra merah.
Kemudian pada rangkaian penerima menggunakan foto transistor sebagai
sensor dan VR1 sebagai pengatur kepekaan rangkaian tersebut. Pada saat foto
transistor tidak mendapat pasokan cahaya infra merah, maka terminal kolektor
dan emitor dari foto transistor seperti saklar terbuka. Kondisi ini sama dengan
kondisi jika basis transistor tidak mendapatkan supply arus. Kemudian pada saat
led pemancar di arahkan ke foto transistor maka kolektor dan emitor dari foto
transistor bagai saklar tertutup dan akan mengaktifkan transistor Q2. Dengan
aktifnya transistor Q2 maka solenoid akan bergerak. VR1 digunakan untuk
mengatur kepekaan dari rangkaian ini, semakin kecil nilai VR1 maka semakin
berkurang kepekaan dikarenakan arus dari emitor foto transistor lebih banyak
melewati VR1 dibanding basis Q2. Atau dengan kata lain tegangan yang jatuh pada
VR1 akan semakin kecil dibanding tegangan Vce foto transistor Q1 dengan
berkurangnya resistansi sesuai dengan hukum pembagi tegangan. Tetapi jika
niali VR1 diperbesar maka tegangan yang akan jatuh pada VR1 akan semakin
besar pula. Kenaikan tegangan pda VR1 akan membuat arus basis Q2 semakin
besar karena antara VR1 dan tahanan basis R1 terhubung parallel.
Blok Penunda
Sedangkan pada blok penunda, resistor dan kapasitor sebagai konstanta waktu
berfungsi sebagai waktu tunda sekitar 3-10 detik antara beroperasinya infrared
dengan relay, untuk mendapatkan waktu tunda yang diinginkan bisa mengganti
nilai dari resistor, jika menginginkan reaksi rangkaian yang lebih cepat maka harga
resistor harus diturunkan misalnya dari 1 M menjadi 220 K dan apabila
menginginkan reaksi yang lambat dapat ditambahkan nilai dari resistor menjadi
lebih tinggi.
Blok Pembangkit Denyut
Pada blok pembangkit denyut rentetan denyut yang masuk melalui IC 4093
dari gerbang N1 (kaki 5) yang berasal dari R3 tidak akan pernah berhenti hingga
menghasilkan keluaran yang dihasilkan oleh gerbang N4 (kaki 11).
Blok Output
Setiap rangkaian yang dibuat pastilah memiliki output dan output yang
dihasilkan pada rangkaian ini adalah sebuah tegangan kerja yang difungsikan untuk
menghidupkan sebuah. Relay yang bekerja selanjutnya berfungsi sebagai saklar
electromagnet yang berfungsi untuk menghidupkan mesin pompa air
d. Flowchart Kerja Sistem
POWER ON
(rangkaian dan sensor
mendapat tagangan
catu)
START
Ada Pemakaian Air
Ya
Level cairan
turun
Bola hitam
menyentuh level
bawah
ya
Sensor bekerja/
Perubahan nilai
sensor
Relay On
NO è NC
Pompa Hidup, Air
Mengisi
Pelampung
Menyentuh Level
Atas
Ya
Sensor 2 Bekerja
Relay ON
Matikan pompa air
Selesai
Tidak
Tidak
Tidak
Gambar 13. Flowchart Kerja Liquid Water Level
Pada saat kondisi air/ cairan menyusut sampai pada batas level bawah. Maka
pelampung hitam juga akan ikut turun. Pelampung hitam yang turun sampai
menghalangi sensor bawah menyebabkan sensor bekerja. Dari aktif high menjadi
aktif low. Kondisi tersebut menyebabkan transistor tidak bekerja sehingga
tegangan akan membalik akan mencatu IC 4013 (Flip Flop) pada posisi SET aktif.
Flip Flop akan bekerja sehingga mengaktifkan kaki basis transistor yang
terhubung ker relay . Relay akan aktif (dari kondisi NO menjadi NC). Bekerjanya
Relay akan memicu pompa air yang disimulasikan dengan sebuah lampu yang
terhubung dengan tegangan AC akan bekerja. Jika diibaratkan pompa air maka
akan mengisi.rangkaian ini mengunci sampai fungsi reset dari IC tersebut bekerja
yakni jika pelampung hitam berada pada level atas.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Level control pada berbagai cairan dapat di di lakukan dengan memanfaatkan
sensor infrared sehingga dapat memperbaiki sistem yang selama ini ada
B. Saran
1. Alat ini masih butuh penyempurnaan, terutama jika dipasang di water tower
maupun tangki, terutama dalam hal instalasinya
2. Alat ini tidak dapat berfungsi secara optimal jika cairan yang akan di control tidak
tembus cahaya seperti oli yang pekat hitam.
DAFTAR PUSTAKA
1. http://rendymars.blogspot.com/2011/10/rangkaian-water-level-control-wlc.html
2. http://antosusilo.blog.uns.ac.id/2009/09/07/sistem-sensor-infra-merah/
3. http://komponenelektronika.biz/pengertian-dioda.html
4. http://id.wikipedia.org/wiki/Resistor
5. http://l-lhover.blogspot.com/p/blog-page_452.html
6. http://www.fajar-el-ridikc.blogspot.com/2014/08/fungsi-op-amp-operational-
amplifier-ic.html#.
7. http://www.asikbelajar.com/2013/08/pengertian-metode-eksperimen.html
1. BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN
1.1 Anggaran Biaya
Tabel 3.1 Rincian Total Biaya Produksi
NO Jenis Biaya Biaya(Rp)
1 Sensor infra merah
2 Bola plastik kecil
3 Paralon
4 Aquarium kaca
5 Rangkaian control
TOTAL BIAYA YANG DI BUTUHKAN
LAMPIRAN
Lampiran 1
Biodata Penulis
1.Nama : Junaidi
TTL : sambas,6 mei 1998
Status : pelajar
No hp : 082148223410
2 .Nama : panji fortuna
TTL : Pontianak, 10 juni 1998
Status : pelajar
No hp : 089618616323
3 . Nama : Surya darma
TTL : Pontianak, 22 Febuary 1999
Status : pelajar
No hp : 089698641662
http://rendymars.blogspot.com/2011/10/rangkaian-water-level-control-wlc.html
http://antosusilo.blog.uns.ac.id/2009/09/07/sistem-sensor-infra-merah/
http://komponenelektronika.biz/pengertian-dioda.html
http://id.wikipedia.org/wiki/Resistor
http://l-lhover.blogspot.com/p/blog-page_452.html
http://www.fajar-el-ridikc.blogspot.com/2014/08/fungsi-op-amp-operational-amplifier-
ic.html#.
http://www.asikbelajar.com/2013/08/pengertian-metode-eksperimen.html
1. IC Komparator LM324
Sering disebut juga dengan OP-AMP.Digunakan sebagai penguat sinyal
tegangan DC maupun AC. Penguat disini maksudnya adalah untuk memperbesar
tegangan. Jadi jika kita ingin memperbesar tegangan atau sinyal bisa kita gunakan
op-amp. jadi kita bisa merubah tegangan dari mV (milivolt) menjadi V (volt),
microVolt menjadi mV dan V, sesuai dengan yang kita inginkan dan
butuhkan.Membuat Op-Amp bisa menggunakan gabungan transistor dan juga IC
Op-Amp. Kini orang banyak menggunakan IC sebagai penguat. Hal ini
dikarenakan lebih mudah menggunakan IC ketimbang transistor.IC Op-Amp dasar
adalah LM741. Namun yang biasa digunakan adalah IC LM324, yang merupakan
gabungan dari 4 buah Op-Amp. penggunaan LM324 dinilai lebih praktis,
ekonomis dan lebih mudah dalam penggunaannya.
Gambar 7. IC LM 324
IC yang digunakan pada rangkaian ini adalah IC 4093, IC tersebut berjenis
CMOS. IC CMOS banyak digunakan pada instrument-instrumen elektronik
karena dilihat dari keunggulan teknologinya dibandingkan dengan jenis IC
lainnya. IC CMOS 4093 ini merupakan penyulut Schmitt gerbang NAND yang
mempunyai 2 input jalan masukkan. IC ini terdiri dari 4 buah penyulut Schmitt.
Pada prinsipnya IC CMOS 4093 dan IC TTL mempunyai dasar pengertian yang
sama, kedua IC ini mempunyai gerbang yang sama yaitu terdiri dari 4 gerbang
NAND 2 masukkan. Gerbang NAND merupakan gerbang AND yang di NOT kan,
sehingga output NAND menjadi kebalikan dari output AND. Salah satu kelebihan
IC CMOS adalah konsumsi dayanya rendah sehingga cocok dipakai pada
peralatan elektronik yang menggunakan battere. Sedangkan kekurangannya IC
CMOS tidak tahan muatan-muatan statis sehingga IC jenis ini memerlukan
penanganan yang lebih hati-hati dari IC jenis lain.
Kelebihan IC TTL ialah lebih tahan terhadap gangguan luar seperti muatan
statis, hanya saja IC TTL ini membutuhkan daya yang relative besar sehingga
kurang cocok dipakai pada peralatan yang memakai battere sebagai catu dayanya.
Level penyaklar IC CMOS merupakan fungsi dari tegangan catuan.Makin tinggi
catuan tegangan makin besar tegangan yang memisahkan antara keadaan 1 dan 0,
ini merupakan keuntungan tersendiri karena rangkaian menjadi tahan terhadap
desah level tinggiiDalam rangkaian, semua masukkan CMOS harus dibumikan
atau dihubungkan ketegangan catuan, tidak seperti rangkaian TTL yang dapat
beroperasi walaupun ada beberapa m asukkan yang diambangkan. IC CMOS ini
akan beroperasi secara salah jika ada masukkan yang tidak dihubungkan.