PERANCANGAN STIRRER DENGAN DUA BUAH CUVET

Transkripsi

1 PERANCANGAN STIRRER DENGAN DUA BUAH CUVET ABSTRAKSI Stirrer adalah alat pengaduk beberapa cairan didalam sebuah bejana (cuvet). Prinsip kerja stirrer ini menggunakan sebuah batang berputar yang berfungsi untuk mengaduk cairan, perputaran batang tersebut digerakan oleh sebuah motor DC dengan kecepatan putaran konstan 00rpm. Waktu pengadukan ditetapkan selama detik yang dibangkitkan oleh sebuah monostabil multivibrator. Dua buah cuvet disediakan untuk menampung cairan yang akan diaduksecara bergantian sehingga diperoleh kapasitas hasil yang lebih besar. Hasil percobaan menunjukan bahwa campuran menjadi homogen setelah diaduk kali dengan masing-masing detik. BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Kemajuan teknologi sudah menyentuh disegala sisi kehidupan masyarakat. Orang akan selalu berusaha mendapatkan hal-hal yang bersifat lebih praktis, hemat, efisien, dan berdaya guna tinggi. Segala macam permasalahan pada masa lalu yang rasanya tidak mungkin terjadi, untuk saat sekarang mungkin saja terjadi. Salah satunya adalah alat stirrer yang otomatis dengan menggunakan cuvet sebagai wadah cairan yang akan dicampur. Pemakaian system stirrer seperti hal diatas lebih praktis dan efisien. Dengan adanya peralatan seperti itu, semua aktivitas dan rutinitas yang dulunya harus dikerjaan secara manual dapat digantikan dengan system pengoperasian secara otomatis. System stirrer ini dirancang dengan keunggulan yaitu menggunakan dua buah cuvet sebagai wadahnya. Untuk laboratorium yang tergolong besar, peralatan stirrer ini telah digunakan dan biasanya telah menggunakan system komputerisasi. Pada kenyataanya peralatan stirrer seperti ini harganya relatif mahal. Untuk menjawab permasalahan diatas, penulis merancang suatu peralatan stirrer yang mampu bekerja dengan dua buah cuvet. Sehingga rancangan ini diberi judul Perancangan Stirrer Dengan Dua Buah Cuvet. BAB II TEORI DASAR. Optocoupler [] Optocoupler disebut juga optoisolator atau isolator yang tergandeng optik, yaitu menggabungkan LED dan phototransistor dalam satu kemasan. Kelebihan dari optocoupler : Pemisah fisik antara rangkaian yang masuk dengan rangkaian yang keluar (hubungan antara masukan dan keluaran hanya seberkas cahaya). Dan kecepatan operasinya lebih cepat. Tidak mudah terpengaruh oleh guncangan dan getaran. Bagian-bagian dari optocoupler a. Dioda Pemancar Cahaya (Light Emitting Diode) Pada dioda berprategangan maju, electron-elektron bebas melintasi persambungan dan jatuh kedalam lubang (hole). Pada saat electron jatuh dari tingkat energi yang tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah, pada dioda biasa energi ini akan keluar dalam bentuk

2 panas, tetapi pada dioda pancar cahaya, energi tersebut akan memancarkan cahaya. b. Phototransistor Phototransistor adalah transistor yang peka terhadap cahaya, cara kerja phototransistor hampir sama dengan transistor biasa, yang membedakan adalah arus yang masuk kedalam basis dalam bentuk panas (cahaya). Seperti dijelaskan diatas, pada phototransistor, cahaya lewat melalui sebuah jendela dan bertemu pada sambungan kolector-basis. Jika intensitas cahaya bertambah, maka IR pun bertambah sehingga Ic pun ikut bertambah.. Komparator [] Rangkaian komparator adalah rangkaian yang berguna untuk membandingkan antara dua tegangan yang masuk, yaitu V dan V seperti yang diperlihatkan pada gambar. V V V error +V CC -V CC Gambar. Komparator V out Karena penguatan yang tinggi dari penguat operatif tegangan kesalahan yang sedikit (secara tipikal dalam mikrovolt) menimbulkan ayunan (swing) output maksimum. Misalnya, jika V lebih besar dari V, tegangan kesalahan adalah positif dan tegangan output menuju ke harga positif maksimumnya secara tipikal sampai Volt kurang dari tegangan catu. Di pihak lain, jika V kurang dari V, tegangan output berayun ke harga negatif maksimim.. Transistor Sebagai Saklar [,] Memanfaatkan transistor sebagai saklar berarti kita mengoperasikan transistor pada titik sumbat (cut off) untuk saklar terbuka (open switch) dan pada titik jenuh (saturation) untuk saklar tertutup (close switch), tetapi tidak pada daerah aktif. V IN R B V CC T R R C V OUT Gambar. Rangkaian saklar transistor Untuk mengoperasikan transistor pada keadaan tertutup maka arus basis (I B ) harus sama dengan arus basis saturasi (I B(sat) ). Kondisi tertutup, yaitu antara kolektor dan emiter terjadi hubungan singkat. Untuk menentukan arus basis dipakai rumus : dan IB Vin VBE RB I C = ß I B Jika I B lebih besar dari I B(sat), maka transistor tetap pada titik jenuh karena arus kolektor tidak dapat bertambah. Untuk mengoperasikan transistor pada keadaan terbuka maka arus basis paling kecil harus sama dengan nol. Kondisi terbuka, yaitu antara kolektor dan emitor tidak terjadi hubungan singkat.

3 . Flip-Flop [,] Sebuah flip-flop adalah suatu piranti digital yang mampu menyimpan sebuah bit. Flip-flop ini mempunyai dua keadaan yang stabil dan dapat terus berada pada salah satu keadaan itu sampai menerima sinyal input yang mengubahnya. Biasanya, flip-flop mempunyai dua output yang saling berkomplemen, yang ditunjukan dengan Q dan Q; jika Q =, maka flip-flop di-set dan jika Q = 0, maka flip-flop akan di-reset. Jadi dua kemungkinan keadaan operasiflip-flop ini adalah jika Q = 0, Q = dan Q =, Q = 0 Sebuah flip-flop mempunyai input pengendali (triggering), yang disebut dengan input waktu (clock), yang mampu melakukan sinkronisasi perubahan dua keadaan tersebut dengan pulsa waktu. Flip-flop dapat mengubah keadaan pada sisi positif atau negatif dari pulsa waktu. Teknik sinkronisasi ini disebut dengan edge-triggering.. Gerbang Logika [,] Gerbang logika adalah rangkaian yang menggunakan sinyal digital sebagai masukan dan keluaranya. Yang membuat rangkaian disebut sebagai gerbang adalah bahwa setiap keluaran tergantung sepenuhnya pada sinyal yang diberikan pada masukan-masukanya. Jika sinyal masukan ini berubah, maka keluaranya juga dapat berubah. AND Suatu gerbang AND mempunyai dua atau lebih dari dua masukan dan satu keluaran. Cara operasinya mengikuti definisi sebagai berikut : Keluaran dari suatu gerbang AND menenpati keadaan jika dan hanya jika semua masukan menempati keadaan. AND NOT Rangkaian NOT mempunyai satu masukan serta satu keluaran dan melakukan operasi logika peniadaan sesuai dengan definisi berikut ini: Keluaran dari rangkaian NOT akan mengambil keadaan jika dan hanya jika masukanya tidak mengambil keadaan. Simbol standart untuk menunjukan logika peniadaan adalah suatu lingkaran kicil yang digambarkan pada titik pertemuan antara garis sinyal dan symbol logika. INVERTER NAND Gerbang NAND merupakan gabungan dari NOT dan AND, dimana mempunyai dua atau lebih masukan dan hanya terdapat satu keluaran. Cara operasinya mengikuti definisi sebagai berikut: Suatu gerbang NAND adalah suatu gerbang dengan output 0, apabila semua inputanya bernilai, atau gerbang NAND adalah kebalikan dari gerbang AND. NAND [Modul Praktikum]. Dekoder Decoder merupakan suatu sarana piranti yang dapat mengubah bahasa mesin kedalam bahasa yang dimengerti oleh manusia atau menampilkan kode-kode biner menjadi tandatanda yang dapat ditanggapi secara visual. Rangkaian berikut adalah rangkaian decoder ke, dimana menggunakan aplikasi dari gerbang AND. Sebagai contoh dari cara kerjanya adalah apabila input bernilai 0 0, maka output Y0 akan high =. Jika input bernilai 0, maka output Y akan high =. Jika input bernilai 0, maka output Y akan high =. Jika input bernilai, maka output Y akan high =.

4 . Pencacah BCD Naik Turun (Counter) [,0] Counter merupakan jenis khusus dari register, yang dirancang guna mencacah/menghitung jumlah pulsa-pulsa clock yang masuk melalui input-input-nya. Counter berguna untuk menghasilkan variabel waktu dalam pengurutan dan pengendalian operasioperasi pada sistem digital. Dalam perancangan alat Tugas Akhir ini, penulis menggunakan IC LS sebagai counter. IC LS merupakan pencacah BCD (binary code decimal) yang dapat dibolak-balik,dan dilengkapi preset dan clear. Pencacah naik adalah rangkaian yang menghitung pulsa masukan mulai dari bilangan yang kecil ke bilangan yang lebih besar. Sedangkan pencacah turun adalah rangkaian yang menghitung pulsa masukan dari bilangan yang besar ke bilangan yang lebih kecil.. IC [] IC adalah suatu komponen semikonduktor yang sering digunakan dalam berbagai macam rangkaian elektronik yang berfungsi sebagai pewaktu. IC ini dapat bekerja pada daerah tegangan +, sampai + VDC. Threeshold Trigger Discharge Ground R R R R Q S Q Ou t. Register Geser [,] Register geser (shift register) dikelompokkan sebagai urutan logika dan oleh karena itu register geser disusun dari flip-flop. Register geser digunakan sebagai memori sementara dan untuk pergeseran data kekiri atau ke kanan. Register geser yang dipakai adalah LS. Register ini merupakan register geser universal.register LS tersebut mempunyai 0 masukan dan keluaran..0 Seven Segment [,] Seven segment adalah terdiri dari tujuh buah segmen atau lampu LED, dimana masingmasing segmen tersebut akan menyala bila dialiri arus atau diberi beda potensial. Adapun sifat-sifat yang dimiliki dari Seven segment adalah sebagai berikut:. Tanggapan terhadap perubahan logika cepat.. Akan menyala pada tegangan rendah yang sesuai dengan inputan yang telah disesuaikan.. Dengan mengkombinasikan segmen segmen tersebut kita akan dapat membentuk digit desimal. Misalkan, untuk membentuk angka maka segmen a, b, c, d, dan g akan menyala. Format tampilan seven segmen dapat kita lihat pada tabel dibawah Tabel. Display Seven Segmen Digit Segmen yang Diaktifkan 0 a, b, c, d, e, f b, c a, b, d, e, g a, b, c, d,g b, c, f, g a, c, d, f, g a, c, d, e,f, g a, b, c a, b, c, d, e, f, g a, b, c, d, f, g

5 . Relay Relay adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penggerak kontaktor untuk menghubungkan suatu bagian rangkaian dengan rangkaian lain. Rellay bekerja dengan memanfaatkan sifat elektromagnetik yang terjadi pada kumparan ketika dialiri arus. Pada gambar dibawah ini memperlihatkan kontruksi sebuah relay dengan sepasang kontaktor normaly close (on) dan sepasang normaly open (off). Sebuah relay sederhana (gambar.) terdiri dari satu inti magnet, lilitan yang mengitari inti magnet, terminal penggerak, terminal common, terminal normaly open (NO) dan terminal normaly close (NC). Pada saat lilitan tidak cm no nc Gambar. Relay. Motor Stepper Motor Stepper adalah salah satu jenis motor yang untuk menggerakkannya digunakan tegangan yang diberikan pada masing-masing kumparan. Bagian utama motor stepper terdiri dari stator magnet permanen dan belitan rotor. Motor stepper membutuhkan beberapa lilitan rotor yang jumlahnya menunjukkan besar derajat tiap langkahnya.gambar. merupakan lambang motor stepper. Jika suatu lilitan dialiri listrik maka akan menimbulkan kutub utara dan selatan pada ujung inti besinya. Empat buah belitan Na, Nb, Nc dan Nd akan menimbulkan kutub utara dan kutub selatan, tergantung arah yang dilewatkan pada ujung yang menghadap rotor. Nd Gambar. Lambang Motor Stepper. Motor DC Adalah suatu mesin listrik (generator atau motor) yang akan berfungsi bila memiliki :. Kumparan medan, untuk menghasilkan medan magnet.. Kumparan jankar, untuk mengimbaskan ggl pada konduktor-konduktor yang terletak pada alur-alur jangkar.. Celah udara, yang memungkinkan berputarnya jangkar dalam medan magnet. Pada mesin arus searah, kumparan medan yang berbentuk kutub sepatu merupakan stator (bagian yang tidak berputar), dan kumparan jangkar merupakan rotor (bagian yang berputar). Bila kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet, akan dibangkitkan tegangan (ggl) yang berubah-ubah arah setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Untuk memperoleh tegangan searah diperlukan alat penyearah yang disebut komutator dan sikat. S U Na Nc M Motor DC Nb Gambar. Lambang Motor DC

6 + 0 S C 00nF BAB III PRINSIP KERJA RANGKAIAN. Rangkaian Pengatur Putaran Motor Stepper Rangkaian pengatur putaran terdiri dari dua buah gerbang NAND, dengan tambahan resistor dan capasitor yang dirancang sebagai rangkaian multivibrator astabil, rangkaian counter dengan menggunakan IC, rangkaian decoder dengan menggunakan IC, dan juga menggunakan seven segment sebagai tampilan angka. Rangkaian pengatur putaran ini berfungsi untuk menentukan berapa banyak piringan atau tempat kuvet akan berputar. (satu putaran adalah 0 derajat). 0 S UA R + R C 00nF,K pengatur putaran Ke Rangkaian Comparator +, dan juga menggunakan seven segment sebagai tampilan angka, untuk menghitung sudah berapa kali piringan tersebut sudah berputar. Res 0 Res K +V SW-PB U? +V Optoisolator Cap 0nF Res 0 U?A DMJ U?A DMJ 0 U? LD CLR UP DWN A B C D DMALSN VCC CO BRW QA QB QC QD +V ke Komparator U? BI/RBO RBI LT A B C D SNLSD. Rangkaian Komparator Pada bagian rangkaian komparator ini, rangkaian hanya terdiri atas IC yang berfungsi sebagai komparator dan satu buah IC 0 yang berfungsi sebagai gerbang NOT. VCC a b c d e f g 0 0 D? a b c d e f g DP Dpy Blue-CA A A Res 0 + R 0 S R,K C 00nF R,K C 0uF UB C 0uF R K R K U LD CLR UP DWN VCC CO BRW A QA B QB 0 C QC D QD SNHCN U BI/RBO VCC RBI LT a A b B c C d D e f g SNAN 0 D a A b A c d e f 0 g DP Dpy Blue-CA R 0 Dari Rangkaian Pengatur putaran U 0 A0 A A A A>Bin A=Bin A<Bin B0 B B B VDD A>Bout A=Bout A<Bout + UA output A SN0N Ke Rangkaian Stepper Dari Rangkaian Penghitung Putaran MCBCL. Rangkaian Penghitung Putaran Pada bagian rangkaian penghitung putaran ini terdiri dari optocoupler, dua buah gerbang NOT yang merupakan bagian dari IC 0, satu buah saklar push button, rangkaian counter dengan menggunakan IC, rangkaian decoder dengan menggunakan IC

7 . Rangkaian J-K Flip-flop Pada bagian ini rangkaian hanya terdiri dari rangkaian j-k flip-flop, satu buah push button dan satu buah led sebagai indicator. +V K +V J PRE Q CLK Res 0. Rangkaian Motor DC Pada rangkaian motor dc ini terdiri dari sebuah optocoupler sebagai sensor untuk kuvet, sebuah gerbang AND, sebuah IC yang berfungsi sebagai multivibrator monostable, dua buah transistor type NPN, dua buah relay, sebuah gerbang AND, dua buah limit switch, dan dua buah motor dc. Rangkaian ini berfungsi untuk mengaduk setiap kuvet dalam waktu + detik, dan sensor optocoupler berfungsi untuk menghentikan putaran kuvet. K CLR Q Port MASUKAN UNTUK REGISTER GESER KAKI +V Port MASUKAN UNTUK KELUARAN KOMPARATOR Res 0 Res k K 0K +V K Optoisolator. Rangkaian Motor Stepper +V +V MOTOR PENGADUK M +V Pada rangkaian motor stepper ini terdiri dari IC sebagai multivibrator astable, IC yang berfungsi sebagai register geser, IC ULN00 yang berfungsi driver motor stepper, serta sebuah motor stepper. 0k Cap 00uF CX/RX CX A Q B Q CLR SNLSN k BATAS ATAS +V M MOTOR NAIK TURUN Port KKE KAKI ASTABIL DARI KAKI JK FLIP-FLOP Port BATAS BAWAH +V +v U? 0K Cap uf U? RST THR CVOLT TRIG LMCM VCC DISC OUT Res k 0 S0 VCC S CLR CLK SR SL A QA B QB C QC D QD U? IN OUT IN OUT IN OUT IN OUT IN OUT IN OUT IN OUT COM ULN00A 0 M SNASN 0nF Port DARI KAKI MONOSTABIL MULTIVIBRATOR

8 BAB IV PENGAMBILAN DATA DAN ANALISA. Titik-titik Pengambilan Data Setelah perancangan alat ini terrealisasikan, maka diperlukan pengujian alat untuk pengambilan data dengan titik-titik sebagai berikut : Test point :Ditempatkan pada rangkaian penghitung putaran, yaitu tepatnya pada output optocoupler dimana yang diamati adalah tegangan keluaran optocoupler pada saat optocoupler tersebut terhalang piringan maupun tidak terhalang piringan. Test point : Ditempatkan pada rangkaian pengatur putaran, yaitu tepatnya pada out put gerbang NAND dimana yang diamati adalah bentuk gelombang ouput dari gerbang NAND serta nilai tegangan, periode dari gelombang tersebut. Test point : Ditempatkan pada rangkaian pengendali motor stepper, yaitu tepatnya pada output IC yang berfungsi sebagai astable multivibrator untuk motor stepper dimana yang diamati adalah bentuk gelombang serta nilai tegangan, periode dari gelombang tersebut. Test point : Ditempatkan pada rangkaian pengendali motor dc, yaitu tepatnya pada output kaki dari IC dimana yang diamati adalah bentuk gelombang dan nilai tegangan, periode dari gelombang yang dihasilkan oleh IC yang berfungsi sebagai monostable multivibrator.. Peralatan Untuk Pengambilan Data Disini penulis mengambil data dan mengamati berulang kali pengambilan data dengan peralatan sebagai berikut :. Power supply, dipakai untuk memberikan catu daya pada keseluruhan alat pengaduk kuvet secara berkala, dengan data teknis sebagai berikut : Tegangan input 0V/AC Tegangan supply untuk rangkaian V dan V/DC. Osciloscope, dipakai untuk menampilkan bentuk gelombang ouput pada titik-titik tertentu yang penulis inginkan, dengan data teknis sebagai berikut : Model OS=00D 00MHz Merk LG Line voltage (0/0Hz) fuse 0V. MULTIMETER, dipakai untuk mengukur nilai tegangan pada tiap-tiap titik pengukuran. Multimeter yang dipakai oleh penulis mempunyai data teknis sebagai berikut : Merk : KRISBOW Type : KW0-. Kamera Digital, dipakai untuk mengambil gambar pada tampilan oscilloscope setelah data didapatkan. Kamera digital yang digunakan adalah : UMAX Astra Cam DV 0.. Jam Digital, dipakai untuk mengambil data pada saat motor DC mengaduk. Yang dicatat adalah berapa detik motor DC bekerja. Jam digital yang digunakan adalah : Timex 0 sport.. Refractometer, biasa digunakan untuk mengetahui kekentalan kopi, disini dipakai untuk mengetahui seberapa kental cairan yang sudah tercampur. Refractometer yang digunakan adalah : Atago ATCe.

9 . Hasil Pengambilan Data dan Analisa.. Pengujian Optocoupler yang Dirancang untuk Sensor Pengaduk Cuvet. Tujuan : untuk mengetahui berapa nilai tegangan output optocoupler pada saat terhalang cahaya dan tidak terhalang oleh cahaya. Alat Yang Digunakan : Multimeter Digital (difungsikan sebagai voltmeter).. Pengujian Gerbang NAND yang Dirancang Untuk Memberikan Input Pulsa Clock Untuk Counter Up and Down. Tujuan :. Untuk mendapatkan gelombang kotak pada keluaran gerbang NAND, yang akan digunakan untuk masukan counter.. Untuk mengetahui bentuk gelombang dan nilai frekwensi dan periode dari keluaran gerbang NAND tersebut. Alat Yang Digunakan : Osciloscope. ini serta kesalahan pada alat ini yang mungkin untuk diperbaiki pada pembuatan selanjutnya. Tujuan : Untuk mengetahui seberapa besar kesalahan yang terdapat pada alat stirrer dengan dua buah cuvet. Alat yang digunakan : Jam tangan yang digunakan sebagai stop watch.... Pengujian Cairan Yang Akan Diaduk Pada Tabung Cuvet. Penjelasan : Pada bagian ini alat stirrer dengan dua buah cuvet dijalankan. Pada bagian ini penulis melakukan dua percobaan yaitu:. Memasukan NaCL + HO kedalam gelas cuvet.. Memasukan NaCL, Glukosa + HO kedalam gelas cuvet. Yang kemudian akan diaduk, dan akan dilihat kekentalanya. Tujuan : Untuk mengetahui seberapa kental cairan tersebut pada saat diaduk dengan waktu tertentu. Alat yang Digunakan : Refractometer... Pengujian IC yang Dirancang Sebagai Multivibrator Astable Digunakan Untuk Memberikan Clock Pada Register Geser. Tujuan :. Untuk mendapatkan pulsa kotak astabil pada keluaran IC, yang digunakan untuk menggeser data pada register geser.. Untuk mengetahui bentuk gelombang keluaran dari IC yang dirancang sebagai astable multivibrator serta untuk mengetahui nilai tegangan, frekwensi dan periodenya. Alat yang Digunakan : Osciloscope.. Pengujian Alat Stirrer Dengan Dua Buah Cuvet.... Pengujian Waktu Bekerja Motor DC Pada Saat Mengaduk. Penjelasan : Pada bagian ini alat stirrer dengan dua buah cuvet di jalankan dan dilihat dengan berulang, dengan maksud untuk dapat mengetahui kekurangan yang terdapat pada alat

10