ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA BAB I PENDAHULUAN

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Di dalam dunia instustri Indonesia memiliki beragam industri yang masing-masing memliki alat-alat instrumentasi yang telah digunakan dalam proses produksi, baik secara manual maupun berbasis otomatis. Salah satu industri dibidang kesehatan dan kecantikan. Dalam bidang kesehatan dan juga kecantikan untuk merawat kulit tubuh manusia terdapat beberapa metode, salah satu contohnya yang paling sederhana adalah perawatan kulit dengan mengkonsumsi nutrisi bervitamin, mengoleskan lotion pada bagian tubuh kita, perawatan kulit rutin dan lain sebagainya. Dalam bidang kesehatan dan kecantkan kulit, lotion dikenal sebagai perawatan kulit yang paling mudah dan menjadi kebutuhan sehari-hari terutama oleh para wanita. Lotion dapat menutrisi kulit tubuh dengan beberapa manfaat penting dari lotion diantaranya yaitu dapat melembabkan kuit, melindungi kulit dari sinar matahari, melembutkan kulit tanpa meninggalkan minyak, mencegah kulit yang bersisik dan kusam, dan juga dapat membuat kulit tampak lebih bersinar dan wangi. Produk-produk lotion sudah banyak dipasarakan bahkan hampir diseluruh market di Indonesia telah menjual produk lotion. Bedasarkan beberapa sumber literatur bahwa lotion dapat diproduksi sendiri menggunakan bahan yang berkualitas, sehat, bervitamin sehingga tidak diragukan lagi untuk perawatan kulit yang alami dan sehat. Dengan cara pembuatan lotion alami ini tentunya memiliki segi positif karena 1

2 2 lebih bisa menguntungkan karena dapat produksi sendiri dalam jumlah yang banyak, lebih sehat karena produk lotion buatan sendiri menggunakan bahan tradisional yang sederhana. Pembuatan lotion sendiri menggunakan peralatan yang digunakan dalam proses pencampuran bahan dan pembuatan secara langsung dengan tangan (manual). Namun untuk mempermudahkan proses pembuatan lotion tersebut maka diciptakan perancangan alat yang otomatis dirancang sebagai alat pencampuran bahan-bahan lotion kemudian di buat bedasarkan resep pembuatan lotion. Yang kemudian dituangkan pada tugas akhir ini yang telah dibuat berjudul Rancang Bangun Alat Pembuatan Lotion Berbasis PLC (Programable Logic Control). Alat ini mengutamakan proses pencampuran bahan-bahan dasar membuat lotion sesuai dengan ukuran takaran bahan (gram) yang dikrontrol oleh PLC sehingga pembuatan lotion dapat diperkirakan dalam jumlah tertentu yang diinginkan. Proses-proses pembuatan lotion oleh PLC yaitu digunakan untuk mengkontrol otomatisasi buka-tutup valve (kran bahan), kontrol pemanas air (heater), dan kontrol motor DC untuk mengaktifkan mixer, serta menggunakan dua sensor yaitu sensor photodioda dan sensor termostat. Dengan demikiran rancang bangun alat pembuatan lotion diharapkan dapat dimanfaatkan dalam industri rumah tangga skala besar untuk memproduksikan lotion dalam jumlah besar dengan ketelitihan ukuran bahan sesuai yang diinginkan dan juga menghasilkan produk lotion alami dengan efisiensi yang tinggi. 1.2 Rumusan Masalah

3 3 Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah, maka dapat ditentukan rumusan masalah dalam penelitian ini adalah: 1. Bagaimana komposisi bahan utama menjadi campuran lotion? 2. Bagaimana merancang sistem pembuatan lotion berbasis PLC? 3. Bagaimana tingkat kinerja alat pembuatan lotion berbasis PLC? 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah yang dapat diambil dari penelitian rancangan adalah: 1. Alat pembuatan lotion ini dirancang secara fisik dan non fisik merupakan miniatur plant 2. Rancang bangun alat pembuatan lotion ini dibatasi dengan pemilihan pada bahan sari buah menggunakan 3 varian saja yaitu sari timun, pepaya, dan bengkoang. 3. Komposisi bahan ditentukan dengan standart literatur. 1.4 Tujuan Penelitian tugas akhir ini dilakukan berdasarkan latar belakang yang bertujuan untuk: 1. Mengukur komposisi bahan utama menjadi bahan campuran lotion. 2. Merancang alat pembuatan lotion berbasis PLC. 3. Mengetahui kestabilan kinerja alat pembuat lotion bebasis PLC. 1.5 Manfaat

4 4 Manfaat pembuatan penelitian ini diharapkan: 1. Dipergunakan sebagai miniplant untuk industri rumah tangga pembuat lotion dalam skala jumlah besar dan sekreatif mungkin. 2. Memberikan hasil lotion dengan bentuk yang sesuai dengan yang diharapkan.

5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Pada bab ini berisi tentang penjelasan teoritis dalam berbagai aspek yang akan mendukung ke arah analisis tugas akhir yang dibuat. Penjelasan teori akan dibahas yaitu mengenai Pembuatan Lotion, PLC OMRON SYSMAC CP1L, Motor DC, Laser Pointer, Solenoid Valve, Sensor, Relay, Heater, Komparator, Push button, dan Central lock dan central Modul 2.1 Pembuatan Lotion Pada tugas akhir ini adalah mengembangkan rancang bangun pembuatan lotion dengan bahan bahan alami. Bahan bahan alami disini tidak berbahaya dan tidak mengandung bahan kimia. Lotion menurut The British Pharmaceutical Codex adalah emulsi cair yang ditujukan ke kulit. Lotion dapat di bentuk suspensi zat padat dalam bentuk serbuk halus dengan bahan pensuspensi yang cocok atau emulsi tipe minyak dalam air dengan surfaktan yang cocok. Pembuatan lotion berbasis PLC ini menerapkan proses proses antara lain mengukur komposisi bahan dasar, pencampuran bahan bahan dasar dan komplemen, pengadukan yang di sertai dengan pemanasan Cara Pembuatan Lotion Pembuatan lotion dapat dilakukan dengan berbagai macam hal. Salah satu proses yang ada pada lotion dengan metode emulsi. Berikut adalah cara untuk membuat lotion handmade dengan metode emulsi dari bahan alami: 5

6 6 1. Mencampurkan semua bahan (sari buah, cream susu, air, minyak zaitun, dan minyak wangi) sesuai takaran pada komposisi bahan ke dalam sebuah wadah (toples tahan panas) 2. Memanaskan air secukupnya pada sebuah panci yang lebih besar. Air sebagai perantara panas untuk memanaskan wadah campuran bahan lotion tersebut. 3. Tunggu sampai suhu panas air stabil tidak terlalu panas sekitar C, masukkan wadah tahan panas yang sudah berisi campuran bahan kedalam panci (rendam mirip dengan proses memasak coklat) 4. Setelah tercampur rata matikan kompor. Lalu aduk lotion selama ±10 menit sampai tekstur lotion lembut dan siap digunakan. Penggunaan dari bahan lotion handmade ini bisa tahan hingga 2-3 bulan pemakaian dan disimpan dalam udara bersuhu dingin. Pengelolahan bahan lotion dari bahan alami namun pada proses pembuatanya seperti proses kimia. Pada plant proses kimia yang terjadi adalah proses pengemulsian bahan. Emulsi adalah suatu sistem terdispersi yang terdiri paling sedikit 2 fase cairan yang tidak saling bercampur. Emulsi adalah suatu sistem termodinamik yang stabil, suatu sistem. Dimana salah satu cairan tediri dari suatu sistem yang terdispersi dangan medium pendispersinya dengan emulgator yang cocok. Pada campuran bahan pengemulsian adalah hasil akhir dari pembuatan lotion. Lotion merupakaan hasil dari sediaan emulsi antara minyak dengan air. Minyak dengan air harus menyatu dengan cara pengemulsian.

7 7 Pengemulsi yang digunakan pada bahan adalah krim susu itu sendiri. Lemak susu yang tak jenuh dan sehat dapat berfungsi sebagai emulgator alami. Pengganti emulgator yang lain adalah gelatin yang biasa di pakai oleh pabrikan besar. Namun gelatin susah di dapat dan tidak memiliki efek yang bagus dengan kulit. Fase terdispersinya adalah air dan sari buah. Sedanngkan medium pendispersinya adalah minyak zaitun. Sedangkan emulgator alamnya adalah krim susu. 2.2 PLC OMRON SYSMAC CP1L Programmable Logic Controllers (PLC) merupakann sebuah komputer elektronik yang yang memiliki fungsi kendali untuk berbagai tipe dan tingkat kesulitan yang beraneka ragam. Definisi Programmable Logic Controller menurut Capiel (1982) adalah sistem elektronik yang beroperasi secara digital dan didisain untuk pemakaian di lingkungan industri, dimana sistem ini menggunakan memori yang dapat diprogram untuk penyimpanan secara internal instruksi-instruksi yang mengimplementasikan fungsi-fungsi spesifik seperti logika, urutan, perwaktuan, pencacahan dan operasi aritmatik untuk mengontrol mesin atau proses melalui modul-modul I/O digital maupun analog. Dalam bidang industri dan transportasi dapat diotomasi menggunakan PLC. Keunggulan PLC yaitu dalam sistem kontrol PLC memiliki kecepatan dan akurasi dari operasi yang bisa meningkat jauh lebih baik serta kemampuannya dalam hal mengubah dan meniru proses operasi disaat yang bersamaan dengan komunikasi. Operasi pada PLC terdiri dari empat bagian penting :

8 8 1. Pengamatan nilai input. 2. Menjalankan program. 3. Memberikan nilai output. 4. Pengendalian. Secara umum fungsi PLC adalah sebagai berikut : 1. Sekuensial Control. PLC memproses input sinyal biner menjadi output yang digunakan untuk keperluan pemrosesan teknik secara berurutan (sekuensial), disini PLC menjaga agar semua step atau langkah berlangsung dalam urutan yang tepat. 2. Monitoring Plant. PLC secara terus menerus memonitor status suatu sistem (misalnya temperatur, tekanan, tingkat ketinggian) dan mengambil tindakan yang diperlukan sehubungan dengan proses yang dikontrol (misalnya nilai sudah melebihi batas) atau menampilkan pesan tersebut pada operator. Didalam PLC berisi rangkaian elektronika yang dapat difungsikan seperti contact relay (baik NO maupun NC) pada PLC dapat digunakan berkali-kali untuk semua intruksi dasar selain intruksi output.

9 9 Gambar 2.1 Fungsi PLC PLC OMRON CP1L PLC OMRON SYSMAC CP1L adalah salah satu produk PLC dari Omron yang terbaru. CP1L merupakan PLC tipe paket yang tersedia dengan 10,14, 20, 30, 40 atau 60 buah I/O (input/output). Sistem input outputnya berupa bit. Atau lebih dikenal dengan PLC tipe relay karena hanya membaca masukan (input) dan menghasilkan keluaran (output) dengan logika 1 atau 0. Gambar 2.2 PLC Omron Sysmac CP1

10 Bagian-bagian umum PLC OMRON CP1L Gambar 2.3 Bagian PLC Omron Sysmac CP1L 30 I/O (Sumber : Manual Book PLC OMRON CP1L) 1. Blok power supply, ground dan input terminal. 2. Blok eksternal power supply dan output terminal. 3. Peripheral USB Port untuk menghubungkan dengan komputer dan komputer dapat digunakan untuk memprogram dan memonitoring. 4. Operation indicator, mengindikasikan status operasi dari CP1L termasuk power status, mode operasi, errors, dan komunikasi USB. 5. Baterai untuk mempertahankan internal clock dan isi RAM ketika supply OFF. 6. Input Indicator, menyala jika kontak terminal input kondisi menyala. 7. Output Indicator, menyala jika kontak terminal output kondisi menyala. 8. Expansion I/O unit connector, digunakan untuk menambah input/output PLC. 9. Option board slot, digunakan untuk menginstal RS-232C

11 Port terminal Input Output PLC Omron CP1L Port pada PLC CP1L 30 I/O terdiri dari 18 buah terminal input yaitu dari CIO dan CIO Untuk port outputnya terdapat 12 buah terminal yaitu dari CIO dan CIO Pada port input terdapat dua buah terminal untuk masukan supply AC PLC yaitu pada teminal L1 dan L2/N. Port input terhubung pada satu titik COM (common). Masukkan pada terminal COM dapat berupa polaritas (+) atau negatif (-). Gambar 2.4 Port Input Model Supply AC dan DC (Sumber : Manual Book PLC OMRON CP1L) Pada port output terdapat 4 buah titik COM. Masing masing titik COM terhubung dengan titik output yang dibatasi dengan garis batas seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini.

12 12 Gambar 2.5 Port Output Model Supply AC dan DC (Sumber : Manual Book PLC OMRON CP1L) Pada model AC power supply terdapat output 24 VDC pada terminal + dan -. supply ini dapat digunakan untuk supply VDC pada terminal input. 2.3 Motor DC Motor DC merupakan motor listrik magnet permanen dengan input tegangan sebesar 5 volt, 12 Volt, 24 volt. Motor DC digunakan sistem kerja mixer (pengaduk). Motor DC adalah motor listrik yang memerlukan suplay tegangan arus searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Motor DC bekerja apabila suatu penghantar arus listrik diletakkan didalam suatu medan magnet, maka akan timbul gaya mekanik. Arus listrik mengalir dalam kawat dengan arah maju atau mundur untuk menentukan arah medan magnet yang terbentuk disekitar kawat arahnya searah atau tidak searah jarum jam.

13 Mixer Pada perancangan alat pembuatan lotion, proses pengadukan bahan merupakan proses pencampuran bahan satu atau lebih sehingga dapat menjadi sebuah zat lain (bentuk pencampuran lotion). Pencampuran ini dikhususkan untuk mencampur bahan berupa cairan atau larutan. Alat pencampur tersebut adalah mixer. Mixer merupakan salah satu jenis ARTL yang masuk dalam klasifikasi ARTL mekanis yang fungsinya sebagai pengaduk adonan Kue dan semacamnya. Tungkai pengaduknya digerakkan oleh sebuah motor listrik melalui kopel rodaroda gigi. (a) (b) Gambar 2.6 Bentuk Eksternal Mixer (a) dan Bentuk Internal Mixer (b)

14 14 Gambar 2.7 Rangkaian Kelistrikan Mixer Merek Philips Type HR 1500/A1. (Sumber: Pada Gambar tersebut memperlihatkan mixer yang digunakan adalah jenis mixer merek Philips type HR 1500/A1. Pada gambar 2.2 tersebut menunjukkan bahwa sumber listrik yang diperlukan untuk menjalankannya adalah tegangan AC 220 ~ 230 V pada frekuensi kerja Hz. Sementara daya listrik yang akan diserap sebesar 170 watt. Kemudian, rangkaiannya dilengkapi dengan kapasitor dan resistor yang dipasang paralel. Kapasitor dan resistor tersebut berfungsi sebagai peredam frekuensi interferensi yang ditimbulkan oleh motor mixer saat berputar. Pengaturan kecepatan mixer dilakukan dengan memindahkan posisi saklar pemilih kecepatan (SW) antara posisi 0 hingga posisi 3. Namun untuk sistem kerja alat hanya memakai satu posisi kecepatan mixer. Pengaturan kecepatan ini dapat dilakukan dengan SW, karena posisi-posisi kecepatan yang ditunjukkan oleh SW berhubungan dengan lilitan pengatur kecepatan dan lilitan bantu motor L1, L2 dan L3 yang terhubung seri menuju ke

15 15 sikat1, masuk kelilitan rotor (LR), keluar ke sikat2, masuk ke beliatan utama lalu kembali sumber listrik. 2.4 Selenoid Valve Solenoid valve adalah katup yang digerakan oleh energi listrik melalui solenoida, mempunyai kumparan sebagai penggeraknya sebagai pembuka atau penutup mulut keran. Solenoid valve yang akan digunakan yaitu NC valve (Normally Close) dihubungkan dengan tegangan DC sebesar 24 V. Solenoid valve adalah kombinasi dari dua dasar unit fungsional diantaranya : 1. Solenoid dengan inti atau plungernya, 2. Badan keran yang berisi lubang mulut pada tempat piringan atau stopkontak ditempatkan untuk menghalangi atau mengizinkan aliran. Solenoid valve ini bekerja ketika ada energi atau dihilangkan energinya. Apabila kumparan diberi energi, inti besi akan ditarik ke dalam kumparan solenoid untuk membuka keran. Gambar 2.8 Eksternal Solenoid Valve

16 Sensor Sensor / tranduser adalah mengubah besaran sesuatu ke besaran sesuatu yang lain. Biasanya sensor mengubahdari besaran fisik ke besaran listrik. Penggunaan sensor pada alat ini berfungsi sebagai pengindikasian besaran sesuatu agar dapat di deteksi perubahanya dan melakukan suatu tindakan pada alat tersebut. Alat ini menggunakan dua sensor. Sensor yang di gunakan adalah photodiode dan thermostat. Sensor photodiode berfungsi seperti limit switch dimana penggunaan sensor photodiode bertujuan untuk menentukan batas atas ketinggian cairan bahan tersebut. Sedangkan sensor suhu berfungsi sebagai instrumentasi alat untuk mengontrol besaran suhu agar tetap terjaga pada kondisi suhu tersebut. Sensor thermstat berfungsi sebagai pengontrol suhu plant untuk memasak lotion Photodiode Photodiode adalah dioda yang bekerja berdasarkan intensitas cahaya. Jika terkena cahaya maka dioda bekerja seperti pada umumnya. Namun pada keadaan gelap maka dioda akan berfungsi seperti resistor dan memiliki tahanan yang cukup besar. Photodiode merupakan ssebuah dioda dengan sambungan p-n yang cara kerjanya di pengaruhi oleh cahaya. Cahaya yang dapat di deteksi dengan photodiode antara lain mulai dari cahaya infra merah, cahaya tampak, cahaya ultra violet samai dengan cahaya sinar x.

17 17 Gambar 2.9 Sensor Photodiode Karena photodiode terbuat dari semikonduktor p n junction maka cahaya yang di serap oleh photodiode akan mengakibatkan terjadinya pergeseran foton yang menghasilkan pasangan elektron-hole dikedua sisi dari sambungan. Photodiode berfungsi sebagai menangkap gelombang yang dihasilkan oleh inframerah. Besarnya arus yang dihasilkan oleh photodiode tergantung dari seberapa besarnya intensitas radiasi gelombang yang di pancarkan oleh inframerah ataupun led. Gambar 2.10 Linieritas Sensor photodiode Photodiode digunakan sebagi komponen pendeteksi energi cahaya. Linieritas photodiode sudah teruji yaitu berbanding lurus antara masukan intensitas cahaya dengan arus yang di alirkan. Kelebihan dari photodiode adalah alat ini memiliki linieritas cahaya yang baik dan sensitivitas sensor juga baik dengan margin error antara 1 5 %.

18 Termostat Termostat adalah suatu piranti pengatur suhu yang bekerja secara otomatis berdasarkan prinsip umpan balik. Pada sistem umpan balik yang menggunakan termostat, tinggi atau rendahnya suhu yang diatur dibandingkan dengan suatu acuan. Apabila suhu yang diindera tidak tepat sama dengan suhu acuan, elemen pengindera pada termostat akan bekerja dan kemudian mengirim isyrat (biasanya berupa isyarat listrik) untuk menurunkan atau menaikkan suhu sesuai kebutuhan. Sistem umpan balik semacam ini biasanya digunakan pada pengatur sushu ruangan, setrika listrik, pemanas listrik, dan perangkat yang memerlukan pembatas panas lainnya. Gambar 2.11 Komponen Thermostat (A) Thermostat Dengan Katub By Pass (B) Thermostat Tanpa Katub By Pass. (Sumber: andixtkr2.blogspot.co.id/) Pada alat ini penggunaan termostat berguna sebagai pengontrol suhu yang ada. Suhu di kontrol antara derajat celcius. Metal dari termostat akan kontak langsung dengan elemen heater. Dan jika suhu yang ada pada air saat 70 derajat celcius maka suhu akan turun disebabkan oleh metal akan terlepas hingga tidak mengalirkan arus pada elemen pemanas / heater.

19 Laser Pointer Laser singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation yaitu merupakan suatu deviasi yang memancarkan gelombang radiasi elektromagnetik melewati suatu proses yang dinamakan emisi spontan (pancaran terstimulasi). Pancaran laser biasanya tunggal, memancarkan foton dalam pancaran koheren, artinya bahwa cahaya yang dipancarkan tidak menyebar dan rentang frekuensinya sempit (monochromatic light). Laser juga dikatakan efek dari mekanika kuantum. Dalam teknologi laser, cahaya yang koheren menunjukkan suatu sumber cahaya yang memancarkan panjang gelombang yang diidentifikasi dari frekuensi yang sama, beda fase yang konstan dan polarisasinya. Selanjutnya untuk menghasilkan sebuah cahaya yang koheren dari medium lasing adalah dengan mengontrol kemurnian, ukuran, dan bentuknya. Sifat koheren sulit ditemui pada sumber cahaya atau incoherens; dimana terjadi beda fase yang tidak tetap antara foton yang dipancarkan oleh sumber cahaya. Secara kontras, laser biasanya memancarkan foton dalam cahaya yang sempit, terpolarisasi, sinar koheren mendekati monokromatik, terdiri dari panjang gelombang tunggal atau satu warna. Gambar 2.12 Laser Diode

20 20 Beberapa kelebihan laser diantaranya adalah kekuatan daya keluarannya yang amat tinggi sangat diminati untuk beberapa applikasinya. Namun laser dengan daya yang rendah sekalipun (beberapa miliwatt) yang digunakan dalam pemancaran, masih dapat membahayakan penglihatan manusia, karena pancaran cahaya laser dapat mengakibatkan mata seseorang yang terkena mengalami kebutaan dalam sesaat atau tetap. Rangkaian sensor photodiode terdiri dari photodiode, infrared atau Laser Diode, resistor 220Ω dan resistor 10kΩ. Inputan dari rangkaian ini diberi tegangan +5V dan outputnya disambungkan ke komparator. (Beriyanto, 2011) Garis besar rangkaian sensor photodiode dan LED ditunjukkan oleh Gambar Gambar 2.13 Rangkaian Sensor Photodiode dan LED/Laser Diode 2.7 Relay Relay adalah suatu piranti yang bekerja berdasakan elektromagnetik untuk menggerakan sejumlah kontaktor (saklar) yang tersusun. Kontaktor akan tertutup (On) atau terbuka (Off) karena efek induksi magnet yang dihasilkan dari kumparan (induktor) ketika dialiri arus listrik. Berbeda dengan saklar dimana penggerakan kontaktor (On/Off) dilakukan manual tanpa perlu arus listrik.

21 21 Gambar 2.14 Relay Eksternal PLC Berdasarkan cara kerjanya relay dibagi menjadi tiga jenis yang pertama adalah relay Normaly On yaitu ketika kondisi awal kontaktor tertutup (On) dan akan terbuka (Off) jika relay diaktifkan dengan cara memberi arus yang sesuai pada kumparan (coil) relay. Istilah kondisi ini disebut Normaly Close (NC). Yang kedua yaitu relay Normaly Off yaitu ketika kondisi awal kontaktor terbuka (Off) dan akan tertutup (On) jika relay diaktifkan dengan cara memberi arus yang sesuai pada kumparan (coil) relay. Istilah kondisi ini disebut Normaly Open (NO). Selanjutnya yang ketika yaitu jenis relay Change-Over (CO) atau Double-Throw (DT). Pada relay jenis ini memiliki dua pasang terminal dengan dua kondisi yaitu Normaly Close (NC) dan Normaly Open (NO).

22 22 Gambar Relay dan Kontaktor Normaly Close dan Normaly Open. (Sumber: agenacemaxsjateng.blogspot.co.id/2014/03/cara-kerjacontactor-relay-timer.html) 2.8 Heater Energi listrik dapat diubah menjadi energi panas atau kalor. Berbagai alat yang dapat merubah energi listrik menjadi energi panas, misalnya: pemanas, solder, setrika, dan kompor listrik. Alat yang mengubah energi listrik menjadi energi panas dilengkapi dengan elemen pemanas. Elemen pemanas terbuat dari bahan yang mempunyai tahanan tinggi, sehingga listrik yang mengalir melalui bahan tersebut berubah menjadi panas. Perubahan energi listrik menjadi energi kalor dapat diamati pada alat-alat seperti setrika listrik, kompor listrik, solder, dan teko listrik. Alat pemanas air yang digunakan untuk alat ini diambil dari alat pemanas rice cooker yang disebut dengan Cast Heater. Heater ini menyatu dengan logam. Menghasilkan daya watt, tergantung jenis cookernya. Terdapat Mica heater atau thermistor yang tertutup oleh semacam kertas (mica) yang berfungsi pada proses warming. Heater ini juga berfungsi sebagai thermistor, yaitu tahanan

23 23 makin besar bila bertambah panasnya. Makin besar tahanan maka tegangan yang masuk berkurang sehingga mengurangi daya panas yang dihasilkan heater. Sehingga mampu mengontrol panas saat warming supaya panasnya stabil dikisaran celcius. Gambar 2.15 Cast Heater Heater ini akan terkait dengan thermostat dari magnet dan pegas. Thermostat berfungsi sebagai sensor yang mendeteksi suhu air dalam panci. Bagian metal thermostat yang diletakkan pada bagian yang berkontak langsung dengan panci tempat air sehingga dapat menyetor panas dari panci apakah panasnya sudah mencapai 70 derajat celcius. Metal bila terkena panas maka daya magnet berkurang sehingga gaya pegas lebih besar dari gaya magnet. Akibatnya pegas terlepas dari magnet (menjauh) sehingga menekan tuas dan tuas menekan saklar heater. (Jagad,2014) 2.9 Komparator Komparator adalah sebuat rangkaian yang dapat membandingkan besar tegangan masukan. Komparator biasanya menggunakan Op-Amp sebagai piranti utama dalam rangkaian.vref di hubungkan ke +V supply, kemudian R1 dan R2

24 24 digunakan sebagai pembagi tegangan, sehingga nilai tegangan yang di referensikan pada masukan + op-amp adalah sebesar : V = [ (R1/(R1+R2) ] Gambar 2.16 Rangkaian komparator Vsupply Op-amp tersebut akan membandingkan nilai tegangan pada kedua masukannya, apabila masukan (-) lebih besar dari masukan (+) maka, keluaran op-amp akan menjadi sama dengan Vsupply, apabila tegangan masukan (-) lebih kecil dari masukan (+) maka keluaran op-amp akan menjadi sama dengan + Vsupply. Jadi dalam hal ini jika Vinput lebih besar dari V maka keluarannya akan menjadi Vsupply, jika sebaliknya, Vinput lebih besar dari V maka keluarannya akan menjadi + Vsupply. Untuk op-amp yang sesuai untuk di pakai pada rangkaian op-amp untuk komparator biasanya menggunakan op-amp dengan tipe LM339 yang banyak di pasaran.

25 25 Gambar 2.17 Datasheet LM234 (Sumber: Komparator merupakan rangkaian elektronik yang akan membandingkan suatu input dengan referensi tertentu untuk menghasilkan output berupa dua nilai (high dan low). Suatu komparator mempunyai dua masukan yang terdiri dari tegangan acuan (Vreference) dan tegangan masukan (Vinput) serta satu tegangan ouput (Voutput) Push button Push button switch (saklar tombol tekan) adalah perangkat / saklar sederhana yang berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dengan sistem kerja tekan unlock (tidak mengunci). Sistem kerja unlock disini berarti saklar akan bekerja sebagai device penghubung atau pemutus aliran arus listrik saat tombol ditekan, dan saat tombol tidak ditekan (dilepas), maka saklar akan kembali pada kondisi normal.

26 Central lock dan central Modul Central Module Central Module pada sistem Central Door Lock berfungsi untuk mengatur arah aliran arus yang masuk ke dalam motor Central Door Lock untuk dua posisi Lock dan Unlock yang sebelumnya Module Central Door Lock ini diaktifkan oleh Main Board. Gambar 2.18 Central Module Kabel utama yang ada pada Central Module bermacam macam ada yang menggunakan 8 kabel dan 6 kabel akan tetapi mempunyai fungsi yang sama sebagai berikut : a. Satu kabel sebagai sumber arus utama b. Satu kabel sebagai massa

27 27 c. Dua kabel ke masing masing motor untuk mengatur arus kerja motor untuk posisi lock dan unlock yang dirangkai secara paralel untuk semua motor central door lock d. Dua kabel dari Main Board untuk aktifasi Central Module yaitu pada saat sistem ini diaktifkan dengan kendali Remote Control untuk posisi Lock maupun Unlock maka Main Board akan memberikan sinyal Output ke Module untuk proses aktifasi. Motor Central Door Lock Central Dorr Lock berfungsi sebagai actuator untuk menggerakkan tuas pengunci pintu mobil untuk posisi Lock gerakan motor pada turun dan posisi Unlock gerakan motor naik. Motor menggunakan sistem solenoid yaitu bila arus masuk melalui electromagnetic alam satu arah, Maka akan terbangkit dan bergerak maju menyebabkan pluger (yang menempel pada magnet) akan ikut bergerak dengan arah yang sama maka hal ini akan mendorong tuas pengunci pintu akan bergerak turun pada posisi Lock. Gambar 2.19 Central lock

28 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Perancangan Perancangan dan pembuatan alat ini akan dilaksanakan di laboratorium PLC Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga Kampus C Mulyorejo Surabaya selama kurang lebih 5 bulan yang dimulai pada bulan Februari 2016 sampai dengan bulan Juni Alat dan Bahan Pembuatan Alat-alat yang Diperlukan Adapun alat-alat yang digunakan berfungsi sebagai penunjang pelaksanaaan perancangan, pembuatan, pengukuran, dan pengujian alat ini. Alatalat yangdibutuhkan adalah sebagai berikut. 1. Laptop / Personal Computer 2. Mistar 3. Gergaji 4. Multimeter 5. Solder 6. Lem 7. Palu 8. Bor 28

29 Bahan-bahan alat yang diperlukan: Adapun bahan-bahan yang digunakan juga berfungsi menunjang pembuatan sistem alat ini mulai dari bahan pembuatan mekanik hingga bahan pembuatan sistem kerja alat keseluruhan (hardware dan software). Bahan Mekanik yang diperlukan : 1. Kayu 2. Valve (kran) Soleniod 3. Paku 4. Mur & Baut 5. Selang 6. Plat Seng 7. Triplek 8. Panci 9. Panci rice cooker 10. Wadah dari plastik 11. Pompa Akuarium 12. Injeksi 13. Heater 14. Tabung aluminium Sedangkan bahan untuk pembuatan hardware dan software adalah: 1. PLC (Programable Logic Control) OMRON CP1L 2. Catu daya / Power Supply 3. Motor DC (motor mixer)

30 30 4. Push button 5. IC LM Laser Diode 7. Photodiode 8. Resistor 9. Kabel jumper 10. Timah 11. Termostat 12. Software PLC OMRON CX-Programmer Prosedur Perancangan Pada perancangan dan pembuatan rancang bangun alat pembuatan lotion Berbasis PLC OMRON CP1L terbagi atas dua tahap yaitu perancangan perangkat keras (hardware) dan perancangan perangkat lunak (software). Adapun pembuatan sistem perancangan software dibahas pada laporan tugas akhir bagian I. Sedangkan pada laporan ini akan membahas pembuatan sistem perancangan hardware (laporan tugas akhir bagian I). Prosedur perancangan dan pembuatan hardware pada sistem alat terdiri dari beberapa langkah yaitu sebagai berikut. 1. Membuat blok diagram sistem alat pembuatan lotion berbasis PLC 2. Pembuatan sketsa mekanik plant sistem alat pembuatan lotion berbasis PLC

31 31 3. Perancangan modul PLC OMRON CP1L 4. Pembuatan sistem penggerak (Motor mixer, pompa, injeksi, dan valve solenoid) 5. Pembuatan perangkat keras meliputi rangkaian komparator, rangkaian photodiode dan power supply. 6. Melakukan analisis data Diagram Instrumen Sistem Input proses Output Switch, Push Bottom Mixer, Pompa, Injeksi Sensor termostat PLC Valve Solenoid Sensor Photodiode Heater Gambar 3.1 Diagram Instrumen Perancangan Hardware Dari diagram blok dapat dijelaskan bahwa sistem kinerja alat ini yaitu awalnya ketika tombol switch dan push bottom ditekan atau di ON kan, maka secara langsung sinyal tombol akan diproses sebagai input ke PLC. PLC akan menggerakan valve dan heater, yang mana valve ini berfungsi untuk mengisikan bahan lotion yang akan dibuat. Sensor photodiode tentunya digunakan sebagai

32 32 input atau masukan ini, yaitu sebagai sensor yang mendeteksi ketinggian cairan bahan lotion tersebut. Apabila kotak takaran yang tersedia terdeteksi oleh sensor photodiode dalam keadaan kosong atau Low-level maka valve akan membuka sehingga bahan sari buah untuk lotion dapat masuk kedalam takaran(wadah) dan berhenti sampai ketinggian maksimum (sensor HI-Level terhalang cairan) sehingga memberi sinyal input berlogika 1. Sedangkan heater tersebut juga aktif sebagai proses pemanasan air. Disini, sensor thermostat digunakan untuk mendeteksi suhu air yang dipanaskan oleh heater. Apabila suhu air 0 C maka heater akan aktif / ON dan berhenti sampai suhu air mencapai 70 C. lalu ketika suhu air mulai turun menjadi 50 C maka heater aktif kembali, begitu seterusnya. Setelah itu pompa aktif untuk mengisikan bahan-bahan lotion kedalam plant besar (sudah ditentukan waktu dan pengukurannya menggunakan timer dan counter pada software PLC). Setelah itu PLC mengaktifkan mixer dan berhenti sesuai waktu yang ditentukan. Ketika mixer berhenti kemudian heater juga akan berhenti/off. Proses ini digunakan dalam satu kali pembuatan jika ingin melakukan pembuatan lotion lagi maka harus menekan lagi tombol switch dan push button.

33 Sketsa Mekanik Plant Gambar 3.2 Sketsa Mekanik Plant Fungsi tiap bagian: - Silo 1 : Untuk wadah penampung bahan sari buah timun - Silo 2 : Untuk wadah penampung bahan sari buah pepaya - Silo 3 : Untuk wadah penampung bahan sari buah bengkoang - Silo 4 : Untuk wadah penampung bahan minyak zaitun - Silo 5 : Untuk wadah penampung bahan krim cleansing milk - Wadah Takaran : Untuk wadah penakaran dengan tinggi cairan

34 34 - S1 : Sensor termostat mendeteksi suhu panas air dan mengaktifkan heater - S2 : Sensor photodiode sebagai sensor ketinggian cairan (sensor Hi-Level) dan mengaktifkan valve takaran - Heater : Untuk pemanas air - Pompa : Untuk pengisihan minyak zaitun - Injeksi Krim : Untuk pengisihan krim cleansing milk - Motor Mixer : Untuk mengaduk bahan - Panci : Untuk tempat penampungan pencampuran lotion - Panci Rice Cooker : Tempat air sebagai perantara suhu panas Berdasarkan sketsa mekanik alat pada Gambar 3.2 yang telah dibuat, rancang bangun alat pembuatan lotion berbasis PLC ini bekerja dengan metode mencampurkan bebarapa bahan dasar untuk membuat lotion dengan disediakan tiga varian jenis sari buah yang harus dipilih terlebih dahulu lalu akan menjalankan proses pemanasan air sehingga mengeluarkan suhu panas yang stabil, pengisihan bahan sari buah oleh kran solenoid, proses pengisihan bahan minyak zaitun oleh pompa, proses pengisihan bahan cleansing milk oleh injeksi, kemudian proses akhir dilanjutkan dengan proses pengadukan oleh motor mixer sampai pembuatan lotion selesai dan dapat diangkat. Cara kerja alat ditentukan berdasarkan kondisi operasi. Pada pembuatan perancangan software dibuat kondisi operasi terlebih dahulu untuk mempermudah program ladder untuk mengontrol hardware menggunakan software CX-Programmer. Kondisi operasi untuk alat pembuatan lotion berbasis PLC telah disusun sebagai berikut.

35 35 a. Ada satu buah tombol switch / tombol start, jika tombol start ditekan maka heater akan menyala untuk memanaskan air. Heater tetap menyala meskipun tombol start dilepas. b. Heater menyala, memanaskan air dari suhu air 0 C sampai suhu air 70 C yang diukur oleh sensor termostat setelah itu heater mati (OFF). Namun saat suhu air turun menjadi 50 C heater menyala lagi. Begitu seterusnya sampai 70 C. c. Ada tiga tombol push button yaitu PB 1 (untuk sari buah timun), PB 2 (untuk sari buah papaya), dan PB 3 (untuk sari buah bengkoang). Jika salah satu push button ditekan maka dua tombol push button yang lain tidak akan berfungsi atau bekerja ketika ditekan lagi. d. Saat memilih tombol PB 1 ditekan, Valve 1 akan aktif (open) mengisi sari buah timun kedalam wadah takaran dibawahnya. e. Saat memilih tombol PB 2 ditekan, Valve 2 akan aktif (open) mengisi sari buah pepaya kedalam wadah takaran dibawahnya. f. Saat memilih tombol PB 3 ditekan, Valve 3 akan aktif (open) mengisi sari buah bengkoang kedalam wadah takaran dibawahnya. g. Pengisian takaran tersebut dilakukan sampai penuh dan berhenti saat ketinggian cairan sari buah timun telah mencapai tinggi sensor Photodiode (level sensor) h. Setelah pengisihan takaran telah mencapai level sensor, Valve 1 mati (close) dan valve takaran aktif (open) untuk mengisikan cairan tersebut ke dalam panci besar sampai takaran habis membutuhkan waktu 16 detik.

36 36 i. Pada saat yang sama yaitu ketika PB 1 ditekan, bahan cleansing milk dan zaitun juga mulai ditambahkan: - Pengisian krim cleansing milk yaitu melalui injeksi krim yang dijalankan oleh counter sebanyak 120 kali - Pengisian zaitun yaitu melalui pompa, mengisikan zaitun ke panci besar selama waktu 4 detik j. Setelah semua bahan telah masuk ke panci besar maka heater akan mati (OFF) bersamaan dengan motor mixer aktif untuk mengaduk lotion dengan waktu 16 menit. k. Jika tombol reset ditekan maka proses kerja akan berhenti dan jika ingin memulai lagi akan kembali ke tahap awal Perancangan Modul PLC OMRON CP1L Perancangan modul PLC membutuhkan beberapa komponen dasar dalam pembuatannya diatanaranya yaitu: 1. Power Supply 24 VDC 2. PLC OMRON CP1L 3. Relay 4. Connector Relay 8 pin 5. MCB 4A 6. Toogle switch 7. Acrilyc 5mm

37 37 Komponen tersebut kemudian dirancang dan disusun menjadi modul PLC melalui wiring yang sesuai dengan buku petunjuk. Adapun cara merangkai modul PLC OMRON yaitu Relay 1 Out.Injeksi Relay 3 Out.Mixer Relay 5 Out.Vlv Timun Relay 3 Out.Vlv. Bengkoang Relay 1 Out.Injeksi Krim Relay 3 Out.Pompa Relay 4 Out.Vlv Takaran Relay 6 Out.Vlv Pepaya Gambar 3.3 Rangkaian Output PLC OMRON CP1L (Sumber : Manual Book PLC OMRON CP1L) Int. Tombol Start Int. Push Button 1 Int. Push Button 3 Int. Sensor Termostat Int. Sensor Photodiode Int. Push Button 2 Int. Tombol Reset Gambar 3.4 Rangkaian Input PLC OMRON CP1L (Sumber : Manual Book PLC OMRON CP1L)

38 Penentuan Komposisi Tabel 3.1 Tabel Penentuan Komposisi Bahan Penggunaan Alat Keterangan Status Menginjeksi maju mundur dengan Cream Injeksi counter sebesar Sesuai 120 counter = 480 gr Memompa minyak Minyak Zaitun Pompa selama 4 s = 96 Sesuai gram Photodiode aktif Sari buah Photodiode dengan ketinggian sensor 1 cm = 100 Sesuai gr Pembuatan Sistem Sistem Sensor Photodiode 5v 24 v Photodiode Komparator Relay PLC Gambar 3.5 Diagram Wiring Sistem Sensor Photodiode

39 39 Sensor photodiode adalah sensor di mana sensor dapat mempengaruhi jalanya tegangan listrik jika terkena cahaya. Sensor photodiode bekerja di pengaruhi oleh sinar laser. Saat sinar laser mengenai photodiode maka tegangan keluaran photodiode akan berbeda semakin menguat teganganya. Saat terhalang maka output photodiode akan menurun. Hal ini membuat tegangan keluaranya berbeda. Resistor variabel memiliki input 24 v dan outputnya disesuaikan dengan arah putaran tripot. Kedua keluaran akan di komparasi oleh rangkaian komparator. Dimana rangkaian komparator akan mengkomparasi antara tegangan output photodiode dan tegangan output resistor variabel. Sehingga keluaran komparator yang sebesar 24 volt akan menjadi input PLC. Gambar 3.6 Perancangan Rangkaian Sensor Photodiode

40 40 1 cm Gambar 3.7 Perancangan Sensor Photodiode Ketinggian sensor photodiode adalah 1 cm.ketinggian 1 cm di dapatkan dari pengukuran takaran yang sudah di sesuaikan dengan mengukur beratnya sari buah yang di sesuaikan dengan takaran yang di butuhkan Sistem Sensor Termostat 24 V 24 V Termostat PLC Gambar 3.8 Diagram Wiring Proses Sensor Termostat Sensor termostat merupakan sensor yang bekerja pada suhu tertentu dimana sensor bekerja dengan suhu antara derajat celcius. Sensor termostat akan memutus arus jika suhu melebihi 70 derajat celcius. Sensor termostat di pasang untuk mengawasi suhu pada plant. Suhu pada plant haruslah teratur dengan menggunakan suhu yang berkisar antara derajat celcius.

41 Pembuatan Perangkat Keras Pembuatan Valve 220 v Relay v 24 v Valve Buah 1 Relay v PLC 24 v Valve Buah 2 24 v Relay v Valve Buah 3 Relay v Valve takaran 24 v Gambar 3.9 Diagram Wiring Sistem Output Valve Output valve bekerja pada tegangan 220 v dan di gerakan pada relay dengan inputan 24 volt. Penggunaan valve 220 v akan terbuka jika relay aktif. Pengaktifan relay akan di kontrol oleh PLC yang sudah di program. Pembuatan Pompa Dan Heater Motor mixer, pompa dan heater memiliki cara pengkabelan yang sama. Dimana PLC tersambung dengan relay. Relay berfungsi seperti switch untuk mengatur jalanya pompa,, Heater. Pompa yang di gunakan untuk mengalirkan minyak, heater untuk memanaskan. 220 v PLC 24 v 24 v Relay 5 Relay v 220 v Pompa Heater Gambar 3.10 Diagram Wiring Sistem Output Heater & Pompa

42 42 Heater yang di gunakan adalah heater 220 v, dan pompa minyak yang di gunakan juga 220 v. Tabel 3.2 Penentuan Program Timer Pompa Minyak Percobaan Ke-N Banyak Minyak yang Keluar (gram) Manual PLC Real Time Stopwatch (sekon) Timer PLC (sekon) Keterangan ,5 0,5 Sesuai 2 23, Selisih 0,5 gr 3 33,6 36 1,4 1,5 Selisih 2,4 gr 4 48s 47,5 2 2 Sesuai 5 59,5 60 2,5 2,5 Selisih 0,5 gr 6 71, Selisih 0,5 gr 7 84,5 84 3,5 3,5 Selisih 0,5 gr Sesuai ,5 4,5 Sesuai Sesuai Didapatkan toleransi ketidaksesuaian alat ketika diuji secara manual dan juga melalui PLC didapatkan kurang lebih sebesar 0,5 gram atau dalam prosentase sebesar 4,16 %. Jadi di dapatkan untuk keakuratan pompa sebesar 95,9 %. Hal ini

43 43 di mungkinkan karena beberapa hal yaitu seperti keterlambatan manusia saat melakukan pewaktuan menggunakan stopwatch (menekan tombol stopwatch). Jumlah keluaran Minyak Zaitun (gram) Linearitas Timer Terhadap Keluaran Minyak Zaitun y = 24.03x R² = 1 y = x R² = Keluaran PLC Keluaran Manual Linear (Keluaran PLC) Linear (Keluaran Manual) Waktu Yang Dibutuhkan (s) Gambar 3.11 Grafik Linearitas Timer Terhadap Keluaran Minyak. Dalam penakaran minyak dibutuhkan sebanyak 250 gram. Maka dapat di tentukan perhitungan : Keluaran minyak = 24 gr / s Waktu yang di perlukan untuk mencapai 96 gr = 96 : 24 gr/s = 4 sekon Pembuatan Mixer PLC Relay 7 Mixer 24 v 24 v Gambar 3.12 Diagram Wiring Sistem Output Mixer

44 44 Mixer bekerja pada tegangan 24 volt. Mixer di kontrol oleh relay yang di kendalikan oleh PLC. Motor berputar searah dan melakukan mixing campuran bahan. Tabel 3.3 Pengujian Program Timer Motor Mixer Perc. Ke-N Waktu per menit Real Time Stopwacth (s) Timer PLC (s) Hasil Tekstur Lotion Keterangan ( Real time & Stop watch ) 1 1 menit Mengendap Tidak Sesuai 2 3 me-nit Mengendap Sesuai 3 6 menit Mengendap Tidak Sesuai 4 9 menit Mengendap Sesuai 5 11 menit Mengendap Tidak Sesuai 6 13 menit Mengendap Tidak Sesuai 7 15 menit Mengendap Tidak Sesuai 8 17 menit Sesuai Tidak Sesuai 9 19 menit Sesuai Tidak Sesuai menit Sesuai Tidak Sesuai Dari Tabel 3.3 didapatkan data mengenai timer yang diterapkan tidak mengalami masalah Namun antara timer PLC dengan timer real time (stopwatch) memiliki perbedaan. Perbedaan ini disebabkan oleh kecepatan respon manusia sedikit lambat ketika menombol stop timer stopwatch.

45 45 Dari data tersebut didapatkan hasil tekstur lotion, jika belum sesuai artinya lotion masih berterkstur cair namun jika sudah sesuai artinya lotion sudah mengental. Waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan adonan lotion yang sesuai adalah ±16 menit = 960 sekon. Pembuatan Injeksi Cream 12 V PLC Relay 8 12 V Modul driver Injeksi NC NO Suntikan maju Suntikan mundur Gambar 3.13 Diagram Wiring Sistem Output Injeksi Cream Hasil program counter PLC digunakan sebagai input untuk injeksi cleansing milk dapat diketahui keberhasilannya dapat bekerja dengan baik atau tidak. Beriku ini adalah tabal hasil pengujian program counter terhadap kerja injeksi. Tabel 3.4 Penentuan Program Counter Banyaknya Krim yang Percobaan Ke-n Dikeluarkan (gram) Manual PLC Hasil Cacahan Counter Keterangan Sesuai Sesuai Sesuai Sesuai Sesuai

46 Sesuai Sesuai Sesuai Sesuai Selisih 5 gr Selisih 5 gr Sesuai Selisih 5 gr Selisih 10 gr Dari Tabel 3.4 dapat diketahui persentase kesalahan software pada program counter PLC adalah 0%. Sedangkan persentase ketepatan software pada program counter adalah 100%. Berikut kelinieritasnya Linearitas Counter PLC Terhadap Ukuran Krim yang Dikeluarkan Berat krim yang dikeluarkan ( Gr ) y = 4.111x R² = y = x R² = Series1 Series2 Linear (Series1) Linear (Series2) Output counter Gambar 3.14 Grafik Linearitas Counter PLC Terhadap Ukuran Krim Yang Dikeluarkan

47 47 Pada counter timer PLC Terlihat lebih linier daripada manual. Kesesuaian alat cukup akurat dengan kurang lebih sebesar 5 gr. Untuk itu bahan cleansing milk yang dubutuhkan sebanyak 480 gr, maka di butuhkan sesuai dengan perhitungan berikut. Jumlah keluaran krim per 1 counter = 4 gr Analisis data Pengujian PLC OMRON CP1L Pengujian dilakukan dengan mengambilkan data yaitu berupa konfigurasi antar port pada PLC. 1. Pengujian Relay pada PLC Pengujian Relay di gunakan untuk memastikan relay bekerja atau tidak. Relay yang di gunakan adalah relay 24 volt. Relay di hubungkan pada PLC dan output relay di hubungkan pada sistem alat. Relay sebagai switch pada tegangan 220 volt untuk mixer dan valve sedangkan relay yang lain menghubungkan tegangan 24 volt dan 12 volt 2. Pengujian Sensor Photodiode Sensor Photodiode adalah sensor dimana cahaya yang masuk akan berbanding lurus dengan tegangan output photodiode. Jika semakin besar cahaya maka semakin besar pula tegangan yang di keluaqrnkan. Pada photodiode di

48 48 pasang pada rangkaian dan jika photodiode terkna halangan maka teganganya akan berbeda. 3. Pengujian Sensor Termostat Sensor termostat di letakan pada panci untuk mengatur suhu panci. Sensor termostat bekerja pada range tertentu yaitu antara derajat celcius. Dimana termostat dapat bekerja dengan baikdan teganganya sesuai. 4. Pengujian Pompa Minyak Zaitun Pompa minyak zaitun bekerja memompa minyak dan mengalirkanya ke plan. Pompa bekerja dengan waktu tertentu untuk mengalirkan minyak. Besarnya aliran minyak berbanding lurus dengan banyaknya waktu yang di butuhkan untuk memompa minyak. 5. Pengujian Injeksi Krim Cleansing Milk Pengambilan data injeksi krim cleansing milk adalah berupa keberhasilan data yang telah dilakukan sebagai media penyuntikan bahan cleansing milk yang merupakan bahan dasar dari pembuatan lotion. 6. Pengujian Motor DC sebagai Mixer Pengambilan data pada pengujian motor DC berupa keberhasilan data yang telah dilakukan sebagai pengaduk atau pencampur bahan lotion dalam panci besar sehingga lotion dapat tercampur rata.

49 49 7. Analisis Keseluruhan Pada tahap ini proses pengambilan data digunakan untuk menentukan keberhasilan program software dan juga hardware yang telah dibuat. Seberapa efektif kinerjanya, serta dapat ditentukan kelayakan program dalam menjalankan alat atau kerja mekanik alat pembuatan lotion ini dapat berjalan dengan baik atau tidak. Pengujian alat akan menghasilkan beberapa data yang memiliki ketidaksesuaian antara data yang diinginkan dengan kinerja alat yang sebenarnya akan dijadikan sebagai persentase keberhasilan sehingga dapat ditentukan kualitas kinerja alat dengan menggunakan persamaan: Nkeberhasilan Npercobaan x 100% = %keberhasilan Keterangan: Nkesalahan = jumlah keberhasilan yang terjadi Npercobaan = jumlah percobaan yang dilakukan

50 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Pada bab ini bertujuan untuk mengetahui secara keseluruhan hasil pengamatan, pengujian dan analisa dari perancangan alat yang telah dibuat, sehingga dapat diambil persentase keberhasialan alat pembuatan lotion ini serta dapat diketahui apakah alat sudah sesuai dengan yang diharapkan. 4.1 Hasil Pembuatan Alat Adapun proses pengumpulan bahan, dasar teori, dan proses kerja yang telah dilakukan, sehingga Rancang Bangun Alat Pembuatan Lotion Berbasis PLC telah dibuat dan terdiri dari bagian-bagian proses kinerja alat. Gambar 4.1 Valve Pengisi bahan Varian Sari Buah Pada Gambar 4.1 menunjukkan bahwa terdapat 3 tempat penampungan untuk 3 macam varian sari buah. Proses pengisian sari buah dilakukan melalui valve (kran) jenis solenoid. Sari buah akan masuk ke dalam wadah penakar yang telah disediakan. 50

51 51 Gambar 4.2 Penakar Bahan Sari Buah Menggunakan Sensor Photodiode Selanjutnya bagian proses penakaran bahan sari buah dibuat dengan menggunakan wadah plastik yang tembus pandang sebagai wadah takaran lihat Gambar 4.2. Sebab metode penakaran sari buah bekerja dengan cara menempatkan hardware sensor photodiode dan laser di wadah takaran dengan menyesuaikan ketinggiannya. Tinggi sensor telah diukur berdasarkan komposisi bahan sari buah yaitu 100 gram sehingga didapatkan tinggi penempatan sensor 2 cm dari permukaan wadah takaran. Gambar 4.3 Pengisi Bahan Cleansing milk Menggunakan Alat Injeksi Pada Gambar 4.3 adalah bagian proses pengisian bahan cleansing milk dengan cara menggunakan alat injeksi krim yang bekerja maju dan mundur

52 52 menginjeksi krim cleansing milk masuk ke dalam panci besar. Proses ini berlangsung dengan memberikan counter selama 120 kali. Gambar 4.4 Pengisi Bahan Minyak Zaitun Menggunakan Pompa Pada Gambar 4.4 adalah bagian proses pengisian bahan yaitu minyak zaitun dengan cara menggunakan pompa. Jenis pompa yang digunakan adalah pompa akuarium. Pompa bekerja dengan waktu selama 4 detik. Gambar 4.5 Elemen Heater Sebagai Pemanas Air Pada Gambar 4.5 adalah bagian proses pemanasan air oleh heater. Air sebagai perantara panas pada panci plant lotion. Suhu panci dan suhu panas air dideteksi oleh sensor termostat sehingga suhu panas air akan stabil 50 hingga 70 derajat celcius.

53 53 Gambar 4.6 Pengaduk Lotion Menggunakan Motor Mixer Pada Gambar 4.6 adalah bagian proses pengadukan (mixing) menggunakan motor DC 24 V. Motor bekerja sesuai waktu pengadukan selama 16 menit. Gambar 4.7 Panel Tombol Start, Tombol Push Button, Tombol Reset, Tombol Aktifasi Manual dan Tombol Aktifasi PLC Pada Gambar 4.7 adalah beberapa panel tombol yang dibuat untuk memerintahkan jalannya alat. Panel tombol memberikan masukan pada modul PLC sehingga memberi arus untuk relay agar menjalankan alat. Tombol start berfungsi memulai kerja alat dengan mengaktifkan heater. Tombol push button digunakan untuk memlih varian sari buah yang diinginkan. Tombol reset dingunakan untuk mereset atau membersihkan memori yang telah dicompile sehingga program dapat bekerja dengan benar. Terdapat pula panel untuk tombol

54 54 aktifasi manual dan tombol aktifasi PLC. Dua tombol ini sebagai tombol pelengkap untuk memudahkan dalam proses pengambilan data. Berikut ini adalah hasil pembuatan Rancang Bangun Alat Pembuatan Lotion Berbasis PLC. Gambar 4.8 Hasil Pembuatan Plant Hasil Perancangan sensor Gambar 4.9 Hasil Perancangan Sensor photodiode

55 55 Gambar 4.10 Hasil Perancangan Sensor Termostat Gambar 4.11 Hasil Pembuatan Modul PLC OMRON CP1L Pada Gambar 4.10 adalah hasil pembuatan modul PLC yang merupakan bagian penting dari miniatur pembuatan lotion karena PLC sebagai otak yang mengontrol seluruh sistem kerja alat pembuatan lotion ini secara otomatis.

56 Pengalamatan Pada PLC Alamat Input : Tabel 4.1 Pengalamatan Bagian Input atau Masukan Port PLC Address Name Keterangan I:0.00 Tombol START Tombol untuk memulai dan mengaktifkan heater I:0.01 Tombol PB 1 Mengaktifkan valve sari buah timun I:0.02 Tombol PB 2 Mengaktifkan valve sari buah papaya I:0.03 Tombol PB 3 Mengaktifkan valve sari buah bengkoang I:0.04 INT TERMOSTAT Sensor suhu mengatur C, memerintahkan heater untuk ON/OFF I:0.07 INT PHOTODIODE Sebagai sensor Hi-Level I:0.09 Tombol RESET Memberikan logika 0 atau reset Alamat Relay Intenal : Tabel 4.2 Pengalamatan Bagian Relay Internal (Output Internal) Port PLC Address Name Keterangan 6.00 Relay Internal Pengalamatan untuk Relay / Output 6.01 Relay Internal 6.02 Relay Internal Internal berfungsi untuk menyimpan data keluaran 6.03 Relay Internal

57 Alamat Output : Tabel 4.3 Pengalamatan Bagian Output atau Keluaran Port PLC Keterangan Aktifasi Q: Konfigurasi Relay 1 OUT INJEKSI KRIM: Untuk memompa krim cleansing milk ke dalam panci besar Q: Konfigurasi Relay 2 OUT HEATER: Untuk memanaskan air Q: Konfigurasi Relay 3 OUT POMPA: Untuk memopa minyak zaitun ke dalam panci besar Q: Konfigurasi Relay 4 OUT MOTOR MIXER: Sebagai pengaduk atau pencampur Q: Konfigurasi Relay 5 OUT VALVE TAKARAN: Untuk mengisi sari buah dari takaran ke dalam panci besar Q: Konfigurasi Relay 6 OUT RELAY VALVE TIMUN: Untuk mengisi sari buah timun ke dalam takaran Q: Konfigurasi Relay 7 OUT RELAY VALVE PEPAYA: Untuk mengisi sari buah pepaya ke dalam takaran Q: Konfigurasi Relay 8 OUT RELAY VALVE BENGKOANG: Untuk mengisi sari buah bengkoang

58 58 ke dalam takaran 4.3 Hasil Penelitihan Hasil Pengujian Keluaran Photodiode dan Komparator Indikasi : Mendeteksi ketinggian cairan. Kriteria/Target : Dikatakan sesuai jika Tabel 4.4 Kriteria Keluaran Komparator & Photodiode Photodiode Photodiode Komparator Komparator Pemilihan Tidak Terhalang Terhalang saat tidak Sari Buah Terhalang Cairan cairan terhalang Cairan (Volt) (Volt) (Volt) cairan\(volt) 5, ,00 Tabel 4.5 Pengujian Keluaran Komparator & Photodiode Photodiode Photodiode Komparator Komparator Pemilihan Sari Buah Tidak Terhalang Terhalang Cairan Terhalang cairan saat tidak terhalang Keterangan Cairan (Volt) (Volt) (Volt) cairan (Volt) Timun 5,00 1,4 4,35 0,00 Sesuai

59 59 Pepaya 5,00 1,03 4,35 0,00 Sesuai Bengkoang 5,00 1,42 4,35 0,00 Sesuai Hasil Pengujian Kondisi Keluaran Sensor Photodiode Indikasi : Saat sensor terhalang maka valve buah tertutup, dan valve takaran terbuka Kriteria/Target : Dikatakan sesuai jika Tabel 4.6 Kriteria Sensor Terhadap Valve Kondisi Valve Buah Kondisi Valve takaran Percobaan Sensor Sensor tidak Sensor Sensor Tidak ke Terhalang Terhalang Terhalang Terhalang Cairan Cairan Cairan Cairan N Close Open Open Close

60 60 Tabel 4.7 Pengujian Keluaran Sensor Terhadap Valve Timun Kondisi Kondisi Perc. ke-n Valve Buah Sensor Sensor Tidak Terhalang Terhalang Vakve takaran Sensor Sensor tidak Terhalang Terhalang Keterangan Cairan Cairan Cairan Cairan 1 Close Open Open Close Sesuai 2 Close Open Open Close Sesuai 3 Close Open Open Close Sesuai 4 Close Open Open Close Sesuai Tabel 4.8 Pengujian Keluaran Sensor Terhadap Valve Pepaya Kondisi Kondisi Perc. ke-n Valve Buah Sensor Sensor Tidak Terhalang Terhalang Vakve takaran Sensor Sensor Tidak Terhalang Terhalang Keterangan Cairan Cairan Cairan Cairan 1 Close Open Open Close Sesuai 2 Close Open Open Close Sesuai 3 Close Open Open Close Sesuai

61 61 Tabel 4.9 Pengujian Keluaran Sensor Terhadap Valve Bengkoang Kondisi Kondisi Perc. ke-n Valve Buah Sensor Sensor Tidak Terhalang Terhalang Vakve takaran Sensor Sensor Tidak Terhalang Terhalang Keterangan Cairan Cairan Cairan Cairan 1 Close Open Open Close Sesuai 2 Close Open Open Close Sesuai 3 Close Open Open Close Sesuai Hasil Pengujian Termostat Indikasi : Termostat sebagai sensor masukan PLC. Output sensor termostat dalam program berfungsi sebagai sensor yang diteruskan ke PLC untuk mengontrol Heater. Kriteria : Dinyatakan Sesuai jika suhu antara derajat celcius termostat bekerja dengan kondisi off saat di atas 70 dan on saat di bawah 50 derajat celcius

62 62 Tabel 4.10 Pengujian Keluaran Sensor Termostat Nama Sensor Suhu Panci ( C) Suhu Air ( C) Tegangan Termostat (volt) Kondisi Heater (ON/OFF) ON Termostat ON > 70 > 68 0 OFF Hasil Pengujian Injeksi Krim Cleansing milk Jumlah counter yang di butuhkan untuk 480 gr krim = 480 : 4 = 120 counter Indikasi : Counter bekerja dengan masukan push button. Saat push button di tekan maka counter akan memerintahkan injeksi untuk bekerja. Kriteria : Dikatakan sesuai jika Tabel 4.11 Kriteria Injeksi Krim Percobaan ke Output Injeksi ( gram ) Hasil cacahan counter N

63 63 Tabel 4.12 Pengujian Counter Pada Injeksi Percobaan ke-n Output injeksi ( gram ) Hasil cacahan counter Keterangan Sesuai Sesuai Sesuai Selisih 2 gram Sesuai Hasil Pengujian Pompa Minyak Zaitun Indikasi : Pompa minyak untuk memompa minyak ke plant. Ukuran pompa minyak yang di gunakan sebanyak 96 gram. Pompa minyak akan aktif jika push button di tekan. Waktu yang di butuhkan untuk memompa minyak sebanyak 96 gram yaitu 4 detik. Kriteria : Dikatakan sesuai jika Tabel 4.13 Kriteria Pompa Minyak Zaitun Percobaan ke Output Pompa Minyak ( gram) Hasil Timer ( sekon ) N 96 4

64 64 Tabel 4.14 Pengujian Pompa Minyak Zaitun Percobaan ke-n Output Pompa ( gram) Hasil Timer ( sekon ) Keterangan Selisih 2 gram Sesuai Sesuai Sesuai Selisih 1 gram Hasil Pengujian Motor Mixer Indikasi : Untuk mengaduk plant. Mixer aktif jika counter selesai menginjeksi, minyak selesai di pompa dan valve takaran menutup kembali. Mixer mengauk plant selama 15 menit sesudah itu mixer berhenti untuk mengaduk. Kriteria : Proses mixing di katakan sesuai jika Tabel 4.15 Kriteria Motor Mixer Percobaan ke-n Input tegangan (Volt) Status 1 24,0 Aktif 15 menit

65 65 Tabel 4.16 Pengujian Motor Mixer Percobaan ke-n Input tegangan (Volt) Status Keterangan 1 24,0 Aktif 15 menit Sesuai 2 24,0 Aktif 15 menit Sesuai 3 23,9 Aktif 15 menit Selisih 0,1 s 4 24,0 Aktif 15 menit Seuai Hasil Pengujian Valve Buah Tabel 4.17 Tabel Pengujian Valve Nama Valve Input tegangan (Volt) AC Status Keterangan Valve 1 (Buah Pepaya) Valve 2 (Buah timun) Valve 3 (Buah Bengkoang) Valve 4 (Takaran) 220 Aktif 220 Aktif 220 Aktif 220 Aktif Mengalirkan sari buah pepaya Mengalirkan sari buah timun Mengalirkan sari buah bengkoang Mengalirkan sari buah yang telah terukur

66 Data Hasil Keseluruhan Penelitian Dari data hasi uji dilakukan analisa keseluruhan alat untuk memperoleh hasil presentasi keberhasilan dan kesesuaian alat tugas akhir ini. Kriteria : dikatakan sesuai jika Tabel 4.18 Kriteria Uji Keseluruhan Alat Perc. Ke- N Masukan (Input) Valve Sari Buah Penakaran Sari Buah Pemompaan Minyak Injeksi Krim Pemanasan Air Pengadukan (Mixing) Tombol START PB 1 (Memilih Sari Buah Timun) PB 2 (Memilih Sari Buah Pepaya) PB 3 (Memilih Sari Buah Bengkoang) Sensor Photodiode Sensor

67 Termostat Tombol Manual/PLC Tombol RESET Reset Reset Reset Reset Reset Reset Tabel 4.19 Analisis Sistem Keseluruhan Perc. Ke-N Masukan (Input) Valve Sari Buah Penakaran Sari Buah Pemompaan Minyak Injeksi Krim Pemanas an Air Pengadukan (Mixing) Ket Tombol START PB 1 (Memilih Sari Buah Timun) PB 2 (Memilih Sari Buah Pepaya) PB 3 (Memilih Sari Buah Bengkoang) Sensor Photodiode Sesuai - - Sesuai - - Sesuai Sesuai Sesuai

68 Sensor Termostat Tombol Manual/PLC Tombol RESET Sesuai Sesuai Reset Reset Reset Reset Reset Reset Sesuai Keterangan: = Aktif - = Tidak Aktif 4.5 Uji Keberhasilan Alat Uji Keberhasilan Alat Untuk Sari Buah Bengkoang Kriteria : Dikatakan sesuai jika Tabel 4.20 Kriteria Sistem Keseluruhan Lotion Bengkoang Percobaan ke Terjadi Endapan Warna Terjadi Gumpalan N Tidak ada Putih Tidak ada

69 69 Tabel 4.21 Analisis Sistem Keseluruhan Lotion Bengkoang Percobaan ke-n Terjadi Endapan Warna Terjadi Gumpalan Keterangan 1 Tidak ada Putih Tidak ada Sesuai 2 Tidak ada Putih Tidak ada Sesuai 3 Tidak ada Putih Tidak ada Sesuai 4 Tidak ada Putih Tidak ada Sesuai 5 Tidak ada Putih Tidak ada Sesuai 6 Tidak ada Putih Tidak ada Sesuai 7 Tidak ada Putih Tidak ada Sesuai 8 Tidak ada Putih Tidak ada Sesuai Uji Keberhasilan Alat Untuk Sari Buah Pepaya Kriteria : Dikatakan sesuai jika Tabel 4.22 Kriteria Sistem Keseluruhan Lotion Pepaya Percobaan ke Terjadi Endapan Warna Terjadi Gumpalan N Tidak ada Jingga Tidak ada

70 70 Tabel 4.23 Analisis Sistem Keseluruhan Lotion Pepaya Percobaan ke-n Terjadi Endapan Warna Terjadi Gumpalan Keterangan 1 Tidak ada Jingga Tidak ada Sesuai 2 Tidak ada Jingga Tidak ada Sesuai 3 Tidak ada Jingga Tidak ada Sesuai 4 Tidak ada Jingga Tidak ada Sesuai 5 Tidak ada Jingga Tidak ada Sesuai 6 Tidak ada Jingga Tidak ada Sesuai 7 Tidak ada Jingga Tidak ada Sesuai 8 Tidak ada Jingga Tidak ada Sesuai Uji Keberhasilan Alat Untuk Sari Buah Timun Kriteria : Dikatakan sesuai jika Tabel 4.24 Kriteria Sistem Keseluruhan Lotion Timun Percobaan ke Terjadi Endapan Warna Terjadi Gumpalan N Tidak ada Putih Tidak ada

71 71 Tabel 4.25 Analisis Sistem Keseluruhan Lotion Timun Percobaan ke-n Terjadi Endapan Warna Terjadi Gumpalan Keterangan 1 Tidak ada Putih Tidak ada Sesuai 2 Tidak ada Putih Tidak ada Sesuai 3 Tidak ada Putih Tidak ada Sesuai 4 Tidak ada Putih Tidak ada Sesuai 5 Tidak ada Putih Tidak ada Sesuai 6 Tidak ada Putih Tidak ada Sesuai 7 Tidak ada Putih Tidak ada Sesuai 8 Tidak ada Putih Tidak ada Sesuai Pada tabel analisis keseluruhan didapatkan hasil setelah melakukan percobaan sebanyak 24 kali dengan input sesuai yang dibuat dalam penggunakan alat pembuatan lotion ini didapatkan hasil keberhasilan kerja sistem adalah 100%. Jika mungkin ada kegegalan pada plant ini disebabkan oleh gangguan-gangguan yang disebabkan oleh adanya getaran-getaran yang disebabkan oleh suntikan krim dan motor mixer, pemasangan plat besi pada motor mixer yang tidak pas pada titik tengah sehingga menimbulkan getaran. Adanya gangguan tersebut merupakan kesalahan yang tidak begitu signifikan, melainkan hasil sesuai dengan yang diharapkan meskipun hasil yang didapatkankan tidak mendekati sempurna.

72 72 Seberapa efektif kinerjanya, serta dapat ditentukan kelayakan program dalam menjalankan alat atau kerja mekanik alat pembuatan lotion ini dapat berjalan dengan baik atau tidak. Pengujian alat akan menghasilkan persentase keberhasilan sehingga dapat ditentukan kualitas kinerja alat dengan menggunakan persamaan : Nkeberhasilan Npercobaan x 100% = %keberhasilan % = 100% Keterangan: Nkesalahan = jumlah keberhasilan yang terjadi Npercobaan = jumlah percobaan yang dilakukan Setelah dilakukan analisis sistem keseluruhan dapat disimpulkan bahwa keberhasilan yang telah dicapai yaitu sebesar 100%. Hasil tersebut didapatkan dari analisi keseluruhan alat ketika memberi 24 kali percobaan berstatus berhasil.

73 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Pada bab kelima ini merupakan akhir dari laporan tugas akhir ini. Sesuai dengan laporan yang telah disusun berdasarkan bab-bab sebelumnya, ada beberapa kesimpulan dan saran untuk perbaikan dan pengembangan dimasa mendatang. 5.1 Kesimpulan Dari hasil perancangan sistem pengisihan, pemanasan, dan pencampuran bahan pembuat lotion berbasis PLC ini, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut. 1. Perancangan dan pembuatan sistem kerja Rancang Bangun Alat Pembuatan Lotion Berbasis PLC telah dapat dibuat menggunakan: - Sensor Photodiode digunakan untuk mendeteksi level ketinggian cairan - Sensor termostat digunakan untuk mendeteksi kestabilan suhu air dan mengontrol heater (ON/OFF) - Motor DC 24V digunakan sebagai penggerak mixer untuk pengadukan lotion dijalankan dengan timer PLC - Pompa digunakan untuk memopa bahan dijalankan dengan timer PLC - Injeksi Krim digunakan untuk menginjeksi bahan dijalankan dengan 73

74 74 2. Hasil kinerja alat yang telah dibuat yaitu dapat melakukan percobaan pemberian input sebanyak 24 kali percobaan sehingga didapatkan hasil presentase kinerja alat keseluruhan 100%. 5.2 Saran 1. Dengan adanya tugas akhir rancang bangun alat pembuatan lotion ini juga dapat menggunakan mikrokontroler sebagai pengontrol sehingga sistem pengontrolannya dapat dikembangkan lagi. Seperti menambahakan sistem pengambilan lotion atau pengepakan lotion. 2. Perlu diperhatikan ada beberapa hal penting yaitu ketika proses pembuatan sensor dengan power supply dan wiring. Sebaiknya penggunakan supply dilakukan dengan benar dan tepat sesuai dengan kebutuhan. Sehingga tidak terjadi kelebihan daya. Sedangkan masalah wirng juga harus dikerjakan dengan rapi dan disusun dengan baik agar tidak terjadi short.

75 DAFTAR PUSTAKA Beriyanto, Ota Rancang Bangun Miniatur Batch Pencampuran Bahan Minuman Secara Otomatis Berbasis PLC Siemens S7-200(Bagian I). Tugas Akhir. Otommasi Sistem Instrumentasi, Fakultas Vokasi, Universitas Airlangga, Surabaya. Divone, Peter Semi-ContinuousManufacturing of Personal Care Liquids. Castelidefeis Spain: Unilever. Febrianto, Satrio Rancang Bagun Miniatur Pemilah dan Pengepakan Barang Secara Otomatis Berbasis PLC OMRON CP1L (Bagian I), Tugas Akhir. Otommasi Sistem Instrumentasi, Fakultas Vokasi, Universitas Airlangga, Surabaya. Machines, Silverson. Solutions For Your Toughest Mixing Applications in Cosmetics. 355 Chestnut Street, East Longmeadow, MA [book on-line] tersedia Diakses pada tanggal 23 Juli Manual Book PLC OMRON CP1L. 75

76 LAMPIRAN 75

77 Rancang Bangun Alat Pembuatan Lotion Berbasis PLC 76

78 77