BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA ALAT

Transkripsi

1 34 BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA ALAT 4.1 Umum Untuk mengetahui apakah peralatan ini dapat bekerja sesuai ide dasar yang dituangkan, maka perlu dilakukan pengukuran yang akan digunakan sebagai bahan untuk melakukan analisa. Analisa alat ini merupakan indikator berhasil atau tidaknya sistem yang dirancang, serta mengetahui keuntungan-keuntungan yang dimiliki peralatan ini. 4.2 Power Supply Untuk dapat mengetahui apakah tegangan dan arus yang diperoleh sesuai dengan kebutuhan peralatan dan atau sesuai dengan kemampuan peralatan maka dilakukan pengukuran seperti terlihat pada gambar 4.1. Pada gambar tersebut V1 mewakili tegangan dari sumber PLN, sedangkan V2 mewakili tegangan setelah diturunkan dengan menggunakan trafo step down. V3 dan V4 mewakili tegangan hasil akhir dari pemrosesan, V3 mewakili tegangan output LM7812 dan V4 mewakili tegangan output LM7805. Gambar 4.1 Rangkaian pengetesan tegangan 34

2 35 Dengan melakukan percobaan 4 kali menyala-mati power supply dari PLN maka didapat data sebagai berikut: Tabel 4.1 Data pengetesan tegangan Kondisi V1 (Volt) V2 (Volt) V3 (Volt) error V3 (%) V4 (Volt) error V4 (%) Penyalaan , , Penyalaan , , Penyalaan ,95-1 Penyalaan , Rata-rata error Dari data tersebut didapat bahwa: - Tegangan pada sisi primer trafo ( V1 ) berada pada kondisi normal yakni bersekitar pada tegangan phasa netral yaitu 220V. - Tegangan pada sisi sekunder trafo ( V2 ) berada pada kisaran 12,62 hingga 14,92 Volt lebih besar dari tegangan yang diharapkan yaitu pada tegangan 12 Volt. - Tegangan pada output LM7812 didapat pada kisaran 11,79 hingga 12,13 Volt. Dengan nilai error rata-rata 0,77% dibawah tegangan yang diinginkan. Posisi tegangan berikut tergolong baik sebagai tenaga supply relay dan buzzer yang menggunakan tegangan kerja 12V DC. Berdasarkan data sheet LM7812 Voltage Regulator tegangan output yang dihasilkan pada posisi 11, ,5 Volt. - Tegangan pada output LM7805 didapat pada kisaran 4,88 hingga 5,01 Volt. Dengan nilai error rata-rata 0,95% dibawah tegangan yang diinginkan. Berdasarkan data sheet LM7805 Voltage Regulator tegangan output yang dihasilkan berada pada kisaran ,2 Volt maka tegangan ini tergolong baik. Pada data sheet Mikrokontroller AT89S51 dapat dilihat peralatan tersebut beroperasi pada tegangan 4,0 hingga 5,5 Volt, maka tegangan tersebut digolongkan baik jika difungsikan sebagai power suplly mikrokontroller tersebut.

3 36 Pada gambar 4.1 dapat dipisahkan 2 sumber tegangan akhir yang berbeda yakni 5V DC dan 12V DC. Tegangan 12V digunakan untuk menggerakan peralatan output seperti relay dan buzzer, sedangkan tegangan 5V digunakan sebagai sumber mikrokontroller. Pada beberapa kondisi dilakukan pengukuran arus dengan hasil seperti pada tabel 4.2. Tabel 4.2 Pengukuran arus power supply pada beberapa kondisi. No Power Automatis Manual Off Supply Output On Output Off Output On Output Off 1 5V 158 ma 198 ma 170,9 ma 187 ma 203 ma 2 12V 70,4 ma 3,9 ma 3,9 ma 70.1 ma 4,1 ma 3 Total 228,4 ma 210,9 ma 174,8 ma 257,1 ma 207,1 ma Pada tabel 4.2 didapat kisaran arus output LM7805 yang digunakan mikrokontroller berada pada kisaran 158mA hingga 203mA. Sedangkan arus penggerak peralatan output bekerja pada kisaran 3,9mA hingga 70,4mA. Pada perhitungan arus total didapat arus maksimum yang tercapai adalah 257,1mA. Oleh karena itu pemilihan trafo step-down 220V/12V dengan kapasitas 500mA dirasa cukup untuk memenuhi kebutuhan daya peralatan ini. 4.3 Sensor Air Pada modul sensor ini menggunakan NPN 2N3904 transistor sebagai komponen switching yang digunakan untuk memberi tegangan Vcc menuju kaki port I/O pada mikrokontroller dengan input berupa arus yang masuk pada basis transistor saat elektroda Vcc berhubungan dengan elektroda input pada media hubung berupa air. Untuk mengetahui fungsi dari peralatan maka dilakukan percobaan seperti pada gambar 4.2.

4 37 Gambar 4.2 Rangkaian pengetesan sensor air. Pada gambar 4.2 terdapat 3 (tiga) buah alat ukur amperemeter yang digunakan untuk mengetahui arus masing-masing dari kaki transistor. Pada gambar A1 mewakili arus pada kaki collector ( IC ), sedangkan A2 mewakili arus pada kaki base ( IB ), dan A3 mewakili arus pada kaki emitter ( IE ). Sedangkan pengukuran tegangan dengan menggunakan voltmeter juga dilakukan pada (VE) kaki Collector terhadap ground, (VB) kaki Base terhadap ground, dan (VE) kaki Emitter terhadap ground. Percobaan ini dilakukan dengan menghubungkan 2 buah elektroda dengan menggunakan media air murni dan memperhatikan kerja mikrokontroller dengan mengeset potensiometer dari posisi hubung singkat ( R=0 ) hingga mendapat tahanan yang bukan dianggap sinyal on atau sinyal 1 oleh mikrokontroller. Hasil percobaan dapat dilihat pada tabel 4.2.

5 38 RB IC Tabel 4.3 Data pengetesan sensor air VC (C-Gnd) (V) IB VB (B-Gnd) (V) IE VE (E-Gnd) (V) Status µc No (KΩ) (ma) (ma) (ma) Pada data didapat bahwa: - Perubahan nilai IB berbanding terbalik dengan perubahan nilai RB. Perubahan nilai IB berbanding lurus dengan nilai IC dan IE. Sedangkan seiring kecilnya nilai IB maka nilai VB semakin kecil dan berbanding lurus dengan perubahan nilai VE. - Arus dan tegangan emitter mencapai nilai maksimum pada saat nilai RB = 0 (nol). Pada data didapat nilai arus emitter maksimum pada 24mA dengan tegangan antara emiter-ground sebesar 3,2V. Pada nilai tersebut terbaca pada mikrokontroller sebagai logika 1. - Arus dan tegangan emitter minimum yang masih terbaca sebagai logika 1 oleh mikrokontroller pada data diatas bersekitar pada 14,99 ma dengan tegangan antara emiter-ground sebesar 1.92V. Pada data diatas nilai arus tersebut berada pada saat RB = 11,8 KΩ. Dengan membandingkan data tersebut pada datasheet mikrokontroller AT89S51, tegangan tersebut masih berada pada tegangan input tinggi. Dimana tegangan minimal yang terbaca sebagai sinyal tinggi minimal adalah: 0,2Vcc Apabila nilai Vcc adalah 5V maka nilai tegangan minimum yang masih terbaca sebagai sinyal tinggi adalah 1,9V - Jika tegangan pada nilai minimum adalah 1.92V pada tegangan sumber 5V maka didapat drop tegangan sebesar:

6 V x 100% 38.4% 5 V Sehingga ΔV= 100% % = 61.6 % Apabila rumus drop tegangan DC adalah: Dimana In= Arus rata-rata ( A ) l = Panjang kabel ( m ) = Konduktivitas, untuk tembaga 58 ( Sm / mm² ) s = Diameter kabel ( mm² ) x10. l.100 sehingga didapat ΔV= 61,6 = ,5 4. 8l = 61,6 = 435 = 4,8l = Jadi l = m Dikarenakan terdapat 2 penghantar sebagai pengirim dan penerima maka didapat: l = m : 2 = 2791,25 2,8 Km Sehingga dapat diperkirakan rangkaian elektroda ini mampu mendeteksi media air pada penghantar berukuran 1,5 mm² dengan jarak maksimal mendekati 2,8 Km. Sehingga sistem sensor air ini baik untuk digunakan pada sistem ini mengingat jarak antara panel dengan elektroda terjauh kurang lebih 50 meter. 4.4 Analisa Kerja Hasil pemrograman dan perangkaian hardware sebagai input dan output seperti terlihat pada lampiran, menghasilkan suatu sistem kerja dengan beberapa modus pengaturan. Sistem kerja tersebut kemudian disimpulkan dalam bentuk time chart untuk pengaturan manual dan automatis seperti terlihat pada gambar 4.3 dan gambar 4.4. Pada gambar 4.3 menunjukan pengaturan penyalaan K1 dan K2 secara

7 40 manual dengan input lain yang juga mempengaruhi proses kerja modul secara manual. Input lain yang mempengaruhi proses manual adalah sensor elektroda TOR dan GWT. Gambar 4.3 Time chart fungsi manual. Proses penyalaan manual diwakili pada saat t=1 hingga t=18. pengaruh TOR dalam kerja manual dapat dilihat pada saat t=18 hingga t=20. Sedangkan pengaruh level air pada GWT terlihat pada saat t=22 hingga t=28. Pada gambar 4.4 menunjukan pengaturan penyalaan K1 dan K2 secara automatis, dimana penyebab aktifnya K1 dan K2 akibat pengaruh input-input lainya. Input lain yang mempengaruhi aktifnya K1 dan K2 antara lain posisi level

8 41 air pada GWT dan roof tank ( RT ) serta TOR. Gambar 4.4 Time chart fungsi automatis. Pengaruh GWT dan roof tank dapat dilihat pada saat t=1 hingga t=20. Sedangkan pengaruh TOR terhadap K1 dan K2 dapat dilihat pada saat t=22 hingga t= Analisa Faktor Ekonomis Prototipe panel pompa transfer disusun dari komponen-komponen yang dirangkai hingga membentuk suatu sistem. Begitu pula dengan pompa transfer pada kondisi sebenarnya terdiri dari macam peralatan listrik. Setelah didapatkan fungsi kerja yang sama antara panel pompa transfer dengan prototipenya perlu adanya analisa mengenai perbedaan harga diantara keduanya. Perbandingan harga antara komponen-komponen tersebut dapat dilihat pada tabel 4.4. dan tabel 4.5.

9 42 Tabel 4.4. Pricelist Komponen Kontrol Panel Pompa Transfer. No Jenis Komponen Merek Tipe Jumlah Harga satuan Total Relay 220 V, 2 CO cw 1 socket Omron LY-2 3 buah 37, ,000 2 Relay 220 V, 4 CO cw socket Omron LY-4 4 buah 43, ,000 3 On Delay Omron 1 buah 45,000 45,000 4 Pulse Relay Omron 1 buah 150, ,000 5 Water Level Control Omron 4 elektroda, 61FG-AP 2 buah 230, ,000 6 Buzzer 220V N/A 220 V 1 buah 33,000 33,000 Sub Total = 971,000 Tabel 4.5. Pricelist Komponen Kontrol Prototipe Panel Pompa Transfer. No Jenis Komponen Merek Tipe Jumlah Harga satuan Total Trafo 220V / 12V, Output 1 500mA N/A 3/6/7.5/9/12V 1 buah 15,000 15,000 2 Rangkaian Mikrokontroller N/A With AT89S51 1 Lot 112, ,400 Sub Total = 127,400 Pada tabel 4.4. dengan tabel 4.5. dapat dibandingkan biaya pembelian komponen kontrol panel pompa transfer lebih mahal dibandingkan dengan pembelian komponen prototipe panel pompa transfer. Perbandingan tersebut ada pada sebuah sistem yang memiliki pengaturan yang sama. Dalam ukuran boks panel, komponen panel pompa transfer mebutuhkan ruangan boks berukuran 800mm x 600mm x200mm. Pada gambar ilustrasi prototipe panel pompa transfer jika diterapkan dalam kondisi sebenarnya hanya membutuhkan ruang 550mm x 500mm x 250 mm. Kondisi tersebut menyatakan perubahan bentuk kontrol dari sistem konvensional menuju sistem mikrokontroller akan mengurangi peralatan yang terpakai dan secara langsung mengurangi ukuran panel sebagai wadahnya.