BAB II TEORI DASAR 2.1 Umum

5 BAB II TEORI DASAR 2.1 Umum Air bersih merupakan kebutuhan sehari-hari manusia dalam melakukan aktivitasnya. Air bersih dapat sebagai air baku untuk memasak atau pun untuk mandi, cuci dan kakus. Pada suatu bangunan kebutuhan akan air merupakan suatu kelengkapan supaya bangunan tersebut layak ditempati. Gedung bertingkat memiliki tinggi dan luasnya area yang besar sehingga membutuhkan suatu sistem pengaturan air bersih supaya semua area yang membutuhkan dapat terlayani. Bintaro Junction merupakan bangunan bertingkat setinggi 4 lantai. Dalam pengoperasiannya air didapat dengan cara menyalurkan air yang didapat dari air tanah dan atau supply air PAM menuju penampungan bawah tanah atau yang disebut GWT (Ground Water Tank). Untuk dapat digunakan air tersebut disalurkan menuju roof tank yaitu tempat penyimpanan air di atap. Karena tingginya tempat penyimpanan maka pengalirannya menggunakan pompa listrik. Karena fungsinya menyalurkan air dari GWT menuju roof tank maka pompa listrik tersebut dinamai pompa transfer. Setelah air mengisi roof tank proses selanjutnya menyalurkan air secara gravitasi melalui pemipaan menuju toilettoilet dan peralatan saniter lain yang terpasang. Secara garis besar sistem penyaluran ini dapat dilihat pada gambar 2.1. Pengaturan motor pompa transfer dilakukan secara otomatis, dimana pengaturan tersebut dilakukan didalam panel pompa transfer. Panel merupakan Pengarah, atau suatu bagan dari sistem yang mengatur hal-hal yang menjadi tugasnya yang berhubungan dengan sistem dari yang sedang dijalankan. Panel pompa transfer merupakan tempat pengaturan motor-motor pompa transfer. Panel ini melakukan pengaturan berupa mendeteksi level air pada tempat penampungan di GWT dan Roof Tank kemudian menentukan pompa mana yang akan dijalankan atau dimatikan sesuai dengan siklus dan pengaturan yang ditetapkan. Atau penyalaan motor-motor pompa transfer secara manual diluar sistem yang telah ditentukan. 5

6 Gambar 2.1. Sistem penyaluran air pada gedung Bintaro Junction Pengaturan motor pompa transfer dilakukan secara otomatis, dimana pengaturan tersebut dilakukan didalam panel pompa transfer. Panel merupakan Pengarah, atau suatu bagan dari sistem yang mengatur hal-hal yang menjadi tugasnya yang berhubungan dengan sistem dari yang sedang dijalankan. Panel pompa transfer merupakan tempat pengaturan motor-motor pompa transfer. Panel ini melakukan pengaturan berupa mendeteksi level air pada tempat penampungan di GWT dan Roof Tank kemudian menentukan pompa mana yang akan dijalankan atau dimatikan sesuai dengan siklus dan pengaturan yang ditetapkan. Atau pula memberikan penyalaan motor-motor pompa transfer dengan cara pemberian sinyal secara manual diluar sistem otomatis yang telah ditentukan. Pengaturan secara manual akan menyebabkan sistem otomatis berubah dengan hanya mengatur pompa yang berada pada posisi automatis saja.

7 Gambar 2.2. Panel Pompa Transfer tampak luar dan tampak dalam 2.2 Peralatan pada Panel Pompa Transfer Untuk dapat berfungsi tiap panel pastinya memiliki komponen yang menunjang kerja panel tersebut. Sebagai panel kontrol yang dibuat menggunakan sistem konvensional maka panel ini memiliki komponen yang lebih beragam dari sekedar panel daya. Tujuan utama digunakannya panel ini adalah untuk mengatur kerja pompa transfer. Pompa transfer digunakan untuk mengalirkan air dari GWT menuju roof tank. Untuk dapat melakukan pengaturan tersebut panel dirancang untuk dapat mendeteksi posisi air yang dalam hal ini menjadi faktor penentu kerja panel dalam menentukan motor pompa transfer yg akan bekerja. 1. MCB MCB (Miniatur Circuit Breaker) adalah peralatan daya yang berfungsi sebagai pemutus sekaligus pengaman. Pemutus karena peralatan ini dapat difungsikan secara manual untuk menyambungkan atau memutuskan tegangan yang dialirinya, baik pada posisi berbeban maupun tidak. Sedangkan sebagai pengaman MCB dilengkapi dengan pengaman hubung singkat dan arus lebih.

8 Pada instalasi daya dipanel ini terdapat 1 breaker utama berupa MCB 3 phasa 20A, sebagai pengaman supply tegangan dari PLN. Lalu MCB tersebut dayanya terbagi menuju ke 2 buah MCB 3 phasa 10A, MCB tersebut masing-masing berfungsi mensupply daya dan mengamankan motor pompa transfer. 2. Sekering Sekering atau fuse digunakan untuk mengamankan rangkaian kontrol dari gangguan short circuit atau hubung singkat dan arus lebih. Alat ini terdiri dari kawat dengan kemampuan hantar arus tertentu. Biasanya kawat lebur ini terbuat dari kawat perak, tembaga dan kombinasi logam-logam lainnya. Setiap fuse miliki arus nominal yang telah ditentukan oleh pabriknya. Kawat atau elemen fuse akan putus apabila terjadi kenaikan arus yang mendadak dan sangat tinggi yang nilainya melebihi arus nominalnya. Fuse pada panel ini digunakan sebagai pengaman rangkaian kontrol. 3. Tombol dan Saklar Komponen ini digunakan sebagai pengindra atau sensor yang menghubungkan kontrol dengan hal-hal diluarnya. Peralatan ini difungsikan secara manual oleh operator untuk menentukan fungsi kerja yang diinginkan. Komponen tersebut Antara lain; A. Tombol tekan atau push button Tombol tekan terdiri atas 2 macam yaitu tombol tekan Normally Open (NO) dan Tombol tekan Normally Close (NC). Masing-masing tombol tekan ini bekerja berdasarkan tekanan dan apabila tekan yang diberikan terhadapnya kita lepas maka tombol tekan tersebut tidak akan bekerja lagi. - NO (Normally Open) Artinya pada kondisi normal keadaan kontaknya terbuka dan

9 akan menutup saat diberi tekanan. 3 Gambar 2.3. Tombol tekan dengan kontak NO 4 - NC (Normally Close) Artinya pada kondisi normal keadaan kontaknya tertutup dan akan membuka saat diberi tekanan. 1 Gambar 2.4. Tombol tekan dengan Kontak NC 2 Dalam penerapannya biasanya tiap warna memiliki arti tersendiri dalam pengunaannya. Pada panel ini terdapat 2 fungsi yang dapat dilakukan oleh tombol yang terdapat pada muka panel. Tombol tekan warna hitam merupakan tombol reset yang digunakan untuk mematikan dan mereset buzzer yang menyala. Sedangkan tombol tekan merah dan hijau digunakan untuk menerima masukan sinyal apabila kontrol pada panel dikondisikan dalam keadaan manual. Antara lain tombol yang berfungsi sebagai tombol On (tombol berwarna hijau) dan tombol Off (tombol berwarna merah). B. Saklar pilih atau selector switch Selector switch merupakan jenis saklar putar, saklar ini berfungsi sebagai saklar pilih dalam suatu pengoperasian. Ragam selector switch berdasarkan banyaknya pilihan posisi yang tersedia.

10 1 0 2 Gambar 2.5. Selector Switch 3 Posisi Saklar pilih, pada panel ini ada 2 jenis saklar pilih antara lain saklar pilih 2 posisi dan saklar pilih 3 posisi. Saklar pilih 2 posisi untuk menentukan posisi kontrol panel On atau Off. Saklar pilih 3 posisi digunakan untuk menentukan pengaturan pada masing-masing pompa apakah dalam posisi Off, Automatis (Auto), dan Manual (Man). 4. WLC (Water Level Control) WLC (Water Level Control) adalah peralatan pengindra level air. Peralatan ini terdiri dari rangkaian elektronik dan relay internal yang akan berfungsi memberikan kontak-kontak apabila terminal-terminal elektrodanya berhubungan akibat menyentuh air. WLC memiliki banyak tipe yang beredar dipasaran. Biasanya tipe tersebut dibedakan dari banyaknya terminal pengindranya. Panel ini menggunakan tipe WLC dengan 4 terminal pengindra. Pada panel ini terdapat dua buah WLC yang berfungsi untuk membaca level air pada GWT dan roof tank yang akan memberikan sinyal berupa kontak-kontak yang bekerja sesuai level air. WLC pertama mendeteksi level air pada GWT. Air dideteksi untuk mengetahui batas bawah level air yang diperbolehkan diambil untuk keperluan pompa transfer. Apabila telah dicapai level terendah maka semua pompa tidak dapat berfungsi. WLC kedua digunakan untuk mendeteksi level air pada roof tank. Tingkat air yang dideteksi berdasarkan tiga level air. Level tersebut antara lain: Level tinggi : posisi dimana air telah memenuhi roof tank sehingga pompa diintruksikan untuk tidak beroperasi lagi.

11 Level tengah : posisi dimana air berada pada level 2/3 dari posisi penuh. Pada level ini salah satu pompa diinstruksikan untuk On. Level bawah : posisi dimana air berada pada level 1/3 dari posisi penuh. Pada level ini kedua pompa akan beroperasi. 5. Relay Relay adalah sebuah peralatan elektro-mekanis. Disebut demikian karena bekerja dengan prinsip elektromagnet yang dihasilkan oleh lilitan yang digunakan untuk menarik kontak mekanis. Kontak pada relay umumnya berbentuk CO (Change Over). Ragam relay jenis ini umumnya yang tersedia dipasaran berdasarkan banyaknya kontak CO yang dimiliki dan tegangan kerja yang diinginkan. Karena kemampuan hantar arusnya yang kecil, maka pada umumnya relay digunakan sebagai peralatan kontrol dibanding switching daya. Pada panel ini relay yang digunakan adalah relay 2 CO dan 4 CO dengan tegangan kerja 220V. 14 5 1 6 2 7 3 8 4 13 9 10 12 11 Gambar 2.6. Simbol Relay 4 CO 6. Delay Delay ada 2 jenis yaitu On delay dan Off delay perbedaannya terletak pada waktu penyalaannya. On delay akan menunda waktu penyambungan kontaknya semenjak coilnya mendapat supply daya. Sedangkan Off delay akan menunda waktu pemutusan kontaknya semenjak coilnya terputus dari supply daya. Timer yang digunakan pada panel ini hanya timer On delay. Timer ini terdiri dari coil, timer dan kontak tunda change over, bekerja atas dasar penundaaan waktu on. Apabila koil dari timer ini diberi sumber tegangan, kontak dari timer ini tidak langsung bekerja tetapi menunggu terpenuhinya waktu setting yang diberikan kepadanya baru kontaknya

12 akan bekerja. Apabila tegangan coil diputus maka kontak timer akan kembali ke posisi semula. 2 6 5 3 4 7 8 1 Gambar 2.7. Simbol Timer On Delay 7. Impuls Relays Impuls relay atau saklar impuls adalah peralatan sejenis relay akan tetapi dia memiliki penguncian dimana akan mempertahankan posisi terakhirnya hingga dia mendapat pulsa lagi. Dimana 1 pulsa dimulai dari posisi terhubungnya coil dengan tegangan 220V hingga terputusnya tegangan tersebut. Jadi apa bila relay ini berada pada posisi NO (Normaly Open) maka saat mendapat impuls dia akan berubah menjadi NC (Normaly Closed) dan akan berubah menjadi NO kembali apabila mendapat pulsa lagi. Dalam pengoperasiannya pulsa diberikan hanya sesaat, coil relay tidak boleh diberikan tegangan terlalu lama karena akan membuat coil panas hingga terbakar. Gambar 2.8. Simbol Impuls relay 8. Lampu tanda (pilot lamp atau indicator lamp) Lampu tanda merupakan salah satu peralatan visual yang digunakan untuk menunjukan suatu posisi kerja peralatan atau status dari suatu sistem. Peralatan ini digunakan untuk mempermudah pengawasan terhadap sistem yang dijalankan panel. Pada panel ini terdapat lampu dengan beberapa warna dan

13 dikelompokkan berdasarkan sistem yang diwakilinya, antara lain: - Merah, kuning, dan hijau. Warna ini digunakan sebagai penunjuk phasa R, S, dan T apabila menyala maka panel telah mendapat tegangan input 3 phasa dan netral. - Merah. Warna ini juga digunakan sebagai petunjuk Low Level. Yang akan menyala apabila level air pada roof tank sudah mencapai level terendah. Dan warna merah pada panel ini juga menunjukan bahwa kontaktor bekerja. - Kuning. Warna ini juga menunjukan status kerja TOR. Lampu kuning menunjukan bahwa TOR mengalami gangguan sehingga mengakibatkan trip pada kontaktor. 9. Kontaktor dan TOR (Thermal Overload Relay) Pada dasarnya kontaktor dengan TOR (Thermal Overload Relay) merupakan peralatan yang terpisah, akan tetapi dalam penggunaannya TOR dipasang sebagai perpanjangan terminal hubung kontaktor. Sehingga kontaktor apabila disertai dengan TOR akan terlihat seperti satu bagian. Kontaktor adalah sebuah peralatan elektro-mekanis dengan prinsip kerja sama dengan relay. Pada kontaktor 3 phasa terdapat 3 kontak NO utama dan 1 kontak tambahan dapat berupa NO atau NC. Kontaktor memiliki perbedaan dengan relay yang disebut diatas, perbedaannya pada kemampuan kontak arus yang lebih besar. Kemampuan kontak tersebut juga yang membedakan ragam pilihan pada kontaktor. Karena kemampuannya untuk memberi kontak dengan arus yang besar sehingga kontaktor sering disebut juga relay daya. TOR adalah peralatan pengaman arus lebih yang bekerja menggunakan prinsip bimetal. Yang membedakan MCB dengan TOR adalah terdapatnya setelan arus yang dapat diset diatas atau dibawah arus nominal motornya. Tujuan digunakannya TOR adalah untuk menjaga arus yang diterima motor tidak terlalu tinggi melebihi arus nominalnya yang diakibatkan ganguan penyalaan atau ganguan pada motor oleh faktor internal maupun

14 eksternal. Pada TOR terdapat 2 kontak kontrol berupa 1 kontak NO dan 1 kontak NC yang akan bekerja apabila arus yang melewati TOR lebih besar daripada settingannya. 10. Buzzer Buzzer merupakan salah satu peralatan audio yang berfungsi memberikan tanda peringatan waspada, bahaya, menginfokan sistem dimulai ataupun sistem mengalami kegagalan. Tujuannya adalah memberikan tanda melalui suara kepada manusia disekitarnya supaya memperhatikan salah satu status yang dialami peralatan tersebut dengan suara yang telah ditetapkan sebelumnya. Pada panel ini tanda peringatan yang digunakan berupa suara selama 10 detik apabila panel sudah membaca kondisi level air di roof tank sudah mencapai level terendah atau level bawah. 2.3 Deskripsi Kerja Panel Pompa Transfer Peralatan kontrol yang dirancang pada panel ini adalah untuk mendapatkan suatu cara kerja atau sistem dari pengaturan pompa transfer. Dari rancangan yang ada maka didapat suatu deskripsi kerja yaitu sebagai berikut: Pada panel ini terdapat 3 buah saklar pilih yaitu 1 buah saklar pilih 2 posisi dan 2 buah saklar pilih 3 posisi. Saklar pilih 2 posisi digunakan untuk menentukan posisi kontrol panel On atau Off. Saklar pilih 3 posisi digunakan untuk menentukan pengaturan pada masing-masing pompa apakah dalam posisi Off, atau dalam pengaturan Automatis (Auto), dan Manual(Man). Saklar pilih 2 posisi On Off mengkondisikan beroperasi atau tidaknya panel. Apabila dikondisikan pada posisi On maka sistem bekerja dan dapat dikendalikan pada 2 buah pengaturan yaitu pengaturan Manual dan pengaturan Automatis sebagai berikut: 1. Pengaturan Manual Dengan mengubah salah satu atau kedua-duanya ke posisi Man

15 (manual) maka pompa tersebut dapat dioperasikan dengan menekan tombol On dan mematikannya dengan tombol Off. Pengaturan tersebut dapat dilakukan kapanpun tanpa terpengaruh level air dikedua tempat penampungan. 2. Pengaturan Automatis Dikarenakan ada 2 buah saklar pilih yang dapat diatur pada posisi Auto (automatis) maka ada 2 kemungkinan yang dapat terjadi. A. Keduanya pada posisi Auto. Panel akan mendeteksi keberadaan level air pada GWT. Bila level air pada GWT tidak terpenuhi maka kontrol yang menyalakan motor tidak berfungsi, apabila terpenuhi maka selanjutnya panel akan mendeteksi level air pada roof tank. - Panel akan mengaktifkan salah satu motor secara bergantian apabila level air telah mencapai level tengah dan akan mati pada level tinggi. - Pada saat air mencapai level tengah akan tetapi air terus turun hingga tercapai level rendah maka buzzer akan menyala memberikan tanda dan lampu low level akan menyala. Kemudian panel akan menyalakan motor yang tidak bekerja sehingga kedua motor akan menyala. Motor ke 2 atau yang terakhir menyala akan mati kembali setelah air pada roof tank mencapai level tengah, lalu panel akan kembali kesiklus awal. - Apabila telah tercapai posisi level rendah maka diperlukan menekan tombol reset untuk mematikan lampu low level dan mereset buzzer supaya dapat memberikan tanda apabila tercapai posisi level rendah kembali. B. Salah satu pada posisi Auto Pada pompa yang berada pada posisi manual dapat di On-Off

16 kan melalui tombol tekan On-Off tanpa terpengaruh level air. Pada pompa yang berada pada posisi Auto maka pompa akan berjalan secara otomatis sesuai posisi level air. Apabila air mencapai level terendah buzzer dan lampu tanda tetap menyala akan tetapi pompa yang lain tidak akan menyala. 2.4 Mikrokontroller AT89S51 Mikrokontroler merupakan suatu komponen elektronika yang didalamnya terdapat rangkaian mikroprosesor, memori RAM, ROM dan I/O, rangkaian tersebut terdapat dalam level chip atau biasa disebut single chip microcomputer. Mikrokontroler AT89S51 merupakan salah satu jenis mikrokontroler 8 bit dan termasuk mikrokontroler keluarga 8051 (MCS-51) yang diproduksi oleh Atmel Corporation dengan kompatibilitas tinggi baik dari segi instruksi set maupun arsitektur hardawarenya. Dengan menggunakan flash memori, program dapat diisi dan dihapus secara elektrik, yaitu dengan memberikan kondisi-kondisi tertentu (high / low) pada pin-pinnya sesuai dengan konfigurasi untuk memprogram atau menghapus. Cara ini lebih praktis dibandingkan dengan menggunakan EPROM yang penghapusan program atau datanya menggunakan sinar ultraviolet. Fasilitas yang tersedia pada AT89S51 antara lain : a. 4 Kbytes Flash EEROM dengan kemampuan sampai 1000 kali tulishapus b. 128 x 8-bit internal RAM. c. 32-bit atau jalur Input/Output. d. 2 (dua) buah 16-bit Timer / Counter. e. 6 (enam) buah sumber interupsi. f. Serial Communication Interface. g. Kompatibel dengan prosesor MCS-51 buatan Intel Corp. h. Operasi clock antara 3 sampai 33 MHz. i. Mampu beroperasi pada tegangan 4,0V hingga 5,5V

17 Konfigurasi IC (Integrated Circuit ) mikrokontroler AT89S51, terdiri dari beberapa kaki yang memiliki fungsi yang berbeda setiap kakinya. Susunan kaki IC mikrokontroler AT89S51 ini, seperti ditunjukkan pada gambar 2.9. Gambar 2.9. Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S51 Adapun fungsi masing-masing kaki dari konfigurasi IC mikrokontroler AT89S51 tersebut, sebagai berikut : Port 0 (kaki 32-39) merupakan port paralel 8 bit dua arah yang belum dilengkapi dengan rangkaian pull-up internal, yaitu rangkaian untuk mempertahankan harga tegangan pada saat kondisi HIGH maupun LOW. Output dari port 0 dapat mensuplai arus ke 8 buah pin TTL. Meskipun demikian, karena pin pada port 0 tidak dilengkapi dengan internal pull-up, biasanya pin-pin pada port ini digunakan sebagai pin input. Selain untuk paralel port, pin-pin pada port 0 juga dapat digunakan untuk pin address orde rendah (A 0 A 7 ) maupun pin data (D 0 DA 7 ) ketika prosesor menggunakan memory atau I/O eksternal.bila digunakan untuk mengakses memori luar, port ini akan memultifleks alamat memori dengan data. Port ini, digunakan juga untuk proses penulisan dan pembacaan Flash PEROM. Port 1 (kaki 1-8) merupakan port paralel 8 bit dua arah yang telah dilengkapi dengan internal pull-up. Dapat digunakan sebagai input

18 maupun output. Dalam mengaksesnya dapat sebagai port ( P1) atau diakses per bit ( P1.0 P1.7 ). Port 2 (kaki 21-28) adalah port paralel 8 bit dua arah yang telah dilengkapi dengan internal pull-up. Dapat digunakan sebagai input maupun output. Dalam mengaksesnya dapat sebagai port ( P2) atau diakses per bit ( P2.0 P2.7 ). Port ini akan mengeluarkan pin address orde tinggi (A 8 A 15 ) pada saat menjalankan program dari memori program external atau pada saat mengakses memori data eksternal yang menggunakan perintah pengalamatan 16 bit. Port 3 (kaki 10-17) adalah port paralel 8 bit dua arah yang telah dilengkapi dengan internal pull-up. Dapat digunakan sebagai input maupun output. Dalam mengaksesnya dapat sebagai port ( P3) atau diakses per bit ( P3.0 P3.7 ). Selain berfungsi sebagai port multiguna, P3 juga mempunyai fungsi khusus. (lihat Tabel) Kaki port Tabel 2.1. Fungsi Alternatif Kaki Port 3 Fungsi alternatif P3 0 RxD (serial input port) P3 1 TxD (serial output port) P3 2 INT0 (eksternal interrupt 0) P3 3 INT1 (eksternal interrupt 1) P3 4 T0 (timer 0 input eksternal) P3 5 T1 (timer 1 input internal) P3 6 WR (write memori data eksternal) P3 7 RD (read memori data eksternal) RST (kaki 9) merupakan kaki yang berfungsi untuk mereset sistem secara hardware ALE/PROG (kaki 30), ALE addres latch enable berfungsi untuk menahan alamat memori eksternal selama pelaksanaan instruksi, sedang PROG berfungsi pada saat penulisan/memprogram Flash PEROM

19 PSEN (kaki 29) program store enable adalah sinyal baca pada saat menjalankan program dari memori eksternal. Didalam aplikasi PSEN akan dihubungkan dengan sinyal RD memori program external (EEPROM). PSEN diaktifkan dua kali setiap siklus mesin. Adanya pemisahan antara sinyal baca untuk memori data eksternal (sinyal RD / P3.7) dengan memori program eksternal ( PSEN ) membuat 8051 dapat dihubungkan sampai 128 Kb memori external ( 64K memori data dan 64K memori program ) EA (kaki 31), external access enable menentukan apakah alamat awal memori program berada pada memori eksternal atau internal. Bila terhubung dengan GND, alamat awal program memori akan berada di memori eksternal. Sebaliknya bila terhubung dengan Vcc maka alamat awal memori program akan berada dimemori internal. XTAL1 (kaki 19) dan XTAL2 (kaki 18), merupakan masukan kepenguatan osilator internal dan keluaran dari rangkaian penguat osilator eksternal. Sebuah kristal dan dua buah kapasitor yang dihubungkan ke pin ini akan menyediakan sinyal detak / clock untuk mikrokontroler. VCC (kaki 40), Power supply +5 volt. GND (kaki 20).Ground atau 0 volt.