BAB III DESAIN SISTEM 3.1 Gambaran Umum Dalam metoda geolistrik ini yaitu metoda Schlumberger peralatan yang digunakan tidak berbeda dengan metoda-metoda yang lain, yang membedakan adalah dalam hal konfigurasinya saja. Dan peralatan ini secara umum menggunakan elektroda arus dan elektroda potensial yang mana arus dan potensial ini didapatkan dari suatu aalat pembangkit arus dan potensial. Dalam metode ini injektor arus adalah bagian terpisah dengan pengukur beda potensial. Bagian injektor arus adalah bagian atau tahap awal dalam pengukuran nilai hambatan tanah yang selanjutnya akan dideteksi oleh bagian kedua yaitu pengukur potensial. Jadi sebenarnya tidak ada keterkaitan langsung dua rangkaian ini masingmasing berdiri sendiri. Namun ketika nanti proses pengukuran maka tahap pertama adalah tugas dari injektor arus lalu bagian berikutnya adalah tugas dari pengukur beda pontesial, dan pengukur beda potensial / tegangan ini sangat tergantung dari kinerja injektor arus, jika injektor arus bisa menginjeksikan arus cukup besar maka, pengukur tegangan bisa menjalankan fungsinya dengan baik. Elektroda yang pasang harus benar-benar kontak dengan tanah agar dalam angka yang tercatat dalam alat ukur bisa stabil. Setelah elektroda elektroda tersebut terpasang maka, mirokontroller melakukan pengaturan perubahan polaritas dengan jangka waktu yang telah ditentukan lewat pemograman mikrokontrollernya., pemograman ini menentukan kapan polaritas bernilai positif dan negatif. Hasil pengukuran berupa nilai tegangan dan arus yang dicatat oleh pencatat arus dan tegangan, setelaha itu maka nilai yang diperoleh akan diolah sedemikian rupa sehingga didapatkan nilai resistivitas tanah. Nilai perhitungan ini akan menentukan jenis tanah yang sedang kita ukur. 15
3.2 Sistem Pengukuran Alat yang akan digunakan yaitu injektor arus maksudnya adalah menggunakan beda potensial yang diatur waktu perubahan polaritasnya. Sumber daya Kontrol Polaritas V1 V2 V3 V4 A a M N M N b M N M N c a B susunan elektroda Gambar 10. Sketsa sistem pengukuran Pada gambar diatas, ketika sumber daya dialirkan ke elektroda A dan B maka akan diatur oleh perangkat kontrol polaritas, yang selanjutnya diukur oleh V1, V2, V3, dan V4. Kontrol polaritas pada gambar sistem pengkuran diatas di jabarkan dalam bagan sebagai berikut : LCD Display 16x2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 * 0 # Gambar 11. Bagan sistem kontrol polaritas 16
Input (masukan) ke perangkat mikokontroller yaitu angka yang akan berfungsi sebagai digit waktu yang diinginkan, yang keluarannya akan terlihat pada LCD serta sinyal output lainnya akan masuk ke relay, akhirnya akan mengalir ke elektroda A dan B (elektroda arus). 3.3. Perangkat keras Dari instrumentasi geolistik tersebut, maka bisa digolongkan dalam 2 bagian, yaitu : rangkaian relay. rangkaian kontrol. 1. Rangkian Relay Rangkaian ini merupakan bagian dimana mempunyai fungsi sebagai berikut : 1. Tempat input masukan sumber tegangan yang merupakan penghasil sumber arus 2. Mengubah atau mengatur polaritas tegangan keluaran yang berasal dari sumber tegangan + 24 dan 24 volt Relay adalah suatu komponen yang digunakan sebagai saklar penghubung/pemutus untuk arus beban yang cukup besar, dikontrol oleh sinyal listrik dengan arus yang kecil. Relay yang digunakan untuk menutup suatu rangkaian jika kumparan diberi energi, relay semacam ini disebut relai SPDT (single-pole doublethrow) normaly open (NP) atau relay penyambung-kontak. Apabila arus mengalir melalui kumparan maka akan terjadi pemagnetan sehingga akan menarik bagian common terminal, dan apabila tidak ada arus maka tidak akan terjadi pemagnetan. Rancanganan rangkain relay yang berfungsi sebagai tempat masukan sumber tegangan dan kontrol polaritas dapat dilakukan dengan menyusun rangkaian sebagai berikut : +24 124 volt 12 volt Outpu Mikrokontroll -120 +120 Outpu Gambar 12. Sistem rangkain 2 relay 17
Gambar 13. Rangkain umum relay spdt Dari gambar terlihat kaki V1 terhubung dengan sumber tegangan 12 volt atau tegangan yang sesuai dengan spesifikasi relay yang dipakai, jika tegangan lebih besar atau lebih kecil dengan perbedaan yang jauh maka relay tidak akan bekerja. Jika sesuai dengan spesifikasi alat maka akan menjadi power bagi relay untuk hidup, sehingga bisa membuat induksi elektromagnetik, seperti telah dijelaskan diatas. Kaki V2 terhubung dengan bagian mikrokontroler, yang telah dijelaskan sebagai tempat keluarnya logika high dan low, sehingga pulsa ini akan mengendalikan power relay yang akan membangkitkan induksi elektromagnetik. Kaki B dihubungkan dengan sumber tegangan yang akan memberikan arus listrik yaitu tegangan +12 volt DC dan kaki A ground. Terakhir adalah kaki C yang merupakan kaki out put atau dinamakan common termnal yang akan terimbas induksi magnetik, relay yang dipakai adalah relay normay closed dimana kaki C sudah terhubung dengan kaki A, jika ada tegangan maka akan tercipta induksi dan kaki C akan terhubung dengan kaki B, pada saat high maka C terhubung dengan B dan tegangan + 12 volt akan mengalir kerangkaian arus, sementara itu dirangkaian kedua akan terdapat ouput C2 ground. Lama Perubahan + 12 dan ground ditentukan oleh pemograman mikrokontroller yang dipakai. 18
2. Rangkaian Kontrol Pada bagian ini komponen utama adalah mikrokontroller, jenis dari mikrokontroller yang akan digunakan adalah mikrokontroller yang umum berada dipasaran yaitu AT89S52 8 bit. Spesifikasi atau blok diagram dari mikrokontroller ini adalah Mikrokontroller AT89S52 8 bit ini diberi perintah berupa pemograman yang akan memberikan keluaran sesuai yang diinginkan. Karakteristik/spesifikasi pemograman mikrokontroller yang diinginkan berupa kemampuan untuk mengatur waktu untuk perubahan polaritas tegangan(+) ke ( ) atau sebaliknya yang besarnya telah ditentukan diawal yaitu 12 volt DC dan - 12 volt DC ditentukan oleh masukan dari keypad yaitu dengan memasukan nilai waktu yang diinginkan, berapa lama waktu menginjeksikan arus dan berapa lama waktu jedanya / low (0) atau high (1). Jadi Input tegangan 12 volt yang akan bertugas menginjeksikan arus akan dikontrol oleh mikrokontroler kapan injeksi dan kapan harus berhenti. Karakteristik pemograman yang diinginkan diatas, dibuat ke dalam bahasa pemograman mikrokontroller. Pemograman injeksi tegangan yang akan diujicoba pemogramannya adalah high dan low secara otomatis 1 detik, 2 detik dst, jadi semuanya kelipatan 1 detik melalui iput keypad. Integrasi dari mikrokontroller, relay maka dibuat berupa rangkaian kontrol instrumentasi geolistrik : Gambar 14. Rangkain PCB kontrol geolistrik 19
Gambar 15. Rangkain schematic kontrol geolistrik 20
3.4 Perangkat Lunak Perangkat keras yang digunakan di atur oleh serangkaian pemograman yang akan mengendalikan alat tersebut sehingga pengaturan polaritas bisa berfungsi sesuai kebutuhan. Gambar 16. Diagram blok pemograman kontrol instrumentasi geolistrik Dari diagram blok diatas bisa terlihat bahwa sistem pemograman berfungsi dawali dengan proses inisiasi LCD dan key pad, lalu saat diaktifkan langsung muncul tampilan di LCD berupa teks : current injector, lalu tekan keypad sembarang maka tampil text perintah untuk memasukan waktu, tampilan tersebut adalah : time :_ 21
.and press # to enter, jika tidak ditekan salah satu keypad maka tidak akan terjadi perubahan, berikutnya adalah memasukan waktu sebanyak 3 digit. Proses pertama adalah menghitung detik atau digit pertama, setelah selesai berikutnya waktu ke dua dan waktu ke tiga, dan akan terus berulang sampai ditekan tekan tombol reset untuk menghentikan proses penghitungan waktu dan akan kembali ke tampilan awal yaitu berupa teks : current injector, dan proses pengulangan waktu tersebut akhirnya selesai. (Pemograman lengkap terlampir). 22