Artikel Word

APLIKASI OPERATIONAL AMPLIFIER SEBAGAI SISTEM KENDALI LEVEL AIR

TANGKI

Desendra Rufa Saputri*,

Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,Universitas Negeri Semarang, Kampus Sekaran Gunungpati, Semarang

50229, Indonesia, email: [email protected]

ABSTRAKPompa air yang baik adalah pompa air yang ditunjang

dengan suatu alat yang dapat mengontrol ketinggian level air pada bak penampungan atau tangki. Dengan adanya pengontrol ketinggian level air pada tangki maka, penggunaan air yang berlebih bisa diatasi. IC LM339 merupakan salah satu jenis IC Op-Amp yang dapat digunakan sebagai alat pendeteksi ketinggian level air dalam tamgki. Dengan tambahan komponen seperti transistor yang bertugas sebagai switch, maka LM339 dapat mengontrol transistor agar men-drive relay untuk menjalankan atau memberhentikan mesin pompa air. Pengujian alat ini menyatakan bahwa, tegangan kerja rangkaian Op-Amp comparator adalah pada kisaran 7-8 volt. Dimana level tegangan referensi dari Op-Amp comparator tersebut adala 4,85 volt.

Kata Kunci : IC Op-Amp, comparator LM339, relay, transistor

ABSTRACT

Good water pump water pump that is supported by a device that can control the height of the water level in the tank or tanks. With the height of the water level control in the tank, the use of excess water can be overcome. IC LM339 is one type of IC Op-Amp can be used as a detector height of the water level in tamgki. With additional components such as transistors serving as a switch, transistor LM339 can control in order to drive a relay to run or dismiss engine water pump. It states that the testing tool, the working voltage comparator circuit Op-Amp is in

Artikel Elektronika Analog Desendra Rufa Saputri

2

the range of 7-8 volts. Where the reference voltage level of the Op-Amp comparator Adala 4.85 volts.

Keyword : IC Op-Amp, LM339 comparator, relays, transistors

A. PENDAHULUAN

Pada tempat-tempat penampungan air seringkali diperlukan

suatu mekanisme untuk mengontrol ketinggian permukaan air.

Seringkali mekanisme tersebut masih berupa cara-cara manual,

semisal dengan sistem kran yang digerakkan secara manual oleh

manusia dengan cara memutar atau menggerakkan keran ke atas

atau ke bawah. Sehingga diperlukan suatu mekanisme

pengendalian level ketinggian air secara otomatis yaitu dengan

memanfaatkan Op-Amp sebagai comparator untuk mendeteksi

ketinggian air, selanjutnya agar mekanisme ketinggian air dapat

diatur sesuai dengan keinginan maka diperlukan suatu kendali

yang tepat untuk dapat mengontrol mesin pompa air dalam

kondisi “on” atau “off”, maka system pengontrol berbasis Op-Amp

sebagai comparator baik digunakan dalam sistem ini. Berdasarkan

analisa diatas, maka dalam penulisan tugas elektronika analog ini

penulis mengambil judul “system kendali level air dalam tangki”.

B. DASAR TEORI

Dasar teori yang menunjang pembuatan alat ini adalah

mengenai komponen-komponen dasar rangkaian elektronika,

anatara lain adalah resistor, kapasitor, dioda, transistor, relay dan

Op-Amp comparator . Penguat operasional (opamp) adalah suatu

blok penguat yang mempunyai dua masukan dan satu keluaran.

Opamp biasa terdapat di pasaran berupa rangkaian terpadu

(integrated circuit-IC). Transistor yang digunakan adalah transistor

yang bersifat sebagai switch, dimana nantinya akan mendrive

relay yang digunakan sebagai saklar bagi mesin pompa air.

Sedangkan Op-Amp comparator yang digunakan adalah jenis IC

LM339.

a. IC LM339

IC ini merupakan IC Op-Amp comparator yang peranannya

pada alat ini sangatlah penting, yaitu membandingkan

antara tegangan masukan dengan

Artikel Elektronika Analog Desendra Rufa Saputri Page 2

tegangan referensi. IC LM339 ini memuat 4 (empat) buah

Op-Amp comparator di dalamnya. Seperti tampak pada

gambar 1 di bawah ini.

Gambar 1 Konfigurasi LM339

b. Relay

Relay yang digunakan dalam alat ini merupakan relay dari

jenis omro yang membutuhkan catu daya sebesar 12 volt

DC. Gambar 2 dibawah ini menunjukkan bentuk fisik dari

relay.

Gambar 2 Relay

c. Transistor

Transistor yang digunakan dalam alat ini ada 2 jenis, yaitu

2SC9012, dan 2SC458. Dimana kedua jenis transistor itu

mempunyai dari tipe transistor NPN

dengan tugas yang sama yaitu sebagai switch yang akan men-

drive relay. Gambar 3 di bawah ini merupakan struktur dan

simbol transistor.


Gambar 3 Struktur Dan Simbol Transistor.

C. RANCANGAN ALAT

Bak yang menjadi tempat penampungan air dalam sistem ini

akan dibagi kedalam empat tingkatan, yaitu : tingkat dasar (Lo),

tingkat menengah (Mid Lo), tingkat atas (Mid Hi) dan tingkat aman

(Hi). Empat tingkatan inilah yang akan menjadi acuan posis air

pada tangki sekaligus menjadi tempat pembacaan pada

pendeteksi level air (sensor).

Sistem kendali level air hanya menggunakan kabel sebagai

pendeteksi (sensor). Jika air mengenai dan melewati kabel

tersebut maka sistem akan menangkap adanya perubahan

(penurunan air atau pengisian tangki). Perubahan inilah yang

menjadi masukan pada kaki LM339 yang kemudian dibandingkan

dengan nilai referensi atau tegangan referensi. Nilai referensi atau

tegangan referensi yang diambil adalah keadaan saat bak berisi

air. Jadi pada saat kabel tidak tersentuh oleh air maka sistem akan

mengaktifkan pompa yang kemudian mengisi air ke dalam tangki.

1. Rancangan Mekanik

Sistem ini dibagi menjadi 3 (tiga) bagian berdasarkan

fungsi dan tujuannya masing-masing. Dimana

dibagimenjadi input, proses kontrol atau pengendali, dan

Output. Input merupakan sumber informasi atau data

mengenai tinggi-rendahnya level air pada tangki yang

diperoleh, kemudian masuk ke dalam proses kontrol.


Gambar 4 Desain Pendeteksi Level Air

Tampak 3 Dimensi

Rancangan rangkaian proses kontrol sendiri, merupakan

rangkaian elektronika yang terdiri dari komponen-

komponen elektronika.

Gambar 5 Rancangan Sistem Kontrol

Sedangkan untuk desain tangki, dibuat desain dengan

rencana menggunakan galon air yang berdiameter 25 cm.


Gambar 6 Rancangan Tangki Penampung Air

Kemudian ketiga desain diatas diintegrasikan dalam

sebuah perangkat lengkap sebagai alat simulasi dari

sistem kendali air.

Gambar 7 Desain Perangkat 3 Dimensi

2. Rancangan Rangkaian Elektronika


Rangkaian elektronika yang digunakan dalam sistem ini

adalah rangkaian elektronika yang mendukung proses

penerimaan informasi atau input,pengolahan informasi

dan rangkaian elektronika yang secara langsung

menggerakkan relay untuk mengoperasikan pompa.

Perancangan rangkaian elektronika menggunakan

software EAGLE 5.11.0 untuk dapat menghasilkan layout

board PCB yang nantinya akan

dicetak .Ada beberapa rangkaian elektronika yang

menyusun rangkaian sistem kendali level air dalam

tangki, rangkaian tersebut adalah :

1. Rangkaian Catu Daya 12 volt.

2. Rangkaian Pengendali dan pendeteksi level air

Rangkaian Catu Daya 12 Volt diperlihatkan pada gambar

9. Rangkaian catu daya ini digunakan untuk men-drive

relay, dimana menggunakan IC

regulator 7812.

Gambar 8 Skematik rangkaian catu daya 12 Volt

Gambar 9 merupakan layout PCB untuk keseluruhan

rangkaian.


Gambar 9 Layout PCB

D. ANALISIS SISTEM

Pengukuran yang dilakukan meliputi pengukuran besaran-besaran

listrik berkaitan dengan pengukuran bagian catu daya, rangkaian

pendeteksi level air, rangkaian Op-Amp sebagai comparator, dan

rangkaian relay.

Pengukuran Catu Daya

Prototipe ini memiliki dua titik pengukuran catu daya yang

terlihat pada Gambar 10 dan Tabel 1 memperlihatkan data

hasil pengukurannya.


Gambar 10 Titik Pengukuran Catu Daya

Tabel 1 Hasil Pengukuran Rangkaian Catu Daya

Pengukuran Rangkaian Pendeteksi Level Air

Pengukuran untuk mendeteksi level air dilakukan pada

masing-masing masukan kaki Inverting Comparator, gambar

10 dan tabel 2 menunjukkan titik yang menjadi tempat

pengukuran tegangan dan hasil dari pengukuran yang telah

diperoleh.


Gambar 11 Titik pengukuran rangkaian pendeteksi

level air

Tabel 2 Hasil pengukuran rangkaian pendeteksi level air

Pengukuran Rangkaian OP-AMP

Pin COM terhubung pada kaki non-inverting disetiap

comparator dan Pin Hi, Mid Hi, Mid Lo, dan Lo terhubung

pada kaki inverting comparator.Ka -ki non-inverting

merupakan tegangan referensi yang menjadi acuan dalam

menentukan ada-tidaknya air atau tinggi-rendahnya level

air. Kondisi pe -ngukuran tegangan untuk masing-masing

masukan dan keluaran pada kaki comparator dapat dilihat

pada Gambar 12 dan Tabel 3 memperlihatkan hasil

pengukurannya.


Gambar 12 Pengukuran Rangkaian Op-Amp

Tabel 3 Hasil Pengukuran rangkaian Op-Amp

Pengukuran Rangkaian Relay

Untuk mengetahui apakah rangkaian driver Relay yang

digunakan pada sistem kendali level air dalam tangki dapat

bekerja sesuai dengan perencanaan maka perlu diadakan

pengujian dan pengukuran. Gambar 13

dibawah adalah pengujian yang dilakukan pada rangkaian

relay.


Gambar 13 Titik Pengukuran Rangkaian Relay

Tabel 4 Hasil pengukuran rangkaian relay

E. PENGUJIAN ALAT

Pengujian sistem pada tahap ini dilakukan dengan menguji alat

secara keseluruhan yaitu dengan meninjau kinerja alat sesuai

dengan parameter yang telah ditentukan. Seperti yang telah

disebutkan pada bab sebelumnya bahwa Sistem Kendali Level Air

dalam Tangki memiliki tiga parameter pengaturan tingkatan level

air ( Hi, Mid Hi dan Mid Lo ), mesin pompa air akan memompa

hingga salah satu dari ketiga ti -ngkatan tersebut telah diset

sebelumnya. Dengan kata lain jika sistem telah diset ke kondisi Hi

maka mesin pompa air akan memompa hingga tingkat Hi atau jika

diset kedondisi Mid Lo maka pompa air akan memompa hingga

tingkat Mid Lo.

Tabel 5 Pengujian Alat Secara Keseluruhan


F. KESIMPULAN

Berdasarkan pada pengujian dan analisa terhadap hasil yang

didapatkan, dapat diambil suatu kesimpulan sebagai berikut :

1. Dengan membandingkan tegangan masukan dan tegangan

referensi pada IC LM339, maka IC Op-Amp ini dapat digunakan

sebagai pendeteksi ketinggian level air dalam tangki.

2. Transistor dapat difungsikan sebagai switch, sehingga dapat

men-drive relay untuk melakukan kontak atau tidak melakukan

kontak dengan pompa air.


3. Pengujian dan analisa kerja alat ini menunjukkan, bahwa level

tegangan kerja IC LM339 adalah pada kisaran 7 – 8volt.

Sedangkan tegangan referensi pada IC lm339 itu sendiri

sebesar 4,85 volt.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Payztronics 2009,

<http://payztronics.blogspot.com/2009/08/komunikasi-usart-avr-

mode-asinkron.html>.

[2] Atmel Corporation 2006, <http://www.atmel.com>

[3] Blue_archer 2007, <http://musisi.com/forum/showthread.php?

11619- tentang-pot/page6>

[4] Elektro Kontrol<http://elektro-kontrol.blogspot.com>

[5] Fungsi dasar

transistor,http://abisabrina.wordpress.com/2010/08/14/fungsidasar

-

transistor/

[6] Ahmad,Andani dan Umraeni, A.Ejah.2011. Jurnal Ilmiah

“Elektrikal Enjiniring ” UNHAS. 25 April 2014


Artikel Word

Documents

Transcript of Artikel Word