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 Page 1
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.
Artikel Elektronika Analog Desendra Rufa Saputri Page 3
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.
Artikel Elektronika Analog Desendra Rufa Saputri Page 4
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.
Artikel Elektronika Analog Desendra Rufa Saputri Page 5
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
Artikel Elektronika Analog Desendra Rufa Saputri Page 6
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.
Artikel Elektronika Analog Desendra Rufa Saputri Page 7
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.
Artikel Elektronika Analog Desendra Rufa Saputri Page 8
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.
Artikel Elektronika Analog Desendra Rufa Saputri Page 9
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.
Artikel Elektronika Analog Desendra Rufa Saputri Page 10
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.
Artikel Elektronika Analog Desendra Rufa Saputri Page 11
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
Artikel Elektronika Analog Desendra Rufa Saputri Page 12
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.
Artikel Elektronika Analog Desendra Rufa Saputri Page 13
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 Elektronika Analog Desendra Rufa Saputri Page 14
Top Related