BAB III PROTOTIPE PANEL POMPA TRANSFER
advertisement
20 BAB III PROTOTIPE PANEL POMPA TRANSFER 3.1 Umum Dalam penerapannya panel pompa transfer ini dibuat dalam bentuk prototipe. Dimana prototipe diartikan sebagai model yg mula-mula atau model asli yang menjadi contoh. Sehingga dapat diartikan prototipe panel pompa transfer sebagai model tiruan yang dibuat sedemikian rupa sehingga dapat mewakili fungsi dari panel pompa transfer yang sesungguhnya. Dalam pembuatan prototipe panel pompa transfer ini digunakan mikrokontroller sebagai pengendali dan pengganti fungsi kerja panel pompa transfer yang dibangun pada sistem secara konvensional. Pada prototipe ini sistemnya dikondisikan sama dengan input dan output yang diterima pada panel pompa transfer. Gambar 3.1. Skema input / output prototipe panel pompa transfer 20 21 3.2 Perancangan Modul Mikrokontroller Modul mikrokontroller ini terbangun dari beberapa blok. Tiap-tiap blok saling melengkapi sehingga terbentuklah suatu sistem. Blok-blok tersebut antara lain power suplly, modul mikrokontroller, komponen input dan komponen output. 3.2.1 Catu Daya Sistem pada modul ini bekerja pada 3 jenis tegangan yang berbeda. Masing masing tegangan melayani peralatan yang berbeda. Tegangan yang digunakan antara lain tegangan AC (Alternating Current) 220 V, DC (Direct Current) 12 dan 5 V. - Tegangan AC 220V merupakan tegangan jala-jala antara phasa terhadap netral. Tegangan ini digunakan sebagai sumber utama yang akan menyuplai seluruh kebutuhan power suplly modul. Selain digunakan untuk melayani kebutuhan supply power DC tegangan ini juga digunakan untuk menggerakkan kontaktor yang nantinya akan menjadi peralatan switching tegangan dan arus yang lebih besar. - Tegangan DC 12 V dan 5 V didapat dari penurunan tegangan jala-jala dan disearahkan. Tegangan jala-jala diturunkan dengan menggunakan trafo step-down dari 220 V menjadi 12 V. Dengan menggunakan dioda tegangan tersebut disearahkan kemudian difilter dengan kapasitor sehingga didapat tegangan DC murni. Tegangan 12 V DC tersebut kemudian dialirkan menuju terminal pada modul mikrokontroller melalui selector On-Off pada prototipe muka panel. Tegangan tersebut dicabangkan menuju IC 2 buah Voltage Regulator. IC LM7812 digunakan untuk mensabilkan tegangan output pada 12 V dan IC LM7805 digunakan untuk mensabilkan tegangan output pada 5 V. Dimana tegangan 12 V digunakan oleh peralatan output mikrokontroller dan tegangan 5 V digunakan sebagai tegangan kerja mikrokontroller. Secara lengkap rangkaian catu daya dapat dilihat pada gambar 3.2. 22 Gambar 3.2. Rangkaian catu daya 3.2.2 Modul Mikrokontroller Pada modul ini mikrokontroller berperan sebagai pemroses seluruh input dan memberikan keputusan tentang output mana yang harus bekerja atau berhenti. Mikrokontroller yang digunakan pada modul ini adalah buatan Atmel dengan tipe AT89S51. Mikrokontroller tersebut beroperasi pada tegangan DC 5 V. Dimana pada tegangan DC terdapat 2 kutub yaitu (+) dan common, tegangan kutub (+) dinamai Vcc sedangkan kutub common dinamai Ground (Gnd). Minimum sistem merupakan syarat utama supaya mikrokontroller dapat beroperasi. Kebutuhan minimun sistem tersebut antara lain catu daya ( Vcc terhubung pada kaki 40 dan Gnd pada kaki 20 ), kristal (pembangkit pulsa, terhubung pada kaki 18 dan 19) dan reset (terhubung pada kaki 9). Pada mikrokontroller terdapat port Input / Output. Yaitu port serbaguna yang dapat berfungsi sebagai input atau diaktifkan sebagai output. Tiap kaki-kaki port I/O tersebut dapat diset atau dibaca pada sinyal rendah (‘0’) dan pada sinyal tinggi (‘1’atau ‘+5’). Port I/O tersebut antara lain P0 (kaki 32-kaki 39), P1 (kaki 1- kaki 9), P2 (kaki 21-kaki 27), dan P3 (kaki 10-kaki 17). Dalam perakitannya tiap-tiap port I / O disediakan pin untuk mempermudah akses terhadap port tersebut. Termasuk percabangan Port 1 dan kaki reset yang dimanfaatkan sebagai port ISP (In-System Programme). 23 Terminal Elektroda Port 1 Port ISP Port 3 Port 0 Port 2 Input Supply Buzzer Relay Gambar 3.3. Modul mikrokontroller Pada modul ini terdapat pula rangkaian driver relay, driver buzzer dan driver penguat sinyal elektroda. Pada driver penguat sinyal elektroda disiapkan terminal sebagai perpanjangan penghantar menuju elektroda yang terdapat di tempat penampungan air. Peletakan masing-masing peralatan pada papan PCB dapat dilihat pada gambar 3.3. 3.2.3 Input Modul ini merupakan prototipe dari panel pompa transfer. Agar menyamai prinsip kerja panel maka input prototipe harus sama dengan kondisi input panel pompa tersebut. Dalam kasus ini input berupa kontak dan elektroda pada bidang deteksi berupa air. - Kontak atau switch Dalam prototipe panel ini peralatan kontak didapat pada peralatan tombol tekan (push button), saklar pilih (selector switch) dan kontak yang terdapat pada TOR yang diperuntukan sebagai kontak kontrol. Peralatan tombol tekan dan saklar pilih terdapat pada prototipe muka panel. Kontak NC pada TOR dimanfaatkan sebagai input mikrokontroller. 24 Kontak NC pada kontaktor 1 dimanfaatkan sebagai pengaman pompa 1 yang dihubungkan menuju Port 0.2. Sedangkan Kontak NC pada kontaktor 2 dimanfaatkan sebagai pengaman pompa 2 yang dihubungkan menuju Port 0.3. Agar didapat sinyal yang bagus maka digunakan prinsip pemasangan input active high, yakni input berupa sinyal tinggi yang akan digunakan untuk mengaktifkan kerja mikrokontroller. Dengan pemasangan sesuai gambar berikut: Gambar 3.4. Koneksi kontak TOR dengan mikrokontroller - Elektroda Sebagai peralatan input elektoda digunakan sebagai sensor pembaca level ketinggian air pada ground water tank dan roof tank. Karena berhubungan dengan media air maka digunakan driver yang menguatkan sinyal yang diterima sehingga dapat terbaca oleh mikrokontroller. Driver tersebut menggunakan transistor sebagai switching. Vcc dikirimkan menuju elektroda kemudian elektroda baliknya akan mengirimkan sinyal menuju transistor. Sinyal tersebut yang akan dikuatkan setara dengan Vcc yang akan disalurkan menuju input mikrokontroller. Dalam perangkaiannya terdapat 2 tempat yang dideteksi level permukaan airnya yaitu pada ground water tank dan roof tank. Pembacaan pada ground tank menghasilkan 2 sinyal balik sebagai sinyal atas yang dihubungkan pada Port 0.0 dan level bawah yang dihubungkan pada Port 0.1. Sedangkan pembacaan level air pada roof tank menghasilkan 3 sinyal balik, antara lain sinyal atas terhubung dengan Port 0.4, sinyal tengah terhubung dengan Port 0.5, dan sinyal bawah dihubungkan dengan Port 0.6. Dalam pemrogramannya driver ini menghasilkan sinyal tinggi maka menggunakan sistem input active high. 25 Gambar 3.5. Koneksi driver elektroda dengan mikrokontroller 3.2.4 Output Sama seperti input, agar menyamai prinsip kerja panel maka output prototipe harus sama dengan kondisi output panel pompa tersebut. Dalam kasus ini output berupa sinyal penyalaan kontaktor dan sinyal suara berupa buzzer. Beberapa peralatan yang digunakan sebagai output menggunakan tegangan kerja DC 12 V. Karena output mikrokontroller hanya bernilai 5 V maka dibutuhkan driver sebagai penguat sinyal sehingga dapat digunakan untuk mengoperasikan peralatan output tersebut. - Buzzer Pada modul mikrokontroller terdapat buzzer dengan tegangan kerja 12V DC. Buzzer ini digerakan oleh mikrokontroller melalui driver atas instruksi program. Pada driver ini output sinyal tinggi mikrokontroller akan dikirim ke transistor yang akan memberikan penyalaan terhadap buzzer. Pada driver tersebut dilengkapi dioda sebagai pelidung sistem seandainya terjadi tegangan balik akibat beban buzzer tersebut. Output mikrokontroller pada Port 2.3 diatur sebagai pentrigger driver ini dengan menggunakan prinsip sistem output active high. Adapun penggunaan buzzer pada modul ini sebagai penghasil sinyal suara yang dapat berguna sebagai sinyal penanda. 26 Gambar 3.6. Koneksi driver buzzer dengan mikrokontroller - Relay Relay yang digunakan pada modul ini beroperasi dengan tegangan kerja 12V DC. Relay ini digerakan oleh mikrokontroller melalui driver atas instruksi program. Pada driver ini output sinyal tinggi mikrokontroller akan dikirim ke transistor yang akan memberikan penyalaan terhadap relay. Pada driver tersebut dilengkapi dioda sebagai pelidung sistem seandainya terjadi tegangan balik akibat beban relay tersebut. Output mikrokontroller pada Port 2.1 diatur sebagai pentrigger driver ini untuk penyalaan kontaktor 1 dan Port 2.2 diatur sebagai pentrigger driver yang difungsikan untuk penyalaan kontaktor 2. Dimana kontaktor tersebut akan digunakan menggerakkan motor pompa transfer 3 phasa. Karena menggunakan sistem output sinyal tinggi maka dapat dinyatakan menggunakan prinsip output active high. Gambar 3.7. Koneksi driver relay dengan mikrokontroller - LED (Light Emmiting Diode) Pada modul mikrokontroller ini terdapat satu output yang tidak 27 menggunakan driver. Pemanfaatan LED sebagai lampu tanda dikarenakan modul ini bersifat prototipe, seandainya ingin digunakan lampu tanda dengan tegangan kerja AC 220V maka akan dibutuhkan driver relay sebagai peralatan kontaknya. Output mikrokontroller pada LED ini menggunakan sistem output active Low, dimana sinyal Vcc dikirimkan menuju terminal anoda LED kemudian terminal katoda dihubungkan dengan output mikrokontroller. Sinyal rendah pada kaki mikrokontroller akan membuat LED menyala, karena arus akan mengalir dari Vcc menuju kaki mikrokontroller yang bersifat ground. Pada rangkaian output ini digunakan resistor sebagai pembatas arus yang melewati LED tidak melewati ambang batas kemampuan LED tersebut. Pada perancangannya LED ini terhubung dengan Port 2.4. Gambar 3.8. Koneksi LED dengan mikrokontroller 3.3 Perancangan Prototipe Muka Panel Prototipe muka panel dibuat untuk melengkapi tampilan dan fungsi prototipe panel pompa transfer. Disesuaikan dengan keadaan panel pompa transfer pada prototipe muka panel ini juga terdapat saklar pilih 2 posisi dan 3 posisi, tombol tekan, dan LED sebagai pengganti lampu tanda. 28 Low Level Indikator Trip Indikator & On Indikator K1 Trip Indikator & On Indikator K2 Pb On & Off K1 Pb Horn Off Pb On & Off K2 Selector Switch On-Off Selector switch Auto-Man K1&K2 Gambar 3.9. Gambar prototipe muka panel 3.3.1 Selector Switch Pada prototipe muka panel terdapat 2 jenis selector switch yaitu selector switch 2 posisi ( SS 1 ) dan selector switch 3 posisi ( SS 2A dan SS 2B ). - Selector switch 2 posisi ( SS 1 ) Difungsikan sebagai saklar dengan posisi On – Off power supply modul mikrokontroller. Apabila ditempatkan pada posisi Off maka seluruh sistem tidak akan bisa bekerja apapun kondisinya dan akan bisa beroperasi sesuai pengaturan apabila ditempatkan pada posisi On. - Selector switch 3 posisi ( SS 2A dan SS 2B ). Difungsikan sebagai saklar dengan posisi Auto – Off – Manual, yang akan mewakili kerja sistem permasing-masing motor yang diwakilinya. Selector ini difungsikan sebagai input dengan mengirimkan sinyal Vcc menuju kaki-kaki mikrokontroller yang telah ditetapkan sebagai input sinyal Auto dan Manual. Pada penggunaannya SS 2A melayani motor pompa 1 dan SS 2B melayani fungsi motor pompa 2. Apabila selector switch ini ditempatkan pada posisi Auto maka motor yang diwakilinya akan beroperasi sesuai dengan pengamatan level air oleh mikrokontroller. 29 Sedangkan pada posisi Manual motor akan bekerja sesuai dengan penekanan tombol. Dan pada posisi Off motor tidak akan bereaksi terhadap input apapun. Input sinyal tinggi yang diterima oleh mikrokontroller pada Port 1.0 diset sebagai sinyal Auto dari selector switch 2A dan Port 1.1 sebagai sinyal Manual. Untuk selector switch 2B posisi sinyal Auto dihubungkan dengan Port 1.4 sedangkan Port 1.5 dihubungkan sebagai pemberi sinyal manual. Karena menggunakan sistem output sinyal tinggi maka dapat dinyatakan menggunakan prinsip input active high. Gambar 3.10. Koneksi selector switch 3 posisi dengan mikrokontroller 3.3.2 Push Button Pada prototipe muka panel terdapat 5 buah push button. Sebuah tombol On dan sebuah tombol Off di pergunakan sebagai pengatur On – Off sebuah pompa apabila kondisi selector switch pompa tersebut difungsikan pada keadaan manual. Sedangkan sebuah tombol difungsikan sebagai tombol reset yang berfungsi untuk mematikan buzzer peringatan low level selama peralatan tersebut bekerja. Tombol-tombol tersebut ditetapkan sebagai input mikrokontroller. Dengan memberikan sinyal Vcc pada salah satu kakinya dan kaki keluarannya dihubungkan dengan kaki-kaki mikrokontroller yang telah ditentukan. Peralatan ini juga menggunakan prinsip input active high. Pada tombol pengatur fungsi pompa 1, tombol tekan On dihubungkan menuju Port 1.2 sedangkan tombol Off dihubungkan menuju Port 1.3. Sedangkan Pada tombol pengatur fungsi pompa 2, tombol tekan On dihubungkan menuju Port 1.6 sedangkan tombol Off dihubungkan menuju Port 1.7. Dan tombol tekan reset terhubung dengan Port 0.7. 30 Gambar 3.11. Koneksi push button On dengan mikrokontroller 3.3.3 LED Dalam prototipe muka panel ini juga terdapat 5 buah LED. Pengunaan LED ini bertujuan sebagai penganti indikator lamp yang menggunakan tegangan kerja AC 220V pada muka panel pompa transfer. Masing-masing LED itu berfungsi sebagai indikator pompa On pompa dan penanda trip TOR untuk tiaptiap pompa, serta sebuah lampu penanda low level. Indikator pompa On memanfaatkan kontak NO yang terdapat pada terminal kontaktor no 13 dan 14, untuk indikator trip TOR memanfaatkan kontak NO terminal 97 dan 98 pada TOR. Sedangkan untuk indikator low level pada prototipe ini merupakan output mikrokontroler langsung. Gambar 3.12. Koneksi LED dengan kontak NO kontaktor 1 3.4 Pemrograman Supaya mikrokontroller dapat mengolah input yang diterima dan menghasilkan output yang sesuai dengan ketentuan yang diinginkan maka perlu adanya program yang ditanamkan pada chip mikrokontroller tersebut. Sebelum melakukan pemrograman perlu dilakukan adalah membuat ketetapan tentang input dan output yang akan digunakan. Pada prototipe ini ketentuan input dan output adalah sebagai berikut: 31 Tabel 3.1.Tabel fungsi input Port µC Selector Switch 2A Posisi Otomatis Kode SS 2A AUTO 2 Selector Switch 2A Posisi Manual SS 2A MAN P 1.1 3 Push Button On Kontaktor 1 PB ON K1 P 1.2 4 Push Button Off Kontaktor 1 PB OFF K1 P 1.3 5 Selector Switch 2B Posisi Otomatis SS 2B AUTO P 1.4 Selector Switch 2B Posisi Manual SS 2B MAN P 1.5 Push Button On Kontaktor 2 PB ON K2 P 1.6 Push Button Off Kontaktor 2 PB OFF K2 P 1.7 Ground Water Tank Level Atas GWT ATAS P 0.0 Ground Water Tank Level Bawah GWT BAWAH P 0.1 Thermal Overload Relay Kontaktor 1 TOR 1 P 0.2 Thermal Overload Relay Kontaktor 2 TOR2 P 0.3 Roof Tank Level Atas RT ATAS P 0.4 Roof Tank Level Tengah RT TENGAH P 0.5 Roof Tank Level Bawah RT BAWAH P 0.6 Push Button Horn Off PB HORN OFF P 0.7 No INPUT 1 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 P 1.0 Tabel 3.2. Tabel fungsi output Port µC Kontaktor 1 Kode K1 Kontaktor 2 K2 P 2.2 Buzzer BZ P 2.3 Indikator Low Level LL P 2.4 No OUTPUT 1 2 3 4 P 2.1 Untuk memudahkan dalam pembuatan program dibutuhkan rancangan diagram alir yang akan mengambarkan urutan dan prioritas eksekusi mikrokontroller terhadap input yang diterima. Diagram alir yang dibuat akan mewakili garis besar urutan jalannya program, akan tetapi tidak menggambarkan secara detail instruksi yang digunakan dalam pemrograman. Diagram alir pemrograman pada prototipe ini terlampir pada lampiran. 32 3.5 Deskripsi Kerja Prototipe Panel Pompa Panel Fungsi dari prototipe ini dibuat menyamai prinsip pompa panel transfer. Dengan mengunakan jenis peralatan input dengan fungsi menyerupai peralatan sebenarnya pada panel pompa transfer, maka cara pengoperasiannya tidak akan jauh berbeda dari panel pompa transfer. Dari perancangan yang ada dapat dideskripsikan fungsi kerjanya sebagai berikut: Saklar pilih 2 posisi On – Off akan mengkondisikan beroperasi atau tidaknya prototipe. Apabila dikondisikan pada posisi On maka sistem akan berfungsi dan dapat mengendalikan 2 buah pompa dengan 2 buah pengaturan yaitu pengaturan Manual dan pengaturan Automatis seperti berikut: 2. Pengaturan Manual Dengan mengubah salah satu atau kedua-duanya selector swith (SS 2A dan atau SS 2B) ke posisi Man (manual) maka kontaktor tersebut dapat dioperasikan dengan cara menekan tombol On dan mematikannya dengan tombol Off. Pengaturan tersebut dapat dilakukan kapanpun tanpa terpengaruh level air dikedua tempat penampungan. Perpindahan selector switch (SS 2A dan atau SS 2B) dari posisi manual ke posisi Off menyebabkan kontaktor akan mati apabila dalam kondisi menyala. 2. Pengaturan Automatis Dikarenakan ada 2 buah saklar pilih yang dapat diatur pada posisi Auto (automatis) maka ada 2 kemungkinan yang dapat terjadi. C. Keduanya pada posisi Auto. Mikrokontroller akan mendeteksi keberadaan level air pada GWT. Bila level air pada GWT tidak memenuhi persyaratan maka sistem penyalaan kontaktor tidak akan berfungsi, apabila terpenuhi maka selanjutnya panel akan mendeteksi level air pada roof tank. - Mikrokontroller akan mengaktifkan salah satu kontaktor 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 mencapai level rendah maka driver buzzer akan 33 menyala diikuti dengan menyalanya indikator “low level”. Lalu Mikrokontroller akan menyalakan kontaktor yang tidak bekerja sehingga kedua kontaktor akan menyala bersamaan. Kontaktor ke 2 atau yang terakhir menyala akan mati kembali setelah air pada roof tank mencapai level tengah, lalu panel akan kembali kesiklus awal. - Apabila tercapai posisi level rendah maka dengan menekan tombol reset dapat mematikan buzzer yang menyala. Buzzer akan mereset otomatis dan lampu low level akan mati apabila permukaan air pada roof tank telah mencapai pada level tengah. D. Salah satu pada posisi Auto Pada kontaktor yang berada pada posisi manual dapat di OnOff kan melalui tombol tekan On-Off tanpa terpengaruh level air. Sedangkan pada kontaktor 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 kontaktor yang berada pada posisi manual tidak akan menyala, sehingga hanya kontaktor yang berada pada posisi auto yang akan menyala. Perpindahan selector switch (SS 2A dan atau SS 2B) dari posisi auto ke posisi Off menyebabkan kontaktor akan mati apabila dalam kondisi menyala.