BAB III PROTOTIPE PANEL POMPA TRANSFER

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.