bab iv pengujian dan analisis -...
TRANSCRIPT
44
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISIS
Pada bab ini akan di bahas mengenai pengujian alat yang telah dirancang
dan direalisasikan serta menganalisis hasil dari pengujian. Tujuan dilakukan
pengujian adalah untuk mengetahui sejauh mana kinerja hasil perancangan yang
telah dibahas pada Bab III serta mengetahui tingkat keberhasilan setiap spesifikasi
yang telah diajukan. Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian pada bagian –
bagian sistem maupun keseluruhan sistem.
4.1. Pengujian PLC OMRON CPM2A-40CDR-A
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kinerja PLC OMRON CPM2A-
40CDR-A sebagai pengendali utama sistem.
Pengujian pertama dilakukan dengan menguji pin masukan pada PLC.
Pada kondisi ini, pin masukan diberikan tegangan masukan 24 VDC dan PLC
dapat membaca setiap masukan dari tiap pin. Hal tersebut dibuktikan dengan
lampu indikator pada setiap pin yang dapat menyala.
Pengujian kedua dilakukan dengan menguji pin keluaran pada PLC. Pada
kondisi ini, pin keluaran diberikan tegangan masukan 24 VDC dan pin keluaran
PLC dapat memberikan tegangan keluaran. Hal ini dibuktikan dengan lampu
indikator yang menyala pada masing – masing pin keluaran.
Berdasarkan hasil kedua pengujian tersebut dapat disimpulkan bahwa PLC
OMRON CPM2A-40CDR-A dapat bekerja dengan baik sesuai dengan
perancangan. Pengujian PLC OMRON CPM2A-40CDR-A dapat dilihat pada
gambar 4.1.
45
Gambar 4.1. Pengujian PLC OMRON CPM2A-40CDR-A
4.2. Pengujian Solenoid Valve Electric
Pengujian pada solenoid valve electric meliputi pengujian secara teknis
maupun elektronis. Pengujian dilakukan untuk mengetahui kinerja solenoid valve
electric yang digunakan pada perancangan. Berikut ini adalah pembahasan
mengenai pengujian solenoid valve electric secara teknis maupun secara
elektronis.
4.2.1. Pengujian Elektronis
Pengujian elektronis dilakukan dengan memberi catu daya dari tegangan
jala – jala PLN 220 VAC. Saat kabel catu daya solenoid valve electric
dihubungkan pada sumber tegangan jala – jala, maka gulungan kumparan akan
berubah menjadi medan magnet sehingga menggerakan plunger dengan sistem
kerja saat keadaan ON maka saluran udara akan terbuka dan saat keadaan OFF
46
maka valve akan menutup saluran udara dengan bantuan per. Dapat disimpulkan
bahwa solenoid valve electric tersebut secara elektronis dapat bekerja dengan
baik.
Gambar 4.2. Pengujian Solenoid Valve Electric Secara Elektronis
4.2.2. Pengujian Teknis
Selanjutnya pengujian dilakukan dengan menghubungkan saluran masukan
valve (inlet port) dengan selang yang terhubung pada keran air PDAM. Ketika
valve tidak diberi tegangan maka valve dapat menutup aliran keran air tersebut
sehingga tidak ada air yang keluar. Ketika valve diberi tegangan sebesar 220 VAC
maka valve dapat membuka aliran sehingga air dapat mengalir keluar. Pengujian
solenoid valve electric secara teknis dapat dilihat pada gambar 4.3.
Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa secara teknis dan elektronis
solenoid valve electric yang digunakan pada sistem dapat bekerja dengan baik.
4.3. Pengujian Modul Saklar Transistor
Pengujian meliputi pengujian saklar transistor secara teknis maupun
elektronis. Pengujian saklar transistor dilakukan untuk mengetahui kinerja saklar
transistor yang digunakan pada perancangan. Berikut ini adalah pembahasan
mengenai pengujian modul saklar transistor secara teknis maupun secara
elektronis.
47
Gambar 4.3. Pengujian Solenoid Valve Electric Bagian Atas Secara Teknis
Gambar 4.4. Pengujian Solenoid Valve Electric Bagian Bawah Secara Teknis
48
4.3.1. Pengujian Elektronis
Pengujian elektronis dilakukan dengan memberi catu daya 24 VDC. Jika
kabel atau pin pada kaki basis tidak mengenai air, maka keluaran kaki kolektor
dari saklar transistor akan mendapat 0 VDC (seperti pada gambar 4.4.), sedangkan
jika kabel atau pin pada kaki basis mengenai air, maka keluaran kaki kolektor dari
saklar transistor akan mendapat 24 VDC (seperti pada gambar 4.5.).
4.3.2. Pengujian Teknis
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kinerja saklar transistor yang
digunakan saat mendeteksi air. Pengujian ini dilakukan saat pengosongan air
dengan mengaktifkan solenoid valve electric bagian bawah. Pada saat air mulai
mencapai bawah tangki dan mencapai pin batas bawah air yang terhubung oleh
saklar transistor, maka secara otomatis solenoid valve electric bagian bawah akan
mati dan solenoid valve electric bagian atas akan aktif dan mengeluarkan air.
Proses terjadi karena saklar transistor mendeteksi adanya air pada saat pin saklar
terendam air. Dari hasil pengujian pada saklar transistor membuktikan bahwa
saklar dapat bekerja dengan baik.
Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa saklar transistor yang
digunakan dapat bekerja dengan baik secara teknis dan elektronis.
4.4. Pengujian Sistem Pemanasan Air dan Level Air
Pengujian dilakukan untuk mengetahui sistem untuk pengisian air,
pemanasan air, dan pengosongan air pada tangki dapat berjalan dengan baik.
Pengujian dilakukan pada saat program PLC dijalankan untuk keseluruhan sistem.
Tahap pertama pengujian untuk pengisian air dan level air bagian atas. Mula –
mula tangki dalam keadaan kosong, lalu PLC dijalankan. Solenoid valve electric
bagian atas otomatis akan aktif karena saklar transistor bagian bawah mendeteksi
tidak adanya air, sehingga air akan mengalir ke dalam tangki melalui solenoid
49
Gambar 4.5. Pengujian Keluaran Kaki Kolektor Pada Saklar Transistor
TIP32C Saat Kaki Basis Tidak Terendam Air
Gambar 4.6. Pengujian Keluaran Kaki Kolektor Pada Saklar Transistor
TIP32C Saat Kaki Basis Terendam Air
50
valve electric bagian atas. Ketika air mengenai saklar transistor bagian atas,
solenoid valve electric bagian atas langsung berhenti menglirkan air dan pemanas
langsung aktif memanaskan air.
Begitu pemanas aktif, secara otomatis air akan dipanaskan sampai
mencapai suhu 70°C, tetapi bila air ingin dipanaskan dengan suhu yang berbeda,
dapat menekan tombol suhu pada panel.
Tahap kedua akan diujikan untuk pemanasan air, pada pengujian ini suhu
yang dipakai adalah 70°C. Pada saat pengukuran suhu menggunakan termokopel,
suhu tidak dapat dibaca oleh termokopel karena terdapat tegangan loop tertutup
yang berasal dari saklar transistor, jadi termokopel tidak membaca suhu tetapi
tegangan dari saklar transistor yang di baca, sehingga termokopel tidak
mengeluarkan tegangan untuk mengukur suhu. Karena termokopel tidak dapat
mengeluarkan nilai tegangan untuk mengukur suhu, maka penguat termokopel
yang terhubung dengan termokopel juga tidak mengeluarkan nilai tegangan yang
stabil, sehingga keluaran dari penguat termokopel yang masuk ke PLC analog
tidak terbaca dengan baik. Maka dari itu untuk mengukur suhu pada pengujian ini
menggunakan termometer air dan termokopel secara manual, maksudnya di sini
termokopel dan penguat termokopel terpisah dari PLC dan tidak masuk ke PLC
analog, pengukuran tegangan menggunakan voltmeter pada kaki IC untuk
keluaran penguat termokopel, juga saklar transistor tidak terpasang pada tangki
dan tidak terhubung pada PLC, sehingga tidak ada tegangan loop tertutup dan
termokopel dapat membaca suhu di dalam tangki.
Tahap yang ketiga adalah pengujian untuk pengosongan air dan level air
bagian bawah. Pada saat suhu di dalam tangki sudah mencapai 70°C, pemanas
akan berhenti bekerja dan bisa melakukan pengosongan air, karena jika
melakukan pengosongan air dalam kondisi pemanas masih aktif, maka akan
membuat rusak pemanas pada saat tidak ada air di dalam tangki. Kemudian saklar
transistor di pasang kembali pada tangki dan pada PLC, agar dapat melakukan
pengujian untuk paengsongan air. Pada saat tombol Empty_ON di tekan, air panas
yang ada di dalam tangki mulai mengalir keluar ke dalam tangki lain yang ada di
bawahnya melalui solenoid valve electric bagian bawah. Pada saat tombol
Empty_OFF di tekan, maka solenoid valve electric bagian bawah mati dan
51
berhenti mengalirkan air. Saat tombol Empty_ON di tekan kembali solenoid valve
electric bagian bawah akan aktif kembali dan mulai mengalirkan air keluar tangki.
Air terus mengalir keluar sampai air tidak lagi menyentuh saklar transistor yang
ada di bagian bawah, maka saklar transistor langsung mendeteksi tidak ada air dan
langsung mengaktifkan solenoid valve electric bagian atas untuk mengisi tangki
sampai batas saklar transistor yang ada di bagian atas.
4.5. Pengujian Lama Waktu Pengisian dan Pengosongan
Pengujian dilakukan untuk mengetahui waktu yang diperlukan sistem
untuk melakukan pengisian air dan pengosongan air pada tangki. Pengujian
dilakukan sebanyak satu kali untuk tangki dapat menampung sebanyak 51 liter air.
Pada pengisian tangki, waktu dimulai pada saat katup solenoid valve electric
bagian atas terbuka dan waktu dihentikan pada saat saklar transistor aktif dan
mematikan solenoid valve electric, waktu yang diperlukan dalam mengisi tangki
adalah 16.22 menit. Pada pengosongan tangki, waktu dimulai pada saat katup
solenoid valve electric bagian bawah terbuka dan waktu dihentikan pada saat
saklar transistor aktif dan mematikan solenoid valve electric, waktu yang
diperlukan dalam mengosongkan tangki adalah 5.47 menit. Waktu yang
diperlukan tiap solenoid berbeda, karena pada solenoid valve electric bagian atas
dalam mengisi air tergantung pada kecepatan aliran air atau debit air yang
dikeluarkan oleh air PDAM. Sedangkan pada solenoid valve electric bagian
bawah dalam mengeluarkan air lebih cepat, karena tidak ada perbedaan aliran
debit air yang keluar dari solenoid valve.
4.6. Pengujian Suhu
Pengujian dilakukan untuk mengetahui kinerja pemanas air dalam
memanaskan air dan kinerja termokopel dalam membaca suhu. Tegangan yang
dihasilkan penguat termokopel akan dikonversikan ke nilai suhu. Pengujian
dilakukan dengan menggunakan termometer air dan voltmeter. Termometer air
digunakan untuk mengukur suhu real pada air di dalam tangki, termometer
52
dicelupkan ke dalam air untuk dapat membaca suhu. Voltmeter digunakan untuk
mengukur tegangan yang dihasilkan oleh penguat termokopel AD595A yang
terhubung dengan termokopel yang terpasang pada tangki air. Nilai tegangan yang
dihasilkan akan di konversi ke nilai suhu, data konversi terdapat pada datasheet
AD595A.
Suhu awal = 27oC
Suhu akhir = 70oC
Tinggi air (tair) = 50 cm - 9 cm = 41 cm
Volume tangki pada saat pengukuran suhu:
𝑉 = 𝜋𝑟2𝑡
𝑉 = 3,14 × (20)2 𝑐𝑚 × 41 𝑐𝑚
𝑉 = 3,14 × 400 𝑐𝑚 × 41 𝑐𝑚
𝑉 = 51496 𝑐𝑚
𝑉 = 51,5 𝑐𝑚3 → 𝑉 = 51,5 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟
Tabel 4.1. Hasil Pengujian Waktu Dalam Memanaskan Air dan Pengukuran
Suhu
Waktu
(menit)
Suhu
Real (˚C)
Penguat
AD595A
(mV)
Suhu Hasil
Konversi
(˚C)
Ralat
Suhu
15 34 330,15 33 -0,029
30 41 401,12 40 -0,024
45 48 462,20 46 -0,041
60 54 533,43 53 -0,018
75 61 605,14 60 -0,016
90 67 656,33 65 -0,029
105 73 728,05 72 -0,013
120 80 789,88 78 -0,025
53
Pada sistem suhu maksimal adalah 70oC, jadi dari pengujian didapatkan
hasil pengukuran suhu saat 70oC di dapat dalam waktu 1 jam 43 menit dengan
keluaran penguat termokopel AD595A yaitu 707,53 mV.
Dapat terlihat dari hasil pengukuran, suhu yang di baca pada penguat
termokopel dengan konversi nilai tegangan ke nilai suhu tidak berbeda jauh
dengan pengukuran suhu air pada tangki menggunakan termometer air.
Ralat suhu :
Ralat Suhu
= (Suhu Konversi AD595A − Suhu Air Dalam Tangki
Suhu Air Dalam Tangki) × 100%
Ralat Suhu = (65 − 67
67) × 100%
Ralat Suhu = −0,029
Gambar 4.5. Grafik Fungsi Tegangan Terhadap Suhu
Pada grafik fungsi suhu terhadap tegangan, dapat di lihat bahwa nilai suhu
untuk 40 – 70oC terhadap tegangan penguat termokopel berupa grafik linier.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1 2 3 4 5 6 7 8
Pe
ngu
at A
D5
95
A (
mV
)
Suhu Real (˚C)
Suhu Real (˚C)
Penguat AD595A (mV)