FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Gambar 7 Hall effect sensor tipe ATS 276
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.2.2 Pengujian dengan Hall Sensor
4.2.2.1 Cara Kerja Sensor
Pada diagram alir berikut
digambarkan cara kerja sensor pengukur perubahan TMA dengan menggunakan
sensor Hall. Perubahan TMA akan
menyebabkan perubahan posisi pelampung. Dengan adanya tali yang terpasang pada
pulley, gerakan pelampung mengikuti
perubahan TMA akan memutar pulley.
Dua magnet dengan kutub berbeda yang dipasang secara simetris pada pulley
akan memberikan efek yang berbeda pada sensor hall ketika terjadi perubahan posisi. Perubahan posisi magnet yang ada pada
pulley akibat pergerakan pelampung tersebut
merupakan indikator perubahan TMA yang akan diterima oleh sensor.
Gambar 24 Diagram alir cara kerja sensor
Dengan menggunakan dua hall effect
latch sensor dengan sifat output yang
berkebalikan, untuk gerakan satu arah, salah satu sensor (misal sensor pertama) akan memberikan efek ketika didekati oleh magnet dengan kutub utara dan kemudian akan netral kembali setelah didekati oleh magnet kutub selatan. Untuk gerakan dengan arah berkebalikan, sensor yang kedua akan memberikan efek ketika didekati oleh magnet dengan kutub selatan dan akan netral kembali ketika ada magnet dengan kutub utara.
Gambar 26 Perubahan posisi magnet dan
..nilai output karena putaran
..pada pulley
4.2.2.2 Output Rangkaian Elektronik
.Penerjemah Arah Gerakan
.dengan Input.dari Hall .Sensor
Perbedaan arah gerakan pada pulley
akan memberikan perbedaan nilai input pada
rangkaian penerjemah arah gerakan.
Perbedaan nilai input tersebut akan
diterjemahkan oleh rangkaian penerjemah arah gerakan menjadi output berupa sinyal dengan bentuk yang berbeda antara gerakan searah jarum jam (clock wise: CW) dengan berlawanan arah jarum jam (counter clock
wise: CCW). Nilai output dari rangkaian
penerjemah arah gerakan untuk arah yang berlawanan tersebut tergambarkan pada tabel 8. Dengan asumsi bahwa gerakan searah jarum jam sama dengan kejadian penurunan tinggi muka air, maka sinyal
output yang dihasilkan oleh rangkaian ada
pada pin 3 (pada gate 3), sedangkan sinyal
output untuk kejadian peningkatan tinggi
muka air ada pada pin 4.
Tabel 8 Arah putaran pada pulley dan nilai
output
Dengan menggunakan rangkaian elektronik untuk penerjemah arah gerakan,
arah gerakan TMA akan dapat diketahui. Naik ataupun turunya TMA akan diketahui melalui bentuk pulsa yang dihasilkan oleh rangkaian. Peningkatan TMA bisa diketahui melalui sinyal yang dikeluarkan dari 4,
sedangkan penurunan TMA akan
menghasilkan sinyal pada pin 3.
Gambar 27 Sinyal keluaran untuk gerakan turun (sinyal B pada pin 3)
Gambar 28 Sinyal keluaran untuk gerakan naik (sinyal A pada pin 4) 4.3 Pemanfaatan Rangkaian Penerjemah
.Arah Gerakan Untuk Pengukuran
.Perubahan Tinggi Muka Air
Output dari rangkaian penerjemah
arah juga dapat dimanfaatkan untuk
mengetahui besar perubahan tinggi muka air. Arah gerakan diketahui berdasarkan bentuk pulsa yang dihasilkan, sedangkan besar perubahan TMA diketahui berdasarkan jumlah output pulsa untuk setiap kejadian. Besar perubahan tersebut baru dapat diketahui setelah dilakukan pengolahan lanjut terhadap sinyal output dari rangkaian penerjemah arah gerakan.
4.3.1 Pengolahan Sinyal Output dari
.Rangkaian Penerjemah Arah
.Gerakan
Untuk tujuan mengetahui besar perubahan pada rangkaian penerjemah arah gerakan, menigkatkan jumlah data yang
dapat terukur (storage data) dan
menghemat pemakaian catu daya, sinyal
output dari rangkaian penerjemah arah
gerakan bisa diolah terlebih dahulu. Hal-hal tersebut dapat dilakukan dengan cara
membalikan nilai output menggunakan
rangkaian inverter dan mengurangi lebar
pulsa menggunakan rangkaian monostable
positive-negative edge trigger dengan
4.3.1.1 Aplikasi Rangkaian Inverter dan ..Analog Switch
IC 4069 yang berisikan sirkuit
inverter dapat mengubah nilai output
menjadi nilai yang berkebalikan dengan nilai
inputnya. Dengan menggunakan input dari
rangkaian penerjemah arah gerakan (IC 4093), untuk gerakan naik, output pada pin 3 yang selalu dalam kondisi on akan diubah menjadi kondisi off. Perubahan nilai output
yang selalu dalam kondisi on menjadi kondisi off tersebut dapat menghemat pemakaian catu daya. Catu daya tersebut bisa dimanfaatkan untuk pengukuran disaat terjadinya perubahan TMA.
4.3.1.2 Aplikasi Rangkaian Monostable
..Positive dan Negative Edge
..Trigger.dan Gerbang OR
Pemanfaatan rangkaian monostable
positive edge trigger dan negative edge
trig-ger bertujuan untuk mengurangi periode
atau lebar pulsa (pulse width) yang
dihasilkan dari rangkaian penerjemah arah gerakan.Pengurangan lebar pulsa tersebut dapat mengurangi pemakaian catu daya ketika ada sinyal yang dihasilkan. Pada saat dioperasikan, rangkaian monostablepositive
edge trigger akan menghasilkan sinyal
ketika terjadi transisi dari sinyal rendah ke
tinggi, sedangkan rangkaian monostable
negative edge trigger menghasilkan sinyal
pada saat transisi sinyal tinggi menjadi rendah. Kombinasi nilai kapasitor dan resistor akan menentukan lebar pulsa yang
dihasilkan oleh rangkaian monostable
positive dan negative edge trigger. Pada
penelitian ini digunakan, rangkaian
monostable yang dibuat menggunakan
resistor 10Ω dan kapasitor 1nF dengan periode <1s
Gambar 29 Perubahan bentuk sinyal setelah melewati rangkaian inverter
Rangkaian terakhir yang digunakan
adalah gerbang OR. Dengan
menggabungkan output dari rangkaian
monostable positive dan negative edge
trigger menggunakan gerbang OR, satu
pulsa yang menggambarkan suatu kejadian (1 sinyal untuk 1 putaran penuh pada pulley) dapat diterjemahkan menjadi dua informasi, yaitu menjadi sinyal awal dan akhir kejadian. Setelah melewati gerbang OR,
untuk setengah putaran pada pulley akan
dihasilakan dua sinyal. Untuk gerakan satu arah, sinyal akhir dari suatu kejadian merupakan sinyal awal untuk kejadian berikutnya.
4.3.2 Resolusi Pengukuran
Gambar 31 Lingkaran dalam dan luar pada
pulley
Perubahan TMA akan menyebabkan
perputaran pulley. Pemasangan tali pada
pulley yang terhubung dengan pelampung
dapat dilakukan pada lingkaran dalam (besar) ataupun lingkaran luar (kecil) pulley. Sinyal perubahan TMA setelah melewati rangkain gerbang OR akan dihasilkan setiap setengah keliling gerakan pada lingkaran dalam ataupun lingkaran luar
pada pulley. Resolusi pengukuran yang
merupakan jarak terkecil yang dapat terukur oleh sensor adalah jarak setengah keliling lingkaran tersebut.
Ukuran diameter lingkaran yang digunakan untuk melilitkan tali berbanding terbalik dengan resolusi yang didapatkan. Diameter lingkaran bagian dalam yang lebih
kecil dibandingkan dengan diameter
lingkaran bagian luar akan memberikan
resolusi yang lebih tinggi. Resolusi
pengukuran dengan menggunakan lingkaran bagian dalam dengan diameter 1 cm adalah 1.57 cm. Ketika ada peningkatan tinggi muka air yang kurang dari 1.57cm dan kemudian terjadi penurunan tinggi muka air, maka kejadian peninngkatan TMA tersebut tidak dapat terekam oleh sensor. Ukuran resolusi ketika menggunakan lingkaran bagian dalam tersebut adalah resolusi terbaik yang bisa dihasilkan oleh sensor dengan menggunakan pulley tersebut.
Dengan rancangan fisik alat yang telah dibuat, resolusi pengukuran yang dihasilkan dengan menggunakan hall effect
sensor sebagai sensor perubahan TMA
sudah cukup bagus. Sensor ini dapat digunakan untuk pengukuran TMA pada aliran air dengan perubahan TMA yang lebih besar dari resolusi alat, seperti pada aliran sungai yang kecil dengan perubahan TMA yang cenderung besar. Sensor ini kurang tepat jika digunakan pada aliran air dengan dinamika perubahan TMA yang relatif kecil seperti pada sungai yang lebar dengan perubahan TMA yang relatif kecil dan diluar resolusi sensor. Apabila digunakan dalam estimasi debit, data TMA yang didapat dari sensor ini memiliki resiko kesalahan yang cukup besar
4.3.3 Visualisasi Output Rangkaian
..Penerjemah Arah Gerakan
Data perubahan tinggi muka air ini dapat menggambarkan cara kerja rangkaian penerjemah arah gerakan dan sensor gerakan yang digunakan. Setiap ada perubahan tinggi muka air, maka tinggi muka air akan
berkurang (decrement) ataupun bertambah
(increment) sebesar resolusi terkecil yang
mampu diukur oleh sensor, yaitu ±0.055m (lilitan tali pada lingkaran luar pulley,
resolusi rendah).
Dilihat dari titik-titik pengukuran dengan selang yang tidak tetap diketahui bahwa sensor yang dibuat hanya akan melakukan pengukuran pada saat terjadi perubahan tinggi muka air saja, sehingga pemakaian catu daya ketika pengiriman sinyal output dari rangkaian akan lebih hemat tanpa mengurangi kemampuan sensor untuk mengamati perubahan tinggi muka air secara detail. Cara kerja alat yang hanya
mengukur pada waktu tertentu saja
memungkinkan alat untuk dapat dipakai dalam jangka waktu yang lama karena pemakaian catu daya yang lebih sedikit dibandingkan dengan alat yang mengukur secara terus menerus.
V. SIMPULAN DAN SARAN 5.1 SIMPULAN
Dengan menggunakan hall effect
sensor sebagai sensor yang memberikan
input bagi rangkaian penerjemah arah gerakan, rangkaian penerjemah arah gerakan yang dibentuk dari IC 4093 tersebut dapat
dimanfaatkan untuk membedakan arah gerakan.
Rangkaian penerjemah arah gerakan dengan input dari hall effect sensor dapat dimanfaatkan untuk pengukuran perubahan tinggi muka air. Untuk tujuan tersebut terlebih dahulu ditambahkan rangkaian
rangkaian inverter serta rangkaian
monostable positive-negative edge trigger
dengan output terakhir pada gerbang OR. Rangkaian tersebut hanya akan mengukur pada saat ada perubahan tinggi muka air.
Penambahan rangkaian tersebut akan
menghemat pemakaian catu daya. Setelah melewati gerbang OR, untuk setengah putaran pada pulley akan dihasilkan dua sinyal perubahan arah gerakan (searah).
Pulley berdiameter 1cm akan
memberikan resolusi pengukuran sebesar 1.57cm. Dengan ukuran resolusi tersebut, alat ukur TMA dengan menggunakan sensor ini tidaklah cocok digunakan untuk semua kondisi aliran air. Dengan menggunakan perangkat fisik alat yang telah dibuat, sensor ini dapat digunakan untuk pengukuran TMA pada aliran air dengan perubahan TMA yang lebih besar dari resolusi alat seperti pada aliran sungai yang kecil dengan perubahan TMA yang cenderung besar. Sensor ini kurang tepat jika digunakan pada aliran air dengan dinamika perubahan TMA yang kecil seperti pada sungai lebar.
5.2 SARAN
Resolusi pengukuran yang didapat
dengan menggunakan Hall effect latch
sensor masih tergolong rendah. Untuk
meningkatkan resolusi pengukuran dapat Gambar 33 Visualisasi hasil olahan data dari output rangkaian penerjemah arah gerakan
4.3.3 Visualisasi Output Rangkaian
..Penerjemah Arah Gerakan
Data perubahan tinggi muka air ini dapat menggambarkan cara kerja rangkaian penerjemah arah gerakan dan sensor gerakan yang digunakan. Setiap ada perubahan tinggi muka air, maka tinggi muka air akan
berkurang (decrement) ataupun bertambah
(increment) sebesar resolusi terkecil yang
mampu diukur oleh sensor, yaitu ±0.055m (lilitan tali pada lingkaran luar pulley,
resolusi rendah).
Dilihat dari titik-titik pengukuran dengan selang yang tidak tetap diketahui bahwa sensor yang dibuat hanya akan melakukan pengukuran pada saat terjadi perubahan tinggi muka air saja, sehingga pemakaian catu daya ketika pengiriman sinyal output dari rangkaian akan lebih hemat tanpa mengurangi kemampuan sensor untuk mengamati perubahan tinggi muka air secara detail. Cara kerja alat yang hanya
mengukur pada waktu tertentu saja
memungkinkan alat untuk dapat dipakai dalam jangka waktu yang lama karena pemakaian catu daya yang lebih sedikit dibandingkan dengan alat yang mengukur secara terus menerus.
V. SIMPULAN DAN SARAN 5.1 SIMPULAN
Dengan menggunakan hall effect
sensor sebagai sensor yang memberikan
input bagi rangkaian penerjemah arah gerakan, rangkaian penerjemah arah gerakan yang dibentuk dari IC 4093 tersebut dapat
dimanfaatkan untuk membedakan arah gerakan.
Rangkaian penerjemah arah gerakan dengan input dari hall effect sensor dapat dimanfaatkan untuk pengukuran perubahan tinggi muka air. Untuk tujuan tersebut terlebih dahulu ditambahkan rangkaian
rangkaian inverter serta rangkaian
monostable positive-negative edge trigger
dengan output terakhir pada gerbang OR. Rangkaian tersebut hanya akan mengukur pada saat ada perubahan tinggi muka air.
Penambahan rangkaian tersebut akan
menghemat pemakaian catu daya. Setelah melewati gerbang OR, untuk setengah putaran pada pulley akan dihasilkan dua sinyal perubahan arah gerakan (searah).
Pulley berdiameter 1cm akan
memberikan resolusi pengukuran sebesar 1.57cm. Dengan ukuran resolusi tersebut, alat ukur TMA dengan menggunakan sensor ini tidaklah cocok digunakan untuk semua kondisi aliran air. Dengan menggunakan perangkat fisik alat yang telah dibuat, sensor ini dapat digunakan untuk pengukuran TMA pada aliran air dengan perubahan TMA yang lebih besar dari resolusi alat seperti pada aliran sungai yang kecil dengan perubahan TMA yang cenderung besar. Sensor ini kurang tepat jika digunakan pada aliran air dengan dinamika perubahan TMA yang kecil seperti pada sungai lebar.
5.2 SARAN
Resolusi pengukuran yang didapat
dengan menggunakan Hall effect latch
sensor masih tergolong rendah. Untuk
meningkatkan resolusi pengukuran dapat Gambar 33 Visualisasi hasil olahan data dari output rangkaian penerjemah arah gerakan
dilakukan beberapa cara, diantaranya adalah penerapan prinsip gear ratio. Pada penelitian yang telah dilakukan, sinyal perubahan tinggi muka air baru akan dihasilkan setelah ada putaran yang relatif jauh pada pulley. Dengan menerapkan prinsip gear ratio, jarak
putaran yang pendek pada pulley dapat
dikonversi menjadi putaran yang lebih jauh,
sehingga dapat memberikan resolusi
pengukuran yang lebih baik. penambahan jumlah magnet dan pengaturan posisinya
pada pulley juga memungkinkan untuk
meningkatkan resolusi pengukuran.
DAFTAR PUSTAKA
Anachip Corp. 2004. Complementary
Output Hall Effect Latch-ATS
276/277. http://www.datasheet4u.net/
datasheet/A/T/S/ATS276_ETC.pdf.htm l [13 Juni 2011]
Asdak. 1995. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.
BPPT. 2011. Data Tahunan Debit Sungai. http://www.kelair.bppt.go.id/~jsisda/De - bit/yearbook.html [6 April 2011]
Guenther H. 2011. The Tools and
Technology being used to study the Bats at the Neda Mine Hibernaculum, Neda Wisconsin..http://www.seii.com/
bats/tools/default.htm [21 April 2011]
Honeywell. 2005. Chapter 2 Hall Effect Sensors.http://content.honeywell.com/s ensing/prodinfo/solidstate/technical/cha pter2.pdf. [25 Februari 2011]
Jack M. 2010. Hall-Effect Sensors.
http://www.designworldonline.com/arti cles/5779/315/Choose-Your-Best-Pneu matic-Cylinder-Sensor-Here.aspx [23 Agustus 2011]
Kalih Electronics. 2011. Encoder Switches (EN971312R 04). http://dgkaihua.en. made-in-china.com/product/JMrnyqIK hoVT/China-Encoder-Switches-EN971 312R-04-.html [24 Juni 2011] National Semoconductor. 1993. CD4047 MONOSTABLE/ASTABLE MULTI VIBRATOR.http://pdf1.alldatasheet.co m/datasheet.pdf/view/80421/NSC/CD4 047BM/+504_3UKPC/1D.t9YwHT+/d atasheet.pdf [27 Juli 2011 ] Panasonic. 2010. 10mm Square GS Encoders. http://industrial.panasonic com/ [8 Juni 2011]
Philips. 1995. HEF4071B Gates: Quadruple
2-input OR Gate. http://www.datasheet
catalog.com/datasheets_pdf/H/E/F/4/ H EF4071.shtml [25 April 2011]
Rickly Hidrological Company. 2009. Float Type Instruments. http://www.rickly.co m/sm / FloatType/WaterLevelRecorder s.htm [21 Februari 2011]
Stanley M. 2008. BTC M850 Optical Mouse
Teardown.http://www.eehomepagecom
/report.php?report=20080214 [12 Mei
2011]
Tanujaya. 2010. Resistor/ Tahanan. http://ta nujaya.webs.com/elecronic.component s .htm. [24 Juni 2011]
Texas Instrument. 2003. CD4047
Types-CMOSLow-Power Monostable/Astable
Multivibrator.http://www.alldatasheet.c om/datasheet-Pdf/pdf/26874/TI/ CD40 47.html. [2 Maret 2011]
Texas Instrument. 2003. CD4093 Types-CMOS Quad 2 Inpunt NAND Schmitt Triggers. http://www.alldatasheet.com/ datasheet-pdf/pdf/26897/TI/ CD4093. html. [30 Mei 2011]
Triesnawati H. 2006. AWLR (Automatic
Water Level Recording) Basis
Kalkulator Printing [Skripsi]. IPB. Bogor.
dilakukan beberapa cara, diantaranya adalah penerapan prinsip gear ratio. Pada penelitian yang telah dilakukan, sinyal perubahan tinggi muka air baru akan dihasilkan setelah ada putaran yang relatif jauh pada pulley. Dengan menerapkan prinsip gear ratio, jarak
putaran yang pendek pada pulley dapat
dikonversi menjadi putaran yang lebih jauh,
sehingga dapat memberikan resolusi
pengukuran yang lebih baik. penambahan jumlah magnet dan pengaturan posisinya
pada pulley juga memungkinkan untuk
meningkatkan resolusi pengukuran.
DAFTAR PUSTAKA
Anachip Corp. 2004. Complementary
Output Hall Effect Latch-ATS
276/277. http://www.datasheet4u.net/
datasheet/A/T/S/ATS276_ETC.pdf.htm l [13 Juni 2011]
Asdak. 1995. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.
BPPT. 2011. Data Tahunan Debit Sungai. http://www.kelair.bppt.go.id/~jsisda/De - bit/yearbook.html [6 April 2011]
Guenther H. 2011. The Tools and
Technology being used to study the Bats at the Neda Mine Hibernaculum, Neda Wisconsin..http://www.seii.com/
bats/tools/default.htm [21 April 2011]
Honeywell. 2005. Chapter 2 Hall Effect Sensors.http://content.honeywell.com/s ensing/prodinfo/solidstate/technical/cha pter2.pdf. [25 Februari 2011]
Jack M. 2010. Hall-Effect Sensors.
http://www.designworldonline.com/arti cles/5779/315/Choose-Your-Best-Pneu matic-Cylinder-Sensor-Here.aspx [23 Agustus 2011]
Kalih Electronics. 2011. Encoder Switches (EN971312R 04). http://dgkaihua.en. made-in-china.com/product/JMrnyqIK hoVT/China-Encoder-Switches-EN971 312R-04-.html [24 Juni 2011] National Semoconductor. 1993. CD4047 MONOSTABLE/ASTABLE MULTI VIBRATOR.http://pdf1.alldatasheet.co m/datasheet.pdf/view/80421/NSC/CD4 047BM/+504_3UKPC/1D.t9YwHT+/d atasheet.pdf [27 Juli 2011 ] Panasonic. 2010. 10mm Square GS Encoders. http://industrial.panasonic com/ [8 Juni 2011]
Philips. 1995. HEF4071B Gates: Quadruple
2-input OR Gate. http://www.datasheet
catalog.com/datasheets_pdf/H/E/F/4/ H EF4071.shtml [25 April 2011]
Rickly Hidrological Company. 2009. Float Type Instruments. http://www.rickly.co m/sm / FloatType/WaterLevelRecorder s.htm [21 Februari 2011]
Stanley M. 2008. BTC M850 Optical Mouse
Teardown.http://www.eehomepagecom
/report.php?report=20080214 [12 Mei
2011]
Tanujaya. 2010. Resistor/ Tahanan. http://ta nujaya.webs.com/elecronic.component s .htm. [24 Juni 2011]
Texas Instrument. 2003. CD4047
Types-CMOSLow-Power Monostable/Astable
Multivibrator.http://www.alldatasheet.c om/datasheet-Pdf/pdf/26874/TI/ CD40 47.html. [2 Maret 2011]
Texas Instrument. 2003. CD4093 Types-CMOS Quad 2 Inpunt NAND Schmitt Triggers. http://www.alldatasheet.com/ datasheet-pdf/pdf/26897/TI/ CD4093. html. [30 Mei 2011]
Triesnawati H. 2006. AWLR (Automatic
Water Level Recording) Basis
Kalkulator Printing [Skripsi]. IPB. Bogor.