BAB III RANCANGAN PENELITIAN
4.3. Percobaan Alat
Percobaan alat bertujuan untuk mencari nilai set point yang tepat dari tiap-tiap pilihan volume pada sistem. Set point adalah nilai acuan yang digunakan di dalam program sebagai pengendali sistem untuk mencapai volume air tertentu. Set point ini berupa nilai pencacah (counter) dari sinyal pulsa yang dihasilkan oleh sensor ketika dialiri air.
Yang dilakukan pertama adalah pengujian alat untuk mengetahui besarnya debit air pada sistem. Nilai debit air digunakan untuk menghitung frekuensi pulsa dari sensor. Frekuensi pulsa tersebut digunakan untuk perhitungan set point volume pada program. Pengujian debit air dilakukan dengan parameter isi galon penuh dan setengah. Hasil pengujian ditunjukkan pada tabel 4.1.
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Debit Air pada Sistem
Debit Air (liter/menit)
Pengujian Galon Penuh Galon Setengah Selisih ke-1 2,44 2,37 0,07 ke-2 2,32 2,29 0,034 ke-3 2,32 2,24 0,08 Rata-rata 2,36 2,3
Parameter isi galon digunakan untuk mendapatkan data pengaruh isi galon terhadap debit air pada sistem. Dari hasil pengujian debit air yang ditunjukkan tabel 4.1, rata-rata debit air saat isi galon penuh adalah 2,36 liter/menit dan saat isi galon setengah adalah 2,3 liter/menit. Selanjutnya adalah perhitungan nilai frekuensi pulsa berdasarkan persaman 2.8. Jika isi galon penuh debit airnya 2,36 liter/menit maka frekuensi pulsanya adalah :
= 7,5. = 7,5. 2,36 = 17,7 Hz
Jika isi galon setengah debit airnya 2,3 liter/menit maka frekuensi pulsanya adalah : = 7,5. = 7,5. 2,3 = 17,24 Hz
Dengan diketahuinya nilai debit air dan frekuensi pulsa maka dihitung nilai set
point perhitungan tiap-tiap pilihan volume. Tabel pengaruh perbedaan debit air dan
frekuensi pulsa terhadap waktu dan nilai set point dapat dilihat pada lembar lampiran 3. Dari tabel lampiran tersebut disimpulkan bahwa perbedaan debit air hanya berpengaruh terhadap lamanya waktu untuk mencapai nilai volume. Sedangkan nilai set point tiap
volume selalu sama. Tabel 4.2 menunjukkan hasil set point perhitungan pada tiap-tiap volume pilihan yang diambil dari lampiran 3.
Tabel 4.2 Set Point Perhitungan tiap Volume Pilihan
Volume 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Set Point 45 90 135 180 225 270 315 360 405 450 Volume 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000
Set Point 495 540 585 630 675 720 765 810 855 900 Dari tabel 4.2 disimpulkan bahwa untuk volume kelipatan 100 ml, set point perhitungannya adalah kelipatan 45. Persamaannya adalah sebagai berikut :
= 0,45
Nilai set point perhitungan ini akan menjadi dasar untuk menentukan nilai set point pada program. Set point program adalah nilai set point yang dipakai di dalam program. Set
point program berbeda dengan set point perhitungan. Perbedaan set point tersebut didasari
oleh desain alat dan hasil percobaan set point.
4.3.1. Set Point Program Dipengaruhi Desain Alat
Set point program ini terkait dengan desain alat yaitu adanya volume sisa pada
saluran air seperti dibahas dalam bab perancangan alat. Gambar 4.5 menunjukkan volume sisa saluran air pada alat.
80 mm Solenoid valve 16 mm 9 ,8 mm 120 mm Volume sisa di pipa Flow sensor Pipa keluar Volume sisa valve ke sensor
Pada gambar 4.5 ada 2 bagian volume sisa yang diperhitungkan, yaitu volume sisa
valve ke sensor dan volume sisa di pipa. Volume sisa valve ke sensor adalah volume sisa
yang masih terbaca oleh sensor setelah valve menutup. Hal ini karena posisi sensor yang berada di bawah valve. Dengan ukuran pipa diameter 16 mm dan panjang jarak valve ke sensor 80 mm, maka dapat dihitung volume sisanya adalah sebagai berikut :
= . . = . 8 . 80 = 16084,95 mm = 16,09 ml
Pipa keluar air dibuat melengkung naik pada ujung dengan tujuan untuk mempercepat proses berhentinya air. Jika dibuat seperti kran air biasa maka pada saat akhir aliran air akan menetes beberapa waktu karena pipa keluar air yang cukup panjang. Sehingga untuk memotong proses menetesnya air dan mempercepat berhentinya air, desain pipa keluar air dibuat seperti ditunjukkan gambar 4.5. Volume sisa di pipa adalah volume sisa akibat desain pipa keluar air yang melengkung. Ukuran pipa diameter 9,8 mm dan panjang 120 mm, maka dapat dihitung volume sisanya adalah sebagai berikut :
= . . = . 4,9 . 120 = 9051,56 mm = 9,05 ml
Selisih dari volume sisa valve ke sensor dan volume sisa di pipa merupakan volume sisa untuk perhitungan nilai set point program. Selisih volume sisanya adalah 7,04 ml. Mengacu pada perancangan tentang hubungan volume dengan jumlah pulsa pada tabel 3.2, maka dapat dihitung jumlah pulsa untuk mencapai volume 7,04 ml adalah 3,17 dibulatkan menjadi 3 pulsa.
Nilai set point program adalah nilai set point perhitungan pada tabel 4.2 dikurangi 3 tiap pilihan volume. Nilai set point program yang dipengaruhi oleh desain alat ditunjukkan pada tabel 4.3.
Tabel 4.3 Set Point Program Dipengaruhi Desain Alat
Volume 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Set Point 42 87 132 177 222 267 312 357 402 447 Volume 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000
Set Point 492 537 582 627 672 717 762 807 852 897
Dari tabel 4.3, pada volume 100 ml maka set point programnya adalah 43. Nilai tersebut diperoleh dari set point perhitungan dikurangi jumlah pulsa volume sisa karena desain alat,
yaitu 45 dikurangi 3, begitu seterusnya untuk volume yang lain. Set point tersebut dimasukkan ke dalam program. Persamaan untuk nilai set point program pada tabel 4.3 adalah sebagai berikut :
= (0,45 . ) − 3
Hasil percobaan set point program yang dipengaruhi desain alat secara lengkap dapat dilihat pada lembar lampiran 4. Percobaan dilakukan pada volume kelipatan 100 dari volume 100 ml sampai 2000 ml. Dari hasil percobaan disimpulkan bahwa semua hasil volume keluaran lebih besar dari nilai volume masukan. Persentase error terkecil adalah 4,42% dan terbesar adalah 9,33%.
4.3.2. Set Point Program dari Percobaan
Set point program dari percobaan adalah set point program yang dicari dengan cara
percobaan beberapa persamaan pada program kemudian diujikan pada alat untuk mencari persamaan set point program yang terbaik. Persamaan set point program yang terbaik jika perbandingan masukan dan keluaran volume dari alat memiliki selisih atau nilai persentase
error terkecil. Cara percobaannya dengan ubah nilai set point pada program kemudian
ambil data. Dari beberapa percobaan diperoleh data-data dan diambil nilai set point yang terbaik. Data set point program yang diambil dari beberapa percobaan secara lengkap dapat dilihat pada lembar lampiran 5 yaitu hasil percobaan set point program berdasarkan percobaan. Tabel 4.4 menunjukkan nilai set point program yang terbaik dari percobaan.
Tabel 4.4 Set Point Program dari Percobaan
Volume 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Set Point 39 82 124 167 209 252 294 337 379 422 Volume 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000
Set Point 464 507 549 692 643 677 719 762 804 847
Persamaan untuk nilai set point program pada tabel 4.4 adalah sebagai berikut : = (0,425 . ) − 3
Persamaan Set point tersebut merupakan persamaan terbaik dari beberapa percobaan yang telah dilakukan. Percobaan dilakukan pada volume 100 ml, 500 ml, 1000
ml, 1500 ml dan 2000 ml. Hasil percobaan dengan persamaan set point di atas adalah volume masukan dan keluaran memiliki selisih terbesar yaitu 4 ml pada percobaan volume 1500 ml. Sedangkan persentase error terkecil adalah 0,1% dan terbesar adalah 1%.