31 BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISIS
Bab ini akan membahas mengenai pengujian dan analisis pada alat Bottle Filter yang berbasis mikrokontroler. Tujuan dari pengujian adalah untuk mengetahui apakah alat yang dirancang dapat memberikan hasil sesuai dengan harapan penulis, dalam hal ini seperti spesifikasi yang telah ditulis. Sedangkan analisis digunakan untuk membandingkan hasil perancangan dengan hasil pengujian.
4.1. Metode Pengujian Bottle Filler
Sebelum melakukan pengujian pada sistem Bottle Filler secara keseluruhan, dilakukan beberapa tahapan antara lain :
1. Melakukan pengujian pada sensor yang digunakan. Dalam skripsi ini adalah water flow sensor.
2. Mencari dan menetapkan nilai yang akan digunakan sebagai parameter dari water flow sensor.
3. Melakukan pengukuran jumlah cairan yang ditakarkan oleh alat dan membandingkan dengan alat ukur. Dalam skripsi ini yang digunakan adalah gelas ukur.
4.1.1 Water Flow Sensor
Gambar 4.1 Output dari water flow sensor saat (a) kecepatan tinggi, (b) kecepatan sedang, dan (c) kecepatan rendah
Gambar 4.1 menunjukan variasi periode setiap pulsa tergantung kecepatan dari turbin yang berada di dalam water flow sensor. Gambar 4.1a menunjukkan keadaan saat turbin berputar pada keadaan cepat, Gambar 4.1b menunjukan keadaan turbin saat berputar pada keadaan sedang dan Gambar 4.1c menunjukan keadaan turbin saat berputar pada keadaan lambat.
Gambar 4.2 Diagram alir menghitung perubahan nilai pada keluaran Flow Sensor
OutputSensor yang akan digunakan sebagai pembanding pada pengecekan berikutnya. Tahap selanjutnya adalah menambahkan jumlah PulseFlow.
Jumlah dari PulseFlow ini yang digunakan sebagai parameter untuk membantu dalam proses penakaran.
4.1.2 Pengujian Flow Sensor
Pada bagian ini akan ditunjukkan hasil dari pengujian pada flow sensor. Pengujian dilakukan dengan melakukan perhitungan PulseFlow dengan melewatkan cairan dari 100 ml sampai 200 ml dengan interval 20 ml dengan cara seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.3a. Alat ukur pembanding yang digunakan ditunjukkan pada Gambar 4.3b.
Gambar 4.3 (a) Pengujian flow sensor (b) Gelas ukur 100ml .
Gambar 4.4 Grafik perhitungan PulseFlow
Grafik menunjukan bahwa flow sensor yang digunakan sudah mendekati linear sehingga metode penghitungan jumlah pulsa yang dilakukan dapat diterapkan dalam proses penakaran yang dibutuhkan pada tugas akhir ini.
4.1.3 Pengujian dalam Proses Penakaran
Sebelum melakukan proses penakaran, nilai parameter ditentukan terlebih dahulu. Langkah ini dilakukan agar kontroler bisa mengetahui berapa jumlah
PulseFlow yang sudah terhitung dan dapat sesuai dengan jumlah PulseFlow yang seharusnya.
Dengan menentukan PulseFlow setiap 100 ml yaitu 79 yang berasal dari nilai rata-rata yang dibulatkan keatas dan ditunjukkan pada Tabel 4.1. Dengan begitu maka perhitungan pada proses penakaran ini adalah sebagai berikut :
1 2 3 4 5 6
�� � �� � = � � ℎ�� �
100 × 79………(4.1)
PulseFlowTakar = Jumlah PulseFlow yang harus dipenuhi.
Jumlah Takar = Input takaran yang diinginkan user (ml).
Dengan metode perhitungan seperti yang ditunjukkan pada Persamaan 4.1, dilakukan pengujian yaitu dengan melakukan percobaan untuk pengisian 500 ml sampai dengan 5000 ml dengan interval 500 ml. Hasil dari percobaan ini ditunjukkan pada tabel dan grafik di bawah ini.
Tabel 4.2 Hasil Penakaran dengan flow sensor
Gambar 4.5 Grafik Hasil Penakaran flow sensor
Dengan hasil percobaan yang ditunjukkan oleh Tabel 4.2 dan grafik rata-rata hasil percobaan yang ditunjukkan oleh Gambar 4.5, terlihat bahwa hasil pengukuran dengan menggunakan water flow sensor dan metode yang digunakan, didapatkan hasil yang mendekati dengan nilai volume yang diharapkan walaupun hasilnya tidak bisa 100 % tepat dengan yang diharapkan. Pengukuran ini mempunyai ralat di bawah 1 % untuk nilai takaran 1000 ml ke atas. Untuk nilai takaran yang berada dibawahnya dengan percobaan untuk 500 ml yang dilakukan 5 kali, hasilnya selalu didapatkan ralat yaitu sekitar 3%. Hal ini dikarenakan water flow sensor ini akan bekerja maksimal pada laju air 1 liter sampai 30 liter, pernyataan ini berdasarkan spesifikasi dari sensor yang digunakan
4.2 Pengujian Keseluruhan Bottle Filler yang Berbasis mikrokontroler
Sub bab ini akan menunjukan hasil dan analisa untuk pengujian keseluruhan pada alat Bottle Filler yang berbasis mikrokontroler. Berikut adalah pengujian yang dilakukan :
1. Pengujian waktu pengisian dan pengujian jumlah takaran untuk setiap botol.
2. Pengujian pangisian di UD. MITRA TANI. y = 0.996x - 6.373
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
4.2.1 Pengujian Waktu Pengisian
Pengujian ini dilakukan dengan menghitung waktu pengisian pada tiap-tiap slot botol yang disediakan. Dengan empat variasi yaitu pada saat satu slot botol aktif, dua slot botol aktif, tiga botol aktif, dan semua slot aktif mengisi dengan dua sample untuk masing- masing variasi Pengujian ini dilakukan untuk mencapai target yang dituliskan pada spesifikasi alat ini yaitu 1.5 menit untuk pengisian 1200 ml, sehingga Pada pengujian ini, jumlah takaran yang digunakan adalah 1200 ml.
Sebelumnya akan dilakukan analisa perhitungan laju air berdasarkan mekanik yang dibuat seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.6.
Gambar 4.6 Desain mekanik Keterangan : 1. Keluaran dari tampungan.
2. Masukan ke dalam flow sensor.
3. Keluaran dari flow sensor yang terhubung dengan valve.
Cairan yang digunakan memiliki massa jenis yaitu 1 g/cm3 . Nilai massa jenis ini didapatkan dari rumus yaitu :
�=
Dengan : ρ = Massa jenis (g/cm3 ). m = Massa (gram). V = Volume (cm3).
Berdasarakan pengukuran yang dilakukan, cairan yang digunakan mempunyai berat yaitu 100 g untuk 100 ml air, sehingga perhitungan menjadi
�
=
100 �100 � 3 = 1 g/cm
3
Pengukuran berat cairan ditunjukkan pada Gambar 4.7, dari gambar tersebut terlihat selisih berat pada saat diberi gelas ukur kosong dan gelas ukur yang diisi cairan sebanyak 100 ml.
Setelah mengetahui massa jenis dari cairan yang digunakan maka selanjutnya adalah menentukan debit air Q yang dikeluarkan oleh tampungan yang ditunjukkan pada gambar 4.8. Nilai debit air dapat didapatkan dengan perhitungan dibawah ini.
=
�
.
Dengan : Q = Debit air per satuan waktu (m3/s)
A = Luas penampang ( m2)
v = Kecepatan ( m/s )
Gambar 4.8 Model tangki penampung.
Nilai kecepatan laju air (V) pada bak terbuka dapat didapatkan dengan rumus berikut.
=
2.
�
.
ℎ
Dengan : v = Kecepatan laju air (m/s)
g = Percepatan gravitasi ( m/s2)
Dengan ketinggian 12 cm yang mana merupakan level tertinggi air, dan 10 m/s2 yang mana adalah nilai untuk percepatan gravitasi bumi maka perhitungan akan menjadi seperti di bawah ini
v= 2 × 10 2× 0.12
= 2.4 2 2
= 1.54 /
Luas penampang lingkaran pada penampung mempunyai diameter 1,1 cm sehingg luas penampang A pada tampungan ini adalah 0,95 cm2, sehingga debit air Q dapat dihitung dengan perhitungan di bawah ini.
= � ×
= 0.95 � 2 × 1.54
= 0.95 × 10−4 2 × 1.54
= 146.3� 3
Gambar 4.8 Sambungan selang pada flow sensor
Sambungan selang ini mempunyai luas penampang yang berbeda yaitu 0.5cm2, sedangkan luas penampang selang keluaran adalah 0.95 cm2. Sehingga dengan menggunakan persamaan kontinuitas dapat mencari kecepatan yang berubah diakibatkan berbedaan luas penampang ini adalah sebagai berikut.
�1. 1 = �2 2
0.95 × 10−4 2 . 1.54 = 0.5 × 10−4 2.
2
2 =
0.95 ×10−4 2 .1.54 0.5 ×10−4 2
2 = 2,92
Dengan kecepatan laju air pada bagian 2 pada Gambar 4.6 adalah 2.92 m/s untuk saat ketinggian air saat maksimum. Berikutnya cairan masuk ke bagian 3 pada Gambar 4.6 yaitu bagian keluaran dari flow yang masuk ke bagian solenoid valve
Dengan menganggap bahwa solenoid valve yang digunakan hanya berfungsi
sebagai kran maka debit akan tetap sama 146� 3 . Dengan begitu maka apabila
diketahui nilai debit air, maka waktu pengisian untuk 1200 ml akan dihitung,
= �
Perhitungan di atas menunjukan bahwa waktu pengisian untuk 1200 ml adalah 8.21 sekon, dengan hasil tersebut maka waktu pengisian jauh lebih cepat dibandingkan waktu yang ditentukan pada spesifikasi yaitu 1.5 menit untuk pengisian di setiap outlet.
Percobaan untuk mendapatkan waktu pengisian setiap outlet mempunyai hasil sebagai berikut :
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Waktu Pengisian
Waktu Pengisian 1200 ml
pengisian ke I dan pengisian ke VII, dikarenakan level air yang berkurang yang menyebabkan terjadi perbedaan tekanan sehingga waktu pengisian lebih lama.
Perbedaan waktu pengisian berdasarkan perhitungan dan percobaan ini dikarenakan sistem kerja analogi dari solenoid valve. Gambar 4.9 dibawah ini menunjukan wujud dari solenoid valve yang digunakan.
Gambar 4.9 Komponen Solenoid Valve[5] Keterangan : 1. Valve’s body
2. Inlet 3. Outlet 4. Koil
5. Kumparan
6. Kabel Catu Daya
7 Plunger 8. Per 9. Lubang
Dari percobaan ini juga didapatkan hasil percobaan pengukuran untuk setiap outlet yang ditunjukkan pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4 Hasil Pengukuran tiap outlet.
Hasil Pengukuran untuk setiap 1200 ml
I II III IV V VI VII
Outlet 1 1190 1188 1186 1189 1191 1189 1188 Outlet 2 1188 1189 1190 1187 1187 1189 1186 Outlet 3 1192 1192 1191 1191 1189 1191 1190 Outlet 4 1190 1191 1192 1189 1187 1190 1188
Dari hasil di atas terlihat bahwa volume terukur selalu lebih kecil dari air volume yang diinginkan. Hasil tidak bisa selalu konstan di satu nilai tertentu yang dikarenakan oleh flow sensor yang digunakan.
Gambar 4.10 Pengukuran untuk 1200 ml. 4.2.2 Pengujian pengisian di UD. Mitra Tani
Pengujian ini dilakukan untuk mencapai target produksi dalam 6 jam kerja yaitu 1000 botol seperti yang dituliskan pada spesifikasi alat ini. Pengujian dilakukan selama satu jam untuk mendapatkan jumlah botol yang terisi.
1200
Gambar 4.11 Pemasangan pada UD. Mitra Tani
Gambar 4.12 Botol setelah pengisian
