BAB III
PERANCANGAN ALAT
Pada bab ini akan dijelaskan mengenai perancangan dan realisasi dari sistem destilasi, yaitu destilator, penutup destilator, isolator, dan kondenser. Bahasan perancangan akan dimulai dengan penjelasan singkat cara kerja alat, kemudian penjelasan pemakaian bahan sistem destilator. Serta juga perancangan sistem destilasi.
Pembahasan selanjutnya mengenai penjelasan monitoring system yang akan digunakan untuk memantau suhu, kadar garam dan volume air laur yang ada didalam destilator. Kemudian pembahasan diakhiri dengan penjelasan dari sistem destilator dan monitoring system yang terintegrasi.
3.1. Gambaran Sistem Destilasi
Sistem yang dirancang oleh penulis adalah alat yang akan mengubah air laut menjadi air tawar yang nantinya akan digunakan untuk kebutuhan sehari-hari dengan cara memanaskan air laut sehingga menguap menggunakan sumber panas dari matahari dan
kemudian uap air itu akan diembunkan, sehingga didapatkan air tawar. Realisasi alat ini adalah daerah yang berada disekitar pantai, dimana sumber air laut dan sinar matahari melimpah, sedangkan air tawar cenderung susah didapat. Sistem destilasi ini terdiri dari empat bagian, yaitu destilator, penutup destilator, isolator, dan kondenser.
3.2. Perancangan Sistem Destilasi
Pada bagian akan menjelaskan perancangan sistem destilasi dan pemakaian bahan yang dipakai dalam membuat sistem destilasi. Perancangan sistem destilasi akan dibagi dan dijelaskan pada beberapa bagian, sebagai berikut:
3.2.1. Destilator
Destilator pada skripsi ini adalah sebuah balok tanpa atap dan terbagi menjadi dua bagian, yaitu bagian dalam yang terbuat dari aluminium dan bagian luar dari beton. Bagian destilator pada bagian dalam berukuran panjang × lebar × tinggi adalah 40cm × 25cm × 15cm dan mempunyai ketebalan 1mm, sedangkan bagian luar hanya sebagai penutup destilator bagian dalam dengan ketebalan 3cm.
Gambar 3.1 Rancangan destilator
Gambar 3.2 Realisasi destilator (tampak atas)
3.2.2. Penutup Destiator
Tipe penutup destilator ini menggunakan tipe dua permukaan kaca miring. Bagian ini menggunakan kaca bening atau float glass dengan ketebalan 5mm. Pada bagian ujung atas terdapat ventilasi yang akan digunakan untuk mengalirkan udara dingin dari kondenser.
Gambar 3.3 Rancangan penutup destilator
Gambar 3.4 Realisasi penutup destilator
3.2.3. Isolator
Isolator akan menjadi bagian yang melapisi destilator terhadap pengaruh suhu luar. Isolator ini akan menggunakan dua macam isolator yaitu menggunakan glasswool dan kayu mahoni. Glasswool akan digunakan sebagai
isolator utama sedangkan kayu mahoni selain fungsinya sebagai isolator juga berfungsi untuk melindungi destilator dari pengaruh luar.
Karena isolator itu harus mempunyai nilai konduktivitas termal yang cukup rendah atau bisa disebut bahan isolator maka glasswool yang mempunyai nilai konduktivitas termal 0,024 W/m℃, merupakan salah satu isolator yang baik. Namun glasswool tidak akan bertahan lama ketika pemakaian berada diruang terbuka. Maka kayu mahoni menjadi pilihan penulis sebagai pelindung dari glasswool selain kuat dan tahan lama, kayu mahoni merupakan kayu yang bersifat isolator yang baik dibanding kayu lain yang mudah dijumpai.
3.2.4. Kondenser
3.3. Perancangan Monitoring System
Monitoring system adalah sebuah sistem dimana tujuan dari penulis, pengguna dapat memantau tiga parameter. Yaitu suhu, kadar garam, dan volume air didalam destilator, masing-masing akan ditampilkan dengan konfigurasi suhu dalam satuan ℃, kadar garam dalam satuan ppm dan volume air dalam satuan Liter. Pada perancangan monitoring system akan dibagi menjadi tiga, yaitu perancangan perangkat keras, perancangan elektronika, dan perancangan perangkat lunak.
Gambar 3.5 Diagram blok monitoring system
3.3.1. Perancangan Perangkat Keras
Gambar 3.6 Realisasi perangkat keras
3.3.2. Perancangan Elektronika
Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai perancangan elektronika yang dipakai dalam sistem yang akan dibuat. Perancangan elektronika dalam pembutan tugas akhir ini terdiri dari bagian-bagian utama sebagai berikut:
1. Mikrokontroler jenis Arduino Mega 2560 sebagai pengendali utama. 2. Sensor TDS.
3. Sensor DS18B20. 4. Pelampung tangki. 5. LCD 20x4.
6. I2C.
3.3.2.1. Pengendali Utama
Pengendali utama pada tugas akhir ini menggunakan board Arduino Mega 2560 dengan IC mikrokontroler ATmega 2560. Sebagai pengendali utama, tugas mikrokontroler antara lain:
3. Mengolah data keluaran dari pelampung tangki untuk ketinggian air dan untuk volume air.
4. Menyalakan buzzer ketika kadar garam melebihi 5000 ppm, dan volume air kurang dari 3 Liter atau lebih dari 10 Liter.
5. Menampilkan hasil olah data mikrokontroler.
Tabel 3.1. Konfigurasi pin mikrokontroler Arduino Mega 2560 yang digunakan
Nama Port Fungsi
PORT SDA Terhubung dengan pin SDA I2C PORT SCL Terhubung dengan pin SCL I2C
PORT A0 Terhubung dengan pin data pada sensor TDS PORT A1 Terhubung dengan pin data pada pelampung tangki PORT D2 Terhubung dengan pin data pada sensor DS18B20
PORT D9 Terhubung dengan VCC buzzer
Gambar 3.7 Skema rancangan pengendali utama
3.3.2.2. Sensor TDS
selain murah juga cukup mudah dalam digunakan, namun kekurangannya adalah pembacaan sensor kurang akurat dibandingkan dengan TDS meter.
Berikut merupakan skema konfigurasi sensor TDS dengan Arduino Mega 2560.
Gambar 3.8 Wiring sensor TDS
3.3.2.3. Sensor DS18B20
Penggunaan sensor DS18B20 untuk sensor suhu pada skripsi ini
karena sensor ini memiliki tingkat ketelitian yang cukup tinggi dan waterproof, selain itu sensor yang terbuat dari stainless steel yang membuat
sensor ini tidak mudah korosi ketika digunakan pada larutan yang bersifat korosif.
Gambar 3.9 Wiring sensor DS18B20
3.3.2.4. Pelampung Tangki
Pelampung tangki pada skripsi ini digunakan sebagai pengukur
ketinggian air yang ada didalam destilator. Pelampung ini memiliki keterbatasan jangkauan, yaitu pelampung akan mulai naik dan melakukan pengukuran ketika ketinggian 2 sampai 3 cm.
Berikut merupakan skema konfigurasi pelampung tangki dengan Arduino Mega 2560.
3.3.2.5. LCD 20×4
Pada skripsi ini penggunaan LCD 20×4 berfungsi sebagai display yang akan menampilkan suhu, kadar garam, dan volume air didalam destilator. Penggunaan LCD 20×4 dikarenakan jumlah karakter yang cukup banyak sehingga memudahkan membaca display yang akan ditampilkan.
3.3.2.6. I2C
I2C digunakan untuk mempermudah komunikasi antara mikrokontroler dengan LCD, selain itu penggunaan I2C memperingkas kabel penghubung antara mikrokontroler dan LCD.
Berikut merupakan skema konfigurasi I2C dan LCD dengan Arduino Mega 2560.
Gambar 3.11 Wiring I2C
3.3.2.7. Buzzer
Gambar 3.12 Wiring buzzer YDT-3015A
3.3.3. Perancangan Perangkat Lunak
Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai perancangan perangkat lunak. Perancangan perangkat lunak yang akan dijelaskan mengenai mikrokontroler Arduino Mega 2560 dan pengolahan data dari sensor suhu DS18B20, sensor TDS, pelampung tangki, pengendali utama LCD 20x4 dan buzzer. Penjelasan dari perancangan perangkat lunak dari alat ini akan dijelaskan melalui diagram alir
Gambar 3.13 Diagram alir perangkat lunak
Dan berikut merupakan penjelasan dari gambar 3.13 sebagai diagram alir perangkat lunak.
2. Setelah itu sistem akan mengukur tingkat konduktivitas air didalam destilator, kemudian mikrontroler akan mengolah nilai konduktivitas itu menjadi kadar garam dalam ppm.
3. Sistem kembali mengukur volume air yang ada didalam destilator, dan mikrokontroler akan mengolah nilai tegangan yang merupakan data keluaran pelampung tangki itu menjadi ketinggian dan kemudian diubah menjadi volume.
4. Kemudian setelah semua data selesai diolah maka data tersebut akan ditampilkan didalam LCD 20x4.
5. Ketika suatu kondisi bahwa kadar garam melebihi 5000ppm dan atau volume air didalam destilator kurang dari 3 Liter atau lebih dari 10 Liter, maka secara otomatis sistem akan mengaktifkan buzzer untuk memberikan peringatan pada pengguna.
6. Pada saat buzzer menyala sistem menunggu ketika kadar garam kurang dari batas yang ditentukan yaitu 5000 ppm dan atau volume air sudah melebihi 3 Liter atau kurang dari 10 Liter maka buzzer secara
otomatis akan mati.
3.4. Sistem Destilator dan Monitoring System yang Terintegrasi
Gambar 3.14 Realisasi sistem destilator dan monitoring system yang terintegrasi (tampak samping)
Gambar 3.15 Realisasi sistem destilator dan monitoring system yang terintegrasi (tampak atas)
