4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Hot Plate Magnetic Stirrer
Hot Plate Magnetic Stirrer merupakan alat yang sering digunakan untuk menghomogenkan suatu larutan atau mencampukan larutan melewati proses pemanasan dan pengadukan secara mekanis. Prinsip fungsional Hot Plate Magnetic Stirrer secara teknis bekerja dengan mengubah energi listrik menjadi energi panas dan kinetik (putaran). Kedua energi ini digunakan untuk memanaskan dan mengaduk larutan hingga merata. Jadi jika Anda ingin menghomogenkan dua atau lebih larutan, ini adalah alat yang tepat.
Untuk mencampur larutan sepenuhnya, menggunakan pengaduk (batang magnet). Meskipun panas yang ditimbulkan oleh alat ini membantu mempercepat pencampuran suatu larutan[4].
2.2 Termokopel
Termokopel adalah jenis termometer elektronik. Termokopel merupakan sensor suhu yang banyak digunakan untuk mengubah keluaran panas ojek, yang suhunya diukur menjadi perubahan potensial atau disipasi potensial. Dalam bidang industri termokopel sering digunakan untuk mengukur suhu atau temperatur. Termokopel memiliki rentang pengukuran yang luas dari -200°C hingga 2000°C dan juga memberikan sensitivitas yang sangat tinggi. Perubahan besar beda potensial pada termokopel yaitu sekitar 1µV-70µV pada setiap derajat celcius, perbedaan tersebut tergantung dari jenis termokopelnya [6].
Termokopel meliputi beberapa tipe yaitu tipe-K, tipe-N, , tipe-R, tipe-B, tipe-E, tipe-J, tipe-S, dan tipe-T. Dalam penelitian ini penulis menggunakan termokopel tipe-K yang memiliki rentang suhu -200 °C hingga 1260 °C dengan sensitivitas mendekati 40 µV/°C. Termokopel ini terdiri dari dua buah konduktor yaitu Chromel dan Alumel. Termokope tipe-Ki banyak digunakan dalam berbagai operasi industri karena harga yang terjangkau [7].
5
Gambar 2.1 Termokopel Tipe-K.
2.3 Thermostat
Thermostat adalah suatu peralatan yang dipakai untuk mengatur suhu agar suhu masih terjaga. Ada dua jenis thermostat yaitu thermostat analog dan thermostat digital. Thermostat analog bekerja menggunakan dua bahan logam yang biasa dikenal seagai strip bimetal. Strip bimetal ini berfungsi sebagai pemutus arus pada heater sehingga ketika thermostat telah mencapai kondisi set point strip bimetal akan menekuk dan mematikan daya. Sementara thermostat digital ekerja dengan menghitung suhu non-kontak, sampai termostat digital menggunakan sensor suhu [20]. Pada penelitian ini penulis menggunakan termostat digital untuk mengetahui suhu yang diinginkan dan menjaga suhu tetap konstan dengan termostat jenis PID Rex-Rc100 seperti terlihat pada gamar erikut.
Gambar 2.2 Thermostat Digital PID Rex-Rc100.
Thermostat ini memiliki pengukuran maksimun suhu 0-400°C, dengan input sensor termokopel pengukur suhu pada heater[21].
2.4 Solid State Relay
Solid state relay (SSR) merupakan susunan alat elektronik yang bertindak sebagai konektor atau pemotong arus tinggi. Dengan komponen ini, konsumen daya yang
6
dikendalikan oleh tegangan DC sebesar 3-32 volt. Solid state relay mempunyai kelebihan dibandingkan relai mekanis. Salah satunya adalah Solid state relay hanya membutuhkan 7,5 mA untuk beroperasi, sehingga dapat diaktifkan pada tegangan dan arus yang lebih rendah daripada relai mekanis.
Gambar 2.3 Solid State Relay 40A.
Prinsip pengoperasian solid state relay ini meemakai metode zero crossing. Ini adalah penyesuaian untuk susunan kontrol listrik mulai beroperasi pada tegangan beban AC hampir 0 volt.
2.5 Heater
Heater merupakan alat yang digunakan untuk mengeluarkan panas. Heater adalah sekumpulan kawat serabutan yang berada dalam ruang hampa yang membantu memanaskan katode dengant ransmisi emisi electron[9]. Heater juga dapat dipakai sebagai pemanas dan menimbulkan reaksi tertentu. Contoh pada sektor industri heater digunakan sebagai penghangat untuk penetasan telur, sebagi pemanas air, dan masih banyak lagi dalam penggunaannya[1].
Tabel 2.1 Jenis-jenis Heater.
Jenis Heater Sifat benda yang dipanaskan
Tubular straight,
Multiform Padat
Tubular straight,
Multiform Cair
Tubular Permukaan benda padat
7
In-line Cair, Gas Cair
Immersion heater Cair
Finned Heater Gas
2.6 Keypad
Keypad adalah suatu metode masukan yang paling sering dipakai. Bahkan panel tombol sakelar tombol diatur secara khusus, dengan pengaturan 3X3, 3X4, 4X4 atau lainnya.
Gambar 2.4Keypad 4x4.
Prinsip pengoperasian keyboard ini sama dengan sakelar tombol, dan keypad bekerja berdasarkan baris dan kolom, mengurangi jumlah kontak. Keypad 4X4 dengan 16 sakelar dalam baris dan kolom hanya membutuhkan 8 PIN (4 baris dan 4 kolom) [10].
2.7 Magnet
Magnet adalah benda yang memiliki medan magnet. Magnet juga bisa didefinisikan adalaah benda-benda yang mempunyai karakteristik dan sifat yang bisa memengaruhi bahan tertentu di sekitarnya[11]. Magnetisme adalah gaya tolak menolak atau tarik menarik antara kutub yang tidak disebutkan namanya dan kutub yang tidak bernama. Seluruh magnet empunyaii dua kutub yang berlawanan: utara (U) dan selatan (S). Ketika magnet batang ditempatkan pada media yang halus, magnet berputar bebas dan kutub utara menunjuk ke utara[12].
Gambar 2.5 Magnet Neodymium.
8 2.7.1 Jenis-jenis Magnet
Magnet dapat dibagi menjadi tiga kategori utama: magnet buatan, magnet tidak permanen, dan magnet permanen.
A. Magnet buatan
Magnet buatan mencakup hampir semua magnet yang ada saat ini, antara lain magnet berbentuk U, magnet tapal kuda, magnet batang, magnet bulat, dan magnet berbentuk jarum (kompas).
B. Magnet tidak permanen
Magnet tidak tetap menggunakan jalan listrik untuk menciptakan medan magnet. Contoh magnet tidak permanen ialah elektromagnetik.
C. Magnet permanen
Sebuah tetap tidak memerlukan energi eksternal untuk menghasilkan energi magnet.Contoh magnet permanen antara lain magnet kobalt samaritan, magnet keramik, magnet plastik, magnet alnico, dan magnet neodymium [1]. Magnet neodymium ini digunakan dalam alat ini.
2.8 Buzzer
Buzzer adalah susunan elektronik yang dapat merubah listrik menjadi getaran suara. Buzzer yang biasa digunakan pada sistem alarm. Ini juga dapat digunakan sebagai indikasi yang dapat didengar. Buzzer merupakan susunan elektronik yang diklasifikasikan sebagai transduser. Kesimpulan nya, buzzer memiliki dua kaki:
positif dan negatif[13].
Gambar 2.6 Buzzer.
9
Pada dasarnya, aturan kerja buzzer mirip dengan loudspeaker, dan buzzer juga memiliki struktur di mana sebuah kumparan dipasang pada diafragma. Sebagai alternatif, tergantung pada arah arus dan polaritas magnet, kumparan diletakan pada diafragma, sehingga sampai kali kumparan bergerak, diafragma bergerak maju mundur, menyebabkan udara bergetar dan menghasilkan suara[14].Selama aliran listrik atau tegangan dalam susunan yang memakai piezoelektrik. Buzzer piezo dapat bekerja dengan baik saat mereproduksi frekuensi pada rentang 16 kHz hingga 100 kHz[13].
2.9 Motor DC
Motor DC adalah penggerak listrik, di mana hanya beroperasi pada sumber listrik bertegangan DC. Gulungan motor DC disebut stator (bagian yang tidak berputar), dan belitan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Ketika belitan armature internal berputar dalam medan magnet, itu menjadi tegangan AC karena memiliki tegangan (ggl) yang membalik setiap setengah putaran. Prinsip pengoperasian DC adalah membalik fasa tegangan gelombang dengan nilai positif melalui saklar.
Oleh karena itu, arus dibalik dan belitan jangkar berputar dalam medan magnet.
Bentuk motor yang paling sederhana memiliki kumparan berupa kumparan yang berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen, seperti dapat dilihat pada Gambar 2.7[15]. Pada penelitian ini penulis menggunakan motor DC RF300FA yang beroperasi pada tegangan 1,7-6 Volt.
Gambar 2.7 Motor DC Sederhana[16].
10 2.10 Pulse Width Modulation
Pulse Width Modulation (PWM) adalah teknologi yang digunakan sebagai pengontrol untuk membangkitkan tegangan DC variabel. Rangkaian PWM adalah rangkaian yang dapat mengatur atau memodulasi lebar pulsa tegangan keluaran dengan sinyal tegangan modulasi. Anda juga dapat menghasilkan sinyal PWM dengan menentukan frekuensi dan waktu variabel ON dan OFF. Berbagai modulator sinyal menghasilkan siklus tugas sinyal yang diperlukan. Hal ini bisa diamati pada gambar.2.8 menunjukkan gelombang persegi dengan siklus kerja 75%.
Gambar 2.8 Sinyal dengan duty cycle75%.
Duty cycle adalah rasio dari waktu ON terhadap periode total dari sinyal.
Dengan persamaan:
Dimana: D =Duty Cycle = Kondisi ON = Kondisi OFF
Sehingga persamaan frekuensi yang dihasilkan:
Dimana: T = perode = ( )
11
Penggunaan teknik PWM sering diaplikasikan untuk mengatur kecepatan motor DC[1].
2.11 Arduino
Arduino adalah platform elektronik sumber terbuka berdasarkan perangkat keras dan perangkat lunak yang gampang dipakai. Beberapa fungsi arduino dapat membaca sinyal dari sensor, tombol atau pesan dapat di ubah menjadi output, seperti mengaktifkan motor, menyalakan LED, mehidupkan suara buzzer, dan masih banyk lagi yang dapat dilakukan oleh arduino. Pengguna dapat secara mandiri membuat sistem dan menyesuaikan kebutuhan mereka. Secara umum Arduino terdiri dari dua bagian utama yaitu bagian hardware dan software[17].
1. Bagian Hardware
Gambar 2.9 Papan Arduino[18].
Berikutbeberapa penjelasandaripapanarduino di atas:
a. Port Universal Serial Bus (Warna Kuning)
Berfungsi guna mendownlod program dari komputer ke board arduino dan juga dapat dipakai untuk komunikasi serial antara board arduino dan komputer dan juga sebagaipemberi daya pada board arduino.
b. Input/OutputDigital (Warna Hijau)
Bertindak adalah input atau output, pin ini bisa diatur dalam program.
Secara khusus, pada enam pinyaitu pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11, juga dapat
12
berguna sebagai kontak output analog dengan tegangan output yang dapat disesuaikan.
c. Q1-Kristal (quartz crysta oscillator) (Warna Putih)
Komponen ini merupakan kehidupan dari arduino, karena susunan ini menyebabkan detak-detak yang dikirim mikrokontroler untuk sebuah operasi.
d. IC 1-Mikrokontroler Atmega (Warna Putih)
Komponen ini adalah susunan terpenting dari papan Arduino, termasuk RAM, ROM, dan CPU di dalamnya.
e. X1-Sumber Daya Eksternal (Warna Merah)
Apabila ingin diberi suplai tegangan eksternal, maka papan arduino dapat diberi tegangan referensi eksternal (7 – 12V).
f. Tombol Reset S1 (Warna Biru)
Tombol ini digunakan untuk mengulang papan arduino agar program dapat mulai kembali dari awal atau memulai ulang program.
g. 6 Pin Input Analog (Warna Biru Tua)
Pin ini berfungsi untuk membaca inputan yang diberikan oleh sensor analog. Program bisa membaca nilai input dari 0 hingga 1024 yang mewakili nilai tegangan 0-5V[18].
2. Bagian Software
Integrated Development Enviroment (IDE) merupakan Software Arduino yang berguna sebagai tempat pembuatan program biasanya disebut Arduino IDE [17]. Arduino IDE secara umum terdiridari :
a. EditorProgram (A)
Sebuah tempat untuk menulis program dalam bahasa processing.
b. Compiler (B)
Modul yang mengganti kode program (bahasa pemrosesan) menjadi kode biner. Karena mikrokontroler dapat dipahami sebagai kode biner. Jadi, sangatdiperlukan compiler.
c. Uploader (C)
Modul yang dipakai untuk memuat kode biner dari komputer ke memori papan Arduino.
13 d. Serial Monitor (D)
Merupakan jendela yang menunjukkan data yang dipertukarkan antara Arduino dan sketsa melalui port serial.
Gambar 2.10 Tampilan Software Arduino IDE.
2.12 Sistem Kendali (Control System)
Sistem kendali adalah proses setting atau pun pemakaian terhadap satu atau beberapa besaran variable. Ada dua sistem pada system kendali atau control otomatis yaitu:
Sistem Kendali Terbuka
Sistem kendali terbuka adalah sistem kendali yang nilai keluarannya tidak mempengaruhi kerja kendali. Oleh karena itu, pada sistem kontrol ini, nilai keluaran tidak dilewatkan kembali sebagai parameter kontrol.
Gambar 2.11Diagram Block Sistem Kendali Terbuka.
14
Sistem Kendali Tertutup
Sistem kendali tertutup adalah suatu sistem yang memanfaatkan dan membandingkan hubungan antara masukan dan keluaran yang diinginkan.
Hasil perbandingannya digunakan sebagai alat kontrol. Kontroler mengurangi kesalahan dan menempatkan sistem dalam keadaan yang diinginkan (output bergantung pada input yang diinginkan). Sistem kendali ini dapat mengantisipasi adanya gangguan yang menyebabkan penyimpangan antara keluaran dan masukan yang diinginkan. Controller mengembalikan sistem ke keadaan setpoint.[19].
Gambar 2.12 Diagram Block Sistem Kendali Tertutup.
