MOTORIZED DAMPER TEKANAN UDARA BERBASIS ARDUINO
ABSTRAK
Sistem pengkondisian udara pada industri farmasi masih menggunakan teknik pengaturan tekanan udara secara manual dengan memutar tuas bukaan damper. Pengaturan tekanan udara secara manual memiliki tingkat kesulitan tinggi karena lokasi damper dan alat ukur yang berjauhan sehingga membutuhkan waktu dan tenaga yang cukup, cara seperti ini juga belum menjamin tingkat keakurasiannya. pembuatan motorized damper ini menjadi solusi efektif, karena penggunaan motor stepper yang terkontrol otomatis mampu mengatur bukaan damper secara presisi.
Perancangan Motorized damper ini menggunakan mokrokontroler arduino nano sebagai kontroler, sensor tekanan udara differensial MPX53DP sebagai sensor pembacaan nilai tekanan gauge dan motor stepper digunakan untuk menggerakan damper dalam pengaturan tekanan.
Motorized damper berbasis arduino dirancang dengan tujuan untuk merealisasikan suatu sistem pengaturan tekanan udara pada ruangan.
Kata kunci : Arduino Nano, MotorizedDamper, Sensor Tekanan Udara Differensial, Motor Stepper
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Syarat untuk sarana industri farmasi memang terbilang sangat rumit dan kompleks, terutama syarat yang mengatur tentang pengkondisian udara. Pengkondisian udara pada industri farmasi diperlukan peralatan yang lebih canggih dan memiliki tingkat akurasi yang tinggi. Sistem pengkondisian udara pada industri farmasi masih menggunakan teknik pengaturan tekanan udara secara manual dengan mengatur bukaan damper dengan memutar tuas. Pengaturan tekanan udara secara manual memiliki tingkat kesulitan tinggi karena lokasi damper dan alat ukur yang berjauhan sehingga membutuhkan waktu dan tenaga yang cukup, cara seperti ini juga belum menjamin tingkat keakurasiannya.
Dengan latar belakang tersebutlah penulis ingin membuat sebuah prototype damper yang mampu mengontrol tekanan udara secara otomatis, serta mampu memberikan solusi untuk mempermudah pengaturan tekanan udara secara tepat dan efisien, maka dari itu penulis ingin membuat tugas akhir dengan judul “RANCANG BANGUN MOTORIZED DAMPER UNTUK
KONTROL TEKANAN UDARA BERBASIS ARDUINO”.
B. Batasan Masalah
Agar pembahasan dalam tugas akhir ini tidak terlalu luas, maka perlu adanya pembatasan masalah mengenai hardware dan software yang dirancang yaitu :
1.Pemrograman menggunakan bahasa C pada program arduino nano.
2.Pembahasan mengenai komponen yang digunakan meliputi : arduino nano, sensor tekanan udara differensial dan motor stepper. 3.Sistem pengkondisian udara menggunakan differensial pressure gauge (magnehelic). 4.Merancang sistem pendinginan udara menggunakan teknologi motorized damper.
C. Rumusan Masalah
Adanya keterbatasan sistem pengaturan tekanan udara menggunakan damper manual sehingga perlu merancang damper otomatis yang dikontrol dengan arduino menggunakan sensor tekanan udara differensial.
D.Tujuan dan Manfaat
Tujuan dari tugas akhir ini adalah :
differensial pressure gauge berbasis mikro-kontroler arduino nano dan motorized damper. •Menerapkan prinsip differensial pressure gauge dalam pengkondisian tekanan udara. •Menerapkan motorized damper sebagai alat pengkondisian udaranya.
•Menerapkan pemrograman dengan bahasa C kedalam arduino nano.
Manfaat dari penelitian dan perancangan motorized damper untuk kontrol tekanan udara berbasis arduino dengan sistem differensial pressure gauge ini diharapkan mampu mengatasi keterbatasan sistem penkondisian tekanan udara menggunakan damper manual dan menggantinya dengan teknologi otomatis motorized damper
E. Metode Penelitian
Metode yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini antara lain :
1.Metode Study Literatur.
Mengambil dan mengumpulkan teori-teori dasar serta teori pendukung dari berbagai sumber, seperti buku-buku referensi dan situs-situs dari internet tentang apa-apa yang menunjang dalam perancangan alat.
2.Metode Observasi
Dengan melihat, mengamati dan mengetahui secara jelas berbagai komponen elektronika yang akan digunakan dalam perancangan alat. 3.Metode Wawancara.
Melakukan tanya jawab dengan pihak yang lebih mengerti tentang apa saja yang ber-hubungan dengan perancangan alat.
.
4.Metode Perancangan
Dengan menggunakan berbagai komponen elektronika yang akan dibutuhkan tersebut, merancang dan membuat suatu alat motorized damper berbasis arduino dan sensor tekanan udara differensial.
5.Metode Analisa
Menguji alat yang sudah dibuat dan meng-analisa dalam laporan tugas akhir.
6.Metode Pengambilan Kesimpulan
Dari serangkaian metode yang telah dilakukan, barulah diambil kesimpulan dari alat dan sistem yang dibuat.
LANDASAN TEORI
1. Pengertian Damper
Damper adalah ventilasi mekanis yang digunakan untuk mengatur jumlah (debit) udara yang masukan kedalam suatu ruangan. (Nirwan, 2010)
2. Kontrol Tekanan Udara Differensial Tekanan udara merupakan hal yang sangat penting dalam kegiatan perindustrian yang membutuhkan kualitas udara yang baik. kontrol tekanan udara merupakan salah satu syarat penting dalam sistem tata udara. Sistem tata udara adalah suatu sistem yang mengon-disikan lingkungan melalui pengendalian uda-ra meliputi suhu, kelembabab nisbi, auda-rah pergerakan udara dan mutu udara – termasuk pengendalian partikel dan pembuangan konta-minan yang ada di udara (seperti ‘vapors’ dan ‘fumes’). Sistem tata udara ini biasa disebut AHU (Air Handling Unit).
(Bambang Priyambodo, 2014)
3. Sensor Tekanan Udara Differensial Sensor jenis ini mengukur perbedaan antara dua atau lebih tekanan yang di kontrol. pengukur tekanan (pressure sensor) bertindak sebagai pembaca nilai tekanan dari materi gas maupun cairan. Sementara pengertian tekanan (pressure) adalah ekspresi dari gaya yang dibutuhkan untuk cairan / gas per unit area, satuan untuk tekanan adalah gaya per satuan luas.(Abi royen, 2015)
4. Mikrokontroler Arduino
Mikrokontroler Arduino adalah sebuah platform komputansi fisik (Physical Compu-ting) yang Open Source pada Board Input Output sederhana. (Masimo Banzi, 2011) 5. Stepper Motor
Motor ini mengubah pulsa-pulsa listrik yang diberikan menjadi gerakan-gerakan diskrit rotor yang disebut langkah (steps). Nilai rating dari suatu motor stepper diberikan dalam langkah per putaran (steps per revolution). Motor stepper umumnya mem-punyai kecepatan dan [torsi] yang rendah.
Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS (Compe-lementary Metal Oxide Semiconductor) logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-light atau men-transmisikan cahaya dari back-light.( Agus Purnama, 2012)
7. Power Supply
Power supply atau catu daya, merupa-kan sumber tegangan dan arus yang dapat berupa baterai atau adaptor power supply. Adaptor adalah sebuah rangkaian yang bergu-na untuk mengubah Arus bolak balik AC (Alternative current) yang bertegangan te-gangan tinggi 220Vac menjadi Arus searah DC (Derivative current) yang bertegangan rendah 12Vdc. Adaptor merupakan sebuah alternatif pengganti dari tegangan DC (seperti ;baterai,Aki) karena penggunaan tegangan AC lebih lama dan setiap orang dapat meng-gunakannya asalkan ada aliran listrik di tempat tersebut.(WIKIPEDIA:2015)
8. Push Button
Push button dalam bahasa indonesia berarti tombol dorong merupakan komponen mekanis yang digunakan sebagai input pada sebuah mikrokontroler. Push button juga merupakan salah satu jenis saklar yang bersifat unlock (tidak mengunci) atau akan terhubung ketika ditekan saja.
PERANCANGAN HARDWARE DAN SOFTWARE
Motorized damper untuk kontrol tekanan udara berbasis arduino dalam perancangannya dibagi menjadi 2 bagian yakni bagian mekanis motorized damper dan sistem kontrol. Motori-zed damper ini merupakan sebuah damper yang menggunakan motor sebagai penggerak bukaan dampernya. Dalam perancangan moto-rized damper, dibuatkan alat uji tekanan agar mempermudah dalam pengujian.
Perancangan Perangkat kontrol Motorized Damper
Perancangan sistem kontrol motorized damper dibagi menjadi 2 yakni hardware dan software.
a. Perancangan Sistem Minimum Untuk Mikrokontroler Arduino Nano
Gambar 3 Sistem minimum Arduino Nano b. Rangkaian Modul Driver Dan Motor
Gambar 4 Skema Rangkaian Motor Stepper c. Rangkaian Lcd 16x2
Gambar 5 Pengawatan LCD 16x2 Dengan Arduino Nano
Gambar 3.6 Tampilan LCD
d. Perancangan Rangkaian Sensor MPX53DP
Gambar 7 Pinout sensor MPX53DP
Gambar 8 Rangkaian sensor MPX53DP dengan Arduino
e. Perancangan Rangkaian Push Button
Gambar 9 Rangkaian Push Button Switch f. Perancangan Rangkaian LED Indikator
Gambar 10 Skema Perancangan LED indikator
g. Power Suplay Atau Catu Daya
Gambar 11 Power Suplay 12VDc, 2 Ah h. Perancangan SoftwareMotorized
Gambar 12 Flowchart Software Kontrol Motorized Damper
Perancangan Mekanis Motorized Damper
Gambar 13 Mekanis Motorized Damper Perancangan Alat Uji Tekanan Udara Motorized Damper
Gambar 14 Alat Uji Tekanan Differensial HASIL DAN PENGUJIAN SISTEM Spesifikasi Sistem
Spesifikasi motorized damper berbasis arduino yang dihasilkan adalah, sebagai berikut.
Perangkat kontrol motorized damper - Dimensi : 23,5 x 5,5 cm
- Catu daya : eksternal adaptor 12VDC - Mikrokontroler : Arduino Nano - LCD : 16x2 backlight kuning - Jenis alarm : LED
- Pilihan setting : 2 push button(+ dan -) - Sensor : MPX53DP (tekanan gauge 0 –
53 kPa)
- Motor : Motor Stepper Nema 17, catu daya 12Vdc
- Driver : Easy Driver Ver 4,4
Perangkat mekanis motorized damper - Dimensi : 20 x 10⍉
- Flap : Flap tunggal 9,8⍉ - Bahan : Stainless 304 o Pengujian Sistem
Pada bagian ini akan dilakukan peng-ujian terhadap sistem yang telah dibuat. Peng-ujian ini digunakan untuk mengetahui apakah sistem sesuai dengan perancangan yang telah dibuat.
Pengujian Sensor MPX53DP
Berikut hasil dari pengujian sensor MPX53DP:
Tabel 1 Hasil Pengujian Sensor MPX53DP
Pengujian LCD 16x2
Gambar 16 Hasil Pengujian LCD 16x2 Pengujian Push Button
Hasil pengujian Push Button ditunjukkan oleh tabel berikut :
Tabel 2 Hasil Pengujian Push Button
Pengujian Rangkaian Fixed Voltage Regulator IC7805
Berikut adalah table pengujian IC7805: Tabel 3 Hasil Pengujian IC7805
Input
catudaya IC7805 Secara langsungHasil Pengujian Output
12Vdc 5.04
9Vdc 5.02
5Vdc 4.02
Pengujian LED
Berikut tabel pengujian
LED
;
Pengujian Motorized Damper
Tabel 5 Hasil Pengujian
Motorized Damper
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil perancangan dan penulisan tugas akhir ini penulis dapat mem-berikan beberapa kesimpulan, antara lain : 1. Motorized damper mampu menyesuaikan
nilai beda tekanan yang disettingkan. Motorized damper menyesuaikan nilai beda tekanan dengan putaran CCW (counter clock wise) pada nilai setting beda tekanan 2 Pa, 4Pa dan 6 Pa.
2. LED indikator mampu menyala, Ketika nilai beda tekanan sama dengan nilai setting, ini menunjukan bahwa beda tekanan sudah terpenuhi sesuai setting. 3. Motorized damper berputar searah jarum
jam (Clock Wise) ketika nilai setting lebih rendah dari nilai awal beda tekanan yang terbaca, ini terjadi pada percobaan dengan nilai setting beda tekanan 4Pa dan 2Pa 4. Motorized damper dalam kondisi diam
jika nilai setting sama dengan nilai beda tekanan dengan toleransi ±1Pa, kondisi ini disesuaikan dengan pemrograman arduino N
o kondisibutton
Hasil Pengujian push button
D9 (+)
Hasil Pengujian push button
D10 (-)
Te-gang -an
Tampil an LCD
Te-gang
-an
Tampil an LCD ON
(ditekan) +Nilai + Nilai --OFF
(tidak)
yang diberikan toleransi ±1Pa agar motorized damper tidak terlalu sering berputar karena nilai beda tekanan yang berubah ubah dengan nilai yang kecil. 5. LED indikator mati ketika beda tekanan pengembangan yang disesuaikan dengan kebutuhan pengguna motorsrized damper berbasis arduino. Pengembangan yang bisa dilakukan misalnya;
1. Peningkatan sensitifitas data yang dihasilkan dalam pengukuran nilai differensial, pengguna dapat mengganti sensor MPX53DP dengan tipe sensor tekanan differensial yang lebih baik misal MPX10DP .
2. uji coba pada kondisi yang sebenarnya bisa dilakukan agar keakurasian bukaan damper dalam menghasilkan nilai tekanan differensial bisa diketahui.
3. Pembuatan damper berbentuk pipa hanya bisa digunakan pada saluran udara yang berbentuk pipa juga, jika saluran udara berbentuk persegi harus membuat damper dengan bentuk persegi.
4. Kontrol motorized damper ini bisa ditambahkan sistem pemantauan dan pengontrolan pada PC menggunakan 1 sistem UI dengan sistem datalogger untuk mempermudah pengambilan data.
DAFTAR PUSTAKA
