1
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H.
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Di dalam dunia instustri Indonesia memiliki beragam industri yang masing-masing memliki alat-alat instrumentasi yang telah digunakan dalam proses produksi, baik secara manual maupun berbasis otomatis. Salah satu industri dibidang kesehatan dan kecantikan. Dalam bidang kesehatan dan juga kecantikan untuk merawat kulit tubuh manusia terdapat beberapa metode, salah satu contohnya yang paling sederhana adalah perawatan kulit dengan mengkonsumsi nutrisi bervitamin, mengoleskan lotion pada bagian tubuh kita, perawatan kulit rutin dan lain sebagainya.
Dalam bidang kesehatan dan kecantkan kulit, lotion dikenal sebagai perawatan kulit yang paling mudah dan menjadi kebutuhan sehari-hari terutama oleh para wanita. Lotion dapat menutrisi kulit tubuh dengan beberapa manfaat penting dari lotion diantaranya yaitu dapat melembabkan kuit, melindungi kulit dari sinar matahari, melembutkan kulit tanpa meninggalkan minyak, mencegah kulit yang bersisik dan kusam, dan juga dapat membuat kulit tampak lebih bersinar dan wangi. Produk-produk lotion sudah banyak dipasarakan bahkan hampir diseluruh market di Indonesia telah menjual produk lotion. Bedasarkan beberapa sumber literatur bahwa lotion dapat diproduksi sendiri menggunakan bahan yang berkualitas, sehat, bervitamin sehingga tidak diragukan lagi untuk perawatan kulit yang alami dan sehat. Dengan cara pembuatan lotion alami ini tentunya memiliki segi positif karena
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. banyak, lebih sehat karena produk lotion buatan sendiri menggunakan bahan
tradisional yang sederhana.
Pembuatan lotion sendiri menggunakan peralatan yang digunakan dalam proses pencampuran bahan dan pembuatan secara langsung dengan tangan (manual). Namun untuk mempermudahkan proses pembuatan lotion tersebut maka diciptakan perancangan alat yang otomatis dirancang sebagai alat pencampuran bahan-bahan lotion kemudian di buat bedasarkan resep pembuatan lotion. Yang kemudian dituangkan pada tugas akhir ini yang telah dibuat berjudul “Rancang Bangun Alat Pembuatan Lotion Berbasis PLC (Programable Logic Control)”. Alat ini mengutamakan proses pencampuran bahan-bahan dasar membuat lotion sesuai dengan ukuran takaran bahan (gram) yang dikrontrol oleh PLC sehingga pembuatan lotion dapat diperkirakan dalam jumlah tertentu yang diinginkan. Proses-proses pembuatan lotion oleh PLC yaitu digunakan untuk mengkontrol otomatisasi buka-tutup valve (kran bahan), kontrol pemanas air (heater), dan kontrol motor DC untuk mengaktifkan mixer, serta menggunakan dua sensor yaitu sensor photodioda dan sensor termostat.
Dengan demikiran rancang bangun alat pembuatan lotion diharapkan dapat dimanfaatkan dalam industri rumah tangga skala besar untuk memproduksikan lotion dalam jumlah besar dengan ketelitihan ukuran bahan sesuai yang diinginkan dan juga menghasilkan produk lotion alami dengan efisiensi yang tinggi.
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. rumusan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Bagaimana komposisi bahan utama menjadi campuran lotion? 2. Bagaimana merancang sistem pembuatan lotion berbasis PLC? 3. Bagaimana tingkat kinerja alat pembuatan lotion berbasis PLC?
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah yang dapat diambil dari penelitian rancangan adalah:
1. Alat pembuatan lotion ini dirancang secara fisik dan non fisik merupakan miniatur plant
2. Rancang bangun alat pembuatan lotion ini dibatasi dengan pemilihan pada bahan sari buah menggunakan 3 varian saja yaitu sari timun, pepaya, dan bengkoang.
3. Komposisi bahan ditentukan dengan standart literatur.
1.4 Tujuan
Penelitian tugas akhir ini dilakukan berdasarkan latar belakang yang bertujuan untuk:
1. Mengukur komposisi bahan utama menjadi bahan campuran lotion. 2. Merancang alat pembuatan lotion berbasis PLC.
3. Mengetahui kestabilan kinerja alat pembuat lotion bebasis PLC. 1.5 Manfaat
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. 1. Dipergunakan sebagai miniplant untuk industri rumah tangga pembuat
lotion dalam skala jumlah besar dan sekreatif mungkin.
2. Memberikan hasil lotion dengan bentuk yang sesuai dengan yang diharapkan.
5
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini berisi tentang penjelasan teoritis dalam berbagai aspek yang akan mendukung ke arah analisis tugas akhir yang dibuat. Penjelasan teori akan dibahas yaitu mengenai Pembuatan Lotion, PLC OMRON SYSMAC CP1L, Motor DC, Laser Pointer, Solenoid Valve, Sensor, Relay, Heater, Komparator, Push button, dan Central lock dan central Modul
2.1 Pembuatan Lotion
Pada tugas akhir ini adalah mengembangkan rancang bangun pembuatan lotion dengan bahan – bahan alami. Bahan – bahan alami disini tidak berbahaya dan tidak mengandung bahan kimia. Lotion menurut The British Pharmaceutical Codex adalah emulsi cair yang ditujukan ke kulit. Lotion dapat di bentuk suspensi zat padat dalam bentuk serbuk halus dengan bahan pensuspensi yang cocok atau emulsi tipe minyak dalam air dengan surfaktan yang cocok. Pembuatan lotion berbasis PLC ini menerapkan proses – proses antara lain mengukur komposisi bahan dasar, pencampuran bahan – bahan dasar dan komplemen, pengadukan yang di sertai dengan pemanasan.
2.1.1 Cara Pembuatan Lotion
Pembuatan lotion dapat dilakukan dengan berbagai macam hal. Salah satu proses yang ada pada lotion dengan metode emulsi. Berikut adalah cara untuk membuat lotion handmade dengan metode emulsi dari bahan alami:
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. 1. Mencampurkan semua bahan (sari buah, cream susu, air, minyak zaitun,
dan minyak wangi) sesuai takaran pada komposisi bahan ke dalam sebuah wadah (toples tahan panas)
2. Memanaskan air secukupnya pada sebuah panci yang lebih besar. Air sebagai perantara panas untuk memanaskan wadah campuran bahan lotion tersebut.
3. Tunggu sampai suhu panas air stabil tidak terlalu panas sekitar 50-70˚C, masukkan wadah tahan panas yang sudah berisi campuran bahan kedalam panci (rendam mirip dengan proses memasak coklat)
4. Setelah tercampur rata matikan kompor. Lalu aduk lotion selama ±10 menit sampai tekstur lotion lembut dan siap digunakan. Penggunaan dari bahan lotion handmade ini bisa tahan hingga 2-3 bulan pemakaian dan disimpan dalam udara bersuhu dingin.
Pengelolahan bahan lotion dari bahan alami namun pada proses pembuatanya seperti proses kimia. Pada plant proses kimia yang terjadi adalah proses pengemulsian bahan. Emulsi adalah suatu sistem terdispersi yang terdiri paling sedikit 2 fase cairan yang tidak saling bercampur. Emulsi adalah suatu sistem termodinamik yang stabil, suatu sistem. Dimana salah satu cairan tediri dari suatu sistem yang terdispersi dangan medium pendispersinya dengan emulgator yang cocok. Pada campuran bahan pengemulsian adalah hasil akhir dari pembuatan lotion. Lotion merupakaan hasil dari sediaan emulsi antara minyak dengan air. Minyak dengan air harus menyatu dengan cara pengemulsian.
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. Pengemulsi yang digunakan pada bahan adalah krim susu itu sendiri. Lemak susu
yang tak jenuh dan sehat dapat berfungsi sebagai emulgator alami. Pengganti emulgator yang lain adalah gelatin yang biasa di pakai oleh pabrikan besar. Namun gelatin susah di dapat dan tidak memiliki efek yang bagus dengan kulit. Fase terdispersinya adalah air dan sari buah. Sedanngkan medium pendispersinya adalah minyak zaitun. Sedangkan emulgator alamnya adalah krim susu.
2.2 PLC OMRON SYSMAC CP1L
Programmable Logic Controllers (PLC) merupakann sebuah komputer elektronik yang yang memiliki fungsi kendali untuk berbagai tipe dan tingkat kesulitan yang beraneka ragam. Definisi Programmable Logic Controller menurut Capiel (1982) adalah sistem elektronik yang beroperasi secara digital dan didisain untuk pemakaian di lingkungan industri, dimana sistem ini menggunakan memori yang dapat diprogram untuk penyimpanan secara internal instruksi-instruksi yang mengimplementasikan fungsi-fungsi spesifik seperti logika, urutan, perwaktuan, pencacahan dan operasi aritmatik untuk mengontrol mesin atau proses melalui modul-modul I/O digital maupun analog.
Dalam bidang industri dan transportasi dapat diotomasi menggunakan PLC. Keunggulan PLC yaitu dalam sistem kontrol PLC memiliki kecepatan dan akurasi dari operasi yang bisa meningkat jauh lebih baik serta kemampuannya dalam hal mengubah dan meniru proses operasi disaat yang bersamaan dengan komunikasi. Operasi pada PLC terdiri dari empat bagian penting :
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. 1. Pengamatan nilai input.
2. Menjalankan program. 3. Memberikan nilai output. 4. Pengendalian.
Secara umum fungsi PLC adalah sebagai berikut :
1. Sekuensial Control. PLC memproses input sinyal biner menjadi output yang digunakan untuk keperluan pemrosesan teknik secara berurutan (sekuensial), disini PLC menjaga agar semua step atau langkah berlangsung dalam urutan yang tepat.
2. Monitoring Plant. PLC secara terus menerus memonitor status suatu sistem (misalnya temperatur, tekanan, tingkat ketinggian) dan mengambil tindakan yang diperlukan sehubungan dengan proses yang dikontrol (misalnya nilai sudah melebihi batas) atau menampilkan pesan tersebut pada operator.
Didalam PLC berisi rangkaian elektronika yang dapat difungsikan seperti contact relay (baik NO maupun NC) pada PLC dapat digunakan berkali-kali untuk semua intruksi dasar selain intruksi output.
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. Gambar 2.1 Fungsi PLC
2.2.1 PLC OMRON CP1L
PLC OMRON SYSMAC CP1L adalah salah satu produk PLC dari Omron yang terbaru. CP1L merupakan PLC tipe paket yang tersedia dengan 10,14, 20, 30, 40 atau 60 buah I/O (input/output). Sistem input outputnya berupa bit. Atau lebih dikenal dengan PLC tipe relay karena hanya membaca masukan (input) dan menghasilkan keluaran (output) dengan logika 1 atau 0.
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. 2.2.2 Bagian-bagian umum PLC OMRON CP1L
Gambar 2.3 Bagian PLC Omron Sysmac CP1L 30 I/O (Sumber : Manual Book PLC OMRON CP1L) 1. Blok power supply, ground dan input terminal.
2. Blok eksternal power supply dan output terminal.
3. Peripheral USB Port untuk menghubungkan dengan komputer dan komputer dapat digunakan untuk memprogram dan memonitoring.
4. Operation indicator, mengindikasikan status operasi dari CP1L termasuk power status, mode operasi, errors, dan komunikasi USB.
5. Baterai untuk mempertahankan internal clock dan isi RAM ketika supply OFF.
6. Input Indicator, menyala jika kontak terminal input kondisi menyala. 7. Output Indicator, menyala jika kontak terminal output kondisi menyala. 8. Expansion I/O unit connector, digunakan untuk menambah input/output
PLC.
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. 2.2.3 Port terminal Input Output PLC Omron CP1L
Port pada PLC CP1L 30 I/O terdiri dari 18 buah terminal input yaitu dari CIO 0.00 – 0.11 dan CIO 1.00 – 1.05. Untuk port outputnya terdapat 12 buah terminal yaitu dari CIO 100.00 – 100.07 dan CIO 101.00 – 100.03. Pada port input terdapat dua buah terminal untuk masukan supply AC PLC yaitu pada teminal L1 dan L2/N. Port input terhubung pada satu titik COM (common). Masukkan pada terminal COM dapat berupa polaritas (+) atau negatif (-).
Gambar 2.4 Port Input Model Supply AC dan DC
(Sumber : Manual Book PLC OMRON CP1L)
Pada port output terdapat 4 buah titik COM. Masing masing titik COM terhubung dengan titik output yang dibatasi dengan garis batas seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini.
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. Gambar 2.5 Port Output Model Supply AC dan DC
(Sumber : Manual Book PLC OMRON CP1L)
Pada model AC power supply terdapat output 24 VDC pada terminal + dan -. supply ini dapat digunakan untuk supply VDC pada terminal input.
2.3 Motor DC
Motor DC merupakan motor listrik magnet permanen dengan input tegangan sebesar 5 volt, 12 Volt, 24 volt. Motor DC digunakan sistem kerja mixer (pengaduk). Motor DC adalah motor listrik yang memerlukan suplay tegangan arus searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Motor DC bekerja apabila suatu penghantar arus listrik diletakkan didalam suatu medan magnet, maka akan timbul gaya mekanik. Arus listrik mengalir dalam kawat dengan arah maju atau mundur untuk menentukan arah medan magnet yang terbentuk disekitar kawat arahnya searah atau tidak searah jarum jam.
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. 2.3.1 Mixer
Pada perancangan alat pembuatan lotion, proses pengadukan bahan merupakan proses pencampuran bahan satu atau lebih sehingga dapat menjadi sebuah zat lain (bentuk pencampuran lotion). Pencampuran ini dikhususkan untuk mencampur bahan berupa cairan atau larutan. Alat pencampur tersebut adalah mixer. Mixer merupakan salah satu jenis ARTL yang masuk dalam klasifikasi ARTL mekanis yang fungsinya sebagai pengaduk adonan Kue dan semacamnya. Tungkai pengaduknya digerakkan oleh sebuah motor listrik melalui kopel roda-roda gigi.
(a) (b)
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. Gambar 2.7 Rangkaian Kelistrikan Mixer Merek Philips Type HR
1500/A1.
(Sumber: www.teknik-ketenagalistrikan.blogspot.co.id/2013/05/mixer-atau-alat-pengaduk.html#.V2jLUbZhnIU)
Pada Gambar tersebut memperlihatkan mixer yang digunakan adalah jenis mixer merek Philips type HR 1500/A1. Pada gambar 2.2 tersebut menunjukkan bahwa sumber listrik yang diperlukan untuk menjalankannya adalah tegangan AC 220 ~ 230 V pada frekuensi kerja 50 – 60 Hz. Sementara daya listrik yang akan diserap sebesar 170 watt. Kemudian, rangkaiannya dilengkapi dengan kapasitor dan resistor yang dipasang paralel. Kapasitor dan resistor tersebut berfungsi sebagai peredam frekuensi interferensi yang ditimbulkan oleh motor mixer saat berputar. Pengaturan kecepatan mixer dilakukan dengan memindahkan posisi saklar pemilih kecepatan (SW) antara posisi ‘0’ hingga posisi ‘3’. Namun untuk sistem kerja alat hanya memakai satu posisi kecepatan mixer.
Pengaturan kecepatan ini dapat dilakukan dengan SW, karena posisi-posisi kecepatan yang ditunjukkan oleh SW berhubungan dengan lilitan pengatur kecepatan dan lilitan bantu motor L1, L2 dan L3 yang terhubung seri menuju ke
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. sikat1, masuk kelilitan rotor (LR), keluar ke sikat2, masuk ke beliatan utama lalu
kembali sumber listrik. 2.4 Selenoid Valve
Solenoid valve adalah katup yang digerakan oleh energi listrik melalui solenoida, mempunyai kumparan sebagai penggeraknya sebagai pembuka atau penutup mulut keran. Solenoid valve yang akan digunakan yaitu NC valve (Normally Close) dihubungkan dengan tegangan DC sebesar 24 V. Solenoid valve adalah kombinasi dari dua dasar unit fungsional diantaranya :
1. Solenoid dengan inti atau plungernya,
2. Badan keran yang berisi lubang mulut pada tempat piringan atau stop-kontak ditempatkan untuk menghalangi atau mengizinkan aliran.
Solenoid valve ini bekerja ketika ada energi atau dihilangkan energinya. Apabila kumparan diberi energi, inti besi akan ditarik ke dalam kumparan solenoid untuk membuka keran.
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. 2.5 Sensor
Sensor / tranduser adalah mengubah besaran sesuatu ke besaran sesuatu yang lain. Biasanya sensor mengubahdari besaran fisik ke besaran listrik. Penggunaan sensor pada alat ini berfungsi sebagai pengindikasian besaran sesuatu agar dapat di deteksi perubahanya dan melakukan suatu tindakan pada alat tersebut.
Alat ini menggunakan dua sensor. Sensor yang di gunakan adalah photodiode dan thermostat. Sensor photodiode berfungsi seperti limit switch dimana penggunaan sensor photodiode bertujuan untuk menentukan batas atas ketinggian cairan bahan tersebut. Sedangkan sensor suhu berfungsi sebagai instrumentasi alat untuk mengontrol besaran suhu agar tetap terjaga pada kondisi suhu tersebut. Sensor thermstat berfungsi sebagai pengontrol suhu plant untuk memasak lotion.
2.5.1 Photodiode
Photodiode adalah dioda yang bekerja berdasarkan intensitas cahaya. Jika terkena cahaya maka dioda bekerja seperti pada umumnya. Namun pada keadaan gelap maka dioda akan berfungsi seperti resistor dan memiliki tahanan yang cukup besar. Photodiode merupakan ssebuah dioda dengan sambungan p-n yang cara kerjanya di pengaruhi oleh cahaya. Cahaya yang dapat di deteksi dengan photodiode antara lain mulai dari cahaya infra merah, cahaya tampak, cahaya ultra violet samai dengan cahaya sinar x.
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. Gambar 2.9 Sensor Photodiode
Karena photodiode terbuat dari semikonduktor p – n junction maka cahaya yang di serap oleh photodiode akan mengakibatkan terjadinya pergeseran foton yang menghasilkan pasangan elektron-hole dikedua sisi dari sambungan.
Photodiode berfungsi sebagai menangkap gelombang yang dihasilkan oleh inframerah. Besarnya arus yang dihasilkan oleh photodiode tergantung dari seberapa besarnya intensitas radiasi gelombang yang di pancarkan oleh inframerah ataupun led.
Gambar 2.10 Linieritas Sensor photodiode
Photodiode digunakan sebagi komponen pendeteksi energi cahaya. Linieritas photodiode sudah teruji yaitu berbanding lurus antara masukan intensitas cahaya dengan arus yang di alirkan. Kelebihan dari photodiode adalah alat ini memiliki linieritas cahaya yang baik dan sensitivitas sensor juga baik dengan margin error antara 1 – 5 %.
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. 2.5.2 Termostat
Termostat adalah suatu piranti pengatur suhu yang bekerja secara otomatis berdasarkan prinsip umpan balik. Pada sistem umpan balik yang menggunakan termostat, tinggi atau rendahnya suhu yang diatur dibandingkan dengan suatu acuan. Apabila suhu yang diindera tidak tepat sama dengan suhu acuan, elemen pengindera pada termostat akan bekerja dan kemudian mengirim isyrat (biasanya berupa isyarat listrik) untuk menurunkan atau menaikkan suhu sesuai kebutuhan. Sistem umpan balik semacam ini biasanya digunakan pada pengatur sushu ruangan, setrika listrik, pemanas listrik, dan perangkat yang memerlukan pembatas panas lainnya.
Gambar 2.11 Komponen Thermostat (A) Thermostat Dengan Katub By Pass (B) Thermostat Tanpa Katub By Pass.
(Sumber: andixtkr2.blogspot.co.id/)
Pada alat ini penggunaan termostat berguna sebagai pengontrol suhu yang ada. Suhu di kontrol antara 50-70 derajat celcius. Metal dari termostat akan kontak langsung dengan elemen heater. Dan jika suhu yang ada pada air saat 70 derajat celcius maka suhu akan turun disebabkan oleh metal akan terlepas hingga tidak mengalirkan arus pada elemen pemanas / heater.
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. 2.6 Laser Pointer
Laser singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation yaitu merupakan suatu deviasi yang memancarkan gelombang radiasi elektromagnetik melewati suatu proses yang dinamakan emisi spontan (pancaran terstimulasi). Pancaran laser biasanya tunggal, memancarkan foton dalam pancaran koheren, artinya bahwa cahaya yang dipancarkan tidak menyebar dan rentang frekuensinya sempit (monochromatic light). Laser juga dikatakan efek dari mekanika kuantum.
Dalam teknologi laser, cahaya yang koheren menunjukkan suatu sumber cahaya yang memancarkan panjang gelombang yang diidentifikasi dari frekuensi yang sama, beda fase yang konstan dan polarisasinya. Selanjutnya untuk menghasilkan sebuah cahaya yang koheren dari medium lasing adalah dengan mengontrol kemurnian, ukuran, dan bentuknya. Sifat koheren sulit ditemui pada sumber cahaya atau incoherens; dimana terjadi beda fase yang tidak tetap antara foton yang dipancarkan oleh sumber cahaya. Secara kontras, laser biasanya memancarkan foton dalam cahaya yang sempit, terpolarisasi, sinar koheren mendekati monokromatik, terdiri dari panjang gelombang tunggal atau satu warna.
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. Beberapa kelebihan laser diantaranya adalah kekuatan daya keluarannya
yang amat tinggi sangat diminati untuk beberapa applikasinya. Namun laser dengan daya yang rendah sekalipun (beberapa miliwatt) yang digunakan dalam pemancaran, masih dapat membahayakan penglihatan manusia, karena pancaran cahaya laser dapat mengakibatkan mata seseorang yang terkena mengalami kebutaan dalam sesaat atau tetap.
Rangkaian sensor photodiode terdiri dari photodiode, infrared atau Laser Diode, resistor 220Ω dan resistor 10kΩ. Inputan dari rangkaian ini diberi tegangan +5V dan outputnya disambungkan ke komparator. (Beriyanto, 2011) Garis besar rangkaian sensor photodiode dan LED ditunjukkan oleh Gambar 2.19.
Gambar 2.13 Rangkaian Sensor Photodiode dan LED/Laser Diode
2.7 Relay
Relay adalah suatu piranti yang bekerja berdasakan elektromagnetik untuk menggerakan sejumlah kontaktor (saklar) yang tersusun. Kontaktor akan tertutup (On) atau terbuka (Off) karena efek induksi magnet yang dihasilkan dari kumparan (induktor) ketika dialiri arus listrik. Berbeda dengan saklar dimana penggerakan kontaktor (On/Off) dilakukan manual tanpa perlu arus listrik.
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. Gambar 2.14 Relay Eksternal PLC
Berdasarkan cara kerjanya relay dibagi menjadi tiga jenis yang pertama adalah relay Normaly On yaitu ketika kondisi awal kontaktor tertutup (On) dan akan terbuka (Off) jika relay diaktifkan dengan cara memberi arus yang sesuai pada kumparan (coil) relay. Istilah kondisi ini disebut Normaly Close (NC). Yang kedua yaitu relay Normaly Off yaitu ketika kondisi awal kontaktor terbuka (Off) dan akan tertutup (On) jika relay diaktifkan dengan cara memberi arus yang sesuai pada kumparan (coil) relay. Istilah kondisi ini disebut Normaly Open (NO). Selanjutnya yang ketika yaitu jenis relay Change-Over (CO) atau Double-Throw (DT). Pada relay jenis ini memiliki dua pasang terminal dengan dua kondisi yaitu Normaly Close (NC) dan Normaly Open (NO).
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. Gambar. 2.15 Relay dan Kontaktor Normaly Close dan Normaly Open.
(Sumber: agenacemaxsjateng.blogspot.co.id/2014/03/cara-kerja-contactor-relay-timer.html)
2.8 Heater
Energi listrik dapat diubah menjadi energi panas atau kalor. Berbagai alat yang dapat merubah energi listrik menjadi energi panas, misalnya: pemanas, solder, setrika, dan kompor listrik. Alat yang mengubah energi listrik menjadi energi panas dilengkapi dengan elemen pemanas. Elemen pemanas terbuat dari bahan yang mempunyai tahanan tinggi, sehingga listrik yang mengalir melalui bahan tersebut berubah menjadi panas. Perubahan energi listrik menjadi energi kalor dapat diamati pada alat-alat seperti setrika listrik, kompor listrik, solder, dan teko listrik.
Alat pemanas air yang digunakan untuk alat ini diambil dari alat pemanas rice cooker yang disebut dengan Cast Heater. Heater ini menyatu dengan logam. Menghasilkan daya 300-400 watt, tergantung jenis cookernya. Terdapat Mica heater atau thermistor yang tertutup oleh semacam kertas (mica) yang berfungsi pada proses warming. Heater ini juga berfungsi sebagai thermistor, yaitu tahanan
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. makin besar bila bertambah panasnya. Makin besar tahanan maka tegangan yang
masuk berkurang sehingga mengurangi daya panas yang dihasilkan heater. Sehingga mampu mengontrol panas saat warming supaya panasnya stabil dikisaran 50-70 celcius.
Gambar 2.15 Cast Heater
Heater ini akan terkait dengan thermostat dari magnet dan pegas. Thermostat berfungsi sebagai sensor yang mendeteksi suhu air dalam panci. Bagian metal thermostat yang diletakkan pada bagian yang berkontak langsung dengan panci tempat air sehingga dapat menyetor panas dari panci apakah panasnya sudah mencapai 70 derajat celcius. Metal bila terkena panas maka daya magnet berkurang sehingga gaya pegas lebih besar dari gaya magnet. Akibatnya pegas terlepas dari magnet (menjauh) sehingga menekan tuas dan tuas menekan saklar heater. (Jagad,2014)
2.9 Komparator
Komparator adalah sebuat rangkaian yang dapat membandingkan besar tegangan masukan. Komparator biasanya menggunakan Op-Amp sebagai piranti utama dalam rangkaian.Vref di hubungkan ke +V supply, kemudian R1 dan R2
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. digunakan sebagai pembagi tegangan, sehingga nilai tegangan yang di
referensikan pada masukan + op-amp adalah sebesar : V = [ (R1/(R1+R2) ]
Gambar 2.16 Rangkaian komparator
Vsupply Op-amp tersebut akan membandingkan nilai tegangan pada kedua masukannya, apabila masukan (-) lebih besar dari masukan (+) maka, keluaran op-amp akan menjadi sama dengan – Vsupply, apabila tegangan masukan (-) lebih kecil dari masukan (+) maka keluaran op-amp akan menjadi sama dengan + Vsupply. Jadi dalam hal ini jika Vinput lebih besar dari V maka keluarannya akan menjadi – Vsupply, jika sebaliknya, Vinput lebih besar dari V maka keluarannya akan menjadi + Vsupply. Untuk op-amp yang sesuai untuk di pakai pada rangkaian op-amp untuk komparator biasanya menggunakan op-amp dengan tipe LM339 yang banyak di pasaran.
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. Gambar 2.17 Datasheet LM234
(Sumber: www.datasheetbank.com/LM324-Datasheet-Philips.html)
Komparator merupakan rangkaian elektronik yang akan membandingkan suatu input dengan referensi tertentu untuk menghasilkan output berupa dua nilai (high dan low). Suatu komparator mempunyai dua masukan yang terdiri dari tegangan acuan (Vreference) dan tegangan masukan (Vinput) serta satu tegangan ouput (Voutput).
2.10 Push button
Push button switch (saklar tombol tekan) adalah perangkat / saklar sederhana yang berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dengan sistem kerja tekan unlock (tidak mengunci). Sistem kerja unlock disini berarti saklar akan bekerja sebagai device penghubung atau pemutus aliran arus listrik saat tombol ditekan, dan saat tombol tidak ditekan (dilepas), maka saklar akan kembali pada kondisi normal.
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. 2.11 Central lock dan central Modul
Central Module
Central Module pada sistem Central Door Lock berfungsi untuk mengatur arah aliran arus yang masuk ke dalam motor Central Door Lock untuk dua posisi Lock dan Unlock yang sebelumnya Module Central Door Lock ini diaktifkan oleh Main Board.
Gambar 2.18 Central Module
Kabel utama yang ada pada Central Module bermacam – macam ada yang menggunakan 8 kabel dan 6 kabel akan tetapi mempunyai fungsi yang sama sebagai berikut :
a. Satu kabel sebagai sumber arus utama b. Satu kabel sebagai massa
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. c. Dua kabel ke masing – masing motor untuk mengatur arus kerja motor
untuk posisi lock dan unlock yang dirangkai secara paralel untuk semua motor central door lock
d. Dua kabel dari Main Board untuk aktifasi Central Module yaitu pada saat sistem ini diaktifkan dengan kendali Remote Control untuk posisi Lock maupun Unlock maka Main Board akan memberikan sinyal Output ke Module untuk proses aktifasi.
Motor Central Door Lock
Central Dorr Lock berfungsi sebagai actuator untuk menggerakkan tuas pengunci pintu mobil untuk posisi Lock gerakan motor pada turun dan posisi Unlock gerakan motor naik. Motor menggunakan sistem solenoid yaitu bila arus masuk melalui electromagnetic alam satu arah, Maka akan terbangkit dan bergerak maju menyebabkan pluger (yang menempel pada magnet) akan ikut bergerak dengan arah yang sama maka hal ini akan mendorong tuas pengunci pintu akan bergerak turun pada posisi Lock.
28
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Perancangan
Perancangan dan pembuatan alat ini akan dilaksanakan di laboratorium PLC Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga Kampus C Mulyorejo Surabaya selama kurang lebih 5 bulan yang dimulai pada bulan Februari 2016 sampai dengan bulan Juni 2016.
3.2 Alat dan Bahan Pembuatan 3.2.1 Alat-alat yang Diperlukan
Adapun alat-alat yang digunakan berfungsi sebagai penunjang pelaksanaaan perancangan, pembuatan, pengukuran, dan pengujian alat ini. Alat-alat yangdibutuhkan adalah sebagai berikut.
1. Laptop / Personal Computer 2. Mistar 3. Gergaji 4. Multimeter 5. Solder 6. Lem 7. Palu 8. Bor
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. 3.2.2 Bahan-bahan alat yang diperlukan:
Adapun bahan-bahan yang digunakan juga berfungsi menunjang pembuatan sistem alat ini mulai dari bahan pembuatan mekanik hingga bahan pembuatan sistem kerja alat keseluruhan (hardware dan software).
Bahan Mekanik yang diperlukan : 1. Kayu
2. Valve (kran) Soleniod 3. Paku
4. Mur & Baut 5. Selang 6. Plat Seng 7. Triplek 8. Panci
9. Panci rice cooker 10. Wadah dari plastik 11. Pompa Akuarium 12. Injeksi
13. Heater
14. Tabung aluminium
Sedangkan bahan untuk pembuatan hardware dan software adalah: 1. PLC (Programable Logic Control) OMRON CP1L
2. Catu daya / Power Supply 3. Motor DC (motor mixer)
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. 4. Push button 5. IC LM324 6. Laser Diode 7. Photodiode 8. Resistor 9. Kabel jumper 10. Timah 11. Termostat
12. Software PLC OMRON CX-Programmer 9.0
3.3 Prosedur Perancangan
Pada perancangan dan pembuatan rancang bangun alat pembuatan lotion Berbasis PLC OMRON CP1L terbagi atas dua tahap yaitu perancangan perangkat keras (hardware) dan perancangan perangkat lunak (software). Adapun pembuatan sistem perancangan software dibahas pada laporan tugas akhir bagian I. Sedangkan pada laporan ini akan membahas pembuatan sistem perancangan hardware (laporan tugas akhir bagian I).
Prosedur perancangan dan pembuatan hardware pada sistem alat terdiri dari beberapa langkah yaitu sebagai berikut.
1. Membuat blok diagram sistem alat pembuatan lotion berbasis PLC
2. Pembuatan sketsa mekanik plant sistem alat pembuatan lotion berbasis PLC
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. 3. Perancangan modul PLC OMRON CP1L
4. Pembuatan sistem penggerak (Motor mixer, pompa, injeksi, dan valve solenoid)
5. Pembuatan perangkat keras meliputi rangkaian komparator, rangkaian photodiode dan power supply.
6. Melakukan analisis data
3.3.1 Diagram Instrumen Sistem
Input proses Output
Gambar 3.1 Diagram Instrumen Perancangan Hardware
Dari diagram blok dapat dijelaskan bahwa sistem kinerja alat ini yaitu awalnya ketika tombol switch dan push bottom ditekan atau di ON kan, maka secara langsung sinyal tombol akan diproses sebagai input ke PLC. PLC akan menggerakan valve dan heater, yang mana valve ini berfungsi untuk mengisikan bahan lotion yang akan dibuat. Sensor photodiode tentunya digunakan sebagai
Sensor Photodiode Sensor termostat Switch, Push Bottom PLC Mixer, Pompa, Injeksi Valve Solenoid Heater
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. input atau masukan ini, yaitu sebagai sensor yang mendeteksi ketinggian cairan
bahan lotion tersebut. Apabila kotak takaran yang tersedia terdeteksi oleh sensor photodiode dalam keadaan kosong atau Low-level maka valve akan membuka sehingga bahan sari buah untuk lotion dapat masuk kedalam takaran(wadah) dan berhenti sampai ketinggian maksimum (sensor HI-Level terhalang cairan) sehingga memberi sinyal input berlogika 1.
Sedangkan heater tersebut juga aktif sebagai proses pemanasan air. Disini, sensor thermostat digunakan untuk mendeteksi suhu air yang dipanaskan oleh heater. Apabila suhu air 0˚C maka heater akan aktif / ON dan berhenti sampai suhu air mencapai 70˚C. lalu ketika suhu air mulai turun menjadi 50˚C maka heater aktif kembali, begitu seterusnya . Setelah itu pompa aktif untuk mengisikan bahan-bahan lotion kedalam plant besar (sudah ditentukan waktu dan pengukurannya menggunakan timer dan counter pada software PLC). Setelah itu PLC mengaktifkan mixer dan berhenti sesuai waktu yang ditentukan. Ketika mixer berhenti kemudian heater juga akan berhenti/OFF. Proses ini digunakan dalam satu kali pembuatan jika ingin melakukan pembuatan lotion lagi maka harus menekan lagi tombol switch dan push button.
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. 3.3.2 Sketsa Mekanik Plant
Gambar 3.2 Sketsa Mekanik Plant Fungsi tiap bagian:
- Silo 1 : Untuk wadah penampung bahan sari buah timun - Silo 2 : Untuk wadah penampung bahan sari buah pepaya - Silo 3 : Untuk wadah penampung bahan sari buah bengkoang - Silo 4 : Untuk wadah penampung bahan minyak zaitun - Silo 5 : Untuk wadah penampung bahan krim cleansing milk - Wadah Takaran : Untuk wadah penakaran dengan tinggi cairan
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. - S1 : Sensor termostat mendeteksi suhu panas air dan
mengaktifkan heater
- S2 : Sensor photodiode sebagai sensor ketinggian cairan (sensor Hi-Level) dan mengaktifkan valve takaran
- Heater : Untuk pemanas air
- Pompa : Untuk pengisihan minyak zaitun - Injeksi Krim : Untuk pengisihan krim cleansing milk - Motor Mixer : Untuk mengaduk bahan
- Panci : Untuk tempat penampungan pencampuran lotion - Panci Rice Cooker : Tempat air sebagai perantara suhu panas
Berdasarkan sketsa mekanik alat pada Gambar 3.2 yang telah dibuat, rancang bangun alat pembuatan lotion berbasis PLC ini bekerja dengan metode mencampurkan bebarapa bahan dasar untuk membuat lotion dengan disediakan tiga varian jenis sari buah yang harus dipilih terlebih dahulu lalu akan menjalankan proses pemanasan air sehingga mengeluarkan suhu panas yang stabil, pengisihan bahan sari buah oleh kran solenoid, proses pengisihan bahan minyak zaitun oleh pompa, proses pengisihan bahan cleansing milk oleh injeksi, kemudian proses akhir dilanjutkan dengan proses pengadukan oleh motor mixer sampai pembuatan lotion selesai dan dapat diangkat. Cara kerja alat ditentukan berdasarkan kondisi operasi. Pada pembuatan perancangan software dibuat kondisi operasi terlebih dahulu untuk mempermudah program ladder untuk mengontrol hardware menggunakan software CX-Programmer. Kondisi operasi untuk alat pembuatan lotion berbasis PLC telah disusun sebagai berikut.
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. a. Ada satu buah tombol switch / tombol start, jika tombol start ditekan
maka heater akan menyala untuk memanaskan air. Heater tetap menyala meskipun tombol start dilepas.
b. Heater menyala, memanaskan air dari suhu air 0˚C sampai suhu air 70˚C yang diukur oleh sensor termostat setelah itu heater mati (OFF). Namun saat suhu air turun menjadi 50˚C heater menyala lagi. Begitu seterusnya sampai 70˚C.
c. Ada tiga tombol push button yaitu PB 1 (untuk sari buah timun), PB 2 (untuk sari buah papaya), dan PB 3 (untuk sari buah bengkoang). Jika salah satu push button ditekan maka dua tombol push button yang lain tidak akan berfungsi atau bekerja ketika ditekan lagi.
d. Saat memilih tombol PB 1 ditekan, Valve 1 akan aktif (open) mengisi sari buah timun kedalam wadah takaran dibawahnya.
e. Saat memilih tombol PB 2 ditekan, Valve 2 akan aktif (open) mengisi sari buah pepaya kedalam wadah takaran dibawahnya.
f. Saat memilih tombol PB 3 ditekan, Valve 3 akan aktif (open) mengisi sari buah bengkoang kedalam wadah takaran dibawahnya.
g. Pengisian takaran tersebut dilakukan sampai penuh dan berhenti saat ketinggian cairan sari buah timun telah mencapai tinggi sensor Photodiode (level sensor)
h. Setelah pengisihan takaran telah mencapai level sensor, Valve 1 mati (close) dan valve takaran aktif (open) untuk mengisikan cairan tersebut ke dalam panci besar sampai takaran habis membutuhkan waktu 16 detik.
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. i. Pada saat yang sama yaitu ketika PB 1 ditekan , bahan cleansing milk dan
zaitun juga mulai ditambahkan:
- Pengisian krim cleansing milk yaitu melalui injeksi krim yang dijalankan oleh counter sebanyak 120 kali
- Pengisian zaitun yaitu melalui pompa, mengisikan zaitun ke panci besar selama waktu 4 detik
j. Setelah semua bahan telah masuk ke panci besar maka heater akan mati (OFF) bersamaan dengan motor mixer aktif untuk mengaduk lotion dengan waktu 16 menit.
k. Jika tombol reset ditekan maka proses kerja akan berhenti dan jika ingin memulai lagi akan kembali ke tahap awal.
3.3.3 Perancangan Modul PLC OMRON CP1L
Perancangan modul PLC membutuhkan beberapa komponen dasar dalam pembuatannya diatanaranya yaitu:
1. Power Supply 24 VDC 2. PLC OMRON CP1L 3. Relay
4. Connector Relay 8 pin 5. MCB 4A
6. Toogle switch 7. Acrilyc 5mm
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. Komponen tersebut kemudian dirancang dan disusun menjadi modul
PLC melalui wiring yang sesuai dengan buku petunjuk. Adapun cara merangkai modul PLC OMRON yaitu
Gambar 3.3 Rangkaian Output PLC OMRON CP1L
(Sumber : Manual Book PLC OMRON CP1L)
Gambar 3.4 Rangkaian Input PLC OMRON CP1L
(Sumber : Manual Book PLC OMRON CP1L) Relay 5 Out.Vlv Timun Relay 1 Out.Injeksi Krim Relay 3 Out.Pompa Relay 3 Out.Mixer Relay 4 Out.Vlv Takaran Relay 6 Out.Vlv Pepaya Relay 3 Out.Vlv. Bengkoang Relay 1 Out.Injeksi Int. Tombol Start Int. Push Button 1 Int. Push Button 3 Int. Sensor Termostat Int. Sensor Photodiode Int. Push Button 2 Int. Tombol Reset
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. 3.3.4 Penentuan Komposisi
Tabel 3.1 Tabel Penentuan Komposisi
Bahan Penggunaan Alat Keterangan Status
Cream Injeksi Menginjeksi maju mundur dengan counter sebesar 120 counter = 480 gr Sesuai
Minyak Zaitun Pompa
Memompa minyak selama 4 s = 96
gram
Sesuai
Sari buah Photodiode
Photodiode aktif dengan ketinggian sensor 1 cm = 100 gr Sesuai 3.3.5 Pembuatan Sistem
Sistem Sensor Photodiode
Gambar 3.5 Diagram Wiring Sistem Sensor Photodiode 24 v
5v
Komparator Relay
PLC
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. Sensor photodiode adalah sensor di mana sensor dapat mempengaruhi
jalanya tegangan listrik jika terkena cahaya. Sensor photodiode bekerja di pengaruhi oleh sinar laser. Saat sinar laser mengenai photodiode maka tegangan keluaran photodiode akan berbeda semakin menguat teganganya. Saat terhalang maka output photodiode akan menurun. Hal ini membuat tegangan keluaranya berbeda. Resistor variabel memiliki input 24 v dan outputnya disesuaikan dengan arah putaran tripot. Kedua keluaran akan di komparasi oleh rangkaian komparator. Dimana rangkaian komparator akan mengkomparasi antara tegangan output photodiode dan tegangan output resistor variabel. Sehingga keluaran komparator yang sebesar 24 volt akan menjadi input PLC.
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. Gambar 3.7 Perancangan Sensor Photodiode
Ketinggian sensor photodiode adalah 1 cm .ketinggian 1 cm di dapatkan dari pengukuran takaran yang sudah di sesuaikan dengan mengukur beratnya sari buah yang di sesuaikan dengan takaran yang di butuhkan
Sistem Sensor Termostat
24 V 24 V
Gambar 3.8 Diagram Wiring Proses Sensor Termostat
Sensor termostat merupakan sensor yang bekerja pada suhu tertentu dimana sensor bekerja dengan suhu antara 50 – 70 derajat celcius. Sensor termostat akan memutus arus jika suhu melebihi 70 derajat celcius. Sensor termostat di pasang untuk mengawasi suhu pada plant. Suhu pada plant haruslah teratur dengan menggunakan suhu yang berkisar antara 50 – 70 derajat celcius.
Termostat PLC
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. 3.3.5 Pembuatan Perangkat Keras
Pembuatan Valve
Gambar 3.9 Diagram Wiring Sistem Output Valve
Output valve bekerja pada tegangan 220 v dan di gerakan pada relay dengan inputan 24 volt. Penggunaan valve 220 v akan terbuka jika relay aktif. Pengaktifan relay akan di kontrol oleh PLC yang sudah di program.
Pembuatan Pompa Dan Heater
Motor mixer, pompa dan heater memiliki cara pengkabelan yang sama. Dimana PLC tersambung dengan relay. Relay berfungsi seperti switch untuk mengatur jalanya pompa, , Heater. Pompa yang di gunakan untuk mengalirkan minyak, heater untuk memanaskan .
Gambar 3.10 Diagram Wiring Sistem Output Heater & Pompa 24 v 24 v 220 v Relay 5 Relay 6 PLC 220 v 220 v Heater Pompa 24 v 220 v 220 v 24 v 24 v 24 v 220 v Relay 1 Relay 2 Relay 3 Valve Buah 1 Valve Buah 2 Valve Buah 3 220 v Valve takaran PLC Relay 4 220 v
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. Heater yang di gunakan adalah heater 220 v , dan pompa minyak yang di
gunakan juga 220 v.
Tabel 3.2 Penentuan Program Timer Pompa Minyak
Percobaan Ke-N Banyak Minyak yang Keluar (gram) Real Time Stopwatch (sekon) Timer PLC (sekon) Keterangan Manual PLC 1 12 12 0,5 0,5 Sesuai 2 23,5 24 1 1 Selisih 0,5 gr 3 33,6 36 1,4 1,5 Selisih 2,4 gr 4 48s 47,5 2 2 Sesuai 5 59,5 60 2,5 2,5 Selisih 0,5 gr 6 71,5 72 3 3 Selisih 0,5 gr 7 84,5 84 3,5 3,5 Selisih 0,5 gr 8 96 96 4 4 Sesuai 9 108 108 4,5 4,5 Sesuai 10 120 120 5 5 Sesuai
Didapatkan toleransi ketidaksesuaian alat ketika diuji secara manual dan juga melalui PLC didapatkan kurang lebih sebesar 0,5 gram atau dalam prosentase sebesar 4,16 %. Jadi di dapatkan untuk keakuratan pompa sebesar 95,9 %. Hal ini
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. di mungkinkan karena beberapa hal yaitu seperti keterlambatan manusia saat
melakukan pewaktuan menggunakan stopwatch (menekan tombol stopwatch).
Gambar 3.11 Grafik Linearitas Timer Terhadap Keluaran Minyak.
Dalam penakaran minyak dibutuhkan sebanyak 250 gram. Maka dapat di tentukan perhitungan :
Keluaran minyak = 24 gr / s
Waktu yang di perlukan untuk mencapai 96 gr = 96 : 24 gr/s = 4 sekon
Pembuatan Mixer
Gambar 3.12 Diagram Wiring Sistem Output Mixer y = 24.03x - 0.1485 R² = 1 y = 24.288x - 1.2776 R² = 0.9997 0 20 40 60 80 100 120 140 0 2 4 6 Ju ml ah kelua ra n Minya k Za itu n ( gr am)
Waktu Yang Dibutuhkan (s)
Linearitas Timer Terhadap Keluaran Minyak Zaitun
Keluaran PLC Keluaran Manual Linear (Keluaran PLC) Linear (Keluaran Manual)
24 v 24 v
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. Mixer bekerja pada tegangan 24 volt. Mixer di kontrol oleh relay yang di
kendalikan oleh PLC. Motor berputar searah dan melakukan mixing campuran bahan.
Tabel 3.3 Pengujian Program Timer Motor Mixer
Perc. Ke-N Waktu per menit Real Time Stopwacth (s) Timer PLC (s) Hasil Tekstur Lotion Keterangan ( Real time &
Stop watch )
1 1 menit 62 60 Mengendap Tidak Sesuai
2 3 me-nit 180 180 Mengendap Sesuai
3 6 menit 384 360 Mengendap Tidak Sesuai
4 9 menit 540 540 Mengendap Sesuai
5 11 menit 642 660 Mengendap Tidak Sesuai 6 13 menit 786 780 Mengendap Tidak Sesuai 7 15 menit 930 900 Mengendap Tidak Sesuai
8 17 menit 1056 1020 Sesuai Tidak Sesuai
9 19 menit 1176 1140 Sesuai Tidak Sesuai
10 21 menit 1261 1260 Sesuai Tidak Sesuai
Dari Tabel 3.3 didapatkan data mengenai timer yang diterapkan tidak mengalami masalah Namun antara timer PLC dengan timer real time (stopwatch) memiliki perbedaan. Perbedaan ini disebabkan oleh kecepatan respon manusia sedikit lambat ketika menombol stop timer stopwatch.
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. Dari data tersebut didapatkan hasil tekstur lotion, jika belum sesuai
artinya lotion masih berterkstur cair namun jika sudah sesuai artinya lotion sudah mengental. Waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan adonan lotion yang sesuai adalah ±16 menit = 960 sekon.
Pembuatan Injeksi Cream
Gambar 3.13 Diagram Wiring Sistem Output Injeksi Cream
Hasil program counter PLC digunakan sebagai input untuk injeksi cleansing milk dapat diketahui keberhasilannya dapat bekerja dengan baik atau tidak. Beriku ini adalah tabal hasil pengujian program counter terhadap kerja injeksi.
Tabel 3.4 Penentuan Program Counter
Percobaan Ke-n
Banyaknya Krim yang
Dikeluarkan (gram) Cacahan Hasil
Counter Keterangan Manual PLC 1 80 80 20 Sesuai 2 115 115 30 Sesuai 3 155 155 40 Sesuai 4 195 195 50 Sesuai 5 230 235 60 Sesuai 12 V PLC Relay 8 12 V Modul driver Injeksi Suntikan maju Suntikan mundur NC NO
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. 6 275 275 70 Sesuai 7 320 315 80 Sesuai 8 355 355 90 Sesuai 9 400 400 100 Sesuai 10 440 435 110 Selisih 5 gr 11 480 485 120 Selisih 5 gr 12 525 525 130 Sesuai 13 570 565 140 Selisih 5 gr 14 610 600 150 Selisih 10 gr
Dari Tabel 3.4 dapat diketahui persentase kesalahan software pada program counter PLC adalah 0%. Sedangkan persentase ketepatan software pada program counter adalah 100%. Berikut kelinieritasnya
Gambar 3.14 Grafik Linearitas Counter PLC Terhadap Ukuran Krim Yang Dikeluarkan y = 4.111x - 9.7912 R² = 0.9995 y = 4.0626x - 7.1099 R² = 0.9996 0 100 200 300 400 500 600 700 0 50 100 150 200 B e ra t kri m ya n g d ike lu ar ka n ( G r ) Output counter
Linearitas Counter PLC Terhadap Ukuran
Krim yang Dikeluarkan
Series1 Series2 Linear (Series1) Linear (Series2)
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. Pada counter timer PLC Terlihat lebih linier daripada manual.
Kesesuaian alat cukup akurat dengan kurang lebih sebesar 5 gr . Untuk itu bahan cleansing milk yang dubutuhkan sebanyak 480 gr, maka di butuhkan sesuai dengan perhitungan berikut.
Jumlah keluaran krim per 1 counter = 4 gr
3.5.1 Analisis data
Pengujian PLC OMRON CP1L
Pengujian dilakukan dengan mengambilkan data yaitu berupa konfigurasi antar port pada PLC.
1. Pengujian Relay pada PLC
Pengujian Relay di gunakan untuk memastikan relay bekerja atau tidak. Relay yang di gunakan adalah relay 24 volt. Relay di hubungkan pada PLC dan output relay di hubungkan pada sistem alat. Relay sebagai switch pada tegangan 220 volt untuk mixer dan valve sedangkan relay yang lain menghubungkan tegangan 24 volt dan 12 volt
2. Pengujian Sensor Photodiode
Sensor Photodiode adalah sensor dimana cahaya yang masuk akan berbanding lurus dengan tegangan output photodiode. Jika semakin besar cahaya maka semakin besar pula tegangan yang di keluaqrnkan . Pada photodiode di
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. pasang pada rangkaian dan jika photodiode terkna halangan maka teganganya
akan berbeda.
3. Pengujian Sensor Termostat
Sensor termostat di letakan pada panci untuk mengatur suhu panci. Sensor termostat bekerja pada range tertentu yaitu antara 50 – 70 derajat celcius. Dimana termostat dapat bekerja dengan baikdan teganganya sesuai.
4. Pengujian Pompa Minyak Zaitun
Pompa minyak zaitun bekerja memompa minyak dan mengalirkanya ke plan. Pompa bekerja dengan waktu tertentu untuk mengalirkan minyak . Besarnya aliran minyak berbanding lurus dengan banyaknya waktu yang di butuhkan untuk memompa minyak.
5. Pengujian Injeksi Krim Cleansing Milk
Pengambilan data injeksi krim cleansing milk adalah berupa keberhasilan data yang telah dilakukan sebagai media penyuntikan bahan cleansing milk yang merupakan bahan dasar dari pembuatan lotion.
6. Pengujian Motor DC sebagai Mixer
Pengambilan data pada pengujian motor DC berupa keberhasilan data yang telah dilakukan sebagai pengaduk atau pencampur bahan lotion dalam panci besar sehingga lotion dapat tercampur rata.
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. 7. Analisis Keseluruhan
Pada tahap ini proses pengambilan data digunakan untuk menentukan keberhasilan program software dan juga hardware yang telah dibuat. Seberapa efektif kinerjanya, serta dapat ditentukan kelayakan program dalam menjalankan alat atau kerja mekanik alat pembuatan lotion ini dapat berjalan dengan baik atau tidak. Pengujian alat akan menghasilkan beberapa data yang memiliki ketidaksesuaian antara data yang diinginkan dengan kinerja alat yang sebenarnya akan dijadikan sebagai persentase keberhasilan sehingga dapat ditentukan kualitas kinerja alat dengan menggunakan persamaan:
𝑁𝑘𝑒𝑏𝑒𝑟ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙𝑎𝑛
𝑁𝑝𝑒𝑟𝑐𝑜𝑏𝑎𝑎𝑛 𝑥 100% = %𝑘𝑒𝑏𝑒𝑟ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙𝑎𝑛
Keterangan:
Nkesalahan = jumlah keberhasilan yang terjadi Npercobaan = jumlah percobaan yang dilakukan
50
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini bertujuan untuk mengetahui secara keseluruhan hasil pengamatan, pengujian dan analisa dari perancangan alat yang telah dibuat, sehingga dapat diambil persentase keberhasialan alat pembuatan lotion ini serta dapat diketahui apakah alat sudah sesuai dengan yang diharapkan.
4.1 Hasil Pembuatan Alat
Adapun proses pengumpulan bahan, dasar teori, dan proses kerja yang telah dilakukan, sehingga “Rancang Bangun Alat Pembuatan Lotion Berbasis PLC” telah dibuat dan terdiri dari bagian-bagian proses kinerja alat.
Gambar 4.1 Valve Pengisi bahan Varian Sari Buah
Pada Gambar 4.1 menunjukkan bahwa terdapat 3 tempat penampungan untuk 3 macam varian sari buah. Proses pengisian sari buah dilakukan melalui valve (kran) jenis solenoid. Sari buah akan masuk ke dalam wadah penakar yang telah disediakan.
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. Gambar 4.2 Penakar Bahan Sari Buah Menggunakan Sensor Photodiode
Selanjutnya bagian proses penakaran bahan sari buah dibuat dengan menggunakan wadah plastik yang tembus pandang sebagai wadah takaran lihat Gambar 4.2. Sebab metode penakaran sari buah bekerja dengan cara menempatkan hardware sensor photodiode dan laser di wadah takaran dengan menyesuaikan ketinggiannya. Tinggi sensor telah diukur berdasarkan komposisi bahan sari buah yaitu 100 gram sehingga didapatkan tinggi penempatan sensor 2 cm dari permukaan wadah takaran.
Gambar 4.3 Pengisi Bahan Cleansing milk Menggunakan Alat Injeksi
Pada Gambar 4.3 adalah bagian proses pengisian bahan cleansing milk dengan cara menggunakan alat injeksi krim yang bekerja maju dan mundur
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. menginjeksi krim cleansing milk masuk ke dalam panci besar. Proses ini
berlangsung dengan memberikan counter selama 120 kali.
Gambar 4.4 Pengisi Bahan Minyak Zaitun Menggunakan Pompa
Pada Gambar 4.4 adalah bagian proses pengisian bahan yaitu minyak zaitun dengan cara menggunakan pompa. Jenis pompa yang digunakan adalah pompa akuarium. Pompa bekerja dengan waktu selama 4 detik.
Gambar 4.5 Elemen Heater Sebagai Pemanas Air
Pada Gambar 4.5 adalah bagian proses pemanasan air oleh heater. Air sebagai perantara panas pada panci plant lotion. Suhu panci dan suhu panas air dideteksi oleh sensor termostat sehingga suhu panas air akan stabil 50 hingga 70 derajat celcius.
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. Gambar 4.6 Pengaduk Lotion Menggunakan Motor Mixer
Pada Gambar 4.6 adalah bagian proses pengadukan (mixing) menggunakan motor DC 24 V. Motor bekerja sesuai waktu pengadukan selama 16 menit.
Gambar 4.7 Panel Tombol Start, Tombol Push Button, Tombol Reset, Tombol Aktifasi Manual dan Tombol Aktifasi PLC
Pada Gambar 4.7 adalah beberapa panel tombol yang dibuat untuk memerintahkan jalannya alat. Panel tombol memberikan masukan pada modul PLC sehingga memberi arus untuk relay agar menjalankan alat. Tombol start berfungsi memulai kerja alat dengan mengaktifkan heater. Tombol push button digunakan untuk memlih varian sari buah yang diinginkan. Tombol reset dingunakan untuk mereset atau membersihkan memori yang telah dicompile sehingga program dapat bekerja dengan benar. Terdapat pula panel untuk tombol
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. aktifasi manual dan tombol aktifasi PLC. Dua tombol ini sebagai tombol
pelengkap untuk memudahkan dalam proses pengambilan data.
Berikut ini adalah hasil pembuatan “Rancang Bangun Alat Pembuatan Lotion Berbasis PLC”.
Gambar 4.8 Hasil Pembuatan Plant
Hasil Perancangan sensor
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. Gambar 4.10 Hasil Perancangan Sensor Termostat
Gambar 4.11 Hasil Pembuatan Modul PLC OMRON CP1L
Pada Gambar 4.10 adalah hasil pembuatan modul PLC yang merupakan bagian penting dari miniatur pembuatan lotion karena PLC sebagai otak yang mengontrol seluruh sistem kerja alat pembuatan lotion ini secara otomatis.
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. 4.2 Pengalamatan Pada PLC
4.2.1 Alamat Input :
Tabel 4.1 Pengalamatan Bagian Input atau Masukan
Port PLC Address Name Keterangan
I:0.00 Tombol START Tombol untuk memulai dan mengaktifkan heater
I:0.01 Tombol PB 1 Mengaktifkan valve sari buah timun I:0.02 Tombol PB 2 Mengaktifkan valve sari buah papaya
I:0.03 Tombol PB 3 Mengaktifkan valve sari buah bengkoang
I:0.04 INT TERMOSTAT Sensor suhu mengatur 50-70˚C, memerintahkan heater untuk ON/OFF I:0.07 INT PHOTODIODE Sebagai sensor Hi-Level I:0.09 Tombol RESET Memberikan logika 0 atau reset
4.2.2 Alamat Relay Intenal :
Tabel 4.2 Pengalamatan Bagian Relay Internal (Output Internal)
Port PLC Address Name Keterangan
6.00 Relay Internal Pengalamatan untuk Relay / Output Internal berfungsi untuk menyimpan
data keluaran 6.01 Relay Internal
6.02 Relay Internal 6.03 Relay Internal
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. 4.2.3 Alamat Output :
Tabel 4.3 Pengalamatan Bagian Output atau Keluaran
Port PLC Keterangan Aktifasi
Q:100.00 Konfigurasi Relay 1 OUT INJEKSI KRIM: Untuk memompa krim cleansing milk ke
dalam panci besar
Q:100.01 Konfigurasi Relay 2 OUT HEATER: Untuk memanaskan air
Q:100.02 Konfigurasi Relay 3 OUT POMPA: Untuk memopa minyak zaitun ke dalam panci besar Q:100.03 Konfigurasi Relay 4 OUT MOTOR MIXER: Sebagai
pengaduk atau pencampur Q:100.04 Konfigurasi Relay 5 OUT VALVE TAKARAN: Untuk
mengisi sari buah dari takaran ke dalam panci besar
Q:100.05 Konfigurasi Relay 6 OUT RELAY VALVE TIMUN: Untuk mengisi sari buah timun ke dalam
takaran
Q:100.06 Konfigurasi Relay 7 OUT RELAY VALVE PEPAYA: Untuk mengisi sari buah pepaya ke
dalam takaran
Q:100.07 Konfigurasi Relay 8 OUT RELAY VALVE BENGKOANG: Untuk mengisi sari buah bengkoang
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. ke dalam takaran
4.3 Hasil Penelitihan
4.3.1 Hasil Pengujian Keluaran Photodiode dan Komparator
Indikasi : Mendeteksi ketinggian cairan. Kriteria/Target : Dikatakan sesuai jika
Tabel 4.4 Kriteria Keluaran Komparator & Photodiode
Pemilihan Sari Buah Photodiode Tidak Terhalang Cairan (Volt) Photodiode Terhalang Cairan (Volt) Komparator Terhalang cairan (Volt) Komparator saat tidak terhalang cairan\(volt) 5,00 1 – 4 4 – 5 0,00
Tabel 4.5 Pengujian Keluaran Komparator & Photodiode
Pemilihan Sari Buah Photodiode Tidak Terhalang Cairan (Volt) Photodiode Terhalang Cairan (Volt) Komparator Terhalang cairan (Volt) Komparator saat tidak terhalang cairan (Volt) Keterangan Timun 5,00 1,4 4,35 0,00 Sesuai
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H.
Pepaya 5,00 1,03 4,35 0,00 Sesuai
Bengkoang 5,00 1,42 4,35 0,00 Sesuai
4.3.2 Hasil Pengujian Kondisi Keluaran Sensor Photodiode
Indikasi : Saat sensor terhalang maka valve buah tertutup, dan valve takaran terbuka
Kriteria/Target : Dikatakan sesuai jika
Tabel 4.6 Kriteria Sensor Terhadap Valve
Percobaan ke
Kondisi Valve Buah Kondisi Valve takaran Sensor Terhalang Cairan Sensor tidak Terhalang Cairan Sensor Terhalang Cairan Sensor Tidak Terhalang Cairan
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. Tabel 4.7 Pengujian Keluaran Sensor Terhadap Valve Timun
Perc. ke-N Kondisi Valve Buah Kondisi Vakve takaran Keterangan Sensor Terhalang Cairan Sensor Tidak Terhalang Cairan Sensor Terhalang Cairan Sensor tidak Terhalang Cairan
1 Close Open Open Close Sesuai
2 Close Open Open Close Sesuai
3 Close Open Open Close Sesuai
4 Close Open Open Close Sesuai
Tabel 4.8 Pengujian Keluaran Sensor Terhadap Valve Pepaya
Perc. ke-N Kondisi Valve Buah Kondisi Vakve takaran Keterangan Sensor Terhalang Cairan Sensor Tidak Terhalang Cairan Sensor Terhalang Cairan Sensor Tidak Terhalang Cairan
1 Close Open Open Close Sesuai
2 Close Open Open Close Sesuai
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. Tabel 4.9 Pengujian Keluaran Sensor Terhadap Valve Bengkoang
Perc. ke-N Kondisi Valve Buah Kondisi Vakve takaran Keterangan Sensor Terhalang Cairan Sensor Tidak Terhalang Cairan Sensor Terhalang Cairan Sensor Tidak Terhalang Cairan
1 Close Open Open Close Sesuai
2 Close Open Open Close Sesuai
3 Close Open Open Close Sesuai
4.3.3 Hasil Pengujian Termostat
Indikasi : Termostat sebagai sensor masukan PLC . Output sensor termostat dalam program berfungsi sebagai sensor yang diteruskan ke PLC untuk mengontrol Heater.
Kriteria : Dinyatakan Sesuai jika suhu antara 50 – 70 derajat celcius
termostat bekerja dengan kondisi off saat di atas 70 dan on saat di bawah 50 derajat celcius
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. Tabel 4.10 Pengujian Keluaran Sensor Termostat
Nama Sensor Suhu Panci (˚C) Suhu Air (˚C) Tegangan Termostat (volt) Kondisi Heater (ON/OFF) Termostat 50 48 24 ON 50 – 70 48 – 68 24 ON > 70 > 68 0 OFF
4.3.4 Hasil Pengujian Injeksi Krim Cleansing milk
Jumlah counter yang di butuhkan untuk 480 gr krim = 480 : 4 = 120 counter Indikasi : Counter bekerja dengan masukan push button. Saat push button di
tekan maka counter akan memerintahkan injeksi untuk bekerja. Kriteria : Dikatakan sesuai jika
Tabel 4.11 Kriteria Injeksi Krim
Percobaan ke Output Injeksi ( gram ) Hasil cacahan counter
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. Tabel 4.12 Pengujian Counter Pada Injeksi
Percobaan ke-N Output injeksi ( gram ) Hasil cacahan counter Keterangan 1 480 120 Sesuai 2 480 120 Sesuai 3 480 120 Sesuai 4 478 120 Selisih 2 gram 5 480 120 Sesuai
4.3.5 Hasil Pengujian Pompa Minyak Zaitun
Indikasi : Pompa minyak untuk memompa minyak ke plant. Ukuran pompa minyak yang di gunakan sebanyak 96 gram. Pompa minyak akan aktif jika push button di tekan. Waktu yang di butuhkan untuk memompa minyak sebanyak 96 gram yaitu 4 detik.
Kriteria : Dikatakan sesuai jika
Tabel 4.13 Kriteria Pompa Minyak Zaitun
Percobaan ke Output Pompa Minyak ( gram)
Hasil Timer ( sekon )
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. Tabel 4.14 Pengujian Pompa Minyak Zaitun
Percobaan ke-N Output Pompa ( gram) Hasil Timer ( sekon ) Keterangan 1 98 4 Selisih 2 gram 2 96 4 Sesuai 3 96 4 Sesuai 4 96 4 Sesuai 5 95 4 Selisih 1 gram
4.3.6 Hasil Pengujian Motor Mixer
Indikasi : Untuk mengaduk plant. Mixer aktif jika counter selesai
menginjeksi , minyak selesai di pompa dan valve takaran menutup kembali. Mixer mengauk plant selama 15 menit sesudah itu mixer berhenti untuk mengaduk.
Kriteria : Proses mixing di katakan sesuai jika
Tabel 4.15 Kriteria Motor Mixer
Percobaan ke-N
Input tegangan
(Volt) Status
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. Tabel 4.16 Pengujian Motor Mixer
Percobaan ke-N
Input tegangan
(Volt) Status Keterangan
1 24,0 Aktif 15 menit Sesuai
2 24,0 Aktif 15 menit Sesuai
3 23,9 Aktif 15 menit Selisih 0,1 s
4 24,0 Aktif 15 menit Seuai
4.3.7 Hasil Pengujian Valve Buah
Tabel 4.17 Tabel Pengujian Valve
Nama Valve Input tegangan
(Volt) AC Status Keterangan Valve 1
(Buah Pepaya) 220 Aktif
Mengalirkan sari buah pepaya Valve 2
(Buah timun) 220 Aktif
Mengalirkan sari buah timun Valve 3
(Buah Bengkoang) 220 Aktif
Mengalirkan sari buah bengkoang
Valve 4
(Takaran) 220 Aktif
Mengalirkan sari buah yang telah
TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ALAT… OSCAR YULIANDIKA H. 4.4 Data Hasil Keseluruhan Penelitian
Dari data hasi uji dilakukan analisa keseluruhan alat untuk memperoleh hasil presentasi keberhasilan dan kesesuaian alat tugas akhir ini.
Kriteria : dikatakan sesuai jika
Tabel 4.18 Kriteria Uji Keseluruhan Alat
Perc . Ke-N Masukan (Input) Valve Sari Buah Penakaran Sari Buah Pemompaan Minyak Injeksi Krim Pemanasan Air Pengadukan (Mixing) 1 Tombol START - - - - √ - 2 PB 1 (Memilih Sari Buah Timun) √ - √ √ - √ 3 PB 2 (Memilih Sari Buah Pepaya) √ - √ √ - √ 4 PB 3 (Memilih Sari Buah Bengkoang) √ - √ - - √ 5 Sensor Photodiode - √ - - - - 6 Sensor - - - - √ -
