RANCANG BANGUN ALAT PENGIRIS
BAWANG MENGGUNAKAN MOTOR LISTRIK
oleh
Andrie Awaludin HT
13110013Konsentrasi: Instalasi Listrik
oleh
Andrie Awaludin HT
13110013
Konsentrasi: Instalasi Listrik
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS BATAM
ABSTRAK
Melihat semakin berkembangnya usaha kecil menengah khususnya dalam bidang pembuatan bawang goreng, maka penulis melakukan pengamatan ketempat-tempat usaha pembuatan bawang goreng yang ada di kota Batam, di tempat usaha tersebut penulis lihat proses pengirisan bawang merah masih dilakukan dengan cara tradisional (menggunakan tenaga manusia), yang mengakibatkan ketersediaan bahan baku produksi (irisan bawang merah) dihasilkan dalam waktu yang relatif lama.
Oleh sebab itu penulis merencanakan membuat sebuah alat pengiris bawang merah dengan menggunakan motor listrik sebagai tenaga penggerak yang dapat beroperasi secara otomatis dan manual. Adapun prinsip kerja alat ini menggunakan sebuah piringan pisau pengiris yang diputar oleh motor listrik, sehingga bawang merah yang terdapat pada corong penampung akan turun menuju pisau pengiris dan akan teriris, ketebalan irisan bawang dapat diatur dengan cara mengatur jarak mata pisau terhadap landasannya.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat dan karunia Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan
tugas Bahasa Indonesia ini dengan judul “Rancang Bangun Alat Pengiris Bawang
Menggunakan Motor Listrik”. Proyek ini merupakan persyaratan dalam
melengkapi tugas Bahasa Indonesia di Fakultas Teknik Universitas Batam .
Dalam pembuatan proyek ini, penulis banyak mendapat bantuan dan
bimbingan serta dorongan semangat dari berbagai pihak. Untuk itu penulis
menyampaikan terima kasih kepada:
1. Dosen pembimbing yang telah membantu saya untuk menyelesaikan
karya ilmiah saya
2. Rekan-rekan yang telah membantu saya atas pemikirannya dalam
proses pengerjaan tugas saya.
Penulis menyadari dalam penyelesaian tugas Bahasa Indonesia ini masih
terdapat kekurangan dan kesalahan, untuk itu penulis sangat mengharapkan
kritikan dan saran yang sifatnya membangun demi kesempurnaan tugas ini dimasa
yang akan datang. Penulis berharap proyek ini bermanfaat bagi penulis dan
pihak-pihak yang memerlukannya.
Batam, 28 Juni 2011
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
ABSTRAK... ii
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR GAMBAR ... v
DAFTAR TABEL ... vi
BAB I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah... 1
1.2. Perumusan Masalah ... 2
1.3. Batasan Masalah ... 2
1.4. Tujuan... 2
1.5. Manfaat ... 3
BAB II. LANDASAN TEORI 2.1. Motor Kapasitor ... 4
2.2. Proteksi... 6
2.3. Perancangan Konstruksi Alat... 7
2.4. Daya dan Faktor Daya... 8
2.5. Penyelidikan Beban Dari Segi Dinamika... 9
2.6. Menentukan Daya Motor... 10
2.7. Komponen Rangkaian Kontrol... 11
BAB III.PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT 3.1. Prinsip Kerja... 25
3.2. Perencanan Pemilihan Motor... 25
3.3. Pembuatan Konstruksi Alat ... 30
3.4. Perancangan Komponen Rangkaian Kontrol ... 31
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Konstruksi Stator ... 5
Gambar 2. Konstruksi Rotor ... 5
Gambar 3. Rangkaian Motor Kapasitor ... 6
Gambar 4. Skema Peralatan Proteksi Motor Kapasitor ... 6
Gambar 5. Puli dan Sabuk V... 7
Gambar 6. Simbol dan Lengkung Kurva Dioda ... 11
Gambar 7. Penyearah Gelombang Penuh Dua Dioda ... 12
Gambar 8. Simbol dan Konstruksi Kapasitor ... 13
Gambar 9. Penyearah Gelombang Penuh Dengan Penapis Kapasitor... 14
Gambar 10. Karakteristik, Simbol dan Bentuk LDR ... 15
Gambar 11. Transistor Tipe PNP dan NPN ... 16
Gambar 12. Pasangan Darlington NPN... 16
Gambar 13. Aliran Arus Transistor NPN ... 17
Gambar 14. Transistor NPN Saat On dan Off ... 17
Gambar 15. Karakteristik Transistor... 18
Gambar 16. Lambang dan Bentuk Trimpot ... 19
Gambar 17. Simbol dan Bentuk Resistor ... 19
Gambar 18. Karakteristik Tahanan Linier ... 19
Gambar 19. Karakteristik Tahanan Non Linier... 20
Gambar 20. Simbol Normaly Close Relay ... 21
Gambar 21. Simbol Normaly Open Relay ... 21
Gambar 22. Kontak Tukar (NO-NC) dan Konstruksi Relay ... 21
Gambar 23. Konstruksi Kontaktor ... 24
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Koefisien Geser Suatu Bantalan ... 9
Tabel 2. Karakteristik Faktor Koreksi... 10
Tabel 3. Spesifikasi Motor Kapasitor... 26
Tabel 4. Spesifikasi Komponen Rangkaian Kontrol... 32
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Batam merupakan salah satu daerah yang memiliki potensi perekonomian yang dapat mendukung dan menunjang kesejahteraan masyarakat, salah satu upaya dalam pemanfaatan potensi perekonomomian ini adalah dengan cara mengolah lahan yang kosong menjadi lahan pertanian, yang dapat ditanami dengan berbagai macam jenis tanaman seperti kentang, kol, bawang, dan lain sebagainya, namun kemampuan untuk mengolah hasil produksi setelah panen saat ini belum maksimal, sehingga membuat hasil produksi pertanian tidak memadai bagi penunjang ekonomi rumah tangga para petani, hasil pertanian ini akan membawa manfaat yang cukup bagi petani jika usaha pengolahan hasil panen dapat diatasi dengan baik dan efisien khusnya di pulau Batam ini.
Kalau kita amati dari produksi hasil pertanian, bawang merah menempati urutan terbanyak dalam setiap kali musim panen, bawang merah merupakan tanaman yang memiliki banyak manfaat dan dikonsumsi oleh masyarakat sudah sejak lama sebagai obat dan bumbu pelezat masakan. Pada perkembangan bidang industri makanan saat ini, membutuhkan pasokan bawang merah iris dalam jumlah yang cukup banyak dan dibutuhkan dalam waktu yang cepat, berdasarkan survey penulis dilapangan (Pasar puja bahari) tanggal 17 juni 2011 terhadap 10 kios, bahwa kebutuhan setiap hari akan bawang merah iris mencapai 10 - 50 kg. Untuk memenuhi permintaan bawang merah iris ini, pengirisan bawang merah masih dilakukan secara tradisional yaitu menggunakan tenaga manusia dalam proses pengirisan, sehingga berakibat hasil irisan bawang merah yang diperoleh sedikit dan menggunakan waktu yang relatif lama dalam pengerjaannya.
(UKM) yaitu membuka usaha pembuatan bawang goreng siap saji yang dapat dipasarkan, sehingga dapat menambah pendapatan dan nilai jual (berdasarkan berita acara jelang siang di Trans TV tgl 20 juni 2011, 1 kg bawang goreng di pasarkan dengan harga Rp 90.000)
Untuk itu penulis merencanakan membuat sebuah alat pengiris bawang merah menggunakan motor listrik sebagai tenaga penggerak yang bisa beroperasi secara otomatis dan manual. Alat ini prinsip kerjanya menggunakan sebuah piringan pisau pengiris yang diputar oleh motor listrik, sehingga bawang merah yang terdapat pada corong penampung akan turun menuju pisau pengiris dan akan teriris, ketebalan irisan bawang dapat diatur dengan cara mengatur jarak mata pisau terhadap landasannya.
Sehubungan dengan hal diatas, maka penulis tertarik untuk membuat suatu Proyek yang berjudul “Rancang Bangun Alat Pengiris Bawang Menggunakan Motor Listrik”
1.2 Perumusan Masalah
Bagaimana cara membuat sebuah alat pengiris bawang yang dapat mengiris secara cepat.
1.3 Batasan Masalah
Agar masalah yang dibahas nantinya tidak melebar, maka penulis mambatasi permasalahan, yaitu:
1.1 Membahas mengenai perancangan dan cara pembuatan serta prinsip kerja alat pengiris bawang menggunakan motor listrik
1.2 Ukuran bawang yang akan diiris oleh alat ini berdiameter 5-35 mm, dengan kapasitas produksi ± 10 kg/jam.
1.4 Tujuan
1.5 Manfaat
1.5.1 Alat ini dapat membantu usaha kecil yang bergerak dibidang pembuatan bawang goreng akan kebutuhan bahan baku (bawang iris) dalam waktu yang cepat.
BAB II
LANDASAN TEORI
Alat pengiris bawang menggunakan motor listrik merupakan sebuah alat yang berfungsi untuk mengiris bawang merah secara cepat yang bisa beroperasi secara otomatis dan manual. Prinsip kerja alat ini adalah menggunakan sebuah piringan pisau pengiris yang diputar oleh motor listrik, sehingga bawang merah yang terdapat pada corong penampung akan turun menuju pisau pengiris dan akan teriris, ketebalan irisan bawang dapat diatur dengan cara mengatur jarak mata pisau terhadap landasannya, adapun komponen dan peralatan yang digunakan dalam pembuatan alat ini adalah.motor kapasitor, besi siku, besi plat, puli, sabuk, piringan pisau pengiris, dan komponen-komponen elektronika yang dipakai dalam rangkaian kontrol
2.1. Motor Kapasitor
Pada pembuatan alat pengiris bawang ini, motor yang digunakan sebagai tenaga penggerak adalah jenis motor kapasitor, alasan pemilihan motor kapasitor adalah:
2.1.1 Harga motor ekonomis
2.1.2 Konstruksi motor sederhana dan memiliki daya tahan yang kuat 2.1.3 Efisiensi motor tinggi, pada saat putaran normal
2.1.4 Perawatan yang minimum
Karakteristik kumparan bantu dan kumparan utama mempunyai nilai yang hampir identik, maka untuk merubah arah putaran motor adalah dengan cara membalik arah polaritas dari kumparan bantu, kopel mula dari motor kapasitor kira-kira 50%-100% dari kopel beban penuh, kapasitor yang digunakan adalah jenis kapasitor minyak atau kapasitor kertas metalik. (Soelaiman, 1984:123), konstruksi motor kapasitor terdiri atas dua bagian yaitu stator dan rotor.
a. Stator
Pada bagian stator terdapat sejumlah slot yang merupakan tempat dipasangnya lilitan kawat tembaga (konduktor) yang disebut dengan kumparan stator (terdiri dari kumparan utama dan kumparan bantu), adapun bentuk konstruksinya dapat dilihat pada gambar 1.
Gambar 1. Konstruksi Stator (Zuhal, 1995:101)
b. Rotor
Gambar 2. Konstruksi Rotor (Zuhal, 1995:101) c. Rangkaian Motor Kapasitor
Karakteristik rangkaian pengawatan dari motor kapasitor, menggunakan dua buah kumparan yaitu kumparan utama dan kumparan bantu, serta menggunakan sebuah kapasitor, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 3. pengamanan kepada rangkaian kontrol dan motor terhadap arus yang tiba-tiba sangat tinggi, seperti keadaan kegagalan isolasi pada kumparan karena kenaikan suhu yang mengakibatkan terjadinya hubung singkat, waktu respon pengaman hubung singkat (sekring) relatif jauh lebih cepat dari pengaman beban lebih, adapun skema peralatan proteksi motor kapasitor dapat dilihat pada gambar 4.
2.3. Perancangan Konstruksi Alat
2.3.1 Kopling Sabuk V
Sabuk V terbuat dari karet dan mempunyai penampang berbentuk trapesium, sabuk ini berfungsi sebagai penggerak piringan pisau pengiris yang dipasang di sekeliling alur puli. Gaya gesekan yang terjadi pada puli akan bertambah besar karena pengaruh bentuk baji (trapesium), sehingga menghasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan yang relatif rendah, hal ini merupakan keuntungan sabuk V dibandingkan dengan sabuk rata. (Soelaiman, 1984:228)
Syarat- syarat yang harus dipenuhi oleh sabuk V:
a. Mudah dihubungkan atau dilepaskan
b. Kuat terpasang pada porosnya
c. Mampu meneruskan daya dan putaran
d. Tidak terdapat bagian yang mudah lepas
2.3.2 Puli
Daya yang diperlukan untuk menggerakan pisau pengiris dipindahkan dari motor listrik melalui puli, tujuan penggunaan puli adalah untuk memperkecil putaran pada mesin beban (piringan pisau pengiris), skema perpindahan daya melalui puli dapat dilihat pada 5.
D1 D2
N1 N2
Gambar 5. Puli (Soelaiman, 1984:233)
Untuk mencari diameter puli mesin beban yang dikehendaki dapat menggunakan persamaan berikut:
N1 = Kecepatan beban penuh motor (2850 Rpm)
N2 = Kecepatan yang dikehendaki mesin beban (750 Rpm) D1 = Diameter puli motor (4 cm)
D2 = Diameter puli mesin beban (16 cm)
2.3.3 Besi Siku
Dalampembuatan alat pengiris bawang menggunakan motor listrik
ini, bahan konstruksi sangat berpengaruh terhadap kesinambungan kinerja serta keawetan dari alat itu sendiri, untuk membuat suatu alat yang memiliki resiko getaran yang cukup besar pada saat alat tersebut bekerja, maka bahan besi sangatlah cocok digunakan sebagai bahan pembuatan konstruksi (tiang penyangga), hal ini bertujuan agar alat yang dibuat dapat awet dan bisa digunakan dalam waktu yang lama.
Untuk memudahkan pembuatan konstruksi alat pengiris bawang ini, pihak pabrik telah membuat beberapa jenis besi yang dibentuk dan dicetak menjadi bentuk ─, U, L dengan ukuran dan ketebalan yang beraneka ragam, dalam pembuatan alat ini dipilih besi yang berbentuk L dan ─ atau yang lebih dikenal dengan sebutan besi siku dan besi strip.
2.4. Daya dan Faktor Daya
Yang dimaksud dengan daya yaitu energi yang tersimpan untuk melakukan usaha tertentu, daya listrik dalam rangkaian arus bolak-balik (AC) adalah perkalian dari harga arus dan tegangan dikali dengan faktor daya.
P = V x I x Cos φ ……….2 (Soelaiman, 1984:141) dimana:
P = Daya ( Watt ) V = Tegangan ( Volt) I = Arus ( Amper ) cos φ = Faktor Daya
2.5. Penyelidikan Beban Dari Segi Dinamika
Untuk pemilihan yang tepat dari suatu motor, karakteristik beban harus diselidiki dengan teliti, dari segi dinamika dikelompokan sebagai berikut: 2.5.1. Pemilihan Beban
Dalam pemilihan beban, karakteristik beban yang digunakan adalah jenis beban geser, karena beban yang menuju mesin beban akan turun secara perlahan dan bergeser dari atas ke bawah, faktor yang menghambat gerakan beban geser dapat disebabkan oleh:
a.Permukaan kontak antara objek tidak sempurna datar. b. Daya gesek yang terjadi antara objek.
c.Permukaan antara objek yang terpengaruh oleh tekanan vertikal karena berat beban dari atas,
Untuk mengetahui lebih jelasnya koefisien geser dari suatu bantalan dapat dilihat pada tabel 1.
Tabel 1 Koefisien Geser Suatu Bantalan
Jenis Bantalan (µ) (µs)
Bantalan selongsong 0,01 – 0,06 0,05 – 0,20
Bantalan bola. bantalan rol 0,01 – 0,07 0,02 – 0,06
(Soelaiman, 1984:139)
2.5.2. Perhitungan Putaran
a. Putaran sinkron (Ns) = 120 x Frekuensi ………..3 Jumlah Kutub
(Soelaiman, 1984:157) b. Putaran beban penuh (N) = Ns ( 1 - slip ) ………..4 100
(Soelaiman, 1984:157)
c. Slip (s) = Ns – N x 100 (%) ……….5
Ns
2.6. Menentukan Daya Motor
Bila suatu obyek digerakan mendatar, dengan memperhitungkan koefisien geser (µ), daya mekanik yang dibutuhkan untuk menggerakan motor pengiris dapat dicari dengan persamaan berikut:
Pm = 9,8. µ . w .v .10ˉ³ . 100 (kW)………6
Untuk menentukan daya motor yang dibutuhkan, maka daya mekanik tersebut harus dikali dengan faktor koreksi sesuai dengan kegunaan motor tersebut, hal ini dilakukan untuk mengantisipasi agar motor tidak cepat rusak apabila motor bekerja melebihi kemampuannya (Soelaiman, 1984:153), karakteristik faktor koreksi dapat dilihat pada tabel 2.
Tabel 2. Karakteristik Faktor Koreksi
Terbuka 1,151,1- 1,25-1,35 0,9 1,25 0,7 0,8
Macam Pendingin (kipas angin)
0,5-2.7. Komponen Rangkaian Kontrol
2.7.1. Penyearah 2.7.1.1. Dioda
Dioda adalah suatu bahan semi konduktor, terbuat dari dua jenis bahan yaitu silikon dan germanium, dioda terdiri atas dua kutub yaitu anoda sebagai kutub positf dan katoda sebagai kutub negatif, seperti yang terlihat pada 6.
anoda katoda
Simbol dioda
I
V
Arah maju
Arah balik
Tegangan lutut = 0,7 V Arus bocor
Gambar 6. Simbol dan Lengkung Kurva Dioda (Malvino, 1994:32)
Dari karakteritik statis dioda antara tegangan dan arus, apabila anoda lebih positf dari katoda maka dioda akan menghantar atau dalam keadaan ON, dalam keadaan seperti ini dioda dikatakan mendapat forward biased dan apabila anoda lebih negatif dari katoda maka arus tidak mengalir sehingga dioda dalam keadaan OFF, keadaan ini di sebut reverse biased. Arus forward (If) untuk dioda silikon sangat kecil sebelum harga tegangan mencapai 0,7 volt, setelah melewati tegangan tersebut terlihat bahwa arus forward semakin besar.
Dioda dikatakan ideal apabila dapat terkonduksi dengan baik pada arah forward dan buruk pada arah reverse, atau dengan kata lain dioda berlaku sebagai konduktor jika dibias forward, dan seperti isolator jika dibias reverse.
disearahkan menggunakan penyearah gelombang penuh dua dioda. Gambar penyearah gelombang penuh dua dioda dapat dilihat pada gambar 7.
CT 220VAC
D1
D2 R
V in
V in A
B
I
(a)
(b)
Gambar 7. Penyearah Gelombang Penuh Dua Dioda dan Bentuk Gelombang Masukan/Keluaran
(a) Penyearah Gelombang Penuh Dua Dioda
(b) Bentuk Gelombang Masukan dan Keluaran Penyearah (Sutanto, 1999:17)
1). Pada saat A positif dan B negatif, dioda D1 menghantar dan D2 Off, maka arus akan mengalir menuju R (beban) kemudian kembali ke CT
2). Pada saat B positif dan A negatif, dioda D2 menghantar (D1 tersumbat/off) dan arus mengalir lagi pada R (beban) lalu menuju CT
2.7.1.2 Kapasitor
Kapasitor merupakan komponen yang dibuat untuk mendapatkan kapasitansi tertentu, kapasitor terbuat dari dua plat konduktor yang dipisahkan oleh suatu lapisan isolator, seperti yang terlihat pada gambar 8.
Koduktor
isolator
Gambar 8. Simbol dan Konstruksi Kapasitor (Wasito, 1979:72)
Jika dilihat dari penggunaannya dalam rangkaian listrik kapasitor berfungsi untuk menyimpan muatan listrik dan mencegah terjadinya bunga api, dalam rangkaian kendali kapasitor berfungsi sebagai filter (penapis). Dengan memakai suatu penapis, suatu rangkaian penyearah gelombamg penuh dapat menghasilkan tegangan keluaran searah yang harganya konstan.
penyimpangan dari tegangan searah murni hanyalah riak kecil yang disebabkan oleh pengisian dan pengosongan kapasitor.
Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan menggunakan filter kapasitor dapat dilihat pada gambar 9:
CT
Gambar 9. Penyearah Gelombang Penuh Dengan Penapis Kapasitor dan Bentuk Tegangan Keluaran
(a). Penyearah Gelombang Penuh Dengan Penapis kapasitor (b). Tegangan Keluaran Penapis Kapasitor
(Sutanto, 1999:18)
2.7.2. Rangkaian Kontrol
2.7.2.1. LDR (Light Dependent Resistor)
LDR adalah suatu komponen yang mempunyai perubahan nilai resistansi yang besarnya tergantung pada cahaya, karakteristik ,simbol dan konstruksi LDR dapat dilihat pada gambar 10:
Gambar 10. Karakteristik, Simbol dan Bentuk LDR konduktor yang dihubungkan dengan elektroda, apabila LDR disinari cahaya maka akan terjadi lompatan-lompatan atom sehingga terbentuk hole, pada keadaan ini LDR akan lebih terkonduksi sehingga nilai tahanannya berkurang dan begitu juga sebaliknya apabila LDR tidak disinari cahaya, maka nilai tahanannya menjadi besar.
2.7.2.2. Transistor
Transistor terdiri dari logam semi konduktor yang mengandung bahan tipe N dan tipe P secara bergantian, terbuat dari lapisan germanium dan silicon, apabila lapisan tipis jenis P diselipkan diantara dua lapisan jenis N struktur yang terbentuk disebut transistor NPN, dan jika lapisan jenis N diselipkan diantara dua lapisan jenis P struktur yang terbentuk disebut transistor PNP. Bagian tengah dari transistor dinamakan basis sedangkan dua bagian yang ujung dinamakan emitor dan kolektor, susunan kedua lapisan ini ditunjukkan pada gambar 11.
P
Gambar 11. Transistor Tipe PNP dan NPN (Wasito, 1979:173)
Pasangan darlington merupakan suatu rangkaian transistor yang banyak digunakan, rangkaian tersebut terdiri dari pengikut emitor yang dihubung bertingkat menggunakan dua buah transistor NPN, seperti yang terlihat pada 12.
IB
Ic
IE
Gambar 12. Pasangan Darlington NPN (Wasito, 1979:192)
Prinsip kerja pasangan darlington adalah kedua kolektor dari masing-masing transistor NPN dihubungkan, sehingga emitor dari transistor satu akan menggerakan basis transistor dua. Pada transistor satu dan dua akan terjadi tegangan jatuh pada masing-masing basis
dan emitornya sebesar VBE., sebagai mana biasanya sifat pembagi
tegangan menghasilkan tegangan thevenin yang digunakan sebagai input basis. Akibatnya arus emitor pada tingkat pertama sama dengan arus basis yang kedua, pengikut emitor dari penguatan darlington mempunyai impedansi input tinggi dan impedansi output rendah.
Untuk rangkaian ini, pasangan darlington dipakai karena penguatan arusnya jauh lebih besar yaitu:
β = β1. β2
β = Penguatan total β1 = Penguatan transistor 1
β2 = Penguatan transistor 2
2) Transistor Sebagai Saklar
B C
E
arus
V
Gambar 13. Aliran Arus Sebuah Transistor NPN (Malvino, 1994:123)
Sewaktu transistor sebagai saklar, transistor akan mengalir dan menghentikan aliran arus. Peristiwa ini dapat kita amati dengan melihat sebuah lampu yang diletakan pada bagian kolektor dari rangkaian, untuk memperlihatkan ada atau tidaknya aliran arus, hal ini dapat diamati pada gambar 14.
B
Gambar 14. Transistor NPN Saat On dan Off (Malvino, 1994:128)
Gambar 15. Karakteristik Transistor (Malvino, 1994:127)
2.7.3. Trimer Potensiometer (Trimpot)
Trimpot adalah sebuah resistor variabel, digunakan sebagai pengganti tahanan mati, besar nilai tahanannya dapat dirubah-rubah dengan menggunakan obeng. Trimpot dirancang khusus untuk keperluan perubahan resistansi yang hanya sekali-kali saja, biasanya sering digunakan untuk mengatur suatu kombinasi harga resistansi dalam suatu rangkaian. Dalam rangkaian kontrol trimpot berfungsi sebagai pengaturan tahanan LDR, untuk mengatur kesensitifan LDR dilakukan dengan merubah posisi kontak geser dari trimpot.
Trimpot mempunyai nilai tahanan yang berfariasi, fariasi nilai tahanannya tergantung pada pengaturan mekanik pada bodinya. Nilai tahanannya berfariasi mulai dari nol ohm sampai nilai maksimum yang tertulis pada body mekanik trimpot, unutk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 16.
Gambar 16. Lambang dan Bentuk Trimpot (Wasito, 1979:13)
2.7.4. Resistor
alat pendeteksi sinyal yang mengatur jalannya operasi rangkaian, simbol dan konstruksi resistor dapat dilihat pada gambar 17.
Gambar 17. Simbol dan Bentuk Resistor (Wasito, 1979:13)
Resistor atau tahanan merupakan peralatan dengan sifat menghambat aliran elektron. Tahanan dapat dibagi atas tahanan linier dan tahanan non linier, tahanan linier adalah tahanan yang sering digunakan untuk rangkaian elektronika, dengan grafik pengenal arus terhadap tegangan (I-V) dapat dilihat pada gambar 18.
:
I
R
V
Gambar 18. Karakteristik Tahanan Linier (Wasito, 1979:56)
Pada tahanan linier antara arus dan tegangan memiliki perbandingan yang lurus, sehingga berlaku rumus hukum Ohm, sedangkan tahanan non linier adalah tahanan dengan grafik pengenalnya tidak merupakan garis lurus I-V, sehingga rumus hukum ohm tidak berlaku, adapun bentuk grafik pengenalnya dapat dilihat pada gambar 19.
I
V R
Gambar 19. Karakteristik Tahanan Non Linier (Wasito, 1979:56)
a. Asas Operasi Relay
Pada dasarnya relay merupakan sebuah saklar elektromagnetik, prinsip kerja relay adalah jika arus mengalir dalam kumparan, maka inti besi akan menjadi magnet, sehingga jangkar yang terbuat dari besi lunak tertarik oleh magnet tadi dan bergerak pada engselnya, dengan demikian kontak-kontak yang tadinya terhubung (NC) menjadi terbuka (NO) dan akan menghubung/memutuskan anak kontaknya.
Pada saat kumparan dialiri arus listrik, gaya magnet tersebut akan mengalahkan gaya pegas, besarnya gaya magnet ditetapkan oleh kuatnya medan yang ada pada celah udara diantara jangkar dan inti. Kuat medan magnet juga ditetapkan oleh besarnya perlawanan magnet di dalam sirkuit magnet.
Dari uraian diatas jelas bahwa relay mempunyai beberapa kontak kontrol yang membuka dalam keadaan normal (NO) dan menutup dalam keadaan normal (NC). Kontak NC yaitu kontak yang pada saat relay tidak dialiri arus (saat normal) posisi anak kontaknya menutup, dapat dilihat pada gambar 20.
Gambar 20. Normaly Close (NC) (Wasito, 1979:200)
Sedangkan kontak NO yaitu kontak yang pada saat kumparan relay tidak dialiri arus (saat normal) posisi kontak tersebut membuka, dapat dilihat pada gambar 21.
Gambar 21. Normaly Open (NO) (Wasito, 1979:200)
pada saat dialiri arus akan melepas dan menghubung pada kontak lainnya, hal ini dapat dilihat pada gambar 22.
(a) (b)
Gambar 22. Kontak Tukar dan Konstruksi Relay (a) Kontak Tukar (NO-NC)
(b) Konstruksi Relay (Wasito, 1979:200) b. Konfigurasi Dasar
Kontak relay yang ada di pasaran tersedia dalam berbagai konfigurasi, konfigurasi ini diidentifikasikan sesuai dengan jumlah kutub (P) dan banyaknya posisi saklar (T). Jumlah kutub dan posisi ini dapat didahului dengan huruf S untuk single dan huruf D untuk double atau dengan angka, dari sini timbul konfigurasi relay SPST (satu kutub satu posisi), atau banyak kutub (3PST atau 4PST). Sebuah kumparan relay dapat menggerakan sebuah kontak atau sederetan kontak sekaligus.
Relay dapat digunakan dalam tegangan searah (DC) atau tegangan bolak-balik (AC), pada waktu beroperasi dengan tegangan bolak-balik waktu pensaklaran relay harus cukup lambat agar relay tidak bergetar ketika tegangan melintasi nol. Kebanyakan relay AC untuk daya dan penerapan umumnya sudah cukup lambat, sehingga dapat mengatasi masalah ini.
Kumparan relay adalah sebuah induktor, karakteristiknya arus berbeda fasa dengan tegangan sebesar 180o. Jangkar kerja kumparan
relay untuk operasi arus bolak-balik adalah lebih tinggi dari jangkar kerja kumparan untuk operasi arus searah.
d. Sifat-Sifat Relay
Dalam pemilihan relay, harus memenuhi persyaratan-persyaratan sebagai berikut:
1) Tahanan kumparan
Besarnya tahanan ini ditentukan oleh tebal kawat yang dipakai dan banyaknya lilitan, besarnya perlawanan ini mulai dari 1 sampai 50 kΩ, ini bertujuan untuk memperoleh daya hantar listrik yang baik.
2) Kuat arus yang diperlukan guna menjalankan relay
Besarnya arus relay sudah ditentukan oleh pabrik, relay dengan tahanan kecil memerlukan arus besar pada saat beroperasi dan sebaliknya relay dengan tahanan besar memerlukan arus yang lebih kecil pada saat bekerja.
3) Tegangan yang diperlukan untuk menjalankan relay.
Karena V= I.R maka besarnya tegangan ini sama dengan kuat arus dikali tahanan relay.
4) Daya yang diperlukan untuk mengoperasikan relay yang besarnya sama dengan tegangan dikalikan dengan arus.
Jangkar dapat membuka dan menutup lebih dari satu kontak sekaligus tergantung dari banyaknya kontak dan jenis relaynya.
D. Kontaktor
Kontaktor merupakan suatu peralatan untuk memutuskan dan menghubungkan suatu rangkaian listrik yang beberja secara otomatis berdasarkan prinsip kerja elektromagnetik, apabila kumparan pada kontaktor tersebut mendapatkan suplay arus listrik maka akan timbul medan magnet yang kemudian bereaksi menginduksi logam yang terdapat pada kumparan sehingga logam tersebut berubah menjadi magnet dan bekerja selama kumparan tersebut masih bertegangan. Magnet sementara tersebut kemudian menarik tuas untuk menggerakan kontak bantunya, kontak bantu inilah yang dipergunakan sebagai saklar untuk menghubungkan atau memutuskan rangkaian.
Kontaktor memiliki sejumlah anak-anak kontak yang digerakan secara elektromagnetik, yang terdiri dari kontak utama dan kontak bantu, yang terdiri dari dua macam posisi yaitu NO (normali open) dan NC (normali close) dimana untuk pengoperasian anak-anak kontak tersebut, kumparan magnet (coil) harus diberi tegangan, tegangan yang dipakai untuk coil adalah tegangan searah atau bolak-balik. Kontaktor magnet akan bekerja normal bila tegangan masukan coilnya mencapai 85 % dari tegangan kerja, bila tegangan kerja turun maka kontaktor akan bergetar.
(b)
Gambar 23. (a) Skema Koil dan Anak Kontak Kontaktor (b) Gambar Konstruksi Kontaktor
(Soelaiman, 1984:261)
BAB III
PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT
3.1. Prinsip Kerja
mekanik motor ke mesin beban digunakan puli dan sabuk, sabuk yang digunakan adalah sabuk V. Untuk pembuatan konstruksi (body) alat menggunakan besi siku agar alat ini lebih kuat dan kokoh saat beroperasi.
Adapun prisip kerja alat ini adalah menggunakan sebuah sensor cahaya yang berfungsi untuk menghidup dan matikan motor pengiris, motor pengiris akan hidup pada saat bawang berdiameter antara 5 - 35 mm dimasukan dalam corong penampung, bawang yang masuk ke dalam corong penampung tersebut akan menghalangi cahaya lampu led menuju rangkaian penerima (LDR), sehingga mengaktifkan relay yang menyebabkan koil pada kontaktor mengunci dan mengakibatkan motor pengiris hidup dan bekerja, apabila bawang yang berada di dalam corong penampung telah habis maka motor akan mati secara otomatis, hal ini disebabkan karena sensor LDR telah mendapat cahaya, karena tidak ada yang menghalangi cahaya menuju sensor LDR. Bawang yang telah teriris setebal 1-2 mm akan langsung jatuh ke dalam tempat penampung bawang irisan, dan dapat diolah menjadi bumbu masakan atau dijadikan bawang goreng.
Selain secara otomatis alat pengiris bawang ini dapat juga dihidupkan secara manual, yaitu menghubungkan langsung steker 2 dengan sumber tegangan. Untuk keamanan (proteksi) alat ini dari bahaya hubung singkat digunakan satu buah sekring yang dipasang pada panel kontrol.
3.2. Perencanaan Pemilihan Motor
Dalam pemilihan motor, maka perlu diketahui karakteristik dari mesin beban, hal ini bertujuan untuk mencegah terjadinya gangguan pada motor pada saat beroperasi.
3.2.1. Pemilihan Motor
Faktor yang harus diperiksa dalam pemilihan motor yang akan digunakan, yaitu:
a. Karakteristik putaran motor
d. Kecepatan atau putaran permenit
e. Daya yang dibutuhkan untuk menggerakan beban f. Cara pengasutan (manual atau otomatis)
g. Cara kopling dari motor (kopling langsung, bergigi, atau sabuk)
(Soelaiman, 1984:113) Berdasarkan pertimbangan diatas maka motor yang dipilih sebagai penggerak piringan pengiris adalah jenis motor kapasitor 1 fasa, karena karakteristik dari motor ini sesuai dengan karakteristik beban yang akan digerakan.
3.2.2 Spesifikasi Motor
Untuk mengetahui lebih jelasnya spesifikasi motor yang digunakan dapat dilihat pada tabel 3.
Tabel 3. Spesifikasi Motor
Daya 125 Watt
Tegangan 220 Volt
Arus 0,75A
Frekuensi 50 Hz
Putaran beban penuh 2850 Rpm
Jumlah kutub 2
Cosφ 0,75
Nilai kapasitor start 5 µF
a. Arus Motor
Besarnya arus listrik yang dipakai oleh motor dapat dicari dengan persamaan berikut:
I = P
V.Cosφ = 125
220.0,75 = 0,75 A
b. Perhitungan Putaran
Jumlah kutub
Jadi motor yang dipakai adalah motor yang memiliki putaran singkron sebesar 3000 Rpm.
c. Slip
Besarnya slip yang terjadi pada motor tak serempak adalah 5 -10% dari putaran sinkron, karena putaran sinkron (Ns) dan putaran beban penuh (N) telah diketahui, maka besarnya slip yang terjadi saat motor hidup (bekerja) adalah:
Besarnya slip yang terjadi pada motor sebesar 5%
d. Putaran Perdetik
Putaran rotor per detik dapat dicari dengan persamaan berikut: v = Rpm koefisien geser 0,06 dan putaran beban penuh 2850 Rpm, maka daya mekanik yang dibutuhkan untuk memutar piringan pengiris, dengan berat beban 2 kg adalah:
Pm = 9.8. µ .w .v. 10ˉ³. 100
η
85 = 5,59
85
= 0,066 kW = 66 watt
f. Daya Motor Yang Dibutuhkan
Daya mekanik sebesar 66 watt, harus dikali dengan faktor koreksi sebesar 1,35. Hal ini dilakukan untuk mengantisipasi agar motor tidak cepat rusak apabila motor bekerja melebihi nilai kemampuannya.
P = Pm . 1,35 = 66 x 1,35 = 89 watt
Jadi besarnya daya motor yang digunakan untuk pembuatan alat pengiris bawang ini adalah sebesar 89 watt.
g. Diameter Puli Mesin Beban
Untuk mencari diameter puli yang dipakai pada mesin beban dapat dicari dengan persamaan berikut:
`D2 = D1 x N1
` N2 `= 4 x 2850
750 `= 4 x 3,8 `= 15,2 cm.
Dipakai puli mesin beban dengan diameter 16 cm
h. Persamaan Yang Terkait Dengan Penyearah Gelombang Penuh Dua Dioda.
1). Tegangan Maksimum
Besarnya tegangan maksimum penyearah gelombang penuh dua dioda dapat dicari dengan persamaan berikut:
= 17 volt 2). Tegangan Searah
Tegangan searah (Vdc) keluaran dari penyearah delombang penuh dua dioda dapat dicari dengan persamaan berikut:
Vdc = 2. Vm
π
= 0,636 Vm Vdc = 0,636. Vm
= 0,636. 17 = 10,8 volt 3). Tegangan Efektif
Setelah menggunakan penapis kapasitor tegangan efektif dapat dicari dengan persamaan berikut
Veff = Vm √2
= 0,707 Vm Veff = 0,707. 17 volt
= 12 volt
3.3. Pembuatan Konstruksi Alat
1. Tiang Penyangga
2. Corong Penampung Bawang Masuk
Corong penampung bawang masuk ini terbuat dari besi seng dengan ketebalan 1,5 mm, konstruksinya berbentuk prisma yang mempunyai ukuran alas atas 35 cm x 35 cm, tinggi bak 24 cm, alas bawah berukuran 8 cmx 5 cm, adapun konstruksi corong penampung yang dirancang seperti gambar lampiran 5.
3. Konstruksi Body Pengiris
Konstruksi body pengiris bawang terbuat dari besi padu, ukuran dan bentuk dari body pengiris dapat dilihat pada gambar lampiran 3.
4. Piringan Pengiris
Piringan pengiris terbuat dari besi padu yang memiliki ketebalan 5 mm, piringan pengiris tersebut memiliki dua buah lobang berbentuk persegi panjang yang dipasangi dua buah pisau, pisau pengiris terbuat dari baja tahan karat (stainlesstel), diameter dari piringan pengiris ini adalah 14 cm, panjang lobang 5 cm, lebar 2 cm, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar lampiran 3.
5. Tempat Penampung Bawang Irisan
Bawang yang telah teriris akan langsung jatuh kedalam tempat penampung bawang irisan, bak ini terbuat dari plastik, adapun bentuk konstruksinya dapat dilihat pada gambar lampiran 5.
6. Kopelan Motor Dengan Beban.
7. Panel Kontrol.
Panel kontrol merupakan tempat pemasangan komponen-komponen elektronika yang berfungsi untuk pengontrolan motor, pada panel ini juga dipasang alat pengaman hubung singkat (sekring), satu buah saklar magnet dan dilengkapi tombol on/off. Konstruksi panel kontrol ini terbuat dari besi plat dengan ketebalan 1 mm dengan ukuran panjang 11 cm, lebar 7 cm, dan tinggi 16 cm, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar lampiran 4.
3.4. Perancangan Komponen Rangkaian kontrol
1. Tata Letak Komponen
Untuk mengtahui lebih jelasnya tata letak komponen rangkaian kontrol dapat dilihat pada gambar 24.
C
Gambar 24. Tata Letak Komponen Rangkaian Kontrol
2. Spesifikasi Komponen Rangkaian Kontrol
Untuk mengetahui lebih jelasnya spesifikasi komponen rangkaian kontrol dapat dilihat pada tabel 4.
Tabel 4 Spesifikasi Komponen Rangkaian Kontrol
1
Tegangan masuk dari PLN sebesar 220 Volt diturunkan menjadi 12 Volt oleh trafo step down, kemudian tegangan bolak-balik (AC) disearahkan oleh penyearah gelombang penuh dengan menggunakan dua dioda, tegangan searah (DC) yang dihasilkan ditapis atau diperhalus dengan menggunakan kapasitor sehingga menghasilkan tegangan DC murni.
Bila tegangan sumber 12 VDC dimasukan, maka arus akan mengalir ke R1, kemudian mengalir ke trimpot (P), dari trimpot arus akan menuju R2 dan mengatur arus yang melalui LDR dan transistor Q1.
Apabila sensor LDR disinari cahaya lampu led, maka tahanan LDR akan menjadi kecil (lebih kecil dari tahanan R2) sehingga arus dilewatkan saja ke netral, mengakibatkan transistor Q1 dan Q2 tidak aktif.
mengakibatkan relay aktif begitu juga dengan kontaktor yang selanjutnya menghidupkan motor.
Rangkaian ini adalah rangkaian yang bekerja dengan sistem pencahayaan yang dihasilkan oleh lampu led 3 VDC. Q1 dan Q2 merupakan transistor yang bekerja sebagai saklar, LDR merupakan sensor yang dipakai untuk mengaktifkan Q1 dan Q2.
Pada rangkaian sensor alat pengiris bawang merah ini LDR tidak mendapatkan cahaya lampu apabila bawang dimasukan ke dalam corong penampung sehingga menutupi sensor LDR dan menyebabkan rangkaian aktif, selanjutnya mengaktifkan kontaktor yang kemudian menyebabkan motor bekerja. Apabila bawang telah kosong di dalam corong penampung maka sensor LDR akan disinari cahaya lampu sehingga menyebabkan rangkaian mati dan menyebabkan motor berhenti bekerja.
4. Karakteristik Komponen Rangkaian Kontrol: a. Trafo
Trafo yang digunakan adalah jenis trafo step down (trafo penurun tegangan), tegangan AC diturunkan dari 220 volt menjadi tegangan sebesar 12 Volt.
b. Dioda
Input = 12 VAC, 1A Arus star = 7 x 1 = 7 A
Untuk itu digunakan dioda yang mempunyai kapasitas arus yang melebihi arus start, hal ini bertujuan agar dioda tidak rusak pada saat start awal, maka digunakanlah dioda jenis IN4001 yang mempunyai kemampuan arus maksimum 50 amper. Dioda yang digunakan adalah jenis silicon disebabkan dari segi kelistrikan memiliki keuntungan menghantar setelah 0,7 volt dengan baik, sehingga dioda awet dan tidak cepat rusak.
Vin = 12 VAC
Biasanya untuk catu daya riak yang diperbolehkan adalah 10% dari tegangan masukan, jadi 10% dari 10,8 = 1,08 Volt.
Vrip=
Kapasitor yang digunakan 1000µF / 16Volt, jenis elektrolit.
d. Resistor
R1 berfungsi untuk mencegah tegangan yang masuk ke trimpot
menjadi 0 bila trimpot berada pada posisi 0, harga R1 dan R2 harus
lebih besar dari harga trimpot, karena harga trimpot 50 kΩ, maka R1 =
56 kΩ. R2 berfungsi untuk melindungi transistor terhadap arus yang
besar yang melalui basis.
Tahanan basis yang digunakan adalah sebesar 2k2 Ω.
e. Trimpot
f.. Transistor
Dari hasil pengukuran diketahui: Ib = ImA, Ic = 80mA
β = β1.β2 karena transistor yang dipakai sama jenisnya maka,
β = 80.80 = 6.400 kali
Oleh sebab itu digunakan transistor tipe NPN dengan kode BC108.
g. LDR
LDR yang digunakan adalah LDR ORP12 selnya berupa cadmium sulfida yang dilapisi damar bening, tahanannya saat terang (disinari cahaya) sebesar 2 kΩ dan saat gelap sebesar 60 kΩ.
h. Relay
Tegangan beban yang digunakan pada rangkaian ini sebesar 12VDC, dan kemampuan arus kontak kontaktor yang akan digerakkan relay adalah 10A maka digunakanlah relay DC 12V/10A.
i. Kontaktor
Kontaktor yang dipakai adalah kontaktor yang memiliki tegangan sumber 220 VAC dengan kemampuan arus 10 A. Memiliki 3 buah tombol NO dan 1 buah tombol NC, kontaktor berfungsi sebagai saklar elektromagnet untuk menghubung dan memutuskan sumber
tegangan yang masuk menuju motor kapasitor.
DAFTAR PUSTAKA
Fitzgeral, A. E., Charles Kingsley, Jr dan Stephen D. Umans. 1989. Mesin-Mesin
Listrik. terjemahan Djoko Achyanto. Jakarta: Erlangga.
Soelaiman, Ts. Mhd. dan Mabuchi Magarisawa. 1984. Mesin Tak Serempak Dalam Praktek. Jakarta: Pradnya Paramita.
Sutanto. 1999. Rangkaian Elektronika (Analog). Bandung: Ghanecha
Wasito, S. 1979. Sirkuit Arus Searah. Jakarta: Karya Utama.
