LAPORAN PRAKTIKUM SIMULASI WATER LEVEL CONTROL

LAPORAN PRAKTIKUM SISTEM KENDALI “ WATER LEVEL CONTROL”

OLEH : NAMA

: MUHAMAD MUSTOFA

NIM

: 130534608385

PRODI

: S1 PTE

OFFERING

:B

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS NEGERI MALANG ANGKATAN 2013

LAPORAN PRAKTIKUM 1 WATER LEVEL CONTROL

A. TUJUAN a. Mahasiswa mampu menjelaskan rangkaian kendali open loop menggunakan rangkaian digital b. Mahasiswa mampu merancang rangkaian water level control menggunakan rangkaian digital c. Mahasiswa mampu menganalisa rangkaian water level control menggunakan rangkaian digital B. DASAR TEORI a. Sistem Kendali Open Loop Sistem kendali loop terbuka (open loop control system) adalah sistem kendali yang sinyal keluarannya tidak berpengaruh terhadap aksi pengendaliannya. Dalam hal ini sinyal keluaran tidak diukur atau diumpanbalikan untuk dibandingkan dengan sinyal masukannya.. Sebuah contoh praktis adalah mesin cuci (washing machine). Sejak perendaman, pencucian dan pembilasan pada me sin cuci ini tidak mengukur sinyal keluaran, misalnya kebersihan pakaian yang dicuci. Contoh lain yaitu pengendalian atau pengaturan lampu lalu-lintas yang operasinya juga berdasarkan basis waktu. Pada sistem ini tidak memperhitungkan perubahan arus lalu-lintas yang terjadi pada setiap persimpangan jalan. Tepatnya adalah kendaraan yang dapat lewat saat lampu hijau menyala tidak harus sarna dengan banyaknya kendaraan yang masuk atau antri pada ruas jalan yang bersangkutan, karena dibatasi oleh waktu nyala lampu yang sudah ditetapkan. Jadi pada sistem kendali loop terbuka, keluaran tidak dibandingkan dengan masukan acuannya. OIeh sebab itu, untuk setiap masukan acuan terdapat suatu kondisi operasi yang tetap. Perlu diketahui bahwa sistem kendali loop terbuka harus dikalibrasi dengan hati-hati, agar ketelitian sistem tetap terjaga dan berfungsi dengan baik. Dengan adanya gangguan (disturbances), sistem kendali loop terbuka tidak dapat bekerja seperti yang diharapkan. Kendali loop terbuka dapat digunakan dalam praktek hanya jika

hubungan masukan dan keluaran diketahui dan jika tidak terdapat gangguan internal maupun gangguan eksternal. Dengan demikian jelas bahwa sistem semaeam ini bukan sistem kendali berumpan-balik. Demikian pula bahwa setiap sistem kendali yang bekerja berdasar basis waktu adalah sistem loop terbuka.

Gambar 1 Diagram blok sistem open loop - output tidak diukur maupun diumpanbalikkan - bergantung pada kalibrasi - hubungan antara output dan input diketahui - tidak ada „internal disturbance‟ maupun „eksternal disturbance‟ Contoh : - kontrol traffic (lalu lintas) - mesin cuci Faktor penting: WAKTU Kelebihan: - konstruksinya sederhana dan perawatannya mudah - lebih murah - tidak ada persoalan kestabilan - cocok untuk keluaran yang sukar diukur /tidak ekonomis (contoh: untuk mengukur kualitas keluaran pemanggang roti) Kelemahan: - gangguan dan perubahan kalibrasi - untuk menjaga kualitas yang diinginkan perlu kalibrasi ulang dari waktu ke waktu

b. Water Level Control Rangkaian Water Lever Control atau yang sering disingkat dengan WLC atau rangkaian kontrol level air merupakan salah satu aplikasi dari rangkaian konvensional dalam bidang tenaga listrik yang diaplikasikan pada motor listrik khususnya motor induksi untuk pompa air. Fungsi dari rangkaian ini adalah untuk mengontrol level air

dalam sebuah tangki penampungan yang banyak dijumpai di rumah-rumah atau bahkan disebuah industri di mana pada level tertentu motor listrik atau pompa air akan beroperasi dan pada level tertentu juga pompa air akan mati. Untuk mengontrol level air dalam tangki penampungan dapat menggunakan tigabuah elektroda yang mana masing-masing dari elektroda tersebut menentukan common power, low level dan high level dari level ketinggian air. Jadi pada saat anda sedangkan menjalankan pompa air, Air penuh karena apabila air dalam tangki sudah penuh maka pompa akan padam dengan sendirinya tanpa harus menekan tombol stop. Demikian juga apa bila air dalam tangki atau bak mulai berkurang sesuai dengan batas yang telah ditentukan maka pompa akan jalan dengan sendirinya. dan untuk lebih jelasnya perhatikan bagaimana sebuah pelampung dapat bekerja pada sebuahRangkaian Water Level Control sebagai berikut :

Penjelasan dari gambar di atas :

Pada kondisi (1) kita anggap bahwa untuk pertama beroperasi air di dalam tangki seperti yang terlihat pada gambar. Dengan keadaan yang demikian, maka otomatis Pelampung 1 yang difungsikan sebagai batas atas air dan Pelampung 2 yang difungsikan sebagai batas bawah akan menggantung pada sebuah tali pelampung sehingga menyebabkan kontak pelampungyang berada di antara 2 dan A1 akan menutup karena gaya berat dari kedua pelampung. Akibatnya, motor pompa air akan beroperasi.

Ketika pompa air mulai mengisi tangki/bak maka pelampung 2 akan terangkat ke atas atau terapung seperti yang terlihat dalam gambar pada kondisi (2). Meskipun pelampung 2 sudah terapung, kontak pelampung tetap pada posisi close, pabrik sudah merancang dengan sedekian rupa sehingga hal demikian bisa terjadi, pelampung 1 masih mampu untuk menutup kontak pelampung sehingga pompa tetap beroperasi.

Seiring dengan semakin bertambahnya air tangki maka Pelampung 2 akan semakin bergerak ke atas sesuai dengan volume air dalam tangki tersebut. Apabila level air telah sampai padaPelampung 1 seperti terihat dalam gambar untuk kondisi (3) maka Pelampung 1 akan terangkat ke atas atau terapung bersama-sama dengan pelampung 2. Akibatnya, kontakpelampung antara 2 dan A1 akan membuka dan motor atau pompa air akan mati. Jadi, bukanPelampung 2 yang mendorong Pelampung 1 sehingga kontak pelampung terbuka (open).

Apabila air di dalam tangki atau bak mulai berkurang atau lebih rendah dari Pelampung 1, maka pelampung 1 akan menggantung pada kontak pelampung seperti lihat pada gambar untuk kondisi (4). Meskipun Pelampung 1 sudah menggantung, akan tetapi kontakpelampung masih tetap pada kondisi open karena Pelampung 1 belum cukup berat untuk menutup kontak tersebut. Jika air sudah benar-benar berkurang dalam tangki sesuai dengan batas bawah yang telah ditentukan maka pelampung 2 akan menggantung seperti pada kondisi (1) bersama-sama dengan pelampung 1. Kolaborasi kedua pelampung tersebut menghasil berat yang cukup untuk menutup kontak pelampung antara 2 dan A1 sehinggapompa air dapat berjalan atau beroperasi. Setelah itu ke kondisi (2), (3), (4), dan seterusnya.

c. ALAT DAN BAHAN Alat : 1. Power Supply 2. Multimeter Bahan : 1. IC 7408 2. IC 7432 3. Resistor 330 ohm 4. Kabel jumper 5. LED 6. Project Board C. LANGKAH KERJA 1. Persiapkan alat dan bahan 2. Cek alat dan bahan , dan pastikan dalam kondisi baik 3. Perhatikan keselamatan dan kesehatan kerja 4. Rangkailah percobaan sesuai pada gambar berikut :

5. Masukkan aliran sumber tegangan DC 6. Atur masukan logika pada rangkaian sesuai dengan tabel hasil percobaan 7. Tulis hasil percobaan pada tabel hasil percobaan 8. Konsultasikan pada asisten praktikum jika terdapat kesulitan

9. Jika percobaan di rasa cukup , rapikan alat dan bahan, kemudian kembalikan ke tempat semula 10. Perhatikan kebersihan tempat kerja 11. Berikan hasil percobaan pada asisten praktikum 12. Buatlah laporan mengenai percobaan yang sudah di lakukan

D. HASIL a. Tabel hasil Percobaan

A

B

Y

0

0

1

0

1

1

1

1

0

0

1

0

b. Hasil simulasi pada circuit wizard 1. Masukan 00

2. Masukan 01

3. Masukan 11

4. Masukan 01

E. ANALISA Percobaan yang telah di lakukan di atas merupakan simulasi dari sistem kontrol air ( water level control ) yang di simulasikan dalam bentuk rangkaian digital. Rangkaian tersebut mempunyai hasil yang ekuivalen dengan prinsip kerja water level control pada tandon air mulai dari pengisian air hingga penuhnya air dalam tandon, dengan aturan logika sebagai berikut : a. Input A merupakan input pelampung 1 pada tandon b. Input B merupakan input pelampung 2 pada tandon c. Y merupakan output berupa pompa air pada tandon d. Input 0 pada saklar pelampung adalah kondisi ketika saklar NO ( normally open ) e. Input 1 pada saklar merupakan kondisi ketika saklar NC ( normally closed ) f. Output ( Y ) 0 merupakan keadaan pada saat pompa air OFF g. Output ( Y ) 1 merupakan keadaan pada saat pompa air ON

h. Hasil Percobaan 1 Percobaan 1 tandon air dalam keadaan kosong dan pada hasil percobaan 1 , masukan pada rangkaian digital A = 0 B = 0 , jadi keadaan saklar 1 dan saklar 2 pada kondisi normally open

TANDON

PELAMPUNG

SAKLAR

AIR

Gambar 1 , saklar 1 dan 2 pada tandon air dalam keadaan NO ( Normally open ) , sehingga pompa air akan aktif atau ON. Jika di simulasikan maka :

Terlihat dari hasil simulasi di atas dengan inputan A = 0 dan B = 0 , maka lampu LED akan menyala atau berlogika 1 . output yang di hasilkan oleh gerbang OR adalah 0 sendangkan Input gerbang AND menjadi 0 0 sehingga arus mengalir, hasilnya akan 1 dan lampu menyala. Sedangkan dalam tabel hasil percobaan , menunjukaan hasil yang sama yaitu Y = 1 . Dengan demikian , dapat di katakan hasil percobaan 1 sesuai dengan prinsip kerja tandon air dan simulasi, atau dapat di katakan BENAR. i. Hasil Percobaan 2 Pada hasil percobaan 2 , pengisian air oleh pompa air sudah berlangsung, dan air naik dan kemudian pelampung akan naik pula sehingga menyentuh saklar B. masukan pada rangkaian digital A = 0 B = 1 , jadi keadaan saklar 1 pada kondisi Normally open dan saklar 2 pada kondisi Normally closed

TANDON

PELAMPUNG

SAKLAR

AIR

Gambar 2 , saklar 1 pada tandon air dalam keadaan NO ( Normally open ) , sedangkan saklar 2 dalam kondisi NC ( Normally Closed ) sehingga pompa air tetap aktif atau ON, karena tandon air belum terisi penuh, Jika di simulasikan maka :

Terlihat dari hasil simulasi di atas dengan inputan A = 0 dan B = 1 , maka lampu LED tetap menyala atau berlogika 1 . Keluaran dari gerbang OR adalah 0 sedaangkan input gerbang AND menjadi 0 1 dengan keadaan yang demikian, maka output dari gerbang AND adalah 0 dan arus tetap mengalir. Sedangkan dalam tabel hasil percobaan , menunjukaan hasil yang sama yaitu Y = 1 . Dengan demikian , dapat di katakan hasil percobaan 2 sesuai dengan prinsip kerja tandon air dan simulasi, atau dapat di katakan BENAR. j. Hasil Percobaan 3 Pada hasil percobaan 3 air pada tandon sudah penuh, sehingga pelampung 1 menyentuh saklar yang ada di atasnya., masukan pada rangkaian digital A = 1 B = 1 , jadi keadaan saklar 1 pada kondisi Normally Closed dan saklar 2 pada kondisi Normally closed

TANDON

PELAMPUNG

SAKLAR

AIR

Gambar 3 , saklar 1 pada tandon air dalam keadaan NC ( Normally Closed ) , dan saklar 2 dalam kondisi NC ( Normally Closed ) sehingga pompa air akan OFF karena air telah penuh, , Jika di simulasikan maka :

Terlihat dari hasil simulasi di atas dengan inputan A = 1 dan B = 1 , maka lampu LED akan mati atau berlogika 0 . Output dari gerbang OR adalah 1 , sedangkan input pada gerbang AND menjadi 1 1 yang akhirnya outputnya menjadi 1 , karena tidak adanya beda potensial maka arus tidak mengalir dan lampu mati. Sedangkan dalam tabel hasil percobaan , menunjukaan hasil yang sama yaitu Y = 0 . Dengan demikian , dapat di katakan hasil percobaan 3 sesuai dengan prinsip kerja tandon air dan simulasi, atau dapat di katakan BENAR.

k. Hasil Percobaan 4 Pada hasil percobaan 2 air pada tandon terpakai dan akhirnya volume air turun dan saaklar 1 membuka , masukan pada rangkaian digital A = 0 B = 1 , jadi keadaan saklar 1 pada kondisi Normally open dan saklar 2 pada kondisi Normally closed

TANDON

PELAMPUNG

SAKLAR

AIR

Gambar 2 , saklar 1 pada tandon air dalam keadaan NO ( Normally open ) , sedangkan saklar 2 dalam kondisi NC ( Normally Closed ) hal ini terjadi karena jika air di gunakan maka volume air dalam tandon akan berkurang kembali dan akhirnya saklar 1 akan terbuka NO sehingga pompa air akan tetap OFF, Jika di simulasikan maka :

Terlihat dari hasil simulasi di atas dengan inputan A = 0 dan B = 1 , maka lampu LED mati atau berlogika 0 . Gerbang OR yang semula mempunyai input 11 menjadi 01 , akan tetapi output gerbang OR akan tetap menjadi 1. Sehingga input gerbang AND menjadi 11 dan outputnya menjadi 1. Karena tidak ada beda potensial, maka tidak ada arus yang mengalir. Sedangkan dalam tabel hasil percobaan , menunjukaan hasil yang sama yaitu Y = 0 . Dengan demikian , dapat di katakan hasil percobaan 4 sesuai dengan prinsip kerja tandon air dan simulasi, atau dapat di katakan BENAR

F. KESIMPULAN

Dari hasil percobaan di atas, dapat di simpulkan bahwa : 1. Tandon air merupakan salah satu aplikasi dari sistem kendali loop terbuka, dimana dimana input dari tandon merupakan air yang nantinya akan di teruskan pada saklar pelampung dan di kontrol untuk menghidupkan atau mematikan pompa air. 2. Water Level Control berfungsi untuk mengontrol level air dalam sebuah tangki penampungan yang banyak di jumpai di rumah, dimana pompa air dapat di operasikan dan di matikan secara otomatis. 3. Prinsip kerja water level kontrol dapat di representsikan melalui rangkaian gerbang logika dengan masukan logika biner. 4. Dari hasil percobaan, dan hasil simulasi rangkaian, dan prinsip kerja water level control terlihat bahwa input , output yang dihasilkan sesuai dengan prinsip kerja water level kontrol yang sebenarnya 5. Jika pada hasil percobaan secara digital, dapat di simpulkan bahwa ketika input 0 0 maka hasilnya akan 1 ( pompa menyala ) begitu keadaan input 0 1 selanjutnya mengikuti keadaan sebelumnya yaitu 1. 6. Dan ketika input 1 1 , maka hasilnya akan 0 ( pompa mati ) begitu pula keadaan input 0 1( yang kedua ) akan mengikuti hasil sebelumnya yaitu 0 , walaupun pada poit 5 hasil 0 1 adalah 1. G. DAFTAR PUSTAKA Supegina, Fina. 2012.Dasar Sistem Kontrol.Universitas Macu Buana.Pengembangan Bahan Ajar Universitas Macu Buana. PDF ( Online ) Tersedia di : https://www.scribd.com/doc/180058356/MODUL-IPENGANTAR-SISTEM-KENDALI-doc Riko, Hnedra.2014.Makalah Pengaturan Teknik ( Water Level Control ).Malang.Fakultas Teknik Universitas Katolik Widya Karya. PDF ( Online ) Tersedia di : http://www.academia.edu/9071333/Control_Otomatis Indiastuti, Diah. Casromi dkk.2013 Laporan Tugas Rancang Dasar Elektronika Water Level Control.Jakarta.Program Studi Teknik Elektro Universitas Mercu Buana. PDF ( Online ) Tersedia di : www.academia.edu/6520482/Makalah_Tugas_Rancang_Water_LevelControl