Download - Bab III Siap
DriverMotor DC Pintu Air
Pompa Air
Driver Seven Segment
MotorDC
MotorAC
Seven Segment
PLC
DriverMotor AC
Sumber 220 V
Komputer
Power Supply
Sensor Level Air
LCD Interface LCD
Buzer dan LED
BAB III
PRINSIP KERJA RANGKAIAN PENANGGULANGAN ROB
MENGGUNAKAN POMPA AIR DENGAN MOTOR AC BERBASIS PLC
3.1 Blok Diagram Sistem
Blok diagram dari “Prinsip Kerja Rangkaian Penanggulangan Rob
Menggunakan Pompa Air Dengan Motor AC Berbasis PLC” ditunjukkan pada
gambar 3.1.
Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem Penanggulangan Rob Menggunakan Pompa
Air Dengan Motor AC Berbasis PLC
57
58
Sistem yang akan dibuat dapat dijabarkan dalam beberapa blok sitem, yaitu :
1. Rangkaian Catu Daya
Berfungsi sebagai sumber tegangan pada penanggulangan rob yang
berbasis PLC.
2. Rangkaian Sensor Ketinggian Level Air
Berfungsi sebagai pendeteksi ketinggian level air yang nantinya akan di
ubahnya ke dalam rangkaian komparator tegangan.
3. Rangkaian PLC Interface
Berfungsi sebagai rangkaian buffer yang menghubungkan dari outputan
sensor menuju inputan PLC.
4. Rangkaian Driver Relay
Berfungsi sebagai pemacu motor driver yang menggerakkan konveyor
pada alat pencacah dan pengepakan permen.
3.2 Cara Kerja Rangkaian Tiap Blok
3.2.1 Rangkaian Catu Daya
Rangkaian catu daya digunakan untuk men-supply seluruh rangkaian
yang memerlukan tegangan sesuai dengan tegangan kerja rangkaian.
Rangkaian catu daya terdiri atas beberapa bagian, yaitu transformator step
down, rectifier, filter¸ dan pengatur tegangan. Blok diagram catu daya
diperlihatkan gambar 3.2. sebagai berikut:
+12 V
-12 V
59
Gambar 3.2. Blok Diagram Catu Daya
Transformator step down digunakan untuk menurunkan sumber
tegangan berupa tegangan AC sebesar 220 VAC, sehingga akan dihasilkan
tegangan AC dengan tegangan rendah sebesar +12 -0 -12 VAC. Output dari
transformator step down kemudian disearahkan dengan menggunakan
rectifier yang menghasilkan tegangan DC. Untuk menghasilkan DC halus
digunakan filter sebelum disalurkan ke sebuah rangkaian yang akan mengatur
dan menstabilkan tegangan, sehingga dari rangkaian pengatur tegangan akan
diperoleh output DC yang stabil dan konstan.
Rangkaian catu daya yang digunakan dalam aplikasi ini diperlihatkan
gambar 3.3. sebagai berikut:
Trafo 2A
Vin1
GN
D2
+5V 3MC7812
2200uFC? AC 220
Sw Power
+24Vd
4700uF
Vin1
GN
D2
+5V 3MC7805T
2200uF
+5Vdc
Ground
TIP3055
Dioda 2A+12Vd
`
Gambar 3.3. Rangkaian Catu Daya
60
Pada pembuatan alat penanggulangan ROB, rangkaian catu daya ini
mengeluarkan 3 macam outputan yaitu 24 Volt DC,12 Volt DC dan 5 Volt
DC. Rangkaian ini mendapat tegangan AC 220V dari jala-jala listrik masuk
ke primer transformator step down, trafo 2 A yang menurunkan tegangan AC
220V menjadi tegangan AC 24 Volt pada sekundernya. Tegangan AC 24 Volt
ini untuk menjadi tegangan DC maka digunakan 4 buah dioda/dioda briade
yang berfungsi sebagai penyearah gelombang penuh pada transformator.
Setelah melalui 4 buah dioda/dioda briade, tegangan keluaran menjadi
tegangan DC 24V. Tegangan ini masih banyak mengandung tegangan ripple.
Untuk menghaluskan tegangan ripple maka digunakan kapasitor 4700
µF/50V. Sehingga dihasilkan tegangan DC 24V yang lebih halus. Tegangan
DC 24V ini digunakan untuk suplay PLC.
Dengan menggunakan kapasitor, sinyal-sinyal AC yang masih terbawa
akan ditanahkan, sedangkan sinyal DC akan diteruskan ke IC regulator MC
7812 dan MC7805T. IC regulator MC7812 dan MC7805T adalah IC penurun
tegangan yang digunakan untuk menstabilkan tegangan output dan
menurunkan tegangan menjadi tegangan DC 12 dan 5V. Kemudian, keluaran
dari IC regulator MC7805T disaring lagi dengan menggunakan kapasitor
2200 µF/16V.Sehingga dihasilkan tegangan DC 5V yang lebih halus.
Selanjutnya, transistor TIP3055 digunakan untuk penguat arus karena
IC 7805 hanya bisa memberikan sumber sampai 0,5A. Untuk itu digunakan
transistor TIP3055 yang menurut data sheet mampu memberikan sumber
sampai 15A. Tegangan output DC dari transistor ini pada kaki emitor sebesar
61
5V dengan arus maksimal adalah arus pada transformator 2A. Tegangan DC
5V ini digunakan untuk mensuplay sensor.
Sedangkan tegangan DC 12 Volt ini disamping mensetabilkan atau
mensetarakan menggunakan IC regulator MC7812, tegangan ini tidak
menggunakan transistor sebagai penguat arus karena dalam aplikasi system
PLC, tegangan DC 12 Volt jarang digunakan,sehingga arus IC regulator yang
digunakan sudah mencukupi untuk mensuplai rangkaian-rangkain
pendukung. Kemudian, keluaran dari IC regulator MC7812 disaring lagi
dengan menggunakan kapasitor 2200 µF/16V.Sehingga dihasilkan tegangan
DC 12V yang lebih halus.
3.2.2 Rangkaian Sensor limit switch
Gambar 3.4.
Rangkaian Sensor Ketinggian Air dengan Komparator Tegangan
10K
50K
24
5
31
2
LM339AN
10K
50K
31
2
16
7
LM339AN
10K
50K
31
2
148
9
LM339AN
10K
+5Vcc
50K
31
2
1311
10
LM339AN
10K
50K
24
5
31
2
LM339AN
10K
50K
31
2
16
7
LM339AN
Ke P
LC
Interface
Sen
sor Tin
ggi
62
Lempeng Alumunium
Bahan Plastik
Sensor1
Sensor2
Sensor3
Sensor4
Sensor5
Sensor6
Sen
sor C
om
mon
Gambar 3.5. Sketsa Sensor Ketinggian
3.2.3 Rangkaian PLC Interface
IN11
IN22
IN33
IN44
IN55
IN66
IN77
IN88
OUT118
OUT316
OUT415
OUT514
OUT613
OUT712
OUT811
OUT217
COM D10
GND9
ULN2803A
Dari O
utp
ut S
enso
r
Ke Port PLC
1 2 3 4 5 6 7 8
16
15
14
13
12
11 10
9
1K5+24
Gambar 3.6. Rangkaian PLC Interface
PLC interface digunakan untuk mengghubungkan dari rangkaian
control logic berupa sisi inputnya karena control logic tegangan kerja
63
maksimumnya 5 Volt DC. Sedangkan input output atau port PLC tegangan
maksimumnya sekitar 24 Volt DC. Maka digunakan rangkain PLC interface
ini, yang akan dihubungkan dari tegangan rendah 5 Volt DC ke tegangan versi
PLC 24 Volt DC. Pada prinsipnya IC PLC interface ULN2803A adalah sebuah
buffer yang mana outputnya bisa diberikan tegangan maksimal 50 volt DC dan
arusnya 0,5 A. Jadi pada prinsipnya sebuah penyangga (buffer) yang mana
untuk bisa mengendalikan input tegangan rendah 5 Volt DC ke port PLC yang
tegangan kerjanya pada port input outputnya lebih tinggi 24 volt DC. Pada
buffer IC ini sifatnya sebagai pembalik. Jika input 1 berlogic high maka output
1 akan 0 Volt. Jika input 1 berlogic low maka output 1 akan mendekati VCC.
VCC ini bisa dikasih 24 Volt atau 5 Volt.
3.2.4 Rangkaian Relay Driver
Input dari relay driver terhubung dari output PLC CP1E-E40DR-A.
Rangkaian relay driver ditunjukkan pada gambar 3.7.
64
C458
RELAY-SPDT
4K7
+12Vdc
DIODE 1N4002
DARI PLC
Motor AC AC 220V
Gambar 3.7. Rangkaian Relay Driver
Rangkaian relay driver ini digunakan untuk menggerakkan motor AC
yang menggerakkan pompa air. Ketika output PLC berlogic high maka
transistor akan aktif. Sehingga arus akan mengalir dari colector ke emitor. Arus
ini kemudian akan mengaktifkan relay yang mengakibatkan.
Ketika port mikro berlogic low maka transistor tidak aktif. Sehingga
tidak ada arus yang mengalir dari colector ke emitor. Relay akan off dan
tegangan AC 220 V input tidak akan mengalir ke pemanas.
3.3 Cara Kerja Rangkaian Keseluruhan
Sistem kerja aplikasi penanggulangan rob berbasis PLC dapat dilihat pada
gambar 3.8.
65
10K
50K
24
5
31
2
LM339AN
10K
50K
31
2
16
7
LM339AN
10K
50K
31
2
148
9
LM339AN
10K
50K
31
2
1311
10
LM339AN
10K
50K
24
5
31
2
LM339AN
10K
50K
31
2
16
7
LM339AN
Sen
sor Tin
ggi
COM
Input 0CH
00
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
Input 1CH
10K
50K
24
5
31
2
LM339AN
10K
50K
31
2
16
7
LM339AN
10K
50K
31
2
148
9
LM339AN
10K
50K
31
2
1311
10
LM339AN
10K
50K
24
5
31
2
LM339AN
10K
50K
31
2
16
7
LM339AN
Sen
sor Tin
ggi
COMOutput 100CH
00
01
02
03
04
05
06
07
00
01
02
03
COMOutput 101CH
05
06
07
04
C458
RELAY-SPDT
4K7
DIODE 1N4002
Motor AC
AC 220V
PLC OMRON 40 IO
Trafo 2A
Vin1
GN
D2
+5V3
MC7812
2200uFC? AC 220
Sw Power
+24Vd
4700uF
Vin1
GN
D2
+5V3
MC7805T
2200uF
+5Vdc
Ground
TIP3055
Dioda 2A+12Vd
IN11
IN22
IN33
IN44
IN55
IN66
IN77
IN88
OUT118
OUT316
OUT415
OUT514
OUT613
OUT712
OUT811
OUT217
COM D10
GND9
ULN2803A
IN11
IN22
IN33
IN44
IN55
IN66
IN77
IN88
OUT118
OUT316
OUT415
OUT514
OUT613
OUT712
OUT811
OUT217
COM D10
GND9
ULN2803A
1 2 3 4 5 6 7 8
16
15
14
13
12
11
10
9
1K
R?Res Pack3
Ke Motor DC Driver
Ke Display LCD
Ke Motor 7 Segment
Ke Buzzer Driver
Gambar 3.8. Rangkaian Keseluruhan Penanggulangan Rob Menggunakan Pompa
Air Dengan Motor Ac Berbasis PLC
66
10K
50K
24
5
31
2
LM339AN
10K
50K
31
2
16
7
LM339AN
10K
50K
31
2
148
9
LM339AN
10K
50K
31
2
1311
10
LM339AN
10K
50K
24
5
31
2
LM339AN
10K
50K
31
2
16
7
LM339AN
Sen
sor Tin
ggi
F1
G2
A3
B4
E1
8D
17
C1
6D
P1
5
CO
M-A
N5
CO
M-A
N6
F7
A8
B9
D1
3G
12
C1
1
E1
4
DP
10
A7
B1
C2
D6
LT3
BI/RBO4
RBI5
a13
b12
c11
d10
e9
f15
g14
7448
A7
B1
C2
D6
LT3
BI/RBO4
RBI5
a13
b12
c11
d10
e9
f15
g14
1K
RS
E
LCD Contrast
D0
D7
LCD Interface
COM
Input 0CH
00
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
Input 1CH
10K
50K
24
5
31
2
LM339AN
10K
50K
31
2
16
7
LM339AN
10K
50K
31
2
148
9
LM339AN
10K
50K
31
2
1311
10
LM339AN
10K
50K
24
5
31
2
LM339AN
10K
50K
31
2
16
7
LM339AN
Sen
sor Tin
ggi
COMOutput 100CH
00
01
02
03
04
05
06
07
00
01
02
03
COMOutput 101CH
BC517
Relay
4K7 BC517
Relay
Motor DC
05
06
07
04
C458
RELAY-SPDT
4K7
DIODE 1N4002
Motor AC
AC 220V
PLC OMRON CP1E 40 IO
C458
RELAY-SPDT
4K7
DIODE 1N4002
Buzzer
LED0
1K
Trafo 2A
Vin1
GN
D2
+5V3
MC7812
2200uFC? AC 220
Sw Power
+24Vdc4700uF
Vin1
GN
D2
+5V3
MC7805T
2200uF
+5Vdc
Ground
TIP3055
Dioda 2A
+12Vdc
IN11
IN22
IN33
IN44
IN55
IN66
IN77
IN88
OUT118
OUT316
OUT415
OUT514
OUT613
OUT712
OUT811
OUT217
COM D10
GND9
ULN2803A
IN11
IN22
IN33
IN44
IN55
IN66
IN77
IN88
OUT118
OUT316
OUT415
OUT514
OUT613
OUT712
OUT811
OUT217
COM D10
GND9
ULN2803A
1 2 3 4 5 6 7 8
16
15
14
13
12
11
10
9
1K
R?Res Pack3
Gambar 3.9. Rangkaian Keseluruhan Penanggulangan Rob
Ketika saklar power dinyalakan tegangan PLN 220 V akan masuk ke
transformator step down. Trafo step down akan menurunkan tegangan 220 V
menjadi 24 VAC kemudian di searahkan oleh empat buah dioda membentuk
gelombang penyearah penuh yang menjadi 24 VDC yang dimana nanti juga akan
masuk ke input IC regulator 7805 yang akan menurunkan dan menstabilkan
tegangan 24 VDC menjadi 5 VDC dan tegangan 24 VDC juga akan masuk ke IC
regulator 7812 yang akan menurunkan dan menstabilkan tegangan 24 VDC
menjadi 12 VDC.
67
Tegangan 24 VDC nantinya akan digunakan untuk mensuplay
memberikan tegangan 1 kepada input – input dari PLC. Tegangan 5 VDC akan
mencatu rangkaian – rangkaian logic yang memiliki tegangan 5 VDC. Tegangan
12 VDC nanti akan digunakan untuk mensuplay relay dan buzer.
Setelah PLC mendapatkan input PLC akan aktif dan nanti PLC akan
membaca status dari sensor – sensor tinggi air dari sungai dan selokan warga.
Sensor ketingan level air ada beberapa step beberapa dari input sensor, satu sensor
terdiri dari enam titik. Semisal input sensor 1 – 3 tenggelam oleh air dan akan
terhubung ke comon, ketika sensor 1 – 3 terhubung dengan air dan tiga titik
sensor yg tersisa tidak tenggealm oleh air, maka output sensor 1 – 3 yang berupa
rangkaian komparator akan berlogic high, dan sensor yang yang tidak tenggelam
akan berlogic low. Output komparator akan masuk ke rangkaian PLC interface
yang akan menhubungkan dari tegangan output rangkaian komparator yang masih
5 VDC menjadi 24 VDC yang sesuai dari level tegangan yang dibutuhkan oleh
PLC.
Program PLC akan membaca dari status sensor tersebut, jika lvel air yang
berada di selokan warga menunjukan pada titik maksimal yang sekirannya
menunjukan air selokan penuh maka pompa air akan menyala dan membuangnya
ke sungai.