BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sistem Pengukuran merupakan bagian yang penting dalam dunia

industri.Melalui pengukuran, dapat diperoleh berbagai masukan untuk

menentukan informasi dan kendali proses serta jaminan kualitas proses.

Pengukuran dilakukan terhadap beragam parameter, dan salah satu parameter

yang banyak digunakan dalam dunia industri adalah fluida (air).

Kemampuan untuk mengendalikan proses dibutuhkan bagi para teknisi

sebagai modal untuk menghadapi dunia industri nyata. Untuk itu, disamping

mempelajari secara teoritis, dibutuhkan pula suatu alat eksperimental yang dapat

memodelkan suatu sistem kendali proses baik secara manual maupun otomatis.

Alat ukur fluida yang banyak digunakan ada yang didasarkan pada perubahan

tinggi tekan aliran fluida dan ada pula yang didasarkan pada perubahan

penampang aliran fluida.

Salah satu alat ukur fluida adalah flowmeter. Flowmeter adalah alat untuk

mengukur jumlah atau laju aliran dari suatu fluida yang mengalir dalam pipa atau

sambungan terbuka. Flowmeter umumnya terdiri dari dua bagian yaitu alat utama

dan alat bantu sekunder. Alat utama menghasilkan suatu signal yang merespons

terhadap aliran karena laju aliran tersebut telah terganggu. Alat utamanya

merupakan sebuah orifis yang mengganggu laju aliran yaitu menyebabkan

terjadinya penurunan tekanan. Alat bantu sekunder menerima sinyal dari alat

utama lalu menampilkan, merekam, dan atau mentransmisikannya sebagai hasil

pengukuran dari laju aliran.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah disampaikan diatas, maka dalam

perumusan masalah akan di angkat tentang sensor flow meter yang menggunakan

water flow meter G1/2 dengan arduino uno sebagai perhitungan debit yang keluar

dari sensor flow meter.

1

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah pada pengerjaan laporan ini didefinisikan sebagai

berikut:

a. Mengkarakterisasi sensor flow meter

b. Mengukur kecepatan aliran fluida

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan dari pengerjaan laporan ini adalah :

a. Dapat menentukan atau mengukur debit aliran

b. Berhasil mengukur kecepatan aliran fluida dengan menggunakan

prinsip ggl induksi.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat dari pengerjaan tugas besar Teknik Instrumentasi ini adalah untuk

mengetahui dan mengukur jumlah atau laju aliran dari suatu fluida yang mengalir

dalam pipa atau sambungan terbuka.

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan bertujuan untuk mendapatkan gambaran secara

umum dari penelitian ini. Sistematika penulisan ini terdiri dari 5 bab, yaitu :

1. BAB 1 PENDAHULUAN

Pada bab 1 menjelaskan latar belakang, rumusan masalah, batasan

masalah, tujuan, manfaat, dan sistematika penulisan dar pengerjaan

laporan .

2. BAB 2 LANDASAN TEORI

Pada bab 2 menjelaskan pengenalan flow meter menggunakan water flow

sensor G1/2 serta dasar teori dan komponen-komponen yang terdapat pada

sensor flow meter.

3. BAB 3 METODOLOGI DAN PERANCANGAN SISTEM

Pada bab 3 menjelaskan mengenai desain dan perancangan flow meter

menggunakan water flow sensor G1/2.

4. BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab 4 menjelaskan implementasi dengan mengkarakteristik sensor

flow meter

2

5. BAB 5 PENUTUP

Pada bab 5 menjelaskan kesimpulan dari penelitian yang telah dilakukan

dan saran dari tugas besar yang dilakukan.

3

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Fluida

Fluida adalah zat yang berubah bentuk secara terus menerus bila terkena

tegangan geser. Gaya geser adalah komponen gaya yang menyinggung

permukaan, sedangkan tegangan geser pada suatu titik adalah nilai batas

perbandingan gaya geser terhadap luas dengan berkurangnya luas hingga titik

tersebut. Suatu zat cair ditempatkan diantara dua buah plat sejajar, dengan jarak

antara yang kecil dan besar sedemekian luasnya sehingga keadaan pada tepi-tepi

plat dapat diabaikan. Plat bawah terpasang tetap dan suatu gaya F ditetapkan pada

plat ats, yang mengarahkan tegangan geser F/A pada zat apapun yang terdapat

diantara plat-plat. A adalah luas plat atas (m2). Bila gaya (F) mengakibatkan plat

gerak dengan suatu kecepatan (bukan nol) satuannya (N), maka dapat disimpulkan

bahwa zat di antara kedua plat tersebut adalah fluida. Yang termasuk pada fluida

yaitu air dan gas. Aliran (flow) fluida ada tiga macam, diantaranya:

1. Kecepatan fluida mengalir (m/s),

2. Debit (banyaknya volume) fluida yang mengalir per satuan waktu (1/dtk),

3. Jumlah (volume) fluida yang mengalir untuk selang waktu tertentu

(liter,galon).

Jenis alat ukur aliran (flow) sebenarnya sangat banyak, pada dasarnya

terbagi menjadi beberapa jenis, diantaranya:

Head Flow Meter,

Area Flow Meter,

Positive Displacement Meter.

Pada tugas besar ini akan digunakan flow meter jenis water flow meter G ½.

2.2 Sensor

Secara Umum sensor di definisikan sebagai alat yang mampu menangkap

fenomena fisika atau kimia dan kemudian mengubahnya menjadi sinyal elektrik

baik arus listrik ataupun tegangan. Fenomena fisik yang mampu menstimulus

sensor untuk menghasilkan sinyal elektrik meliputi temperatur, tekanan, gaya,

4

Angin masuk

medan magnet, cahaya, penggerak dan sebagainya. Sensor terbagi menjadi dua

diantaranya sensor analog dan sensor digital.

2.3 Flow Meter

Flowmeter adalah alat untuk mengukur volume dan kecepatan aliran dari

suatu fluida baik cairan atau gas baik bertemperatur rendah hingga temperature

tinggi dalam pipa atau sambungan terbuka. Umumnya, flowmeter terdiri dari dua

bagian yaitu primary device yang menghasilkan sinyal yang sebanding dengan

data laju aliran yang terukur dan secondary device yang merupakan alat bantu

sekunder sebagai penerima sinyal dari primary device untuk lalu ditampilkan,

direkam, dan atau ditransmisikan sebagai hasil pengukuran dari laju aliran.

Flowmeter dapat dikelompokan berdasarkan prinsip kerjanya.

Jenis-jenis flowmeter antara lain :

1. Flowmeter mekanik terdiri dari piston meter, gear meter, variable area

meter, turbine flowmeter, woltmann meter, single jet meter, paddle wheel

meter, multiple jet meter, pelton wheel, dan current meter.

2. Flowmeter berbasis tekanan, terdiri dari venture meter, orifice plate, dall

tube, pitot tube, multi-hole pressure tube, dan cone meter.

3. Vortex flowmeter, open channel flowmeter, electromagnetic flowmeter,

ultrasonic flowmeter, dan coriolis flowmeter.

Alat ukur kecepatan aliran dibuat menggunakan prinsip kerja ggl listrik dari

motor. Motor dengan kincir diletakkan dalam pipa yang akan diukur kecepatan

alirannya. Saat motor berputar, maka akan terjadi ggl induksi yang menghasilkan

tegangan. Tegangan inilah yang nantinya akan dikonversi menjadi kecepatan

aliran fluida dalam pipa.

5

Gambar 2.1 Tampak Samping Alat

Gambar 2.2 Bagian dalam pipa terdapat kincir yang terhubung dengan

motor

Output berupa tegangan selanjutnya akan masuk ke bagian pengkondisi sinyal.

Sinyal yang telah terkondisi masuk ke arduino untuk diproses menjadi kecepatan

aliran.

Sedangkan indikator kerja alat meliputi:

1. Gerakan fluida dalam pipa dapat menggerakkan kincir.

2. Kincir berputar yang terhubung dengan motor dapat menghasilkan ggl

induksi.

3. Pengkondisi sinyal dapat membuat sinyal tegangan ggl induksi dari motor

dapat terbaca oleh arduino.

4. Karakterisasi sensor Q V

5. Pengumpamaan data real time.

6. LCD dapan menunjukkan tampilan hasil pengukuran.

2.4 Debit Air

Debit aliran dipergunakan untuk menghitung kecepatan aliran pada

masing-masing pipa experimen dimana rumus debit aliran:

Q= ∀t

Dimana:

Q adalah debit aliran (m3/s)

V adalah kecepatan aliran (m/s)

A adalah luas penampang (m2)

6

∀ adalah volume fluida (m3)

2.5 Water Flow Sensor G1/2

Water Flow Sensor ini terdiri dari beberapa bagian diantaranya:

Tubuh katup plastik

Rotor Air

Sensor hall efek

Ketika air mengalir melalui gulungan rotor-rotor maka kecepatan

perubahan dengan tingkat berbeda aliran. Sesuai dengan sensor hall efek dengan

output sinyal pulsa., memiliki kelebihan hanya membutuhkan 1 sinyal (SIG)

selain jalur 5 volt dc dan ground. Perhatikan gambar dari water flow sensor G1/2

dibawah ini:

Gambar 2.3 Fisik dan Skematik Instalasi Water Flow Sensor G1/2 [1]

Gambar 2.4 Mechanic Dimensi Water Flow Sensor [1]

7

Tabel 1 Komponen Sensor

No. Name Kuantitas Material Catatan

1 Valve body 1 PA66+33%glass fiber

2 Stainless steeal bead 1 Stainless steel SUS304

3 Axis 1 Stainless steel SUS304

4 Impeller 1 POM

5 Ring magnet 1 Ferrite

6 Middle ring 1 PA66+33%glass fiber

7 O-seal ring 1 Rubber

8 Electronic seal ring 1 Rubber

9 Cover 1 PA66+33%glass fiber

10 Screw 4 Stainless steel SUS304 3.0*11

11 Cable 1 1007 24AWG

Spesifikasi Sensor Flow

Berat Sensor : 43 g

Suhu pengoprasian : 0°C-80°C

Arus maksimum : 15 mA

Bekerja pada tegangan : 5 Volt – 24 Volt

Tingkat aliran : 0.5 – 60 L/menit

Operasi kelembaban : 35 % - 90% RH

Operasi tekanan bawah : 1.75Mpa

Store temperature : -25°C - +80°C

Store humidity :25% - 90% RH

2.6 Prinsip Kerja Flow Sensor G1/2

Prinsip kerja dari sensor ini adalah dengan memanfaatkan fenomena efek

hall. Efek Hall ini didasarkan pada efek medan magnetik terhadap partikel

bermuatan yang bergerak. Ketika ada rus listrik yang mengalir pada divais efek

8

Hall yang ditempatkan dalam medan magnet yang arahnya tegak lurus arus listrik,

pergerakan pembawa muatan akan berbelok ke salah satu sisi dan menghasilkan

medan listrik. Medan listrik terus membesar hingga gaya Lorentz yang bekerja

pada partikel menjadi nol. Perbedaan potensial antara kedua sisi divais tersebut

disebut dengan potensi Hall. Potensi Hall ini sebanding dengan medan magnet

dan arus listrik yang melalui divais.

2.7 PWM

Pulse Width Modulation (PWM) secara umum adalah sebuah cara

memanipulasi lebar sinyal yang dinyatakan dengan pulsa dalam suatu perioda,

untuk mendapatkan tegangan rata-rata yang berbeda [2]. Beberapa contoh aplikasi

PWM adalah pemodulasian data untuk telekomunikasi, pengontrolan daya atau

tegangan yang masuk ke beban, regulator tegangan, audio effect dan penguatan,

serta aplikasi-aplikasi lainnya. Aplikasi PWM berbasis mikrokontroler biasanya

berupa pengendalian kecepatan motor DC, pengendalian motor servo, pengaturan

nyala terang LED dan lain sebagainya.

Sinyal PWM pada umumnya memiliki amplitudo dan frekuensi dasar yang

tetap, namun memiliki lebar pulsa yang bervariasi. Lebar Pulsa PWM berbanding

lurus dengan amplitudo sinyal asli yang belum termodulasi. Artinya, Sinyal PWM

memiliki frekuensi gelombang yang tetap namun duty cycle bervariasi (antara 0%

hingga 100%).

Gambar 2.5 Sinyal PWM dan rumus perhitungannya [2]

Pulse Width Modulation (PWM) merupakan salah satu teknik untuk

mendapatkan signal analog dari sebuah piranti digital. Sebenarnya Sinyal PWM

dapat dibangkitkan dengan banyak cara, dapat menggunakan metode analog

dengan menggunakan rankaian op-amp atau dengan menggunakan metode digital.

9

Dengan metode analog setiap perubahan PWM-nya sangat halus, sedangkan

menggunakan metode digital setiap perubahan PWM dipengaruhi oleh resolusi

dari PWM itu sendiri. Resolusi adalah jumlah variasi perubahan nilai dalam PWM

tersebut. Misalkan suatu PWM memiliki resolusi 8 bit berarti PWM ini memiliki

variasi perubahan nilai sebanyak 28 = 256 variasi mulai dari 0 – 255 perubahan

nilai yang mewakili duty cycle 0 – 100% dari keluaran PWM tersebut.

Gambar 2.6 Pulsa PWM [2]

Dengan cara mengatur lebar pulsa “on” dan “off” dalam satu perioda

gelombang melalui pemberian besar sinyal referensi output dari suatu PWM akan

didapat duty cycle yang diinginkan. Duty cycle dari PWM dapat dinyatakan

sebagai:

Duty Cycle=tON

tON+tOFF

× 100 %

Duty cycle 100% berarti sinyal tegangan pengatur motor dilewatkan

seluruhnya. Jika tegangan catu 100V, maka motor akan mendapat tegangan 100V.

pada duty cycle 50%, tegangan pada motor hanya akan diberikan 50% dari total

tegangan yang ada, begitu seterusnya.

Untuk melakukan perhitungan pengontrolan tegangan output motor

dengan metode PWM cukup sederhana sebagaimana dapat dilihat pada ilustrasi

Gambar 2. di bawah ini.

10

Gambar 2.7 Pengontrolan tegangan Pulsa PWM [2]

Dengan menghitung duty cycle yang diberikan, akan didapat tegangan

output yang dihasilkan. Sesuai dengan rumus yang telah dijelaskan pada gambar.

Average voltage= aa+b

× Vfull

Average voltage merupakan tegangan output pada motor yang dikontrol oleh

sinyal PWM. a adalah nilai duty cycle saat kondisi sinyal “on”. b adalah nilai duty

cycle saat kondisi sinyal “off”. Vfull adalah tegangan maksimum pada motor.

Dengan menggunakan rumus diatas, maka akan didapatkan tegangan output

sesuai dengan sinyal kontrol PWM yang dibangkitkan.

2.8 Arduino

Arduino Uno adalah board mikrokontroler berbasis ATmega328

(datasheet). Memiliki 14 pin input dari output digital  dimana 6 pin input tersebut

dapat digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator

kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset. Untuk

mendukung mikrokontroler agar dapat digunakan, cukup hanya menghubungkan

Board Arduino Uno ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau listrik

dengan AC yang-ke adaptor-DC atau baterai untuk menjalankannya.

Uno berbeda dengan semua board sebelumnya dalam hal koneksi USB-to-

serial yaitu menggunakan fitur Atmega8U2 yang diprogram sebagai konverter

USB-to-serial berbeda dengan board sebelumnya yang menggunakan chip FTDI

driver USB-to-serial.

11

Gambar 2.8 Tampak depan Arduino Uno [3]

Untuk memberikan gambaran mengenai apa saja yang terdapat di dalam

sebuah microcontroller, pada gambar berikut ini diperlihatkan contoh diagram

blok sederhana dari microcontroller ATmega328 (dipakai pada Arduino Uno).

Gambar 2.9 Blok Diagram Microcontroller ATmega328 [3]

Adapun penjelasan dari blok-blok diatas adalah sebagai berikut:

Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) adalah antar muka

yang digunakan untuk komunikasi serial seperti pada RS-232, RS-422 dan RS-

485.

2KB RAM pada memory kerja bersifat volatile (hilang saat daya dimatikan),

digunakan oleh variable-variabel di dalam program.

32KB RAM flash memory bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan

program yang dimuat dari komputer. Selain program, flash memory juga

menyimpan bootloader.

2.9 Karakteristik Unjuk Kerja Instrumen

Spesifikasi detail dari karakteristik instrumen ditentukan oleh karakteristik

unjuk kerja. Maka dari itu pengetahuan karakteristik unjuk kerja merupakan hal

12

yang penting untuk menentukan apakah instrumen tersebut dapat sesuai atau tidak

untuk digunakan secara optimal.

Karakteristik instrumen secara umum dapat dikelompokan menjadi dua, yaitu:

2.9.1 Karakteristik Statik

Karakteristik statik adalah karakteristik yang menunjukan pengukuran

berulang dari suatu sistem pengukuran. Dimana komponen karakteristik terdiri

dari:

1. Repeatability

Repeatability adalah kemampuan suatu elemen untuk memberikan output

yang sama terhadap input yang berulang-ulang.

2. Standar Deviasi (σ 0)

Deviasi adalah nilai output dari nilai rata-rata dengan pengaruh input

lingkungan.

Rumus untuk mencari standar deviasi adalah sebagai berikut:

σ 0=√[( ∂ Out∂ I )

2

σ I2+( ∂Out

∂ I M)

2

σ I M

2 +( ∂ Outδ I I

)2

σ I I

2 ]3. Sensitivitas

Perbandingan output alat ukur dengan inputnya. Sensitivitas alat ukur

dengan inputnya. Sensitivitas alat yang baik = 1, jika dimensi (satuan)

input-output sama.

4. Threshold

Threshold adalah input terkecil yang terdeteksi oleh alat ukur.

5. Resolusi

Resolusi adalah perubahan input terkecil yang dapat dideteksi alat.

6. Histerisis

Histerisis adalah kurva perbandingan output-input untuk perubahan input

naik dan turun. Histerisis maksimum adalah range harga input terbesar

yang kemungkinan memnberikan output sama.

13

2.9.2 Karakteristik Dinamik

Karakteristik yang ditunjukkan oleh perilaku sistem saat merespon suatu

masukan terhadap perubahan waktu. Karakteristik dinamik sistem atau instrumen

tergantung pada keadaan fisis sistem atau instrumen tersebut.

Dapat menyebabkan kesalahan pengukuran, yang terjadi saat transien atau jika

yang diukur adalah sinyal yang berubah terhadap waktu (sinyal dinamis).

Dinyatakan dalam bentuk suatu fungsi yang mentransformasi kan input menjadi

output : Fungsi Transfer.

14

BAB III

METODOLOGI DAN PERANCANGAN SISTEM

3.1 Metode Penelitian

Adapun metodologi yang akan digunakan dalam penjelasan laporan tugas

teknik instrumentasi ini adalah sebagai berikut :

A. Studi literatur terhadap materi yang terkait dengan tugas besar ini,

diantaranya :

1) Pemahaman tentang teori ggl listrik dari motor.

2) Pemahaman tentang sensor flow meter.

B. Uji coba karakteristik sensor flow meter.

C. Perancangan pada sensor

D. Uji Performasi alat

E. Pengambilan dan analisa data yang diperoleh

3.2 Tempat Penelitian

Untuk mencapai kesempurnaan dalam pembuatan flowmeter dibutuhkan

tempat untuk perakitan dan perancangan alat. Tempat penelitian yang dilakukan

dalam pengerjaan tugas besar adalah berada di Labolatorium Sistem Elektronika,

Universitas Telkom. Di tempat tersebut akan dilakukan juga uji performansi dan

karakterisasi .

3.3 Variabel Penelitian

Variabel-variabel penelitian pada tugas besar ini meliputi :

a. Baling-baling (Kincir)

b. PWM dari putaran kincir’

c. Sensor flow

15

3.4 Alat dan Bahan Penelitian

Untuk terciptanya kesempurnaan dari sensor flow meter baik dari sisi

perancangan mekanik maupun sisi perancangan software. Adapun alat dan bahan

yang akan digunakan pada sensor flow meter untuk keperluan penelitian.

3.4.1 Perangkat Keras (hardware)

Perangkat keras yang digunakan pada tugas besar ini adalah sebagai

berikut :

1. Multimeter digunakan untuk mengukur keluaran beda potensial.

2. Saluran air digunakan sebagai alat yang menghitung debit kecepatan

aliran.

3. Power supply digunakan sebagai catuan untuk arduino uno.

3.4.2 Perancang Perangkat Lunak (software)

Perangkat lunak yang digunakan pada tugas besar untuk mendesain sistem

flow meter dan pengoprasian sistem flow meter adalah sebagai berikut :

1. Arduino Uno

Arduino Uno adalah board berbasis mikrokontroler pada ATmega328.

Board ini memiliki 14 digital input/ output pin (dimana 6 pin dapat

digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator Kristal,

koneksi USB, jack listrik tombol riset. Pin pin ini berisi semua yang

diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, hanya terhubung ke

computer dengan kabel USB atau sumber tegangan bisa didapat dari

adaptor AC-DC atau baterai untuk menggunakannya.

Berdasarkan gambar 2.8 Arduino dapat dideskripsikan sebagai berikut:

Tabel Deskripsi Arduino Uno

Mikrokontroller Atmega328

Operasi Voltage 5V

Input Voltage 7-12 V (Rekomendasi)

Input Voltage 6-20 V (limits)

I/O 14 pin (6 pin untuk PWM)

Arus 50 mA

16

Flash Memory 32KB

Bootloader SRAM 2 KB

EEPROM 1 KB

Kecepatan 16 Mhz

3.4.3 Bahan Penelitian

Adapun bahan penelitian yang ditinjau adalah berupa elektrik yang

dibutuhkan dalam proses terciptanya pengoprasian sensor flow meter untuk

menghitung debit aliran. Adapun pembahasan komponen pendukung pada sensor

flow meter adalah sebagai berkut :

1. Water Flow Sensor G1/2

Waterflow sensor atau water level adalah Sensor debit aliran air , yang

dimana didalam waterflow sensor ini terdapat suato rotor yang akan

berputar apaila ada aliran air atau hall efect sensor. Waterflow sensor tidak

bisa digunakan untuk cairan degan suhu panas atau aliran airyang terlalu

kuat.

2. Dinamo

Sedangkan langkah-langkah kerja dinamo adalah sebagai berikut:

Sebuah kumparan berputar dalam medan magnet.

Tiap-tiap ujung kawat kumparan dihubungkan dengan sebuah

“cincin geser”.

Cincin geser tersebut menempel sebuah sikat.

Bila kumparan diputar maka dalam kumparan itu timbul GGL AC.

GGL AC ini menimbulkan arus AC di dalam rangkaian dinamo.

3. Pipa

Pipa adalah media perantara yang berfungsi mengalirkan fluida. Pada sensor

flow meter ini pipa di pasang di kiri dan kanan sensor flow meter yang

berfungsi mengalirkan fluida dengan kecepatan aliran yang hasil nya

digunakan untuk menghitung debit yang terjadi.

17

Mulai

Studi Literatur

Perancangan Flowmeter

Uji coba Sensor

Perancangan program flowmeter

Karakterisasi flowmeter

Hasil uji

Sesuai dengan parameter yang diterapkan

Uji coba Sensor

Hasil uji

Analisis Data

Kesimpulan

Selesai

3.4.4 Prosedur Penelitian

Adapun prosedur penelitian yang digunakan pada tugas besar ini adalah

sebagai berikut:

1. Mempersiapkan semua alat dan bahan yang diperlukan.

2. Karakterisasi sensor pada sensor flow meter.

3. Perancangan program menggunakan arduino uno.

4. Analisis dan menyimpulkan penelitian yang akan dilakukan.

3.5 Rancangan Penelitian

Rancangan penelitian pada tugas besar ini terdiri dari komponen-

komponen penyusun:

a. Proses perancangan mekanik dari sensor flow meter

b. Proses perancangan control program

Perancangan control program dilakukan menggunakan arduino uno.

Diagram Rancangan Penelitian

18

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Berdasarkan metodologi penelitian dalam tugas besar ini kelompok kami

menggunkan water flow sensor type YFS-201 yang mengeluarkan

tegangan,dimana arus yang kemudian dikonvert menjadi tegangan oleh resistor

setelah masuk ke arduino berupa sinyal PWM, tetapi dikarena ada kesalahan yang

menyebabkan alat rusak sehingga alat tersebut ada beberapa komponen yang

diganti yaitu sensor hall effect diganti dengan motor DC 9 volt. Sehingga

dihasilkan data sebagai berikut:

Waktu Pengambilan Data

Tanggal : 20 Mei 2014

Pukul : 01.00 – 02.40 WIB

4.1 Karakteristik Statik

Histerisis

Percobaan dan data naik

Percobaan

ke-Debit (liter/m) Vout (Volt)

1 3,303313102 1,04

2 5,454307681 2,01

3 7,989408434 3,02

4 9,986760542 4,04

5 12,06093389 5,00

6 14,13510723 6,00

7 16,13245934 7,06

19

Percobaan dan data turun

Percobaan

ke-Debit (liter/m) Vout (Volt)

1 16,13245934 7,06

2 14,21192846 6,01

3 12,21457636 5,02

4 9,986760542 4,01

5 7,835765964 3,05

6 5,454307681 2,00

7 3,456955572 1,03

Berikut adalah grafik debit terhadap V out:

1.04 2.01 3.02 4.04 5.00 6.00 7.060

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Grafik Debit terhadap Vout

Data Naikdata turun

Debi

t (lit

er/s

)

Berdasarkan data diatas maka tidak terjadi histerisis (no histerisis) karena

pengukuran nilai debit naik dan turun sama.

Dan juga dapat dijelaskan bahwa alat ukur presisi karena dua kali

pengukuran menghasilkan pengukuran yang hampir sama.

Stabilitas

20

Diuji dengan debit konstan

Percobaa

n ke-Ketinggian (cm) Vout (Volt)

1 0 7,00

2 5 7,00

3 10 7,02

4 15 7,03

5 20 7,05

6 25 7,05

Berdasarkan data diatas maka hasil pengukuran nilai debit yang sama tetap

konstan.

Regresi Linier

21

Berdasarkan data diatas maka hubungan debit dan Vout didapat sebagai berikut :

y=b x+a

y=2,1380327158856 x+1,26198694464321

Dimana y adalah debit dan x adalah tegangan keluaran dari motor.

Range Pengukuran

1.26 liter/menit sampai 13 liter/menit

Threshold

1.26 liter/menit

4.2 Karakteristik Dinamik

Berdasarkan hasil percobaan dan perhitungan karakteristik dinamik yang

diperoleh dari alat flowmeter yang dibuat adalah:

Time settling (Ts)

Ts= 5 detik

Time settling didapatkan pada hasil percobaan pada alat.

Frekuensi Alamiah (ωn)

Ts= 4ξ ωn

22

ωn=1.7544

Damping ratio (ξ)

ξ=−ln(% OS

100)

√ Π2+ ln2 %OS /100

ξ=0.456

Peak Time (Tp)

Tp= π

ωn √1−ξ2

Tp=2.012 detik

Rise Time (Tr)

Tr= π

ωn √1−ξ2¿

Tr=4.113detik

Fungsi Transfer

G (s )= ω n2

s2+2ξωns+ωn2

G (s )= 3.078

s2+1.6 s+3.078

23

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil percobaan dan analisis data diatas maka:

Karakteristik statik

1. Hubungan debit dengan Vout didapatkan sebagai berikuit:

y=bx+a

y=2,1380327158856 x+1,26198694464321

Dimana y adalagh debit dan x adalah tegangan keluaran dari motor.

2. Tidak terdapat histerisis

Pengukuran antara nilai debit naik dengan nilai debit turun adalah sama.

3. Alat ukur stabil

Setelah diperhatikan dengan beberapa lama, hasil pengukuran nilai debit

yang sama tetap kontastan.

4. Alat ukur presisi

Setelah dilakukan dua kali pengukuran menghasilkan pengukuran yang

hampir sama.

5. Akurasi

Akurasi tidak bisa dicek karena tidak mengetahui nilai true value.

6. Range Pengukuran

1.26 liter/menit sampai 13 liter/menit

7. Threshold

1.26 liter/menit

Karakteristik dinamik

1. Setling Time (Ts) = 5 detik

2. Frekuensi Alamiah (⍵n) = 1.7544

3. Damping Ratio (ξ) = 0.456

4. Peak Time (Tp) = 2.012 detik

5. Rise Time (Tr) = 4.113 detik

24

6. Fungsi Transfer

G (s )= 3.078

s2+1.6 s+3.078

7.2 Saran

1. Dalam pengamatan dan pengambilan data hasil penelitian harus dilakukan

dengan percobaan yang teliti agar tidak terjadi kesalahan dalam

pengambilan data.

2. Fluida yang digunakan harus benar-benar konstan agar mendapatkan hasil

data percobaan yang akurat.

25

DAFTAR PUSTAKA

[1] CompaQ, “Water Flow Sensor G1/2,” Universitas Sumatra Utara, Indonesia,

2012.

[2] R. Prayogo, “Pengaturan PWM dengan PLC,” Universitas Brawijaya, Malang

Indonesia, 2012.

[3] A. uno, “Arduino,” Arduino, 21 march 2013. [Online]. Available:

arduino.cc/en/main/arduinoBoardUno. [Diakses 20 may 2014].

LAMPIRAN

Lampiran I

Lampiran mengenai program arduino yang digunakan pada flowmeter.

26

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(12,11,10,6,5,4,3);

float Calc;

float o;

float v;

void setup() //initial set up, only run once at the beginning

{

lcd.begin(16,2);

pinMode(A0, INPUT); //initializes digital pin A0 as an input

}

// the loop() method runs over and over again,

// as long as the Arduino has power

void loop ()

{ //initial value

o=0;

v=0;

o = analogRead (A0); //ADC

v = ((o/1023)*5);

Calc = ((2.13803272*v)+1.261987); //function gotten from experiment

if ( Calc < 1.3)

{Calc = 0;}

27

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Tugas Instrumen");

lcd.setCursor(8,1);

lcd.print(" L/m");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print(Calc);

delay(1000);

lcd.clear();

}

Lampiran II

Lampiran mengenai biaya yang digunakan pada pembuatan alat flowmeter beserta

nota dan kwitansi

N

O

NAMA BARANG JUMLA

H

BARAN

HARGA

PERSATUA

N (Rp)

HARGA

TOTAL

KETERANGAN

28

G

1 ARDUINO UNO 1 327.500,00 327.500,00

Nota dan Kwitansi

terlampir

2

FLOW METER

SENSOR G1/2 1 201.000,00 201.000,00

Nota dan Kwitansi

terlampir

3 PROJECT BOARD 1 250.00,00 25.000,00

Nota dan Kwitansi

terlampir

4 IC TL-072 2 3.000,00 6.000,00

Nota dan Kwitansi

terlampir

5 RESISTOR 10K 5 100,00 500,00

Nota dan Kwitansi

terlampir

6 LCD 1 50.000,00 50.000,00

Nota dan Kwitansi

terlampir

7 SELANG 1 17500 17.500,00

Nota dan Kwitansi

terlampir

  JUMLAH TOTAL    

Rp627.500,0

0  

NOTA DAN KWITANSI ARDUINO

29

NOTA DAN KWITANSI FLOW METER SENSOR G1/2

30

NOTA DAN KWITANSI KOMPONEN

Project Board

IC TL-072

Resistor 10k

31

NOTA DAN KWITANSI LCD

32

NOTA DAN KWITANSI SELANG

33

34