i TUGAS AKHIR - Sistem takar obat serbuk (puyer) - USD Repository

TUGAS AKHIR

  Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  Program Studi Elektro Oleh:

  EKO ARIANTO NIM : 085114020

  

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2010

i

  

FINAL PROJECT

MEASURING SYSTEM DOSE SIZE OF POWDERS

  Presented as Partial Fulfillment of the Requirements To Obtain the Sarjana Teknik Degree

  In Electrical Engineering Study Program EKO ARIANTO

  NIM : 085114020

  

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2010

ii iii

iv

v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP MOTTO:

  vi

  Hidup itu Sederhana, Ambil Kuputusan dan Jangan Menyesalinya Skripsi ini kupersembahkan untuk, Tuhan Yang Maha Esa yang selalu membimbingku

  Orangtuaku yang tercinta vii

  

INTISARI

  Penggunaan obat serbuk masih banyak diminati oleh masyarakat Indonesia. Saat ini dokter juga menyarankan penggunaan obat serbuk bagi mereka yang kesulitan mengkonsumsi obat tablet atau kapsul, seperti pasien anak-anak atau pasien lanjut usia. Untuk mendapatkan obat serbuk terkadang pasien harus menunggu lama karena waktu pembuatan, penakaran/penimbangan ke dalam dosis-dosis yang masih manual. Bahkan dewasa ini peresepan obat puyer juga mengalami penurunan kualitas, karena beberapa permasalahan berhubungan dengan takaran obat serbuk seperti akurasi, efisiensi, dan

  

Human error . Sistem takaran obat otomatis adalah sebuah gagasan yang diharapkan dapat

  membantu permasalahan berhubungan dengan takaran obat serbuk. Pada sistem takar ini sistem akan membagi atau menakar obat serbuk otomatis dengan bantuan komputer, kontroler, dan perangkat mekanik.

  Sistem takaran ini terdiri dari dua bagian utama yaitu hardware dan software. Bagian hardware terdiri dari perangkat mekanik dan rangkaian-rangkaian elektronis sebagai driver dan pengontrol. Sedangkan bagian software terdiri dari sistem kontrol seperti Visual Basic dan PLC (Programmable Logic Controller) yang bertugas memberikan semua tugas ke bagian hardware. Semua input atau perintah dilakukan melalui komputer (Visual Basic) yang kemudian akan meneruskannya ke PLC, kemudian PLC memerintahkan informasi dari komputer untuk dilaksanakan oleh bagian hardware.

  Alat ukur yang digunakan untuk melakukan penakaran adalah dengan menggunakan sensor berat Loadcell.

  Sistem takaran obat serbuk ini sudah berhasil dibuat. Semua sistem hardware dapat bekerja sesuai dengan yang diinginkan, seperti dapat melakukan pengukuran dan penakaran obat serbuk dengan output berupa tegangan dengan ketelitian sampai satuan gram .

  Kata kunci: takaran obat serbuk otomatis, timbangan Loadcell, dan pengkondisi sinyal.

  

viii

  

ABSTRACT

The use of powder drugs are still in great demand by the people of Indonesia.

  

Currently, doctors also recommend the use of the drug powder for those who have

difficulty taking tablets or capsules, such as pediatric patients or elderly patients. To get

the drug powder is sometimes patients have to wait long because the time of manufacture,

dosing into the doses those are still manual. Even today prescribing the drug powder also

decreased the quality, because some of the problems associated with dose powdered drug

such as accuracy, efficiency, and human error. Automatic drug dosing system is an idea

that is expected to help the problems associated with dose powdered drug. In this peck

system will divide the system or automatic powder measure drug with the help of

computers, controllers, and mechanical devices.

  Dosing system consists of two main parts: hardware and software. Hardware part

consists of mechanical devices and electronic circuits as drivers and controllers. While the

software part consists of the control system such as Visual Basic and PLC (Programmable

Logic Controller) which is responsible for providing all the tasks to the hardware. All

input is done through a computer or command (Visual Basic), which will then forward it to

the PLC, and PLC ordered information from the computer to be implemented by the

hardware. The meter is used to make dosing is to use a weight sensor Loadcell.

  This powder drug dosing system has been successfully established. All systems can

work as expected, such as drug dosing can do powder into sections according to the size of the input with accuracy to the unit gram. Keywords: automatic powder drug dose, the scales Loadcell, and signal conditioning.

ix x

  

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL............................................................................................................i HALAMAN JUDUL...........................................................................................................ii

  

LEMBAR PERSETUJUAN..............................................................................................iii

LEMBAR PENGESAHAN................................................................................................iv PERNYATAAN KEASLIAN KARYA.............................................................................v HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP.................................................vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS.........................................................................vii

  INTISARI..........................................................................................................................viii ABSTRACT........................................................................................................................ix KATA PENGANTAR.........................................................................................................x DAFTAR ISI.......................................................................................................................xi DAFTAR GAMBAR .......................................................................................................xiv DAFTAR TABEL.............................................................................................................xvi

  BAB I PENDAHULUAN....................................................................................................1

  1.1 Latar belakang..................................................................................................................1

  1.2 Tujuan dan manfaat..........................................................................................................2

  1.3 Batasan masalah...............................................................................................................2

  1.4 Metodologi penelitian......................................................................................................3

  BAB II DASAR TEORI......................................................................................................4

  2.1 Loadcell............................................................................................................................4

  

xi

  2.2 Inverting Amplifier...........................................................................................................5

  2.3 Konfigurasi IC LM741....................................................................................................6

  2.4 Komparator tegangan.......................................................................................................6

  2.5 Limitswitch.......................................................................................................................7

  2.6 Solenoid...........................................................................................................................8

  2.7 Modul Analog Digital (CPM1A-MAD01)......................................................................9

  

BAB III PERANCANGAN PENELITIAN………........................................................12

  3.1 Bentuk umum alat..........................................................................................................12

  3.2 Perancangan timbangan menggunakan loadcell............................................................14

  3.3 Perancangan Meja putar.................................................................................................15

  3.4 Perancangan Tabung obat..............................................................................................16

  3.5 Perancangan tampungan gelas dan laci cadangan.........................................................17

  3.6 Perancangan sensor........................................................................................................18

  3.7 Perancangan gerak meja putar.......................................................................................19

  

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN..........................................................................21

  4.1 Hasil implementasi alat..................................................................................................21

  4.1.1 Perubahan konstruksi timbangan.........................................................................21

  4.1.2 Penggunaan solenoid digantikan dengan konstruksi motor DC..........................22

  4.1.3 Perubahan posisi kotak penyimpanan..................................................................23

  4.1.4 Penambahan sensor LDR……………………………………………………….24

  4.1.5 Penambahan LPF pada rangkaian penguat……………………………………..25

  4.2 Hasil pengujian...............................................................................................................28

  

xii

  

xiii

  4.2.1 Pengujian sensor infrared.....................................................................................28

  4.2.2 Pengujian sensor LDR.........................................................................................29

  4.2.3 Pengujian limitswitch dan meja putar..................................................................29

  4.2.4 Pengujian katup motor…...…………………………….……………………….31

  4.2.5 Pengujian pengkondisi sinyal output loadcell......................................................31

  

KESIMPULAN DAN SARAN..........................................................................................36

  5.1 Kesimpulan.....................................................................................................................36

  5.2 Saran...............................................................................................................................36

  

DAFTAR PUSTAKA........................................................................................................37

LAMPIRAN.......................................................................................................................38

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Loadcell..............................................................................................................4Gambar 2.2 Rangkaian jembatan whetstone..........................................................................5Gambar 2.3 Rangkaian penguat inverting..............................................................................5Gambar 2.4 Konfigurasi pin LM741.....................................................................................6Gambar 2.5 Rangkaian komparator sederhana......................................................................7Gambar 2.6 Konfigurasi kaki-kaki limitswitch......................................................................8Gambar 2.7 Solenoid.............................................................................................................8Gambar 2.8 Ilustrasi masukan/keluaran pada MAD01.........................................................9Gambar 3.1 Konsep dasar sistem.........................................................................................12Gambar 3.21 Diagram gerak manual meja putar.................................................................13Gambar 3.22 Diagram gerak manual penakar obat..............................................................13Gambar 3.3 Skema rancangan timbangan............................................................................14Gambar 3.4 Rangkaian penguat tegangan............................................................................15Gambar 3.5 Desain meja......................................................................................................15Gambar 3.6 Motor DC powerwindow..................................................................................16Gambar 3.7 Rancangan tabung............................................................................................16Gambar 3.8 Rancangan tampungan gelas takar...................................................................17Gambar 3.9 Rancangan laci cadangan.................................................................................18Gambar 3.10 Perancangan sensor infrared..........................................................................18Gambar 3.11 Komparator tegangan.....................................................................................19Gambar 3.12 Posisi limitswitch............................................................................................19

  

xiv

Gambar 3.13 Rangkaian pemutar meja................................................................................20Gambar 3.14 Diagram leader penyederhanaan....................................................................20Gambar 4.1 Hasil implementasi alat....................................................................................21Gambar 4.2 Timbangan dengan sistem pengungkit.............................................................22Gambar 4.3 Sistem konstruksi katup motor DC..................................................................22Gambar 4.4 Hasil implementasi katup motor DC................................................................23Gambar 4.5 Rangkaian driver motor DC.............................................................................23Gambar 4.6 Tampilan kotak penyimpanan..........................................................................24Gambar 4.7 Rangkaian sensor LDR....................................................................................24Gambar 4.8 Posisi penempatan sensor LDR.......................................................................25Gambar 4.9 Rangkaian penguat non-inverting dengan LPF...............................................26Gambar 4.10 Rangkaian inverting sebagai penguat ketiga................................................27Gambar 4.11 Hasil pengkabelan port input.........................................................................28Gambar 4.12 Hasil pengkabelan port output.......................................................................28Gambar 4.13 Posisi pemasangan limitswitch.......................................................................30Gambar 4.14 Grafik linearitas output loadcell dengan penguat..........................................33

  

xv

  

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Konfigurasi kaki-kaki limitswitch..........................................................................8Tabel 2.2 Spesifikasi masukan MAD01................................................................................9Tabel 2.3 Spesifikasi keluaran MAD01...............................................................................10Tabel 2.4 Alokasi IR pada MAD01.....................................................................................10Tabel 2.5 Alokasi chanel MAD01.......................................................................................11Tabel 2.6 Seting range MAD01...........................................................................................11Tabel 3.1 Data pengujian awal loadcell...............................................................................14Tabel 4.1 Hasil penguatan loadcell......................................................................................27Tabel 4.2 Hasil pengujian output sensor infrared................................................................29Tabel 4.3 Hasil pengujian output sensor LDR.....................................................................29Tabel 4.4 Hasil pengujian output limitswitch.......................................................................30Tabel 4.5 Hasil pengujian input meja putar.........................................................................30Tabel 4.6 Hasil pengujian input pada motor katup..............................................................31Tabel 4.7 Hasil pengujian output rangkaian penguat...........................................................32Tabel 4.8 Perbandingan hasil rangkaian penguat dengan perancangan...............................32Tabel 4.9 Pengujian ketelitian timbangan dengan beban kecil............................................34Tabel 4.10 Data pengujian keseragaman takaran.................................................................35

  

xvi

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Penggunaan obat serbuk, atau puyer, masih banyak diminati oleh masyarakat Indonesia karena beberapa faktor yaitu : 1. Dosis obat dapat disesuaikan dengan berat badan anak secara lebih tepat.

  2. Biayanya bisa ditekan menjadi lebih murah.

  3. Obat yang diserahkan kepada pasien hanya satu macam, walaupun mengandung banyak komponen. Sampai saat ini obat serbuk ( puyer ) disarankan oleh dokter atau sang apoteker, bagi para pasien yang mengalami kesulitan dalam mengkonsumsi obat tablet atau kapsul, seperti pasien anak-anak atau pasien yang sudah lanjut usia. Sayangnya sang pasien harus lebih lama menunggu di apotik sebelum membawa pulang obatnya, karena pembuatan puyer membutuhkan waktu dalam proses penggerusan, pembagian / penakaran ke dalam dosis- dosis sekali minum, maupun pada proses pengemasannya [1].

  Dewasa ini peresepan obat puyer juga mengalami penurunan kualitas, karena beberapa permasalahan berhubungan dengan takaran obat serbuk yang akan diteliti, diantaranya: 1. Akurasi ( kerataan/kesamaan pembagian ).

  Pada takaran obat secara manual, yang seringkali dilakukan dengan menggunakan sendok takar, hasilnya tidak selalu sama antara sendokan pertama, kedua, ketiga dan seterusnya mengingat bahwa proses ini memang tidak presisi, padahal takaran dosis obat serbuk menggunakan satuan ukuran milligram (mg) [1].

  2. Efisiensi.

  Ini berhubungan dengan waktu kerja. Biasanya untuk obat-obat tertentu yang memerlukan ketelitian tinggi yang wajib menggunakan timbangan dalam penakarannya akan membutuhkan waktu yang lama jika dilakukan dengan timbangan tapi prosesnya secara manual.

  2

  3. Human error.

  Metode manual yang hampir semua prosesnya dilakukan langsung oleh manusia memiliki prosentase Human Error yang tinggi. Dalam proses pembuatan obat serbuk ( puyer ), proses yang banyak memakan waktu adalah proses pembagian takaran dosis agar dapat langsung dikonsumsi. Hal ini dikarenakan dalam proses pembagian dosis dari hasil gerusan obat tersebut, masih banyak apotik maupun rumah sakit masih menggunakan metode manual yaitu dengan sendok takar atau timbangan manual. Hal ini tentu kurang efektif jika dilihat dari segi waktu. Selain itu penggunakan metode manual dapat menghasilkan takaran obat yang tidak akurat. Ini bisa saja menjadi dampak yang sangat berbahaya mengingat ini adalah ukuran obat. Sedikit saja kelebihan takaran/dosis bisa berakibat fatal pada pengguna.[1]

  Oleh sebab itu, dibutuhkan suatu alat yang dapat membagi / menakar hasil gerusan obat tersebut dengan bobot seragam dan lebih presisi. Selagi alat tersebut melakukan tugasnya, yaitu membagi hasil gerusan obat yang sudah jadi, sang apoteker dapat melakukan pekerjaan lain seperti menggerus bahan obat lainnya, sehingga efektifitas waktu bertambah. Pada kesempatan ini, peneliti mencoba untuk membuat alat tersebut sehingga ilmu yang di pelajari di perkuliahan dapat diterapkan untuk membantu mencoba mencari solusi yang dapat berguna.

  1.2. Tujuan dan Manfaat

  Tujuan penelitian ini adalah menghasilkan alat penakar dosis obat serbuk (puyer) dengan output berupa tegangan, serta mempunyai manfat secara spesifik yaitu : a. Sebagai penyedia input untuk langkah otomatisasi alat takar obat serbuk.

  b. Alat ini merupakan hardware yang berfungsi sebagai acuan untuk menciptakan alat takar obat serbuk otomatis.

  1.3. Batasan Masalah

  Batasan-batasan masalah dalam penelitian ini adalah: a. Alat yang dibuat konsentrasi pada timbangan dan katup penakar obat.

  3

  b. Hardware lain yang dibuat untuk kelengkapan sitem adalah tempat gelas, meja putar, dan laci cadangan.

  c. Menitik beratkan pada ketelitian timbangan.

  d. Menggunakan sensor berat loadcell dengan kapasitas rendah untuk mencapai ketelitian milligram.

  e. Berat maksimal yang dapat ditakar adalah 150 gram.

  f. Ketelitian maksimum dalam satuan miligram.

  g. Uji hardware selain timbangan akan dijalankan manual sebatas untuk pengujian yang nantinya akan digabungkan dengan sistem lain.

  h. Akan digunakan juga beberapa sensor untuk kelengkapan sistem ini.

1.4. Metodologi Penelitian

  Beberapa langkah yang akan dilaksanakan sebagai metode untuk penulisan skripsi ini yaitu : a. Pengumpulan bahan-bahan referensi berupa buku dan jurnal-jurnal.

  b. Perancangan subsistem hardware dan software . Tahap ini bertujuan untuk mencari bentuk model yang optimal dari sistem yang akan dibuat dengan mempertimbangkan berbagai faktor permasalahan dan kebutuhan.

  c. Pembuatan hardware. Setelah melihat hasil dari perancangan yang sudah dilakukan tahap selanjutnya adalah membuat hardware yaitu dengan memulai membuat bagian per bagian yaitu mulai dari kerangka, dudukan timbangan, sampai dengan bagian-bagian kecil dari bentuk utuh yang telah dirancang kemudian dilanjutkan dengan perakitan. Setelah semua perakitan hardware selesai maka akan dilanjutkan dengan pengujian hardware secara manual.

  d. Proses pengambilan data. Proses pengambilan data pertama dilakukan dengan cara mencoba sistem yang telah dibuat, yaitu dengan mencoba memberikan input secara manual dan mencoba menjalankan fungsi sistem hardware tersebut.

  e. Analisa dan penyimpulan. Setelah dilakukan pengambilan data maka keakuratan dan kepresisian sistem akan diketahui sehingga dapat disimpulkan kalau sistem ini dapat bekerja sebagaimana fungsinya. Penyimpulan hasil percobaan dapat dilakukan dengan menghitung presentase error yang ada.

BAB II DASAR TEORI

2.1 Loadcell

  Loadcell adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk merubah gaya tekan atau

  gaya tarik menjadi besaran tegangan listrik. Sebenarnya loadcell ini dibentuk dari

  

tranduser atau sensor tekan yang biasa disebut Strain gage. Dibentuk dengan konfigurasi

Bridge (jembatan resistansi), untuk lebih jelasnya lihat gambar 2.1.

Gambar 2.1 Loadcell

  Kedua ujung yang pertama diberi tegangan atau di eksitasi, sedangkan kedua ujung lainnya sebagai output. Karena Loadcell ini dibentuk dari empat buah straingage dimana tiap straingage akan mengalami perubahan resistansi bila diberi gaya tekan. Maka sesuai dengan teori Bridge maka akan terjadi perubahan atau beda tegangan pada tiap ujung Bridge tadi. Tapi karena perubahan tegangan output yang terjadi akibat tekanan sangat kecil, maka untuk digunakan dalam sebuah sistem kontrol harus dimasukan ke dalam signal amplifier untuk dikuatkan [4]

  Rangkaian jembatan Whetstone dapat dilihat pada gambar 2.2, dari rangkaian itu diaplikasi menjadi sebuah Loadcell. Dari gambar 2.2 tersebut terdapat beberapa persamaan yang menjadi dasar dari aplikasi jembatan Whetstone.[12]

  5

Gambar 2.2 Rangkaian jembatan Whetstone

  Pada gambar 2.2 obyek dengan tanda Vch adalah detektor setimbang yang digunakan untuk membandingkan potensial titik B dan C dari rangkaian. Jika detektor setimbang dianggap tidak terhingga nilainya maka:

  (2.1)

  ΔV = VB – VC

  VB adalah potensial titik B terhadap titik D dan VC potensial titik C terhadap titik D, maka:

  VB= (2.2)

  VC=

  (2.2) Dari kombinasi persamaan 2.1, 2.2, dan 2.3 didapat persamaan 2.4 yaitu:

  R2 x R3=R1 x R4 (2.4)

2.2 Inverting Amplifier

  Rangkaian dasar penguat inverting adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.3, dimana sinyal masukannya dibuat melalui input inverting. Seperti namanya bahwa

  

fase keluaran dari penguat inverting ini akan selalu berbalikan dengan inputnya. Pada

rangkaian ini, umpanbalik negatif di bangun melalui resistor R2 [3].

Gambar 2.3 Rangkaian dasar penguat inverting

  6

  Input non-inverting pada rangkaian ini dihubungkan ke ground atau v

• Vout= - x Vin (2.5) = 0.

  Untuk menentukan nilai-nilai komponennya dapat digunakan persamaan berikut:

  2.3 Konfigurasi IC LM741

  Dalam penelitian ini IC Op-Amp yang digunakan adalah LM741. LM741 dipilih karena banyak tersedia dipasar dengan harga yang relatif murah sehingga peneliti dapat dengan mudah mendapatkannya [5]

Gambar 2.4 Konfigurasi pin LM741 Konfigurasi pin LM 741 dapat dilihat pada gambar 2.4.

  a. Pin 4 (-V) dan pin 7 (+V). Pin ini berfungsi sebagai input supply LM741.

  b. Pin 2 merupakan inverting input.

  c. Pin 3merupakan Non-inverting input yang berfungsi sebagai titik referensi yang berguna untuk membalik input inverting.

  d. Pin 6 merupakan pin yang berfungsi sebagai output dari LM741.

  e. Pin 1, 5, dan 8 adalah Offset null dan NC.

  2.4 Komparator Tegangan

  Komparator tegangan adalah sebuat rangkaian yang dapat membandingkan besar tegangan input. Komparator tegangan biasanya menggunakan Op-Amp sebagai piranti utama dalam rangkaian [2]. Untuk lebih jelasnya lihat gambar 2.5.

  7

Gambar 2.5 Rangkaian komparator sederhana

  Pada rangkaian R1 dan R2 digunakan sebagai pembagi tegangan, sehingga tegangan yang direferensikan adalah sebesar Vref yang besarnya bisa dihitung dengan persamaan 2.6.

  Vref = x Vsupply (2.6) Op-Amp tersebut akan membandingkan input inverting (-) dan input non-inverting

  (+). Jika Vin lebih besar dari Vref maka output sebesar –Vsupply, sebaliknya jika Vin lebih kecil Vref maka outputnya adalah sebesar +Vsuplly [2].

2.5 Limitswitch

  Limitswitch adalah sensor yang bersifat mekanis dan mendeteksi sesuatu setelah

  terjadi kontak fisik. Limitswitch memiliki dua kontak, yaitu normally open dan normally

  

close . Saat sistem menggunakan kontak normally open dari limitswitch, maka dalam

  keadaan normal limitswitch tidak mengalirkan arus dari satu penghantar ke penghantar yang lain. Limitswitch akan mengalirkan arus ketika kepala limitswitch tertekan. Begitu pula sebaliknya, jika sistem menggunakan kontak normally close dari limitswitch, maka dalam keadaan normal limitswitch akan mengalirkan arus dari satu penghantar ke penghantar yang lain. Limitswitch akan memutuskan kontak ketika kepala limitswitch tertekan. Konfigurasi kaki-kaki limitswitch dapat dilihat pada gambar 2.6 dan tabel 2.1 [10]

  8

Gambar 2.6 Konfigurasi Kaki-kaki Limit Switch [11]Tabel 2.1 Konfigurasi Kaki-kaki Limit Switch [10]

  No. Kaki Keterangan

  1 Common

  2 Normally Open

  3 Kepala Limit Switch

  4 Normally Close

2.6 Solenoid [9]

  Suatu solenoid adalah suatu alat dasar yang mengkonversi suatu sinyal listrik ke dalam gerakan mekanis, pada umumnya seperti garis. Seperti ditunjukkan Gambar 2.7 solenoid terdiri dari suatu kumparan dan alat pengisap. Pengisap tersebut mungkin adalah

  

freestanding atau dimuati pegas. Kumparan mempunyai beberapa rating tegangan atau arus

dan tipenya mungkin DC atau AC.

  Spesifikasi Solenoid meliputi rating listrik dan gaya pengisap menarik atau mendorong ketika yang diberi tegangan tertentu. Gaya ini mungkin dinyatakan dalam newton atau kilogram di dalam sistem SI, dan dalam pound atau ons dalam Sistem Inggris. Beberapa solenoid terbatas hanya untuk tugas sebentar-sebentar oleh karena batasan yang berkenaan dengan panas. Dalam hal ini, duty cycle maksimum (persentase total waktu) akan ditetapkan.

Gambar 2.7 Sebuah solenoid mengkonversi suatu sinyal listrik ke perpindahan fisik

  9

2.7 Modul Analog Digital (CPM1A - MAD01)

  MAD01 mempunyai dua fungsi, yaitu mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital dan sebaliknya, mengubah sinyal digital menjadi sinyal analog. Dalam MAD01 terdapat empat masukan analog, masing-masing dua input arus dan dua input tegangan, kemudian juga terdapat dua output analog, yaitu tegangan dan arus. Data input atau output delapan bit yang dihubungkan dengan PLC dapat diatur sebagai input atau output, tergantung apakah MAD01 difungsikan sebagai pengubah analog ke digital atau sebaliknya. Gambar 2.8 memperlihatkan ilustrasi masukan / keluaran pada MAD01. _{V- i n 1 I - i n 1 ADC PLC Ke V- i n 2 I - i n 2}

_MAD01

_CPM1A

Data Masukan / _Keluaran

  

Vou t I - ou t

Gambar 2.8 Ilustrasi masukan / keluaran pada MAD01Tabel 2.2 memperlihatkan spesifikasi masukan pada MAD01 dan Tabel 2.3 memperlihatkan spesifikasi keluarannya.Tabel 2.2 Spesifikasi masukan MAD01

  Range sinyal Tegangan masukan

  0V s/d 10V atau +1V s/d +5V Masukan Arus masukan 4mA s/d 20mA

  Tegangan masukan 1/ 256 Resolusi

  Arus masukan 1/ 256 Tegangan masukan 1.0 % max (skala maksimum)

  Akurasi Arus masukan 1.0 % max (skala maksimum)

  Tegangan masukan ± 15V kontinyu Sinyal masukan maksimal

  Arus masukan 30m A kontinyu

  10

  Setelah diketahui spesifikasi masukan atau keluaran juga hal-hal yang berkaitan dengan instalasi, perlu juga mengetahui alokasi bit Internal Relay (IR). Tabel 2.3 memperlihatkan alokasi Internal Relay (IR) pada MAD01.

Tabel 2.3 Spesifikasi keluaran MAD01

  Tegangan keluaran

  0V s/d 10V atau -10V s/d +10V

  Range sinyal

  keluaran Arus keluaran 4mA s/d 20mA

  1/ 256 (0V s/d 10V) Tegangan keluaran

  Resolusi 1/ 512 (-10V s/d 10V) Arus keluaran 1/ 256

  Tegangan keluaran 1.0 % max (skala maksimum) Akurasi

  Arus keluaran 1.0 % max (skala maksimum)

Tabel 2.4 Alokasi IR pada MAD01 15 14 13 12 11 10

  9

  8

  7

  6

  5

  4

  3

  2

  1 s/b x x x x x x x d d d d d d d d Keterangan table 2.4 :

  : bit data

• Bit 0 s/d 7
• Bit 8 s/d 14 : bit tidak digunakan
• Bit 15 : s adalah sign bit; jika 0 tegangan output positif, kalau 1 keluaran negatif

  : b adalah broken wire bit; jika 0 maka tidak ada kerusakan, kalau 1 ada kerusakan.

  Untuk dapat membaca tegangan input, maka pada MAD01 perlu diketahui alokasi

  

channel yang akan digunakan. Alokasi channel MAD01 yang diberikan tergantung dengan

jumlah I/O pada PLC yang digunakan, seperti yang ditunjukkan Tabel 2.5 di bawah ini.

  11

Tabel 2.5 Alokasi channel MAD01

  Channel keluaran Channel masukan1 Channel masukan2

  CPU MAD01 MAD01 MAD01

  10CDx

  11

  1

  2

  20CDx

  11

  1

  2

  30CDx

  12

  2

  3

  40CDx

  12

  2

  3 Langkah selanjutnya menempatkan MAD01 tersebut pada range yang di kehendaki. Setting range diberikan saat inisialisasi MAD01. Setting range MAD01 ditunjukkan pada Tabel 2.6

Tabel 2.6 Setting range MAD01

  Kode set Keluaran Masukan1 Masukan2

  range

  FF00 0-10V / 4-20mA 0-10V 0-10V FF01 -10-10V / 4-20mA 0-10V 0-10V FF02 0-10V / 4-20mA 1-5V / 4-20mA 0-10V FF03 -10-10V / 4-20mA 1-5V / 4-20mA 0-10V FF04 0-10V / 4-20mA 0-10V 1-5V / 4-20mA FF05 -10-10V / 4-20mA 0-10V 1-5V / 4-20mA FF06 0-10V / 4-20mA 1-5V / 4-20mA 1-5V / 4-20mA FF07 -10-10V / 4-20mA 1-5V / 4-20mA 1-5V / 4-20mA

BAB III RANCANGAN PENELITIAN

1.1 Bentuk Umum Alat

  Sistem ini merupakan sistem yang keseluruhan bagiannya terdiri dari hardware, karena sistem ini ditekankan pada bagian timbangan untuk ketelitiannya dan penakar obat

  puyer . Bagian-bagian sistem ini diantaranya adalah:

  a. Bagian utama berupa timbangan

  b. Tampungan obat serbuk

  c. Tampungan gelas

  d. Katup sebagai kran kontrol

  e. Meja putar beserta dudukan gelas

  f. Dan beberapa sensor yang dipasang pada bagian tampungan gelas, meja putar, dan pada laci penyimpanan.

  Untuk lebih jelasnya bisa dilihat konsep rancangan umumnya yang ditunjukkan pada gambar 3.1.

Gambar 3.1. Konsep dasar sistem

  13

  Alur/urutan kerja dari sistem keseluruhan dimulai dari proses menjatuhkan gelas dari tampungan gelas ke meja putar dimana sudah ada dudukan gelasnya. Saat gelas sudah dijatuhkan ke dudukan maka meja putar akan berputar berlawanan arah jarum jam sebesar 90 derajat, lalu katup pada tampungan obat serbuk akan membuka dan mengisikan obat serbuk ke dalam gelas sampai ukuran yang diinginkan yang kemudian setelah terpenuhi katup akan tertutup kembali. Pada proses pengisian ini buka tutup katup berdasarkan hasil pembacaan timbangan. Setelah selesai pengisian dan katup telah tertutup maka tampungan gelas akan menjatuhkan gelas lagi dan meja putar akan berputar kembali sebesar 90°. Gelas yang sudah berisi siap diambil oleh operator yang kemudian proses dapat berlanjut. Untuk mengantisipasi kemungkinan operator tidak ada di tempat agar sistem tetap berjalan. Oleh karena itu alat tersebut dilengkapi dengan laci penyimpanan yang akan menampung gelas yang sudah berisi obat yang tidak terambil oleh operator. Konsep gerakan manualnya bisa dilihat gambar 3.21 dan gambar 3.22.

  Start Melepas Meja Meja gelas dari berputar 90° berhenti tampungan

Gambar 3.21 Diagram gerak manual meja putar

  Timbangan Start Katup ON (buka) menunjukkan obat mengalir ke pengurangan dalam gelas

  Katup OFF (tutup) Stop

Gambar 3.22 Diagram gerak manual penakar obat

  14

1.2 Perancangan Timbangan dengan Menggunakan Loadcell

  Rancangan timbangan ini menggunakan loadcell sebagai sensor beratnya. Untuk lebih jelasnya lihat gambar 3.3.

  

Loadcell Rangkaian penguat PLC

Gambar 3.3. Skema rancangan timbangan

  Saat loadcell mendapat tekanan (terbebani) maka akan keluar output yang berupa tegangan. Tegangan output loadcell nilainya sangat kecil yaitu dalam satuan milivolt. Data output loadcell yang digunakan setelah dilakukan pengujian awal dapat dilihat pada tabel 3.1. Pada pengujian digunakan sumber tegangan sebesar 5V.

Tabel 3.1 Data pengujian awal output loadcell

  Beban uji (gram) Output loadcell (mV) Tanpa beban 0,20

  10,2 (obat) 0,23 20,4 (obat) 0,26 30,6 (obat) 0,29 40,8 (obat) 0,32 51 (obat) 0,35

  99,2 0,47

  ( Handphone) 150,1 0,65

  ( Gula ) Sistem dalam penelitian ini akan digabungkan dengan sistem peneliti lain yang berupa kontrol PLC. Untuk memberi input ke ADC (Analog to Digital Converter) pada

  PLC output dari loadcell terlalu kecil. Pada tabel 2.2 tegangan input MAD01 adalah 0V s/d

  10V dengan resolusi 1/256, untuk keamanan tegangan masukan yang digunakan adalah 0V s/d 5V. Pada pengujian awal loadcell seperti pada tabel 3.1 kenaikan output pada beban maksimal 150,1 gram adalah sebesar 0,45 mV, maka penguatan pada output beban maksimum 5V/0,45mV yaitu sebesar 11.111,11 dan dibulatkan menjadi 10.000 kali supaya

  15

  lebih mudah dalam mencari ukuran komponen penguat. Pada rangkaian penguat tegangan menggunakan tiga resistor R1, R2, R3 dan sebuah potensiometer. Nilai-nilai resistor yang digunakan adalah R1= R3= 1k Ω , R2= 100kΩ, dan besarnya potensiometer adalah 100kΩ. Penguat ini menggunakan rangkaian inverting amplifier dengan perhitungan nilai-nilai komponennya mengacu pada persamaan 2.1 di bagian dasar teori untuk lebih jelasnya lihat gambar 3.4.

Gambar 3.4. Rangkaian penguat tegangan

1.3 Perancangan Meja Putar

  Rancangan meja putar berbentuk lingkaran yang digerakkan menggunakan motor DC. Ukuran dan bentuk rancangan bisa dilihat pada gambar 3.5.

Gambar 3.5 Desain meja

  16

  Motor DC yang digunakan adalah motor DC powerwindow karena dilengkapi dengan Internal Gearbox dengan susunan ulir cacing sehingga mempunyai torsi yang tinggi dan juga saat motor berhenti tidak terjadi kelembaman. Keuntungan lain adalah suplai tegangan input yang dibutuhkan relatif kecil yaitu 12 Vdc [7]. Bentuk motor DC

  powerwindow dapat dilihat pada gambar 3.6.

Gambar 3.6 Motor DC Powerwindow

1.4 Perancangan Tabung Obat

  Tabung obat adalah tempat penampung obat sebelum ditakar. Tabung inilah yang terkait/terhubung dengan timbangan sehingga berat obat bisa diketahui. Rancangan tabung pada bagian ujung dibuat dengan kemiringan sudut 35° supaya aliran obat saat pengisian ke dalam gelas lancar [6]. Kemiringan sudut dan detail rancangan bisa dilihat pada gambar

  3.7. Gambar 3.7 Rancangan tabung

  17

  Pada ujung tabung obat akan dipasang sebuah solenoid valve yang berfungsi sebagai kran untuk membuka dan menutup tabung obat. Jadi aliran obat akan dikendalikan oleh solenoid melalui sebuah tombol push-button.

1.5 Perancangan Tampungan Gelas dan Laci Cadangan

  a. Tampungan gelas Tampungan gelas terletak di sebelah kiri tabung obat (lihat gambar 3.1). Tujuan tampungan gelas ini adalah sebagai tempat tumpukan gelas sebelum dilepaskan otomatis saat proses dimulai. Untuk melepas gelas digunakan solenoid model push . Rancangan bentuknya dapat dilihat pada gambar 3.8.

Gambar 3.8 Rancangan tampungan gelas takar

  b. Laci cadangan Laci berfungsi sebagai tempat cadangan jika gelas takar yang sudah terisi obat tidak diambil operator. Bagian meja putar dilubangi pada bagian bawah sehingga saat ada gelas yang tidak diambil operator gelas tersebut akan jatuh ke dalam laci cadangan tersebut. Di bagian atas lubang tersebut terpasang sensor infrared untuk mendeteksi bahwa gelas sudah masuk ke dalam laci cadangan. Bentuk detailnya bisa dilihat pada gambar 3.9.

  18

Gambar 3.9 Rancangan laci cadangan

1.6 Perancangan Sensor

  Pada sistem ini ada tiga sensor di luar timbangan yaitu: a. Sensor pada tampungan gelas, digunakan sensor infrared.

  b. Sensor pada meja putar yang berfungsi untuk memberikan perintah saat meja putar harus berhenti, menggunakan limit switch.

  c. Sensor pada laci cadangan untuk mendeteksi bahwa gelas sudah masuk ke dalam laci, menggunakan sensor infrared.

  Perancangan sensor infrared seperti terlihat pada gambar 3.10. komponen yang digunakan yaitu 2 buah resistor R1 dan R2 masing-masing bernilai 220 ohm dan 5000 ohm[8].

Gambar 3.10 Perancangan sensor infrared

  19

  Kemudian output dari sensor akan dilanjutkan sebagai input rangkaian komparator. Rancangan komparator tegangan mengacu pada gambar 2.4 dan persamaan 2.2 pada bagian dasar teori. Gambar rangkaiannya adalah seperti pada gambar 3.11.

Gambar 3.11 Komparator tegangan

  R1 yang digunakan sebesar 1000 ohm, R2 dan R3 sebesar 1000 ohm dengan tujuan untuk mendapatkan nilai Vref setengah dari Vsuplly mengacu dari persamaan 2.2 pada dasar teori.

1.7 Perancangan Rangkaian Gerak Meja Putar

  Rangkaian ini berfungsi untuk melakukan pengujian pada meja putar. Untuk memberikan input melalui tombol sampai proses selesai dibutuhkan 4 buah limit switch sebuah tombol push-button dan 2 buah relay.

Gambar 3.12 Posisi Limit switch

  20

  Posisi limit switch dapat dilihat pada gambar 3.12. Bagian yang menonjol berwarna hitam itu adalah stoper yang berfungsi sebagai pemberi input pada limit switch. Saat meja berputar kemudian stopper menyetuh salah satu dari limit switch maka motor penggerak meja akan berhenti. Rangkaiannya bisa dilihat pada gambar 3.13.

Gambar 3.13 Rangkaian pemutar meja

  Empat buah Limit switch pada rangkaian tersusun seri masing-masing menggunakan kaki normally close sedangkan dua buah relay masing-masing menggunakan kaki normally open. Jika rangkaian pada gambar 3.13 dilihat dalam bentuk ladder maka akan menjadi seperti pada gambar 3.14.

Gambar 3.14 Diagram ladder penyederhaan

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Implementasi Alat

  Hasil implementasi alat tidak sepenuhnya sesuai dengan perancangan. Ada perubahan di beberapa bagian mekanik karena penyesuaian ukuran dan fungsi. Perbandingan hasil implementasi alat dengan perancangan bisa dilihat pada gambar 3.1 pada bagian perancangan dan hasil implementasinya pada gambar 4.1.

Gambar 4.1 Hasil implementasi alat

4.1.1 Perubahan Bentuk Konstruksi Timbangan (Loadcell)

  Timbangan dibuat dengan sistem pengungkit dengan beban akan menumpu langsung pada loadcell. Pada titik berat pengukit digunakan sepasang bearing untuk memperkecil gesekan sehingga pengukuran lebih baik. Perubahan ini dilakukan karena pembuatan sistem sesuai perancangan tidak memungkinkan melihat bentuk dan ukuran

  loadcell. Hasil pembuatan sistem timbangan dapat dilihat pada gambar 4.2.

  22

Gambar 4.2 Timbangan dengan sistem pengungkit

4.1.2 Penggunaan Solenoid Sebagai Katup Digantikan dengan Konstruksi Motor DC.

  Alasan tidak menggunakan solenoid adalah karena sulitnya mendapatkan barang tersebut. Penulis sudah mencoba mencari informasi kepada distributor-distributor dan ternyata hasilnya nihil. Oleh karena itu penulis menggunakan konstruksi dengan penggerak motor DC sebagai katupnya. Motor digunakan untuk menggerakkan sebuah katup yang akan bergeser bolak-balik sehingga bisa menutup dan membuka lubang keluaran pada tampungan obat. Pada saat motor berputar searah jarum jam maka katup akan menutup lubang saluran obat dan kebalikanya jika motor bergerak berlawanan arah jarum jam maka katup akan membuka. Ada dua stoper yang digunakan sebagai penahan supaya katup berfungsi. Sistem konstruksi katup dapat dilihat pada gambar 4.3, sedangkan gambar hasil implementasinya dapat dilihat pada gambar 4.4.