BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - Rancang Bangun Alat Pembuatan Lotion Berbasis PLC (Bagian II) Repository - UNAIR REPOSITORY
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Di dalam dunia instustri Indonesia memiliki beragam industri yang masing-masing memliki alat-alat instrumentasi yang telah digunakan dalam proses produksi, baik secara manual maupun berbasis otomatis. Salah satu industri dibidang kesehatan dan kecantikan. Dalam bidang kesehatan dan juga kecantikan untuk merawat kulit tubuh manusia terdapat beberapa metode, salah satu contohnya yang paling sederhana adalah perawatan kulit dengan mengkonsumsi nutrisi bervitamin, mengoleskan lotion pada bagian tubuh kita, perawatan kulit rutin dan lain sebagainya.
Dalam bidang kesehatan dan kecantkan kulit, lotion dikenal sebagai perawatan kulit yang paling mudah dan menjadi kebutuhan sehari-hari terutama oleh para wanita. Lotion dapat menutrisi kulit tubuh dengan beberapa manfaat penting dari lotion diantaranya yaitu dapat melembabkan kuit, melindungi kulit dari sinar matahari, melembutkan kulit tanpa meninggalkan minyak, mencegah kulit yang bersisik dan kusam, dan juga dapat membuat kulit tampak lebih bersinar dan wangi. Produk-produk lotion sudah banyak dipasarakan bahkan hampir diseluruh market di Indonesia telah menjual produk lotion. Bedasarkan beberapa sumber literatur bahwa lotion dapat diproduksi sendiri menggunakan bahan yang berkualitas, sehat, bervitamin sehingga tidak diragukan lagi untuk perawatan kulit yang alami dan sehat. Dengan cara pembuatan lotion alami ini tentunya memiliki segi positif karena lebih bisa menguntungkan karena dapat produksi sendiri dalam jumlah yang banyak, lebih sehat karena produk lotion buatan sendiri menggunakan bahan tradisional yang sederhana.
Pembuatan lotion sendiri menggunakan peralatan yang digunakan dalam proses pencampuran bahan dan pembuatan secara langsung dengan tangan (manual). Namun untuk mempermudahkan proses pembuatan lotion tersebut maka diciptakan perancangan alat yang otomatis dirancang sebagai alat pencampuran bahan-bahan lotion kemudian di buat bedasarkan resep pembuatan lotion. Yang kemudian dituangkan pada tugas akhir ini yang telah dibuat berjudul “Rancang Bangun Alat Pembuatan Lotion Berbasis PLC
(Programable Logic Control)”. Alat ini mengutamakan proses pencampuran
bahan-bahan dasar membuat lotion sesuai dengan ukuran takaran bahan (gram) yang dikrontrol oleh PLC sehingga pembuatan lotion dapat diperkirakan dalam jumlah tertentu yang diinginkan. Proses-proses pembuatan lotion oleh PLC yaitu digunakan untuk mengkontrol otomatisasi buka-tutup valve (kran bahan), kontrol pemanas air (heater), dan kontrol motor DC untuk mengaktifkan mixer, serta menggunakan dua sensor yaitu sensor photodioda dan sensor termostat.
Dengan demikiran rancang bangun alat pembuatan lotion diharapkan dapat dimanfaatkan dalam industri rumah tangga skala besar untuk memproduksikan lotion dalam jumlah besar dengan ketelitihan ukuran bahan sesuai yang diinginkan dan juga menghasilkan produk lotion alami dengan efisiensi yang tinggi.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah, maka dapat ditentukan rumusan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Bagaimana komposisi bahan utama menjadi campuran lotion?
2. Bagaimana merancang sistem pembuatan lotion berbasis PLC?
3. Bagaimana tingkat kinerja alat pembuatan lotion berbasis PLC?
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah yang dapat diambil dari penelitian rancangan adalah:
1. Alat pembuatan lotion ini dirancang secara fisik dan non fisik merupakan miniatur plant
2. Rancang bangun alat pembuatan lotion ini dibatasi dengan pemilihan pada bahan sari buah menggunakan 3 varian saja yaitu sari timun, pepaya, dan bengkoang.
3. Komposisi bahan ditentukan dengan standart literatur.
1.4 Tujuan
Penelitian tugas akhir ini dilakukan berdasarkan latar belakang yang bertujuan untuk: 1. 2. Mengukur komposisi bahan utama menjadi bahan campuran lotion. 3. Merancang alat pembuatan lotion berbasis PLC.
Mengetahui kestabilan kinerja alat pembuat lotion bebasis PLC.
1.5 Manfaat
Manfaat pembuatan penelitian ini diharapkan:
1. Dipergunakan sebagai miniplant untuk industri rumah tangga pembuat
lotion dalam skala jumlah besar dan sekreatif mungkin.
2. Memberikan hasil lotion dengan bentuk yang sesuai dengan yang diharapkan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA Pada bab ini berisi tentang penjelasan teoritis dalam berbagai aspek yang
akan mendukung ke arah analisis tugas akhir yang dibuat. Penjelasan teori akan dibahas yaitu mengenai Pembuatan Lotion, PLC OMRON SYSMAC CP1L, Motor DC, Laser Pointer, Solenoid Valve, Sensor, Relay, Heater, Komparator,
Push button
, dan Central lock dan central Modul
2.1 Pembuatan Lotion
Pada tugas akhir ini adalah mengembangkan rancang bangun pembuatan
lotion
dengan bahan – bahan alami. Bahan – bahan alami disini tidak berbahaya dan tidak mengandung bahan kimia. Lotion menurut The British Pharmaceutical Codex adalah emulsi cair yang ditujukan ke kulit. Lotion dapat di bentuk suspensi zat padat dalam bentuk serbuk halus dengan bahan pensuspensi yang cocok atau emulsi tipe minyak dalam air dengan surfaktan yang cocok. Pembuatan lotion berbasis PLC ini menerapkan proses – proses antara lain mengukur komposisi bahan dasar, pencampuran bahan – bahan dasar dan komplemen, pengadukan yang di sertai dengan pemanasan.
2.1.1 Cara Pembuatan Lotion
Pembuatan lotion dapat dilakukan dengan berbagai macam hal. Salah satu proses yang ada pada lotion dengan metode emulsi. Berikut adalah cara untuk membuat lotion handmade dengan metode emulsi dari bahan alami: 5
1. Mencampurkan semua bahan (sari buah, cream susu, air, minyak zaitun, dan minyak wangi) sesuai takaran pada komposisi bahan ke dalam sebuah wadah (toples tahan panas)
2. Memanaskan air secukupnya pada sebuah panci yang lebih besar. Air sebagai perantara panas untuk memanaskan wadah campuran bahan lotion tersebut.
3. Tunggu sampai suhu panas air stabil tidak terlalu panas sekitar 50-70˚C, masukkan wadah tahan panas yang sudah berisi campuran bahan kedalam panci (rendam mirip dengan proses memasak coklat)
4. Setelah tercampur rata matikan kompor. Lalu aduk lotion selama ±10 menit sampai tekstur lotion lembut dan siap digunakan. Penggunaan dari bahan lotion handmade ini bisa tahan hingga 2-3 bulan pemakaian dan disimpan dalam udara bersuhu dingin.
Pengelolahan bahan lotion dari bahan alami namun pada proses pembuatanya seperti proses kimia. Pada plant proses kimia yang terjadi adalah proses pengemulsian bahan. Emulsi adalah suatu sistem terdispersi yang terdiri paling sedikit 2 fase cairan yang tidak saling bercampur. Emulsi adalah suatu sistem termodinamik yang stabil, suatu sistem. Dimana salah satu cairan tediri dari suatu sistem yang terdispersi dangan medium pendispersinya dengan emulgator yang cocok. Pada campuran bahan pengemulsian adalah hasil akhir dari pembuatan lotion. Lotion merupakaan hasil dari sediaan emulsi antara minyak dengan air. Minyak dengan air harus menyatu dengan cara pengemulsian. Pengemulsi yang digunakan pada bahan adalah krim susu itu sendiri. Lemak susu yang tak jenuh dan sehat dapat berfungsi sebagai emulgator alami. Pengganti emulgator yang lain adalah gelatin yang biasa di pakai oleh pabrikan besar. Namun gelatin susah di dapat dan tidak memiliki efek yang bagus dengan kulit. Fase terdispersinya adalah air dan sari buah. Sedanngkan medium pendispersinya adalah minyak zaitun. Sedangkan emulgator alamnya adalah krim susu.
2.2 PLC OMRON SYSMAC CP1L
Programmable Logic Controllers
(PLC) merupakann sebuah komputer elektronik yang yang memiliki fungsi kendali untuk berbagai tipe dan tingkat kesulitan yang beraneka ragam. Definisi Programmable Logic Controller menurut Capiel (1982) adalah sistem elektronik yang beroperasi secara digital dan didisain untuk pemakaian di lingkungan industri, dimana sistem ini menggunakan memori yang dapat diprogram untuk penyimpanan secara internal instruksi-instruksi yang mengimplementasikan fungsi-fungsi spesifik seperti logika, urutan, perwaktuan, pencacahan dan operasi aritmatik untuk mengontrol mesin atau proses melalui modul-modul I/O digital maupun analog.
Dalam bidang industri dan transportasi dapat diotomasi menggunakan PLC. Keunggulan PLC yaitu dalam sistem kontrol PLC memiliki kecepatan dan akurasi dari operasi yang bisa meningkat jauh lebih baik serta kemampuannya dalam hal mengubah dan meniru proses operasi disaat yang bersamaan dengan komunikasi. Operasi pada PLC terdiri dari empat bagian penting :
1. Pengamatan nilai input.
2. Menjalankan program.
3. Memberikan nilai output.
4. Pengendalian.
Secara umum fungsi PLC adalah sebagai berikut :
1. Sekuensial Control. PLC memproses input sinyal biner menjadi output yang digunakan untuk keperluan pemrosesan teknik secara berurutan (sekuensial), disini PLC menjaga agar semua step atau langkah berlangsung dalam urutan yang tepat.
2. Monitoring Plant. PLC secara terus menerus memonitor status suatu sistem (misalnya temperatur, tekanan, tingkat ketinggian) dan mengambil tindakan yang diperlukan sehubungan dengan proses yang dikontrol (misalnya nilai sudah melebihi batas) atau menampilkan pesan tersebut pada operator.
Didalam PLC berisi rangkaian elektronika yang dapat difungsikan seperti contact relay (baik NO maupun NC) pada PLC dapat digunakan berkali-kali untuk semua intruksi dasar selain intruksi output.
Gambar 2.1 Fungsi PLC2.2.1 PLC OMRON CP1L
PLC OMRON SYSMAC CP1L adalah salah satu produk PLC dari Omron yang terbaru. CP1L merupakan PLC tipe paket yang tersedia dengan 10,14, 20, 30, 40 atau 60 buah I/O (input/output). Sistem input outputnya berupa bit. Atau lebih dikenal dengan PLC tipe relay karena hanya membaca masukan (input) dan menghasilkan keluaran (output) dengan logika 1 atau 0.
Gambar 2.2 PLC Omron Sysmac CP12.2.2 Bagian-bagian umum PLC OMRON CP1L
Gambar 2.3 Bagian PLC Omron Sysmac CP1L 30 I/O
(Sumber : Manual Book PLC OMRON CP1L)
1. Blok power supply, ground dan input terminal.2. Blok eksternal power supply dan output terminal.
3. Peripheral USB Port untuk menghubungkan dengan komputer dan komputer dapat digunakan untuk memprogram dan memonitoring.
4. Operation indicator, mengindikasikan status operasi dari CP1L termasuk power status, mode operasi, errors, dan komunikasi USB.
5. Baterai untuk mempertahankan internal clock dan isi RAM ketika supply OFF.
6. Input Indicator, menyala jika kontak terminal input kondisi menyala.
7. Output Indicator, menyala jika kontak terminal output kondisi menyala.
8. Expansion I/O unit connector, digunakan untuk menambah input/output PLC.
9. Option board slot, digunakan untuk menginstal RS-232C
2.2.3 Port terminal Input Output PLC Omron CP1L
Port pada PLC CP1L 30 I/O terdiri dari 18 buah terminal input yaitu dari CIO 0.00 – 0.11 dan CIO 1.00 – 1.05. Untuk port outputnya terdapat 12 buah terminal yaitu dari CIO 100.00 – 100.07 dan CIO 101.00 – 100.03. Pada port
input
terdapat dua buah terminal untuk masukan supply AC PLC yaitu pada teminal L1 dan L2/N. Port input terhubung pada satu titik COM (common).
Masukkan pada terminal COM dapat berupa polaritas (+) atau negatif (-).
Gambar 2.4 Port Input Model Supply AC dan DC(Sumber : Manual Book PLC OMRON CP1L)
Pada port output terdapat 4 buah titik COM. Masing masing titik COM terhubung dengan titik output yang dibatasi dengan garis batas seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 2.5 Port Output Model Supply AC dan DC(Sumber : Manual Book PLC OMRON CP1L)
Pada model AC power supply terdapat output 24 VDC pada terminal + dan -. supply ini dapat digunakan untuk supply VDC pada terminal input.
2.3 Motor DC
Motor DC merupakan motor listrik magnet permanen dengan input tegangan sebesar 5 volt, 12 Volt, 24 volt. Motor DC digunakan sistem kerja mixer (pengaduk). Motor DC adalah motor listrik yang memerlukan suplay tegangan arus searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik.
Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Motor DC bekerja apabila suatu penghantar arus listrik diletakkan didalam suatu medan magnet, maka akan timbul gaya mekanik. Arus listrik mengalir dalam kawat dengan arah maju atau mundur untuk menentukan arah medan magnet yang terbentuk disekitar kawat arahnya searah atau tidak searah jarum jam.
2.3.1 Mixer
Pada perancangan alat pembuatan lotion, proses pengadukan bahan merupakan proses pencampuran bahan satu atau lebih sehingga dapat menjadi sebuah zat lain (bentuk pencampuran lotion). Pencampuran ini dikhususkan untuk mencampur bahan berupa cairan atau larutan. Alat pencampur tersebut adalah
mixer
. Mixer merupakan salah satu jenis ARTL yang masuk dalam klasifikasi ARTL mekanis yang fungsinya sebagai pengaduk adonan Kue dan semacamnya.
Tungkai pengaduknya digerakkan oleh sebuah motor listrik melalui kopel roda- roda gigi.
(a) (b)
Gambar 2.6 Bentuk Eksternal Mixer (a) dan Bentuk Internal Mixer (b)Gambar 2.7 Rangkaian Kelistrikan Mixer Merek Philips Type HR 1500/A1.(Sumber: www.teknik-ketenagalistrikan.blogspot.co.id/2013/05/mixer-
atau-alat-pengaduk.html#.V2jLUbZhnIU
) Pada Gambar tersebut memperlihatkan mixer yang digunakan adalah jenis
mixer
merek Philips type HR 1500/A1. Pada gambar 2.2 tersebut menunjukkan bahwa sumber listrik yang diperlukan untuk menjalankannya adalah tegangan AC 220 ~ 230 V pada frekuensi kerja 50 – 60 Hz. Sementara daya listrik yang akan diserap sebesar 170 watt. Kemudian, rangkaiannya dilengkapi dengan kapasitor dan resistor yang dipasang paralel. Kapasitor dan resistor tersebut berfungsi sebagai peredam frekuensi interferensi yang ditimbulkan oleh motor mixer saat berputar. Pengaturan kecepatan mixer dilakukan dengan memindahkan posisi saklar pemilih kecepatan (SW) antara posisi ‘0’ hingga posisi ‘3’. Namun untuk sistem kerja alat hanya memakai satu posisi kecepatan mixer.
Pengaturan kecepatan ini dapat dilakukan dengan SW, karena posisi-posisi kecepatan yang ditunjukkan oleh SW berhubungan dengan lilitan pengatur kecepatan dan lilitan bantu motor L1, L2 dan L3 yang terhubung seri menuju ke sikat1, masuk kelilitan rotor (LR), keluar ke sikat2, masuk ke beliatan utama lalu kembali sumber listrik.
2.4 Selenoid Valve adalah katup yang digerakan oleh energi listrik melalui solenoida, mempunyai kumparan sebagai penggeraknya sebagai pembuka atau penutup mulut keran. Solenoid valve yang akan digunakan yaitu NC valve (Normally Close) dihubungkan dengan tegangan DC sebesar 24 V. Solenoid valve adalah kombinasi dari dua dasar unit fungsional diantaranya :
1. Solenoid dengan inti atau plungernya,
2. Badan keran yang berisi lubang mulut pada tempat piringan atau stop- kontak ditempatkan untuk menghalangi atau mengizinkan aliran.
Solenoid valve ini bekerja ketika ada energi atau dihilangkan energinya. Apabila kumparan diberi energi, inti besi akan ditarik ke dalam kumparan solenoid untuk membuka keran.
Gambar 2.8 Eksternal Solenoid Valve2.5 Sensor
Sensor / tranduser adalah mengubah besaran sesuatu ke besaran sesuatu yang lain. Biasanya sensor mengubahdari besaran fisik ke besaran listrik.
Penggunaan sensor pada alat ini berfungsi sebagai pengindikasian besaran sesuatu agar dapat di deteksi perubahanya dan melakukan suatu tindakan pada alat tersebut.
Alat ini menggunakan dua sensor. Sensor yang di gunakan adalah
photodiode
dan thermostat. Sensor photodiode berfungsi seperti limit switch dimana penggunaan sensor photodiode bertujuan untuk menentukan batas atas ketinggian cairan bahan tersebut. Sedangkan sensor suhu berfungsi sebagai instrumentasi alat untuk mengontrol besaran suhu agar tetap terjaga pada kondisi suhu tersebut. Sensor thermstat berfungsi sebagai pengontrol suhu plant untuk memasak lotion.
2.5.1 Photodiode
Photodiode
adalah dioda yang bekerja berdasarkan intensitas cahaya. Jika terkena cahaya maka dioda bekerja seperti pada umumnya. Namun pada keadaan gelap maka dioda akan berfungsi seperti resistor dan memiliki tahanan yang cukup besar. Photodiode merupakan ssebuah dioda dengan sambungan p-n yang cara kerjanya di pengaruhi oleh cahaya. Cahaya yang dapat di deteksi dengan
photodiode
antara lain mulai dari cahaya infra merah, cahaya tampak, cahaya
ultra violet samai dengan cahaya sinar x.
Gambar 2.9 Sensor PhotodiodeKarena photodiode terbuat dari semikonduktor p – n junction maka cahaya yang di serap oleh photodiode akan mengakibatkan terjadinya pergeseran foton yang menghasilkan pasangan elektron-hole dikedua sisi dari sambungan.
Photodiode
berfungsi sebagai menangkap gelombang yang dihasilkan oleh inframerah. Besarnya arus yang dihasilkan oleh photodiode tergantung dari seberapa besarnya intensitas radiasi gelombang yang di pancarkan oleh inframerah ataupun led.
Gambar 2.10 Linieritas Sensor photodiodePhotodiode digunakan sebagi komponen pendeteksi energi cahaya.
Linieritas photodiode sudah teruji yaitu berbanding lurus antara masukan intensitas cahaya dengan arus yang di alirkan. Kelebihan dari photodiode adalah alat ini memiliki linieritas cahaya yang baik dan sensitivitas sensor juga baik dengan margin error antara 1 – 5 %.
2.5.2 Termostat
Termostat adalah suatu piranti pengatur suhu yang bekerja secara otomatis berdasarkan prinsip umpan balik. Pada sistem umpan balik yang menggunakan termostat, tinggi atau rendahnya suhu yang diatur dibandingkan dengan suatu acuan. Apabila suhu yang diindera tidak tepat sama dengan suhu acuan, elemen pengindera pada termostat akan bekerja dan kemudian mengirim isyrat (biasanya berupa isyarat listrik) untuk menurunkan atau menaikkan suhu sesuai kebutuhan.
Sistem umpan balik semacam ini biasanya digunakan pada pengatur sushu ruangan, setrika listrik, pemanas listrik, dan perangkat yang memerlukan pembatas panas lainnya.
Gambar 2.11 Komponen Thermostat (A) Thermostat Dengan Katub By Pass (B) Thermostat Tanpa Katub By Pass.(Sumber: andixtkr2.blogspot.co.id/) Pada alat ini penggunaan termostat berguna sebagai pengontrol suhu yang ada. Suhu di kontrol antara 50-70 derajat celcius. Metal dari termostat akan kontak langsung dengan elemen heater. Dan jika suhu yang ada pada air saat 70 derajat celcius maka suhu akan turun disebabkan oleh metal akan terlepas hingga tidak mengalirkan arus pada elemen pemanas / heater.
2.6 Laser Pointer
Laser singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation yaitu merupakan suatu deviasi yang memancarkan gelombang radiasi elektromagnetik melewati suatu proses yang dinamakan emisi spontan (pancaran terstimulasi). Pancaran laser biasanya tunggal, memancarkan foton dalam pancaran koheren, artinya bahwa cahaya yang dipancarkan tidak menyebar dan rentang frekuensinya sempit (monochromatic light). Laser juga dikatakan efek dari mekanika kuantum.
Dalam teknologi laser, cahaya yang koheren menunjukkan suatu sumber cahaya yang memancarkanyang diidentifikasi dariyang koheren dari medium lasing adalah dengan mengontrol kemurnian, ukuran, dan bentuknya. Sifat koheren sulit ditemui pada sumber cahaya atau incoherens; dimana terjadi beda fase yang tidak tetap antara foton yang dipancarkan oleh sumber cahaya. Secara kontras, laser biasanya memancarkan foton dalam cahaya yang sempit, sinar koheren mendekati monokromatik, terdiri dari panjang gelombang tunggal atau satu
Gambar 2.12 Laser Diode Bebe rapa kelebihan laser diantaranya adalah kekuataneluarannya
yang amat tinggi sangat diminati untuk beberapa applikasinya. Namun laser
dengan daya yang rendah sekalipun (beberapa miliwatt) yang digunakan dalam
pemancaran, masih dapat membahayakan penglihatan manusia, karena pancaran
cahaya laser dapat mengakibatkan mata seseorang yang terkena mengalami
kebutaan dalam sesaat atau tetap.Rangkaian sensor photodiode terdiri dari photodiode, infrared atau Laser
Diode, resistor 220Ω dan resistor 10kΩ. Inputan dari rangkaian ini diberi tegangan
+5V dan outputnya disambungkan ke komparator. (Beriyanto, 2011) Garis besar
rangkaian sensor photodiode dan LED ditunjukkan oleh Gambar 2.19.
Relay
2.7 Relay
adalah suatu piranti yang bekerja berdasakan elektromagnetik untuk menggerakan sejumlah kontaktor (saklar) yang tersusun. Kontaktor akan tertutup (On) atau terbuka (Off) karena efek induksi magnet yang dihasilkan dari kumparan (induktor) ketika dialiri arus listrik. Berbeda dengan saklar dimana penggerakan kontaktor (On/Off) dilakukan manual tanpa perlu arus listrik.
Gambar 2.14 Relay Eksternal PLCBerdasarkan cara kerjanya relay dibagi menjadi tiga jenis yang pertama adalah relay Normaly On yaitu ketika kondisi awal kontaktor tertutup (On) dan akan terbuka (Off) jika relay diaktifkan dengan cara memberi arus yang sesuai pada kumparan (coil) relay. Istilah kondisi ini disebut Normaly Close (NC). Yang kedua yaitu relay Normaly Off yaitu ketika kondisi awal kontaktor terbuka (Off) dan akan tertutup (On) jika relay diaktifkan dengan cara memberi arus yang sesuai pada kumparan (coil) relay. Istilah kondisi ini disebut Normaly Open (NO). Selanjutnya yang ketika yaitu jenis relay Change-Over (CO) atau Double-Throw (DT). Pada relay jenis ini memiliki dua pasang terminal dengan dua kondisi yaitu
Normaly Close (NC) dan Normaly Open (NO).
Gambar. 2.15 Relay dan Kontaktor Normaly Close dan Normaly Open.
(Sumber: agenacemaxsjateng.blogspot.co.id/2014/03/cara-kerja-
contactor-relay-timer.html
)
Heater
2.8 Energi listrik dapat diubah menjadi energi panas atau kalor. Berbagai alat
yang dapat merubah energi listrik menjadi energi panas, misalnya: pemanas, solder, setrika, dan kompor listrik. Alat yang mengubah energi listrik menjadi energi panas dilengkapi dengan elemen pemanas. Elemen pemanas terbuat dari bahan yang mempunyai tahanan tinggi, sehingga listrik yang mengalir melalui bahan tersebut berubah menjadi panas. Perubahan energi listrik menjadi energi kalor dapat diamati pada alat-alat seperti setrika listrik, kompor listrik, solder, dan teko listrik.
Alat pemanas air yang digunakan untuk alat ini diambil dari alat pemanas rice cooker yang disebut dengan Cast Heater. Heater ini menyatu dengan logam.
Menghasilkan daya 300-400 watt, tergantung jenis cookernya. Terdapat Mica
heater
atau thermistor yang tertutup oleh semacam kertas (mica) yang berfungsi pada proses warming. Heater ini juga berfungsi sebagai thermistor, yaitu tahanan makin besar bila bertambah panasnya. Makin besar tahanan maka tegangan yang masuk berkurang sehingga mengurangi daya panas yang dihasilkan heater.
Sehingga mampu mengontrol panas saat warming supaya panasnya stabil dikisaran 50-70 celcius.
Gambar 2.15 Cast HeaterHeater ini akan terkait dengan thermostat dari magnet dan pegas.
Thermostat berfungsi sebagai sensor yang mendeteksi suhu air dalam panci. Bagian metal thermostat yang diletakkan pada bagian yang berkontak langsung dengan panci tempat air sehingga dapat menyetor panas dari panci apakah panasnya sudah mencapai 70 derajat celcius. Metal bila terkena panas maka daya magnet berkurang sehingga gaya pegas lebih besar dari gaya magnet. Akibatnya pegas terlepas dari magnet (menjauh) sehingga menekan tuas dan tuas menekan saklar heater. (Jagad,2014)
2.9 Komparator
Komparator adalah sebuat rangkaian yang dapat membandingkan besar tegangan masukan. Komparator biasanya menggunakan Op-Amp sebagai piranti utama dalam rangkaian.Vref di hubungkan ke +V supply, kemudian R1 dan R2 digunakan sebagai pembagi tegangan, sehingga nilai tegangan yang di referensikan pada masukan + op-amp adalah sebesar : V = [ (R1/(R1+R2) ]
Gambar 2.16 Rangkaian komparatorVsupply Op-amp tersebut akan membandingkan nilai tegangan pada kedua masukannya, apabila masukan (-) lebih besar dari masukan (+) maka, keluaran op-amp akan menjadi sama dengan – Vsupply, apabila tegangan masukan (-) lebih kecil dari masukan (+) maka keluaran op-amp akan menjadi sama dengan + Vsupply. Jadi dalam hal ini jika Vinput lebih besar dari V maka keluarannya akan menjadi – Vsupply, jika sebaliknya, Vinput lebih besar dari V maka keluarannya akan menjadi + Vsupply. Untuk op-amp yang sesuai untuk di pakai pada rangkaian op-amp untuk komparator biasanya menggunakan op-amp dengan tipe LM339 yang banyak di pasaran.
Gambar 2.17 Datasheet LM234(Sumber: www.datasheetbank.com/LM324-Datasheet-Philips.html) Komparator merupakan rangkaian elektronik yang akan membandingkan suatu input dengan referensi tertentu untuk menghasilkan output berupa dua nilai
(high dan low). Suatu komparator mempunyai dua masukan yang terdiri dari tegangan acuan (Vreference) dan tegangan masukan (Vinput) serta satu tegangan ouput (Voutput).
2.10 Push button
Push button
switch (saklar tombol tekan) adalah perangkat / saklar sederhana yang berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dengan sistem kerja tekan unlock (tidak mengunci). Sistem kerja unlock disini berarti saklar akan bekerja sebagai device penghubung atau pemutus aliran arus listrik saat tombol ditekan, dan saat tombol tidak ditekan (dilepas), maka saklar akan kembali pada kondisi normal.
2.11 Central lock dan central Modul
Central
Module
Central
Module pada sistem Central Door Lock berfungsi untuk mengatur arah aliran arus yang masuk ke dalam motor
Central
Door Lock untuk dua posisi Lock dan Unlock yang sebelumnya Module Central Door Lock ini diaktifkan oleh Main Board.
Gambar 2.18 Central ModuleKabel utama yang ada pada Central Module bermacam – macam ada yang menggunakan 8 kabel dan 6 kabel akan tetapi mempunyai fungsi yang sama sebagai berikut :
a. Satu kabel sebagai sumber arus utama
b. Satu kabel sebagai massa c. Dua kabel ke masing – masing motor untuk mengatur arus kerja motor untuk posisi lock dan unlock yang dirangkai secara paralel untuk semua motor central door lock
d. Dua kabel dari Main Board untuk aktifasi Central Module yaitu pada saat sistem ini diaktifkan dengan kendali Remote Control untuk posisi
Lock
maupun Unlock maka Main Board akan memberikan sinyal
Output ke Module untuk proses aktifasi.
Motor Central Door Lock
Central
Dorr Lock berfungsi sebagai actuator untuk menggerakkan
Lock
tuas pengunci pintu mobil untuk posisi gerakan motor pada turun dan posisi Unlock gerakan motor naik. Motor menggunakan sistem solenoid yaitu bila arus masuk melalui electromagnetic alam satu arah, Maka akan terbangkit dan bergerak maju menyebabkan pluger (yang menempel pada magnet) akan ikut bergerak dengan arah yang sama maka hal ini akan mendorong tuas pengunci pintu akan bergerak turun pada posisi Lock.
Gambar 2.19 Central lockBAB III METODOLOGI PENELITIAN Tempat dan Waktu Perancangan
3.1 Perancangan dan pembuatan alat ini akan dilaksanakan di laboratorium
PLC Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga Kampus C Mulyorejo Surabaya selama kurang lebih 5 bulan yang dimulai pada bulan Februari 2016 sampai dengan bulan Juni 2016.
Alat dan Bahan Pembuatan
3.2
3.2.1 Alat-alat yang Diperlukan
Adapun alat-alat yang digunakan berfungsi sebagai penunjang pelaksanaaan perancangan, pembuatan, pengukuran, dan pengujian alat ini. Alat- alat yangdibutuhkan adalah sebagai berikut.
1. Laptop / Personal Computer
2. Mistar
3. Gergaji
4. Multimeter
5. Solder
6. Lem
7. Palu
8. Bor
28
3.2.2 Bahan-bahan alat yang diperlukan:
Adapun bahan-bahan yang digunakan juga berfungsi menunjang pembuatan sistem alat ini mulai dari bahan pembuatan mekanik hingga bahan pembuatan sistem kerja alat keseluruhan (hardware dan software).
Bahan Mekanik yang diperlukan :
1. Kayu
2. Valve (kran) Soleniod
3. Paku
4. Mur & Baut
5. Selang
6. Plat Seng
7. Triplek
8. Panci
9. Panci rice cooker
10. Wadah dari plastik
11. Pompa Akuarium
12. Injeksi
13. Heater
14. Tabung aluminium Sedangkan bahan untuk pembuatan hardware dan software adalah:
1. PLC (Programable Logic Control) OMRON CP1L
2. Catu daya / Power Supply
3. Motor DC (motor mixer)
4. Push button
5. IC LM324 6.
Laser Diode 7. Photodiode
8. Resistor
9. Kabel jumper
10. Timah
11. Termostat
12. Software PLC OMRON CX-Programmer 9.0
Prosedur Perancangan
3.3 Pada perancangan dan pembuatan rancang bangun alat pembuatan lotion
Berbasis PLC OMRON CP1L terbagi atas dua tahap yaitu perancangan perangkat keras (hardware) dan perancangan perangkat lunak (software). Adapun pembuatan sistem perancangan software dibahas pada laporan tugas akhir bagian
I. Sedangkan pada laporan ini akan membahas pembuatan sistem perancangan
hardware (laporan tugas akhir bagian I).
Prosedur perancangan dan pembuatan hardware pada sistem alat terdiri dari beberapa langkah yaitu sebagai berikut.
1. Membuat blok diagram sistem alat pembuatan lotion berbasis PLC
2. Pembuatan sketsa mekanik plant sistem alat pembuatan lotion berbasis PLC
3. Perancangan modul PLC OMRON CP1L
4. Pembuatan sistem penggerak (Motor mixer, pompa, injeksi, dan valve solenoid)
5. Pembuatan perangkat keras meliputi rangkaian komparator, rangkaian
photodiode dan power supply.
6. Melakukan analisis data
3.3.1 Diagram Instrumen Sistem
proses
Output
Gambar 3.1 Diagram Instrumen Perancangan HardwareInput
Sensor
Photodiode
Sensor termostat
Switch, Push Bottom
PLC
Mixer
, Pompa, Injeksi
Valve Solenoid Heater
Dari diagram blok dapat dijelaskan bahwa sistem kinerja alat ini yaitu awalnya ketika tombol switch dan push bottom ditekan atau di ON kan, maka secara langsung sinyal tombol akan diproses sebagai input ke PLC. PLC akan menggerakan valve dan heater, yang mana valve ini berfungsi untuk mengisikan bahan lotion yang akan dibuat. Sensor photodiode tentunya digunakan sebagai
input
atau masukan ini, yaitu sebagai sensor yang mendeteksi ketinggian cairan bahan lotion tersebut. Apabila kotak takaran yang tersedia terdeteksi oleh sensor
photodiode
dalam keadaan kosong atau Low-level maka valve akan membuka sehingga bahan sari buah untuk lotion dapat masuk kedalam takaran(wadah) dan berhenti sampai ketinggian maksimum (sensor HI-Level terhalang cairan) sehingga memberi sinyal input berlogika 1.
Sedangkan heater tersebut juga aktif sebagai proses pemanasan air. Disini, sensor thermostat digunakan untuk mendeteksi suhu air yang dipanaskan oleh heater. Apabila suhu air 0˚C maka heater akan aktif / ON dan berhenti sampai suhu air mencapai 70˚C. lalu ketika suhu air mulai turun menjadi 50˚C maka heater aktif kembali, begitu seterusnya . Setelah itu pompa aktif untuk mengisikan bahan-bahan lotion kedalam plant besar (sudah ditentukan waktu dan pengukurannya menggunakan timer dan counter pada software PLC). Setelah itu PLC mengaktifkan mixer dan berhenti sesuai waktu yang ditentukan. Ketika mixer berhenti kemudian heater juga akan berhenti/OFF. Proses ini digunakan dalam satu kali pembuatan jika ingin melakukan pembuatan lotion lagi maka harus menekan lagi tombol switch dan push button.
3.3.2 Sketsa Mekanik Plant
Fungsi tiap bagian:
Gambar 3.2 Sketsa Mekanik Plant- Silo 1 : Untuk wadah penampung bahan sari buah timun
- Silo 2 : Untuk wadah penampung bahan sari buah pepaya
- Silo 3 : Untuk wadah penampung bahan sari buah bengkoang
- Silo 4 : Untuk wadah penampung bahan minyak zaitun
- Silo 5 : Untuk wadah penampung bahan krim cleansing milk
- Wadah Takaran : Untuk wadah penakaran dengan tinggi cairan
- S1 : Sensor termostat mendeteksi suhu panas air dan mengaktifkan heater
- S2 : Sensor photodiode sebagai sensor ketinggian cairan
(sensor Hi-Level) dan mengaktifkan valve takaran
- Heater : Untuk pemanas air
- Pompa : Untuk pengisihan minyak zaitun
- Injeksi Krim : Untuk pengisihan krim cleansing milk
- Motor Mixer : Untuk mengaduk bahan
- Panci : Untuk tempat penampungan pencampuran lotion
- Panci Rice Cooker : Tempat air sebagai perantara suhu panas
Berdasarkan sketsa mekanik alat pada Gambar 3.2 yang telah dibuat, rancang bangun alat pembuatan lotion berbasis PLC ini bekerja dengan metode mencampurkan bebarapa bahan dasar untuk membuat lotion dengan disediakan tiga varian jenis sari buah yang harus dipilih terlebih dahulu lalu akan menjalankan proses pemanasan air sehingga mengeluarkan suhu panas yang stabil, pengisihan bahan sari buah oleh kran solenoid, proses pengisihan bahan minyak zaitun oleh pompa, proses pengisihan bahan cleansing milk oleh injeksi, kemudian proses akhir dilanjutkan dengan proses pengadukan oleh motor mixer sampai pembuatan lotion selesai dan dapat diangkat. Cara kerja alat ditentukan berdasarkan kondisi operasi. Pada pembuatan perancangan software dibuat kondisi operasi terlebih dahulu untuk mempermudah program ladder untuk mengontrol hardware menggunakan software CX-Programmer. Kondisi operasi untuk alat pembuatan lotion berbasis PLC telah disusun sebagai berikut. a. Ada satu buah tombol switch / tombol start, jika tombol start ditekan maka heater akan menyala untuk memanaskan air. Heater tetap menyala meskipun tombol start dilepas.
b. Heater menyala, memanaskan air dari suhu air 0˚C sampai suhu air 70˚C yang diukur oleh sensor termostat setelah itu heater mati (OFF). Namun saat suhu air turun menjadi 50˚C heater menyala lagi. Begitu seterusnya sampai 70˚C.
c. Ada tiga tombol push button yaitu PB 1 (untuk sari buah timun), PB 2 (untuk sari buah papaya), dan PB 3 (untuk sari buah bengkoang). Jika salah satu push button ditekan maka dua tombol push button yang lain tidak akan berfungsi atau bekerja ketika ditekan lagi.
d. Saat memilih tombol PB 1 ditekan, Valve 1 akan aktif (open) mengisi sari buah timun kedalam wadah takaran dibawahnya.
e. Saat memilih tombol PB 2 ditekan, Valve 2 akan aktif (open) mengisi sari buah pepaya kedalam wadah takaran dibawahnya.
f. Saat memilih tombol PB 3 ditekan, Valve 3 akan aktif (open) mengisi sari buah bengkoang kedalam wadah takaran dibawahnya.
g. Pengisian takaran tersebut dilakukan sampai penuh dan berhenti saat ketinggian cairan sari buah timun telah mencapai tinggi sensor Photodiode (level sensor)
h. Setelah pengisihan takaran telah mencapai level sensor, Valve 1 mati (close) dan valve takaran aktif (open) untuk mengisikan cairan tersebut ke dalam panci besar sampai takaran habis membutuhkan waktu 16 detik. i. Pada saat yang sama yaitu ketika PB 1 ditekan , bahan cleansing milk dan zaitun juga mulai ditambahkan: Pengisian krim cleansing milk yaitu melalui injeksi krim yang
- dijalankan oleh counter sebanyak 120 kali
Pengisian zaitun yaitu melalui pompa, mengisikan zaitun ke panci
- besar selama waktu 4 detik
j. Setelah semua bahan telah masuk ke panci besar maka heater akan mati (OFF) bersamaan dengan motor mixer aktif untuk mengaduk lotion dengan waktu 16 menit. k. Jika tombol reset ditekan maka proses kerja akan berhenti dan jika ingin memulai lagi akan kembali ke tahap awal.
3.3.3 Perancangan Modul PLC OMRON CP1L
Perancangan modul PLC membutuhkan beberapa komponen dasar dalam pembuatannya diatanaranya yaitu:
1. Power Supply 24 VDC
2. PLC OMRON CP1L
3. Relay
4. Connector Relay 8 pin
5. MCB 4A
6. Toogle switch
7. Acrilyc 5mm
Komponen tersebut kemudian dirancang dan disusun menjadi modul PLC melalui wiring yang sesuai dengan buku petunjuk. Adapun cara merangkai modul PLC OMRON yaitu
Gambar 3.3 Rangkaian Output PLC OMRON CP1L
(Sumber : Manual Book PLC OMRON CP1L)
Gambar 3.4 Rangkaian Input PLC OMRON CP1L
(Sumber : Manual Book PLC OMRON CP1L)
Relay 5 Out.Vlv TimunRelay 1 Out.Injeksi Krim Relay 3
Out.Pompa Relay 3 Out.Mixer
Relay 4 Out.Vlv Takaran Relay 6 Out.Vlv Pepaya
Relay 3 Out.Vlv. Bengkoang Relay 1
Out.Injeksi Int. Tombol Start
Int. Push Button 1
Int. Push
Button 3Int. Sensor Termostat Int. Sensor Photodiode
Int. Push Button 2 Int. Tombol Reset
3.3.4 Penentuan Komposisi
aktif dengan ketinggian sensor 1 cm = 100 gr
PLC
Komparator Relay
24 v
5vGambar 3.5 Diagram Wiring Sistem Sensor Photodiode3.3.5 Pembuatan Sistem Sistem Sensor Photodiode
Sesuai
Photodiode Photodiode
Tabel 3.1 Tabel Penentuan KomposisiSesuai Sari buah
Memompa minyak selama 4 s = 96 gram
Sesuai Minyak Zaitun Pompa
sebesar 120 counter = 480 gr
counter
Menginjeksi maju mundur dengan
Bahan Penggunaan Alat Keterangan Status Cream Injeksi
Photodiode
Sensor photodiode adalah sensor di mana sensor dapat mempengaruhi jalanya tegangan listrik jika terkena cahaya. Sensor photodiode bekerja di pengaruhi oleh sinar laser. Saat sinar laser mengenai photodiode maka tegangan keluaran photodiode akan berbeda semakin menguat teganganya. Saat terhalang maka output photodiode akan menurun. Hal ini membuat tegangan keluaranya berbeda. Resistor variabel memiliki input 24 v dan outputnya disesuaikan dengan arah putaran tripot. Kedua keluaran akan di komparasi oleh rangkaian komparator. Dimana rangkaian komparator akan mengkomparasi antara tegangan output
photodiode
dan tegangan output resistor variabel. Sehingga keluaran komparator yang sebesar 24 volt akan menjadi input PLC.
Gambar 3.6 Perancangan Rangkaian Sensor Photodiode1 cm
Gambar 3.7 Perancangan Sensor PhotodiodeKetinggian sensor photodiode adalah 1 cm .ketinggian 1 cm di dapatkan dari pengukuran takaran yang sudah di sesuaikan dengan mengukur beratnya sari buah yang di sesuaikan dengan takaran yang di butuhkan
Sistem Sensor Termostat
24 V
24 V PLC Termostat
Gambar 3.8 Diagram Wiring Proses Sensor TermostatSensor termostat merupakan sensor yang bekerja pada suhu tertentu dimana sensor bekerja dengan suhu antara 50 – 70 derajat celcius. Sensor termostat akan memutus arus jika suhu melebihi 70 derajat celcius. Sensor termostat di pasang untuk mengawasi suhu pada plant. Suhu pada plant haruslah teratur dengan menggunakan suhu yang berkisar antara 50 – 70 derajat celcius.
3.3.5 Pembuatan Perangkat Keras Pembuatan Valve
220 v 220 v
Relay 1
Valve
Buah 1
24 v 220 v
Relay 2
Valve
Buah 2
24 v PLC
220 v
Relay 3
24 v Valve
Buah 3
220 v
Relay 4
Valve
takaran
24 v
Gambar 3.9 Diagram Wiring Sistem Output ValveOutput
valve bekerja pada tegangan 220 v dan di gerakan pada relay dengan inputan 24 volt. Penggunaan valve 220 v akan terbuka jika relay aktif.
Pengaktifan relay akan di kontrol oleh PLC yang sudah di program.
Pembuatan Pompa Dan Heater Motor mixer, pompa dan heater memiliki cara pengkabelan yang sama.
Dimana PLC tersambung dengan relay. Relay berfungsi seperti switch untuk mengatur jalanya pompa, , Heater. Pompa yang di gunakan untuk mengalirkan minyak, heater untuk memanaskan .
220 v 220 v
Pompa Relay 5
PLC 24 v
220 v Heater
Relay 6
24 v
Gambar 3.10 Diagram Wiring Sistem Output Heater & PompaHeater
yang di gunakan adalah heater 220 v , dan pompa minyak yang di gunakan juga 220 v.