water level control (WLC)

www.um.ac.id 

http://erdon.wordpress.com 

http://febrianaljawawi.blogspot.com 

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang Project

Banyaknya ditemui kelalaian dalam mematikan pompa air ketika air yang ada dalam tampungan atau wadah telah penuh. Maka kami berfikiran membuat sebuah alat yang menggunakan sensor air untuk mengetahui keadaan air di dalam tampungan atau wadah tersebut dengan tiga lampu indikator.

Lampu indikator pertama saat posisi air berada pada keadaan low atau pada dasar permukaan tampungan atau wadah. Lampu indikator kedua saat posisi air berada pada keadaan setengah dari dari tampungan atau wadah. Lampu indikator ketiga saat posisi air berada pada keadaan penuh dalam tampungan atau wadah.

Sehingga alat ini dapat memudahkan manusia untuk lebih menghemat air dan lebih praktis ketika sedang melakukan berpergian jauh bahkan sedang sibuk dengan urusan pribadi.

1.2  Perumusan Masalah Project

Dari latar belakang yang disajikan maka rumusan masalahnya ialah:

1.      Bagaimana cara kerja alat tersebut?

2.      Apa faktor-faktor yang menyebabkan alat tersebut dibuat?

                                                           

1.3  Batasan Masalah Project

Dengan menganalisis sebuah rangkaian water level control dengan kesungguhan, kami mencoba untuk meneliti tentang water level control dan menjelaskan fungsi komponen-komponen dalam sebuah rangkaian tersebut. Dan bereksperimen dengan menggunakan tiga buah lampu indikator.

1.4  Tujuan Project

Berdasarkan rumusan masalah di atas, maka tujuan penulisan ini adalah:

Tujuan dari Project  Rangkaian Water Level Control adalah untuk mengontrol level air dalam sebuah tangki penampungan yang banyak dijumpai di rumah-rumah atau bahkan disebuah industri di mana pada level tertentu motor listrik atau pompa air akan beroperasi dan pada level tertentu juga pompa air akan mati. Untuk mengontrol level air dalam tangki penampungan dapat menggunakan sensor untuk  menentukan batas atas dan batas rendah dari level air.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA PROJECT

2.1 Dasar Teori

           

            Rangkaian Water Lever Control atau yang sering disingkat dengan WLC atau rangkaian kontrol level air merupakan salah satu aplikasi dari rangkaian konvensional dalam bidang tenaga listrik yang diaplikasikan pada motor listrik khususnya motor induksi untuk pampa air. Fungsi dari rangkaian ini adalah untuk mengontrol level air dalam sebuah tangki penampungan yang banyak dijumpai di rumah-rumah atau bahkan disebuah industri di mana pada level tertentu motor listrik atau pompa air akan beroperasi dan pada level tertentu juga pompa air akan mati. Untuk mengontrol level air dalam tangki penampungan dapat menggunakan dua buah pelampung yang mana masing-masing dari pelampung tersebut menentukan batas atas dan batas dari level air. Jadi pada saat anda sedangkan menjalankan pompa air, dengan mengaplikasikan rangkaian Water Level Control pada pompa air yang anda gunakan, anda tidak perlu menunggu hanya untuk mematikan pompa air pada saat tangki atau bak air penuh karena apabila air dalam tangki sudah penuh maka pompa akan padam dengan sendirinya tanpa harus menekan tombol stop. Demikian juga apa bila air dalam tangki atau bak mulai berkurang sesuai dengan batas yang telah ditentukan maka pompa akan jalan dengan sendirinya. Dengan demikian ada bisa melakukan kegiatan yang lain yang lebih berguna.

                Jadi pada saat anda sedangkan menjalankan pompa air, dengan mengaplikasikan Rangkaian Water Level Control pada pompa air yang anda gunakan, anda tidak perlu menunggu hanya untuk mematikan pompa air pada saat tangki atau bak air penuh karena apabila air dalam tangki sudah penuh maka pompa akan padam dengan sendirinya tanpa harus menekan tombol stop. Demikian juga apa bila air dalam tangki atau bak mulai berkurang sesuai dengan batas yang telah ditentukan maka pompa akan jalan dengan sendirinya. Dengan demikian ada bisa melakukan kegiatan yang lain yang lebih berguna, misalnya nonton acara gossip di Channel TV kesayangan anda sambil menikmati sedapnya pisang goreng yang dibalut dengan sambal terasi yang rasanya benar-benar nendang bangets. Lupakan tentang pisang goreng, dan untuk lebih jelasnya perhatikan bagaimana sebuah pelampung dapat bekerja pada sebuah Rangkaian Water Level Control sebagai berikut :

Gambar 1. Prinsip Kerja Pelampung

Penjelasan dari gambar di atas :

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

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

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

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

2.2 Teori Komponen

Berikut ini adalah gambar rangkaian kendali dan sekaligus rangkaian daya dari Water Level Control. Rangkaian ini terdiri dari dua bagian yaitu menggunakan remote untuk mengoperasikan (menjalankan dan mematikan) pompa air dan menggunakan pelampung untuk mengoperasikan pompa air secara otomatis.

Gambar 2. Rangkaian kendali dan rangkaian daya

Langkah-langkah kerja rangkaian Water Level Control

1. Diasumsikan bahwa tombol emergency, MCB rangkaian control dan MCB rangkaian daya tertutup atau sudah pada posisi on.

2. Pada keadaan normal kontak overload 95 – 96 tertutup dan kontak 97 – 98 terbuka

3. Posisi 1 yaitu pada saat selektor switch dipindahkan pada posisi 1-2 maka lampu indikator L2 akan menyala yang menandakan bahwa yang bekerja adalah pelampung (otomatis)

4. Ketika air di dalam bak telah kosong atau berkurang, pelampung akan tertarik ke bawah dan menutup kontak yang terdapat pada pelampung sehingga arus akan mengalir pada kontaktor K1 dengan demikian kontak utama 1–2 pada K1 akan menutup sedangkan kontak 3-6 pada RL (Relay) tetap terbuka sehingga motor akan berputar yang di tandai dengan menyalanya lampu indikator L4

5. Apabila motor mengalami kelebihan beban maka kontak 95-96 akan membuka dan kontak 97-98 akan menutup sehingga lampu indikator L3 yang menandakan kelebihan beban akan menyala dan pada saat itu motor akan berhenti berputar.

6. Jika air di dalam bak telah penuh atau telah mencapai level yang telah ditentukan maka pelampung di dalam air akan terangkat ke atas sehingga membuka kontak yang terdapat pada pelampung tersebut dan motor akan akan berhenti berputar.

7. Proses selanjutnya kembali ke langkah nomor 4.

8. Untuk posisi 2 selektor switch dipindahkan pada posisi 3-4 maka lampu indikator L1 akan langsung menyala yang menandakan bahwa operasi motor dilakukan secara remote (menyalakan dan mematikan motor) dan pada saat itu pelampung tidak akan bekerja

9. Untuk menyalakan motor tekan push button Son

10. Kontak 1-4 akan menutup karena koil 2-10 relay (RL) mendapat energy listrik sehingga arus akan mengalir melalui kontak 1-4 tersebut walaupun saklar Son dilepas

11. Dengan demikian kontak 3-6 dan 8-11 akan menutup sedangkan kontak 1-2 pada K1 tetap terbuka, dengan demikian motor akan berputar yang ditandai dengan menyalanya lampu indikator L4

12. Apabila motor mengalami kelebihan beban maka kontak 95-96 akan membuka dan kontak 97-98 akan menutup sehingga lampu indikator L3 yang menandakan kelebihan beban akan menyala dan pada saat itu motor akan berhenti berputar.

13. Tekan push button Soff untuk mematikan motor.

14. Baik untuk operasi dengan remote ataupun secara otomatis (dengan pelampung) apabila ada hal-hal yang tidak inginkan terjadi pada saat motor beroperasi dapat langsung menekan tombol emergency sehingga seluruh rangkaian akan padam.

BAB III

PEMBAHASAN

3.1 Pembahasan Project

Gambar 3.1 Rangkaian Water Level Control

3.2 Analisa Project

1.      Input dari rangkaian tersebut yaitu ion dari air yang masuk ke dalam sensor dari rangkaian tersebut. Dan output dari rangkaian ini yaitu indikator lampu yang berfungsi sebagai pendeteksi tinggi dan rendahnya tingkat air.

2.      Ketika air pada tingkat rendah, sensor tidak bekerja (belum bekerja) dan ketika air melewati tingkat rendah maka sensor air pada rangkaian akan mendeteksi untuk mengaktifkan Transistor 4, dan transistor 1 diaktifkan oleh transistor 2 (sebagai driver) yang menerima tegangan dari Common (sensor dasar dari bak air). Kemudian transistor 2 mengaktifkan transistor 1 (sebagai power pengaktif pompa air), maka pompa air akan menyala dan mengisi bak air tersebut.

3.      Ketika air pada tingkat tinggi, transistor 3 bekerja dan transistor 3 sebagai pe-non aktif transistor 2, agar transistor 2 tidak bekerja dan tidak mengaktifkan transistor 1, dan mesin pompa tersebut akan mati dan tidak bekerja.

4.      Transistor 3 dan 4 adalah sebagai saklar yang meneruskan arus.

5.      Transistor 2 sebagai driver atau transistor yang mengaktifkan transistor 1 dan transistor 2.

6.      Transistor 1 sebagai pengaktifan pada pompa air yang dikerjakan otomatis melalui relay tipe SPDT.

7.      Semua transistor adalah sebagai saklar untuk mengaktifkan dan me-non aktifkan.

8.      Arus pada Transistor 4 (low) lebih besar daripada arus yang ada pada Transistor 3 (high), karena ketika arus ke Transistor 3 (high), arus akan dibagi menjadi seimbang (pembagi arus).

9.      Lampu warna merah adalah sebagai indicator power.

10.  Lampu warna oranye adalah sebagai indicator pompa air disaat menyala.

11.  Lampu warna hijau adalah sebagai indicator pada saat air naik / turun ke level rendah.

12.  Lampu warna kuning adalah sebagai indicator pada saat air naik / turun ke level menengah.

13.  Lampu warna biru adalah sebagai indicator pada saat air naik ke level tinggi.

Resistor pada rangkaian tersebut berfungsi untuk menghambat tegangan pada rangkaian water level control sedangkan dioda pada rangkaian tersebut menggunakan dioda LED berfungsi untuk lampu indikator

Prinsip kerja Transistor

Transistor dibuat dengan tiga lapis semikonduktor. Dapat dibuat lapisanPNP ataupun lapisan NPN. Dengan demikian kita mengenal 2 macamtransistor, yaitu transistor PNP dan transistor NPN sesuai dengan jenispenyusunnya.

Transistor mempunyai tiga kaki (elektroda) yang diberinama basis (b), emitor (e) dan colector (c). Basis dihubungkan denganpada lapisan tengah sedang emitor dan colector pada lapisan tepi.

Emitor artinya pemancar, disinilah pembawa muatan berasal. Colectorartinya pengumpul.Pembawa muatan yang berasal dari emitor ditampung pada Colector.Basis artinya dasar, basis digunakan sebagai elektroda mengendali.

Lambang, konstruksi dan rangkaian dioda yang setara dengan transistor

Prinsip Transistor juga sebagai Penguat (amplifier): artinya transistor bekerja pada wilayah antara titik jenuh dan kondisi terbuka (cut off), tetapi tidak pada kondisi keduanya. Prinsip Transistor sebagai penghubung (saklar) : transistor akan mengalami Cutoff apabila arus yang melalaui basis sangat kecil sekali sehinga kolektor dan emitor akan seperti kawat yang terbuka, dan Transistor akan mengalami jenuh apabila arus yang melalui basis terlalu besar sehingga antara kolektor dan emitor bagaikan kawat terhubung dengan begitu tegangan antara kolektor dan emitor Vce a.

Prinsip dasar dari kerja transistor yang lain adalah tidak akan ada arus antara colektor dan emitor apabila pada basis tidak diberi tegangan muka atau bias. Bias pada basis ini biasanya diikuti dengan sinyal-sinyal atau pulsa listrik yang nantinya hendak dikuatkan, sehingga pada kolektor, sinyal yang di inputkan pada kaki basis telah dikuatkan. Kedua jenis transistor baik NPN ataupun PNP memiliki prinsip kerja yang sama.

Bahan dasar pembuatan transistor itu sendiri atara lain Germanium, Silikon, Galium Arsenide. Sedangkan kemasan dari transistor itu sendiri biasanya terbuat dari Plastik, Metal, Surface Mount, dan ada juga beberapa transistor yang dikemas dalam satu wadah yang disebut IC (Intregeted Circuit).

Dari banyak tipe-tipe transistor modern, pada awalnya ada dua tipe dasar transistor, bipolar junction transistor (BJT atau transistor bipolar) dan field-effect transistor (FET), yang masing-masing bekerja secara berbeda. Transistor bipolar dinamakan demikian karena kanal konduksi utamanya menggunakan dua polaritas pembawa muatan: elektron dan lubang, untuk membawa arus listrik. Dalam BJT, arus listrik utama harus melewati satu daerah/lapisan pembatas dinamakan depletion zone, dan ketebalan lapisan ini dapat diatur dengan kecepatan tinggi dengan tujuan untuk mengatur aliran arus utama tersebut.

FET (juga dinamakan transistor unipolar) hanya menggunakan satu jenis pembawa muatan (elektron atau hole, tergantung dari tipe FET). Dalam FET, arus listrik utama mengalir dalam satu kanal konduksi sempit dengan depletion zone di kedua sisinya (dibandingkan dengan transistor bipolar dimana daerah Basis memotong arah arus listrik utama). Dan ketebalan dari daerah perbatasan ini dapat diubah dengan perubahan tegangan yang diberikan, untuk mengubah ketebalan kanal konduksi tersebut.

Prinsip Kerja Aplikasi Transistor BJT sebagai saklar

Aplikasi Transistor sebagai saklar memanfaatkan daerah kerja transistor yaitu Daerah Cut-off (switch OFF) dan daerah saturation (switch ON).

Gambar Aplikasi Transistor BJT Sebagai Saklar

Daerah Cut off

Sebuah Transistor berada pada daerah cut-off adalah ketika junction basis-emitter di bias mundur (reverse bias), Sehingga semua arus bernilai O dan VCE(Cut-off)=VCC

Daerah Saturasi

            Ketika junction basis-emitter di bias maju (forwar bias). Sehingga Arus Collector maksimal adalah (IC = VCC/RL) dan VCE(Saturation) = 0 (ideal saturation). Catatan : dibutuhkan arus yang cukup untuk membuat transistor bercaturasi nilai nya sesuai dengan rumus pada gambar.

Gambar IB minimal

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

1.      Water Level Control ini biasanya digunakan untuk pengisian bak air secara otomatis.

2.      Input dari rangkaian tersebut yaitu ion dari air yang masuk ke dalam sensor dari rangkaian tersebut. Dan output dari rangkaian ini yaitu indikator lampu yang berfungsi sebagai pendeteksi tinggi dan rendahnya tingkat air.

3.      Semua transistor adalah sebagai saklar untuk mengaktifkan dan me-non aktifkan.

4.2 Saran

            Untuk pengembangan sistem water level control lebih lanjut maka dapat diberikan saran

untuk menggunakan atau menambah indikator dari rangkaian tersebut, agar supaya rangkaian tersebut dapat mudah dimengerti ketika rangkaian tersebut kerja di dalam air pada tingkat tertentu.