BAB II

LANDASAN TEORI

Dalam pembuatan tugas akhir ini peralatan yang kami gunakan adalah

sebagai berikut :

2.1 Sensor pendeteksi objek

Sensor adalah peralatan yang digunakan untuk merubah suatu besaran fisik

menjadi besaran listrik sehingga dapat dianalisa dengan rangkaian listrik tertentu.

Hampir seluruh peralatan elektronik yang ada mempunyai sensor didalamnya.

Pada saat ini, sensor tersebut telah dibuat dengan ukuran sangat kecil dengan orde

nanometer. Ukuran yang sangat kecil ini sangat memudahkan pemakaian dan

menghemat energi.

Enam Tipe Isyarat Sensor

1) Mechanical, contoh: panjang, luas, mass flow, gaya, torque, tekanan,

kecepatan, percepatan, panjang gel acoustic, dll

2) Thermal, contoh: temperature, panas, entropy, heat flow

3) Electrical, contoh: tegangan, arus, muatan, resistance, frekuensi, dll

4) Magnetic, contoh: intensitas medan, flux density, dll

5) Radiant, contoh: intensitas, panjang gelombang, polarisasi, dll

6) Chemical, contoh: komposisi, konsentrasi, ph, kecepatan reaksi, dll

Pada tugas akhir ini kami menggunakan sensor GTE-6 yaitu sensor yang

menggunakan infrared. Sensor memiliki jarak deteksi max 30 cm dan memiliki

setting sensitivikasi.

Gambar 2.1 Sensor Gte-6

( Sumber : www.sick.com )

Gambar 2.2 Data Sheet

( Sumber : www.sick.com )

Gambar 2.3 Data Sheet

( Sumber : www.sick.com )

Keterangan :

1. Objek dengan pengurangan 90 % (berdasarkan standar warna putih DIN

5033).

2. Kisaran lama penggunaan 100 jam pada TA = + 250 C.

3. Nilai batas reverse-polarity perlindungan operasi kerja dengan jaringan

pelindung konsleting max 8 A.

4. Jangan melebihi atau kurang dari tegangan toleransi Vs.

5. Tanpa Beban.

6. Waktu signal pemindahan dengan beban resistive.

7. Rasio terang/gelap 1 : 1.

8. Jangan ditempatkan dibawah suhu 00 C

Gambar 2.4 Jarak Deteksi Objek

( Sumber : www.sick.com )

Keterangan :

1. Jarak deteksi objek hitam, refleksi 18 %.

2. Jarak deteksi objek putih refleksi 90 %.

Gambar 2.5 Grafik Sensitivitas

( Sumber : www.sick.com )

Keterangan :

Berdasarkan grafik sensitivitas sensor terhadap jarak, terlihat bahwa

semakin jauh jarak sensitivitas semakin berkurang. Sensitivitas tertinggi

berdasarkan grafik diatas, sensitivitas tertinggi berada pada jarak 50 mm atau 1,9

inc.

2.1.1 Gangguan Yang Terjadi Pada Sensor

Sebuah sensor akan bekerja optimal, andaikata tidak terdapat beberapa

sebab yang dapat mengganggu kinerja sensor tersebut, gangguan tersebut bisa dari

luar atau dari dalam, namun umumnya gangguan tersebut berasal dari luar sensor.

Maka dari itu diperlukan perawatan agar sensor tersebut selalu dalam keadaan

baik/berfungsi dengan semestinya, dengan cara menghilangkan masalah-masalah

yang dapat mempengaruhi sensor. Ada beberapa macam gangguan yang

menyebabkan sensor tidak bekerja antara lain:

• Sensor off center, artinya antara pengirim dan penerima tidak center

sehingga sinar yang dipancarkan oleh pengirim tidak sampai ke penerima

• Sensor kotor, ini sering terjadi pada area dimana kandungan debunya

sangat banyak, sehingga menutupi bagian permukaan sensor.

• Usia pakai sensor, terkadang usia pakai yang cukup lama menyebabkan

sensor berkurang tingkat efisiensinya.

• Kabel putus, ini dapat disebabkan oleh kondisi wiring yang tidak rapih,

sehingga kabel tertarik benda lain.

• Sensitivitas kurang, pengaturan sensitivitas yang tidak sesuai dengan jarak

yang dibutuhkan menyebabkan sensor tidak bekerja dengan baik.

Dengan cara mengontrol kondisi sensor kemudian melakukan tindakan-

tindakan yang diperlukan, maka dengan sendirinya masalah-masalah yang dapat

mengganggu kinerja sensor akan hilang.

2.2 Level Switch / Level Sensor

Level switch adalah alat yang mendeteksi ketinggian atau level dari suatu

volume benda cair pada suatu tabung atau tangki, kita ambil contoh, misalkan

level switch dipasang pada tangki air untuk mendeteksi jumlah atau volume air

yang masuk kedalam tangki, kemudian alat ini dihubungkan dengan mesin pompa

air, pada saat volume air didalam tabung sudah mencapai level tertentu (high) dan

terdeteksi oleh sensor, maka sensor level switch akan bekerja sebab bagian depan

dari level switch terendam oleh air, ketika itu pula level switch akan

memerintahkan mesin pompa air untuk berhenti berputar, dalam artian level

switch akan memutuskan aliran arus yang ke mesin pompa air. mesin pompa air

akan bekerja kembali manakala volume air yang ada didalam tangki berkurang

akibat pemakaian, dan terdeteksi oleh sensor level switch yang dipasang dibagian

bawah tangki ( low ) pada saat itu pula sensor akan memerintahkan mesin pompa

air untuk bekerja atau berputar agar mengisi tangki, demikian seterusnya.

Sensor level air (Otoelektrod) adalah sensor level air multifungsi yang

dipakai untuk aplikasi pengisi galon, tandon air, bak mandi, maupun bak wudhu

otomatis. Alat ini bekerja menggunakan stik elektroda stainless steel anti karat

sehingga aman untuk depot air minum, tandon maupun bak air. Dengan

meniadakan unsur mekanis (seperti bandul, pelampung dan sebagainya), Maka

dijamin alat ini anti macet dan sangat presisi dalam mendeteksi level air dengan 3

level deteksi (low medium high).

Untuk pengisian galon stik elektrodra dari alat ini dipasang pada mulut

galon dan output dari alat ini dihubungkan dengan solenoid valve. Ketika stik

stainless steel posisi “low” dan “high” tidak mendeteksi air saat galon kosong

maka Solenoid Valve akan on. Ketika stik stainless steel posisi “low” dan “high”

mendeteksi air saat galon penuh maka solenoid valve akan off.

Gambar 2.6 Stik Otoelektrod

LOW HIGH

Gambar 2.7 Otoelektrod sensor level air multifungsi

( Sumber : http://otosensing.blogspot.com/2010/11/prinsip-kerja-sensor.html )

Gambar 2.8 Skema Kerja Alat

Sumber : (www.sick.com )

Cara kerja alat ini yaitu naik-turunnya level air ada di antara ujung elektroda

high dan low, artinya ketika level air turun di bawah elektroda low maka pompa

akan ON, dan ketika level air naik sampai menyentuh ujung elektroda high maka

pompa akan OFF.

2.3 Solenoid Valve

Solenoid Valve adalah katup yang digerakan oleh energi listrik, mempunyai

kumparan sebagai penggeraknya yang berfungsi untuk menggerakkan piston yang

dapat digerakan oleh arus AC maupun DC. Solenoid Valve atau katup solenoida

mempunyai lubang keluaran, lubang masukan, dan lubang exhaust. Lubang

masukan berfungsi sebagai tempat cairan masuk, lalu lubang keluaran berfungsi

sebagai tempat cairan keluar yang dihubungkan ke beban, sedangkan lubang

exhaust berfungsi sebagai saluran untuk mengeluarkan cairan yang terjebak saat

piston bergerak atau pindah posisi ketika solenoid valve bekerja.

Prinsip kerja dari solenoid valve yaitu katup listrik yang mempunyai koil

sebagai penggeraknya dimana ketika koil mendapat supplay tegangan maka koil

tersebut akan berubah menjadi medan magnet sehingga menggerakkan piston

pada bagian dalamnya. Ketika piston berpindah posisi maka pada lubang keluaran

dari solenoid valve akan keluar cairan yang berasal dari supplay. Pada umumnya

solenoid valve mempunyai tegangan kerja 100/200 VAC namun ada juga yang

mempunyai tegangan kerja DC.

Gambar 2.4 solenoid valve

Gambar 2.9 Struktur Fungsi Solenoid Valve

(Sumber : http://meriwardana.blogspot.com/2011/11/solenoid-valve.html)

Keterangan Gambar :

1) Valve Body

2) Terminal masukan (Inlet Port)

3) Terminal keluaran (Outlet Port)

4) Koil / koil solenoid

5) Kumparan gulungan

6) Kabel suplai tegangan

7) Plunger

8) Spring

9) Lubang / exhaust

Katup Listrik / Solenoid valve atau sv adalah katup yang digerakan oleh

energi listrik, mempunyai koil sebagai penggeraknya yang berfungsi untuk

menggerakan piston yang dapat digerakan oleh arus AC maupun DC, sv

mempunyai lubang keluaran, lubang masukan dan lubang exhaust, lubang

masukan diberi kode P, berfungsi sebagai terminal / tempat udara masuk atau

supply, lalu lubang keluaran, diberi kode A dan B, berfungsi sebagai terminal atau

tempat udara keluar yang dihubungkan ke beban, sedangkan lubang exhaust diberi

kode R, berfungsi sebagai saluran untuk mengeluarkan udara terjebak saat piston

bergerak atau pindah posisi ketika sv ditenagai atau bekerja.

Cara kerja Solenoid valve adalah salah satu alat atau komponen kontrol yang

salah satu kegunaannya yaitu untuk menggerakan tabung cylinder, sv adalah katup

listrik yang mempunyai koil sebagai penggeraknya yang mana ketika koil

mendapat supply tegangan maka koil tersebut akan berubah menjadi medan

magnet sehingga menggerakan piston pada bagian dalamnya ketika piston

berpindah posisi maka pada lubang keluaran A atau B dari sv akan keluar udara

yang berasal dari P atau supply, pada umumnya sv mempunyai tegangan kerja

100/200 VAC namun ada juga yang mempunyai tegangan kerja DC.

Solenoid valve dapat dibedakan menjadi dua bagian yaitu sv single coil (satu

kumparan) dan sv double coil (dua kumparan) tapi mempunyai cara.

2.4 Relay

Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang

digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip relay merupakan tuas saklar dengan

lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus

listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid

sehingga kontak saklar akan menutup.

Pada saat arus dihentikan, gaya magnet akan hilang, tuas akan kembali ke

posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka. Relay biasanya digunakan untuk

menggerakkan arus/tegangan yang besar (misalnya peralatan listrik 4 ampere AC

220 V) dengan memakai arus/tegangan yang kecil (misalnya 0.1 ampere 12 Volt

DC). Relay yang paling sederhana ialah relay elektromekanis yang memberikan

pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik.

Secara sederhana relay elektromekanis ini didefinisikan sebagai berikut :

1) Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup (atau

membuka) kontak saklar.

2) Saklar yang digerakkan (secara mekanis) oleh daya/energi listrik.

Dalam pemakaian biasanya relay yang digerakkan dengan arus DC

dilengkapi dengan sebuah dioda yang di-paralel dengan lilitannya dan dipasang

terbaik yaitu anoda pada tegangan (-) dan katoda pada tegangan (+). Ini bertujuan

untuk mengantisipasi sentakan listrik yang terjadi pada saat relay berganti posisi

dari on ke off agar tidak merusak komponen di sekitarnya.

NO (normally open) dan NC (normally close) adalah penamaan kondisi

atau keadaan switch saat switch belum dipasang atau belum in-service atau belum

ada aksi dari parameter yang dideteksinya.

Selain NO(normally open) dan NC(normally close) ada istilah lain untuk

dunia per-switch-an, NE (Normally Energize) dan ND (Normally De-energize)

adalah istilah lain tersebut. NE adalah keadaan switch yang close ketika parameter

yang dideteksinya sedang dalam keadaan normal, switch akan open jika parameter

yang dideteksinya menjadi tidak normal (pressure low atau high, sebagai

contohnya). Sedangkan ND adalah keadaan switch yang open ketika parameter

yang dideteksinya sedang dalam keadaan normal, switch akan close jika parameter

yang dideteksinya menjadi tidak normal (pressure low atau high, sebagai

contohnya) perhatikan gambar berikut :

A B

Gambar 2.10 NO dan NC

Pada gambar diatas sebuah LS (level switch) dipasang untuk mendeteksi

ketinggian cairan yang berada di dalam sebuah tangki. LS tersebut misalnya

dipakai untuk mendeteksi level high (LSH=Level Switch High).

Gambar A menunjukkan level dalam keadaan normal atau dalam keadaan

tidak high. Terminal Common (C) akan terhubung ke terminal NC, atau C-NC

dalam keadaan energize, dan C-NO dalam keadaan deenergize.

Gambar B menunjukkan level dalam keadaan tidak normal atau dalam

keadaan high. Terminal Common (C) akan terhubung ke terminal NO, atau C-NO

dalam keadaan energize, dan C-NC dalam keadaan deenergize.

Penggunaan relay perlu memperhatikan tegangan pengontrolnya serta

kekuatan relay men-switch arus/tegangan. Biasanya ukurannya tertera pada body

relay. Misalnya relay 12VDC/4 A 220V, artinya tegangan yang diperlukan

sebagai pengontrolnya adalah 12Volt DC dan mampu men-switch arus listrik

(maksimal) sebesar 4 ampere pada tegangan 220 Volt. Sebaiknya relay

difungsikan 80% saja dari kemampuan maksimalnya agar aman, lebih rendah lagi

lebih aman. Relay jenis lain ada yang namanya reedswitch atau relay lidi. Relay

jenis ini berupa batang kontak terbuat dari besi pada tabung kaca kecil yang

dililitkan kawat. Pada saat lilitan kawat dialiri arus, kontak besi tersebut akan

menjadi magnet dan saling menempel sehingga menjadi saklar yang on. Ketika

arus pada lilitan dihentikan medan magnet hilang dan kontak kembali terbuka

(off).

Gambar 2.11 Relay ( Sumber : http://meriwardana.blogspot.com/2011/11/prinsip-kerja-relay.html )

Prinsip Kerja Relay

Relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi

(solenoid) di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik

karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklar

akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet akan hilang, tuas akan

kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka. Relay biasanya

digunakan untuk menggerakkan arus/tegangan yang besar (misalnya peralatan

listrik 4 ampere AC 220 V) dengan memakai arus/tegangan yang kecil (misalnya

0.1 ampere 12 Volt DC). Relay yang paling sederhana ialah relay elektromekanis

yang memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik. Secara

sederhana relay elektromekanis ini didefinisikan sebagai berikut :

1) Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup (atau

membuka) kontak saklar.

2) Saklar yang digerakkan (secara mekanis) oleh daya/energi listrik.

Dalam pemakaiannya biasanya relay yang digerakkan dengan arus DC

dilengkapi dengan sebuah dioda yang di-paralel dengan lilitannya dan

dipasang terbaik yaitu anoda pada tegangan (-) dan katoda pada

tegangan (+). Ini bertujuan untuk mengantisipasi sentakan listrik yang

terjadi pada saat relay berganti posisi dari on ke off agar tidak

merusak komponen di sekitarnya. Konfigurasi dari kontak-kontak

relay ada tiga jenis, yaitu:

3) Normally Open (NO), apabila kontak-kontak tertutup saat relay

dicatu.

4) Normally Closed (NC), apabila kontak-kontak terbuka saat relay

dicatu Change Over (CO), relay mempunyai kontak tengah yang

normal tertutup, tetapi ketika relay dicatu kontak tengah tersebut akan

membuat hubungan dengan kontak-kontak yang lain. Penggunaan

relay perlu memperhatikan tegangan pengontrolnya serta kekuatan

relay men-switch arus/tegangan. Biasanya ukurannya tertera pada bodi

relay. Misalnya relay 12VDC/4 A 220V, artinya tegangan yang

diperlukan sebagai pengontrolnya adalah 12Volt DC dan mampu men-

switch arus listrik (maksimal) sebesar 4 ampere pada tegangan 220

Volt. Sebaiknya relay difungsikan 80% saja dari kemampuan

maksimalnya agar aman, lebih rendah lagi lebih aman. Relay jenis lain

ada yang namanya reedswitch atau relay lidi.

Relay jenis ini berupa batang kontak terbuat dari besi pada tabung kaca kecil

yang dililitkan kawat. Pada saat lilitan kawat dialiri arus, kontak besi tersebut

akan menjadi magnet dan saling menempel sehingga menjadi saklar yang on.

Ketika arus pada lilitan dihentikan medan magnet hilang dan kontak kembali

terbuka (off).

Gambar 2.12 Prinsip Kerja Relay

( Sumber : http://meriwardana.blogspot.com/2011/11/prinsip-kerja-Relay .html )

2.5 Power Supply ( adaptor )

Adaptor adalah pengganti batteray maupun aki dengan alat ini disebut

adaptor karena berasal dari kata “to adapt” yang berarti menyesuaikan dari

tegangan bolak-balik (AC) kepada suatu pesawat elektronika yang memerlukan

tegangan searah (DC). Jadi adaptor adalah suatu alat yang berfungsi merubah arus

bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC) dengan tegangan tertentu.

Gambar 2.13 Gambar Adaptor 12 volt

Gambar 2.14 Rangkaian Power Supply

Keterangan :

2. Trafo Engkel = 1 Ampere

Transformator atau sering disebut trafo adalah alat untuk

mentransfer tegangan AC dari gulungan kawat ke gulungan kawat lainya.

Kawat yang dipakai biasanya menggunakan kawat email, sedangkan

untuk inti besi biasanya menggunakan lapisan-lapisan pelat besi. Selain itu

trasformator juga berfungsi untuk menaikan tegangan listrik. Trafo jenis ini

disebut trafo step up. Dan yang menurunkan tegangan listrik disebut Trafo

step down.

Komponen yang dihubungkan dengan tegangan input disebut

komponen primer, sedangkan komponen yang dihubugnkan dengan

tegangan output disebut komponen sekunder. Adapun tegangan untuk satu

daya cenderung kecil, yaitu sekitar 3; 4,5; 6; 7,5; 9; 12 maka trafo ini

disebut trafo step down.

3. Didoda 4 buah = 1 ampere

Diode berfungsi sebagai penyearah yang dapat mengubah tegangan

AC menjadi DC. Rangkaian penyearah dapat digolongkan menjadi 2

kelompok, yaitu penyearah setengah gelombang dan penyearah gelombang

penuh.

4. Resistor (R1), (R2) = 561 Ω, 1 kΩ

Sebuah resistor adalah terminal dua komponen elektronik yang

menghasilkan tegangan pada terminal yang sebanding dengan arus listrik

melewatinya sesuai dengan hukum Ohm

R1 R2

Rtotal = R1 + R2

= 561 Ω + 1 kΩ

= 562 kΩ

5. Kapasitor = 1000 mf. 25 volt

Kapasitor atau kondensator adalah komponen listrik yang

digunakan untuk menyimpan muatan listrik. Dan secara sederhana terdiri

dari dua konduktor yang dipisahkan oleh bahan penyekat (bahan dielektrik),

Tiap konduktor disebut keping. Simbol yang digunakan untuk menampilkan

sebuah kapasitor dalam suatu rangkaian listrik adalah

Dalam pemakaian normal, satu keping diberi muatan positif dan

keping lainnya diberi muatan negatif yang besarnya sama. Antara kedua

keping tercipta suatau medan listrik yang berarah ke keping positif menuju

keping negatif

C = QV

C = 1000 = 40 mf/volt 25

C = kapasitas kapasitor satuannya dalam SI (Farad disingkat F),

1 Farad = 1 Coulomb/Volt. satuan lain μF (microfarad) 1 μF = 10-6

F.

Q = muatan listrik sataunnya Coulomb, dan -V = beda potensial satunnya

Volt.

V = tegangan listrik

6. Saklar

Saklar adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk memutuskan

jaringan listrik, atau untuk menghubungkannya. Jadi saklar pada

dasarnya adalah alat penyambung atau pemutus aliran listrik.