Embed Size (px)
Citation preview
IMPLEMENTASI SENSOR LOAD CELL SEBAGAI
PENGENDALI JUMLAH DEBIT AIR PADA ALAT PEMASAK
NASI
TUGAS AKHIR
DISUSUN OLEH :
ANDIF WICAKSONO
NIM : 140309245393
POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN
JURUSAN TEKNIK ELEKTRONIKA
2017
i
IMPLEMENTASI SENSOR LOAD CELL SEBAGAI
PENGENDALI JUMLAH DEBIT AIR PADA ALAT PEMASAK
NASI
TUGAS AKHIR
KARYA TULIS INI DIAJUKAN SEBAGAI SALAH SATU
SYARAT UNTUK MEMPEROLEH GELAR AHLI MADYA
DARI POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN
DISUSUN OLEH :
ANDIF WICAKSONO
NIM : 140309245393
POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN
JURUSAN TEKNIK ELEKTRONIKA
2017
v
Tugas Akhir ini Kupersembahkan Kepada
Ayahanda dan Ibunda Tercinta
Bapak Seniman dan Ibu Dwi Winarsih
Kakak Tersayang dan Istri
Aries Eko Prasetyo dan Ratriana Hidayati
Adik Tersayang
Inka Rismayanti
Sugiatno Family’s
Mudin Family’s
Kasmini Family’s
Terkhusus Orang Spesial
Kartika Ayu Lestari
Sahabat – sahabat Terbaikku
Teman – teman seperjuangan TEI angkatan 2014
vi
ABSTRACT
Every innovation is created to provide positive benefits for human life. Giving a lot of
convenience, as well as a new way of doing human activities, one of which is the process
of cooking rice. The majority of Indonesian society is the main food of rice, where the
development of technology in this modern era has made the human mindset more
innovative and applicative. The emergence of these aspects is followed by one application
that is an automatic rice cooking tool that makes the activity of cooking rice in the house
more practical and efficient. However, the system in the rice cooker still uses a lot of
human activity in its operation and also its operating range is still in small scope.
Therefore, it takes an automatic rice cooker that can minimize human activity in the
operation and cooking process of rice. In this thesis, the authors do the design and
manufacture of an automatic rice cooking tool based on microcontoler Arduino Uno, as
controlling the amount of water debit using the sensor Load cell, this load cell sensor will
be useful to set the water debit level when cooking rice. Based on the test data with the
tool that has been made that at the weight of 400 grams of rice on a regular scale tested
with a load cell load and obtained 400 grams did not experience an error and servo will
open the valve 180˚ rice channel so that the pump will work for 60 seconds to obtain 600
ml of water used for cooking rice.
In the next test with a weight of 1000 grams of rice on a regular scale tested with a
load cell load obtained 960 grams of error occurred 40 grams so that the servo will open
the valve rice channel 180˚ then the pump will work for 150 seconds to obtain 1500 ml of
water used for cooking rice. The tool works with an accuracy of 90.17%.
Keywords: Arduino, load cell, Servo, Pump, Water discharge, Accuracy
vii
ABSTRAK
Setiap inovasi diciptakan untuk memberikan manfaat positif bagi kehidupan
manusia. Memberikan banyak kemudahan, serta sebagai cara baru dalam melakukan
aktifitas manusia,salah satunya ialah proses memasak nasi.Mayoritas masyarakat
Indonesia makanan pokoknya adalah nasi,dimana perkembangan teknologi di era modern
ini telah membuat pola pikir manusia lebih inovatif dan aplikatif. Munculnya aspek-aspek
tersebut diikuti dengan salah satu penerapannya yaitu sebuah alat pemasak nasi otomatis
yang membuat aktivitas memasak nasi didalam rumah lebih praktis dan efisien. Akan
tetapi, sistem pada alat pemasak nasi masih menggunakan banyak aktivitas manusia dalam
pengoperasiannya dan juga jangkauan pengoperasiannya masih dalam lingkup yang kecil.
Oleh karena itu, dibutuhkan sebuah alat pemasak nasi otomatis yang dapat
meminimalisir aktivitas manusia dalam pengoperasian dan proses memasak nasi.Pada
tugas akhir ini, penulis melakukan perancangan dan pembuatan sebuah alat pemasak nasi
otomatis berbasis mikrokontoler Arduino Uno, sebagai pengendali jumlah debit air yang
menggunakan sensor load cell, sensor load cell ini akan berguna untuk mengatur level
debit air saat memasak nasi. Berdasarkan pengujian data dengan alat yang telah di buat
bahwa pada berat beras 400 gram pada timbangan biasa diuji dengan timbangan load cell
dan di peroleh hasil 400 gram tidak mengalami error dan servo akan membuka katup
saluran beras 180˚ sehingga pompa akan bekerja selama 60 detik untuk memperoleh 600
ml air yang di gunakan untuk memasak nasi.
Pada pengujian berikutnya dengan berat beras 1000 gram pada timbangan biasa diuji
dengan timbangan load cell di peroleh hasil 960 gram terjadi error 40 gram sehingga servo
akan membuka katup saluran beras 180˚ kemudian pompa akan bekerja selama 150 detik
untuk memperoleh 1500 ml air yang digunakan untuk memasak nasi. Alat bekerja dengan
tingkat akurasi sebesar 90,17%.
Kata kunci: Arduino,loadcell,Servo,Pompa,Debit air,Akurasi
viii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillaahirabbilaalamiin, puji dan syukur kehadirat Allah SWT., karena
berkat atas rahmat-Nya dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir
dengan judul “Implementasi Sensor Load Cell Sebagai Pengendali Jumlah Debit Air
Pada Alat Pemasak Nasi”.
Adapun didalam tulisan ini, disajikan pokok-pokok bahasan tugas akhir
meliputi gambaran tentang merancang dan mengaplikasikan sensor, sehingga
menghasilkan keunggulan dan kemudahan dalam penggunaan alat pemasak nasi.
Dengan ini, penulis juga menyampaikan terima kasih kepada:
1. Allah SWT. karena telah memberikan kelancaran, keberkahan, dan
keselamatan selama pembuatan dan penyelesaian Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ramli, S.E., M.M., sebagai Direktur Politeknik Negeri Balikpapan. 3. Bapak Drs. Suhaedi, M.T., sebagai Ketua Jurusan Teknik Elektronika. 4. Ibu Nur Yanti, ST., MT. yang telah meluangkan waktunya untuk membimbing
dan memberikan pengarahan selama pengerjaan Tugas Akhir ini. 5. Ibu Qory Hidayati, ST., MT. yang telah meluangkan waktunya untuk
membimbing dan memberikan pengarahan selama pengerjaan Tugas Akhir ini.
6. Bapak Fathur Zaini Rachman, S.T., M.T., yang telah menjadi Dosen wali selama
ini. 7. Seluruh staf dan karyawan program studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri
Balikpapan atas diskusi dan konsultasi yang diberikan. 8. Orang tua, adik, dan keluarga yang telah memberikan dukungan baik materil
maupun spiritual. 9. Seluruh rekan dan keluarga Teknik Elektronika Industri angkatan 2014 yang
telah memberikan semangat dan banyak membantu dalam hal penyelesaian
Tugas Akhir ini. 10. Seluruh pihak lain yang belum dapat penulis sebutkan satu per satu.
ix
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna, tentu
masih banyak kekurangan dan kelemahan. Maka saran-saran dibutuhkan dalam
tujuan menemukan refleksi untuk peningkatan mutu dari karya serupa dimasa
mendatang.
Balikpapan, 28 juli 2017
Penulis
x
DAFTAR ISI
Halaman
JUDUL .......................................................................................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN ......................................................................................... ii
SURAT PERNYATAAN............................................................................................iii
LEMBAR PERSETUJUAN........................................................................................ iv
LEMBAR PERSEMBAHAN ...................................................................................... v
ABSTRACT ................................................................................................................ vi
ABSTRAKSI ............................................................................................................. vii
KATA PENGANTAR ..............................................................................................viii
DAFTAR ISI ................................................................................................................ x
DAFTAR GAMBAR DAN TABEL ........................................................................... xi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .................................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................... 2
1.3 Batasan Masalah.................................................................................................. 3
1.4 Tujuan Penelitian ................................................................................................ 3
1.5 Manfaat Penelitian .............................................................................................. 3
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Rice Cooker ......................................................................................................... 4
2.2 Arduino Uno R3 .................................................................................................. 5
2.3 Load Cell (sensor berat) ...................................................................................... 6
2.4 LCD (Liquid Crystal Display) ............................................................................. 7
2.5 Pompa ................................................................................................................. 8
2.6 Motor servo ....................................................................................................... 10
2.7 Modul ADC ....................................................................................................... 11
BAB III PERANCANGAN
3.1 Tempat dan Waktu ............................................................................................ 12
3.2 Peralatan dan Bahan yang digunakan .............................................................. 12
3.3 Proses perencanaan alat..................................................................................... 13
3.4 Perancangan sistem ........................................................................................... 15
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian Rangkaian Regulator ......................................................................... 19
4.2 Pengujian Rangkaian Load Cell ........................................................................ 20
4.3 Pengujian Rangkaian Servo ............................................................................... 22
4.4 Pengujian Keseluruhan....................................................................................... 24
4.5 Pengujian Pompa ................................................................................................ 25
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ......................................................................................................... 28
5.2 Saran .................................................................................................................... 28
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................... 29
xi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Rice Cooker .......................................................................................... 4
Gambar 2.2 Rangkaian Kelistrikan Rice Cooker ..................................................... 4
Gambar 2.3 Papan Arduino Uno R3 ......................................................................... 6
Gambar 2.4 Sensor Load Cell .................................................................................. 7
Gambar 2.5 Bentuk LCD 16 x 2 ............................................................................... 8
Gambar 2.6 Pompa Amara-1800 .............................................................................. 9
Gambar 2.7 Motor Servo dan Bagiannya ................................................................. 10
Gambar 2.8 Modul ADC .......................................................................................... 11
Gambar 3.1 Diagram Alir Proses Perancangan ....................................................... 14
Gambar 3.2 Blok Diagram Pengukur berat beras dan jumlah air rice cooker ......... 15
Gambar 3.3 Diagram Alir Program Kerja Alat ....................................................... 17
Gambar 4.1 Sensor Load Cell 4 Kabel Warna ......................................................... 20
Gambar 4.2 Pin header pada modul adc hx711 ....................................................... 20
Gambar 4.3 Pengkabelan load cell pada modul adc hx711 ..................................... 21
Gambar 4.4 Rangkaian Load Cell secara lengkap ................................................... 22
Gambar 4.5 Kabel Motor Servo MG 966R .............................................................. 23
Gambar 4.6 Pengujian Pompa Sebagai supply Air Memasak Nasi.......................... 23
Gambar 4.7 Nasi dengan standar air 1 gram : 1,15 ml ............................................. 26
Gambar 4.8 Nasi dengan standar air 1 gram : 1,75 ml ............................................. 26
Gambar 4.9 Nasi dengan standar air 1 gram : 1,5 ml ............................................... 27
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Alat yang di gunakan ................................................................................ 12
Tabel 3.2 Bahan yang digunakan .............................................................................. 13
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Tegangan Output pada power supply ............................. 19
Tabel 4.2 kaki load cell dan koneksi nya. ................................................................. 21
Tabel 4.3 Rangkaian Motor Servo dengan Arduino ................................................. 22
Tabel 4.4 Perbandingan Beras dan Air Secara Teori dan Praktek ............................ 24
Tabel 4.5 Pengujian Keseluruhan Alat...................................................................... 24
Tabel 4.6 Pengujian Pompa....................................................................................... 25
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Seiring dengan kemajuan teknologi yang menyeluruh telah berpengaruh
dalam segala aspek kehidupan baik di bidang ekonomi, politik,kebudayaan, seni
dan bahkan di dunia pendidikan. Kemajuan teknologi adalah sesuatu yang tidak
bisa kita hindari dalam kehidupan ini, karena kemajuan teknologi akan berjalan
sesuai dengan kemajuan ilmu pengetahuan. Setiap inovasi diciptakan untuk
memberikan manfaat positif bagi kehidupan manusia. Memberikan banyak
kemudahan, serta sebagai cara baru dalam melakukan aktifitas manusia,salah
satunya ialah proses memasak nasi.
Sejak zaman dahulu proses memasak nasi menggunakan cara tradisional
yaitu menggunakan kompor,panci dan dandang,dengan kemajuan teknologi dan
berkembangnya zaman memasak nasi sekarang lebih mudah salah satunya yaitu
terciptanya suatu peralatan rumah tangga yang bersumber daya dari listrik yang
biasa dikenal dengan sebutan “Alat Pemasak Nasi” merupakan peralatan memasak
nasi yang memanfaatkan energy listrik untuk memanaskan elemen pemanas dan
thermostat untuk mengontrol suhu/panas dalam alat pemasak nasi.
Alat pemasak nasi tidak bisa dipisahkan dari dapur keluarga Indonesia saat
ini. Fungsinya sederhana, namun krusial untuk menghemat waktu dengan
munculnya alat pmasak nasi dalam kehidupan masyarakat,banyak membantu
pekerjaan rumah tangga terkhusus dalam penanakan nasi sehingga dapat
meringankan beban para ibu rumah tangga selain itu juga dapat menghemat biaya.
Alat penanak nasi ini juga merupakan salah satu perangkat yang wajib ada di
berbagai rumah makan dan restoran, karena masa kini alat pemasak nasi sudah
bisa digunakan dalam dua fungsi, sebagai menanak nasi dan menjaga nasi tetap
hangat.
Berdasarkan dari hasil pengamatan dan survei kepada masyarakat saat ini
masih memanfaatkan alat pemasak nasi sebagai penanak nasi atau penghangat
nasi. Menurut hasil wawancara dengan pihak masyarakat bahwasannya alat
2
pemasak nasi yang digunakan masih bersifat manual mempunyai banyak
kelemahan diantaranya dalam proses persiapan memasak nasi menggunakan
insting jumlah beras dan air yang dibutuhkan serta prosesnya masih benar benar
manual,dari beberapa kejadian tersebut menyebabkan hasil yang diinginkan tidak
sesuai yang menyebabkan efektifitas proses memasak nasi menjadi berkurang.
Dengan adanya permasalahan di atas maka diperlukan inovasi dalam bentuk
sebuah perangkat otomatis guna memberikan fungsi pengukur berat beras
menggunakan sensor load cell sehingga proses penimbangan beras dapat
dilakukan secara otomatis,kemudian dalam pengaturan jumlah debit air tingkat
kepulenan nasi dipengaruhi juga oleh rasio air yang ditambahkan pada proses
penanakan. Tidak jarang proses penanakan mengalami kegagalan akibat kesalahan
penambahan jumlah air [1]. Dan yang di butuhkan untuk proses pencucian
beras,serta air yang diperlukan dalam proses memasak nasi di atur sedemikian
rupa dengan menggunakan solenoid valve Sehingga para ibu rumah tangga tidak
akan kesulitan dalam proses memasak nasi yang akan di masak serta jumlah air
yang diperlukan dalam proses memasak nasi agar lebih akurat dan sesuai dengan
yang diinginkan,agar dapat meminimalisir ketidak efektifitasan proses memasak
nasi dibandingkan ketika diukur secara manual. Dari beberapa permasalahan
dapat dirancang alat dan sistem alat pemasak nasi otomatis yang terintegrasi.
1.2. Rumusan Masalah
Berikut ini beberapa rumusan masalah yang akan diteliti, antara lain:
1. Bagaimana cara merancang alat pemasak nasi otomatis yang berbasis
mikrokontroler Arduino Uno R3?
2. Bagaimana cara mengimplementasikan sensor load cell pada alat pemasak
nasi otomatis ?
3. Bagaimana cara menjalankan sistem pengukur berat beras, jumlah air
mencuci beras dan memasak nasi menggunakan program sketch Arduino
Uno R3 ?
3
1.3. Batasan Masalah
Adapun batasan masalah ini di antaranya adalah
1. Perancangan pengukur berat beras,jumlah air untuk mencuci beras dan
memasak beras menggunakan Arduino Uno R3.
2. Menggunakan LCD 20x4 sebagai media interface.
3. Menggunakan sensor load cell sebagai input untuk mengatur ulang
pengukur berat beras sebesar 2 kg pada alat pemasak nasi.
4. Menggunakan motor servo sebagai pembuka tutup saluran beras dari tempat
penimbangan ke tempat pencucian beras.
5. Menggunakan pompa sebagai pengatur jumlah air yang di perlukan dalam
proses pencucian beras dan memasak beras berdasarkan jumlah beras yang
akan di masak.
1.4. Tujuan Tugas Akhir
Adapun tujuan dari penelitian ini di antaranya adalah
1. Membuat alat yang langsung dapat diaplikasikan dengan tepat guna di
masyarakat.
2. Membuat alat pengukur berat beras otomatis pada alat pemasak nasi
menggunakan load cell yang bekerja secara otomatis yang terintegrasi.
3. Mengukur jumlah air untuk mencuci beras dan memasak beras otomatis
pada alat pemasak nasi menggunakan pompa yang bekerja secara otomatis.
1.5. Manfaat Tugas Akhir
Adapun manfaat dari tugas akhir ini diantaranya adalah
1. Dapat mengaplikasikan kemampuan yang dimiliki kepada masyarakat.
2. Dapat membantu masyarakat dalam hal memenuhi ke efektifitasan kepuasan
pangan sehari-hari..
3. Dapat menambah wawasan pembaca mengenai pemanfaatan Arduino Uno
R3 dalam pengukur berat beras, jumlah air untuk mencuci beras dan
memasak beras otomatis pada alat pemasak nasi.
4
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Rice Cooker (alat pemasak nasi)
Rice cooker adalah peralatan memasak nasi yang memanfaatkan energi
listrik untuk memanaskan elemen pemanas dan thermostat untuk mengontrol
suhu/panas dalam rice cooker alat yang digunakan dalam rumah tangga yang
proses kerjanya memerlukan sumber listrik terstandar, yang bertujuan untuk
menanak nasi, mengukus,serta memasak sayur. Bentuk gambar Rice Cooker dapat
dilihat pada gambar 2.1.
Gambar 2.1 Rice cooker
(Sumber : widyasarisite.files.wordpress.com)
Gambar 2.2 Rangkaian kelistrikan
5
Keterangan Gambar
S1 = Saklar kunci berpegas penghubung untuk beban „warm‟;
S2 = Saklar bimetal, penghubung beban untuk „cooker‟
R1 = Tahanan kawat lilit 220 ohm
L = Elemen beban 120Ω/350W
R2 = Resistor 68 KΩ, pembatas arus LED (D2) sebagai indikator „cooker‟;
D1 = Dioda pengaman LED D2.
R3 = 68 KΩ, pembatas arus LED (D4) sebagai indikator „warm‟;
D3 = Dioda pengaman LED D4.
Jika saklar 1 ditekan (terbuka) maka secara otomatis saklar 2 menutup
sehingga arus mengalir ke L kemudian ke R2, D1, dan D2 (cooking light
menyala), Dalam artian proses memasak sedang berlangsung. Dan ketika suhunya
terlalu tinggi, dalam artian bahan yang dimasak sudah matang secara otomatis
thermistor merespon sehingga secara otomatis juga saklar 2 membuka dan saklar
1 menutup dan kemudian arus listrik mengalir melalui R1 atau thermostat yang
dimana berfungsi mengatur suhu atau mengatur arus listrik yang masuk karena
terdapat Hambatan (R). Kemudian di teruskan ke R3, D3, dan D4 (magic warmer
light menyala).
2.2 Arduino Uno R3
Arduino Uno adalah papan mikrokontroler berbasis ATmega328 yang
memiliki empat belas pin digital input/output (di mana 6 pin dapat digunakan
sebagai output PWM), 6 input analog, clock speed 16 Mhz, koneksi USB, jack
listrik, header ICSP, dan tombol reset. Board ini menggunakan daya yang
terhubung ke komputer dengan kabel USB atau daya eksternal dengan adapator
AC – DC atau baterai.
Arduino Uno adalah pilihan yang baik untuk pertama kali atau bagi pemula
yang ingin mengenal Arduino. Di samping sifatnya yang reliabel dan harganya
murah [2]. Bentuk fisik Arduino Uno R3 dapat dilihat pada gambar 2.3.
6
Spesifikasi Board Arduino Uno:
Mikrokontroler : ATmega328
Tegangan operasi : 5V
Tegangan input (disarankan) : 7-12V
Batas tegangan input : 6-20V
Pin Digital I/O : 14 (di mana 6 pin output PWM)
Pin Analog input : 6
Arus DC per I/O pin : 40 mA
Arus DC untuk pin 3.3V : 50 mA
Flash Memory : 32 KB (ATmega328), di mana 0.5 KB
digunakan oleh bootloader
SRAM : 2 KB (ATmega328)
EEPROM : 1 KB (ATmega328)
Clock : 16 MHz
Gambar 2.3. Papan Arduino Uno R3
(Sumber : www.arduino.cc)
2.3 Load Cell (Sensor Berat)
Load cell adalah sebuah sensor gaya yang banyak digunakan dalam
industri yang memerlukan peralatan untuk mengukur berat [3]. Load
Cell adalah alat elektromekanik yang biasa disebut transducer, yaitu gaya
yang bekerja berdasarkan prinsip deformasi sebuah material akibat adanya
7
tegangan mekanis yang bekerja, kemudian merubah gaya mekanik menjadi
sinyal listrik. Untuk menentukan tegangan mekanis didasarkan pada hasil
penemuan Robert Hooke, bahwa hubungan antara tegangan mekanis dan
deformasi yang di akibatkan disebut regangan. Regangan ini terjadi pada
lapisan kulit dari material sehingga menungkinkan untuk diukur
menggaunakan sensor regangan. Bentuk fisik dari sensor Load Cell dapat
dilihat pada gambar 2.4.
Gambar 2.4. Sensor Load Cell
(Sumber: belajarmikrokontroler2015)
2.4 LCD (Liquid Crystal Display)
Display LCD sebuah liquid crystal atau perangkat elektronik yang dapat
digunakan untuk menampilkan angka atau teks. Ada dua jenis utama layar LCD
yang dapat menampilkan numerik (digunakan dalam jam tangan, kalkulator dan
lain -lain) dan menampilkan teks alfanumerik (sering digunakan pada mesin foto
kopi dan telepon genggam). Dalam menampilkan numerik ini kristal yang
dibentuk menjadi bar, dan dalam menampilkan alfanumerik kristal hanya diatur
kedalam pola titik. Setiap kristal memiliki sambungan listrik individu sehingga
dapat dikontrol secara independen. Ketika kristal off' (yakni tidak ada arus yang
melalui kristal) cahaya kristal terlihat sama dengan bahan latar belakangnya,
sehingga kristal tidak dapat terlihat. Namun ketika arus listrik melewati kristal, itu
akan merubah bentuk dan menyerap lebih banyak cahaya. Hal ini membuat kristal
terlihat lebih gelap dari penglihatan mata manusia sehingga bentuk titik atau bar
8
dapat dilihat dari perbedaan latar belakang. Sangat penting untuk menyadari
perbedaan antara layar LCD dan layar LED. Sebuah LED display (sering
digunakan dalam radio jam) terdiri dari sejumlah LED yang benar-benar
mengeluarkan cahaya (dan dapat dilihat dalam gelap). Sebuah layar LCD hanya
mencerminkan cahaya, sehingga tidak dapat dilihat dalam gelap. LMB162A
adalah modul LCD matrix dengan konfigurasi 16 karakter dan 2 baris dengan
setiap karakternya dibentuk oleh 8 baris pixel dan 5 kolom pixel (1 baris terakhir
adalah kursor). Memori LCD terdiri dari 9.920 bir CGROM, 64 byte CGRAM
dan 80x8 bit DDRAM yang diatur pengalamatannya oleh Address Counter dan
akses datanya (pembacaan maupun penulisan datanya) dilakukan melalui register
data. Bentuk fisik dari LCD LMB162A dapat dilihat pada gambar 2.5.
Gambar 2.5 Bentuk LCD 16x2
(Sumber: www.boarduino.web.id)
Pada LMB162A terdapat register data dan register perintah. Proses akses
data ke atau dari register data akan mengakses ke CGRAM, DDRAM atau
CGROM bergantung pada kondisi Address Counter, sedangkan proses akses data
ke atau dari Register perintah akan mengakses Instruction Decoder (dekoder
instruksi) yang akan menentukan perintah–perintah yang akan dilakukan oleh
LCD [13].
2.5 Pompa Amara-1800
Pompa merupakan alat yang dikendalikan dengan arus listrik AC. Pompa adalah
alat yang digunakan untuk memindahkan cairan (fluida) dari suatu tempat ke
9
tempat yang lain, melalui media pipa (saluran) dengan cara menambahkan energi
pada cairan yang dipindahkan dan berlangsung terus menerus. Pompa beroperasi
dengan prinsip membuat perbedaan tekanan antara bagian hisap (suction) dan
bagian tekan (discharge). Perbedaan tekanan tersebut dihasilkan dari sebuah
mekanisme misalkan putaran roda impeler yang membuat keadaan sisi hisap
nyaris vakum. Perbedaan tekanan inilah yang mengisap cairan sehingga dapat
berpindah dari suatu reservoir ke tempat lain. Pada jaman modern ini, posisi
pompa menduduki tempat yang sangat penting bagi kehidupan manusia. Pompa
memerankan peranan yang sangat penting bagi berbagai industri misalnya industri
air minum, minyak, petrokimia, pusat tenaga listrik dan sebagainya[14]. Bentuk
fisik dari solenoid valve dapat dilihat pada gambar 2.6.
Gambar 2.6 Pompa Amara-1800
10
2.6 Pengertian Motor Servo
Motor servo adalah sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang
dirancang dengan sistem kontrol umpan balik loop tertutup (servo), sehingga
dapat di set-up atau di atur untuk menentukan dan memastikan posisi sudut dari
poros output motor. motor servo merupakan perangkat yang terdiri dari motor
DC, serangkaian gear, rangkaian kontrol dan potensiometer. Serangkaian gear
yang melekat pada poros motor DC akan memperlambat putaran poros dan
meningkatkan torsi motor servo, sedangkan potensiometer dengan perubahan
resistansinya saat motor berputar berfungsi sebagai penentu batas posisi putaran
poros motor servo[10].
Penggunaan sistem kontrol loop tertutup pada motor servo berguna untuk
mengontrol gerakan dan posisi akhir dari poros motor servo. Penjelasan
sederhananya begini, posisi poros output akan di sensor untuk mengetahui posisi
poros sudah tepat seperti yang di inginkan atau belum, dan jika belum, maka
kontrol input akan mengirim sinyal kendali untuk membuat posisi poros tersebut
tepat pada posisi yang diinginkan. Untuk lebih jelasnya mengenai sistem kontrol
loop tertutup, perhatikan contoh sederhana beberapa aplikasi lain dari sistem
kontrol loop tertutup, seperti penyetelan suhu pada AC, kulkas, setrika dan lain
sebagainya. Motor servo biasa digunakan dalam aplikasi-aplikasi di industri,
selain itu juga digunakan dalam berbagai aplikasi lain seperti pada mobil mainan
radio kontrol, robot, pesawat, dan lain sebagainya. Gambar motor servo dapat
dilihat pada gambar 2.7.
Gambar 2.7 motor servo dan bagiannya
11
2.7 Pengertian Modul ADC HX711
Modul HX711 ini biasa digunakan dalam rangkaian timbangan sebagai
modul konversi sinyal analog load cell ke digital. Memiliki presisi tinggi 24 ADC
high gain input yang didesain untuk berbagai sensor ber jenis Bridge. Dengan dua
channel A dan B (fix gain 32) yang berkomunikasi secara multiplex, modul ini
dapat di program untuk gain 128 atau 64 (20mV atau 40mV)[15].
Two selectable differential input channels
On-chip active low noise PGA with selectable gain of 32, 64 and 128
On-chip power supply regulator for load-cell and ADC analogue power
supply
On-chip oscillator requiring no external component with optional external
crystal
On-chip power-on-reset
Simple digital control and serial interface: pin-driven controls, no
programming needed
Simultaneous 50 and 60Hz supply rejection
Current consumption including on-chip analogue power supply regulator:
normal operation < 1.5mA, power down < 1uA
Operation supply voltage range: 2.6 ~ 5.5V
Gambar 2.8 Modul ADC HX711
12
BAB III
PERANCANGAN
3.1. Tempat dan Waktu
Tempat Tugas Akhir dilaksanakan di lab sistem kendali Teknik Elektronika
Politeknik Negeri Balikpapan, Jalan Soekarno Hatta Km. 8 Balikpapan dan di
tempat tinggal penulis,Perumahan Bumi Rengganis block 4B. Waktu penelitian
mulai tanggal Mei 2017 sampai dengan Juli 2017.
3.2. Peralatan dan Bahan yang digunakan
Tugas akhir tentang implementasi Arduino Uno R3 sebagai Pengukur erat
beras,jumlah air untuk mencuci beras dan memasak beras pada Rice Cooker
secara otomatis. membutuhkan peralatan dan bahan sebagai berikut:
Tabel 3.1 Alat yang digunakan
NO NAMA ALAT SPESIFIKASI
1 Solder 40 Watt
2 Tang jepit
3 Tang potong
4 Glue Gun
5 Bor Mata Bor 1mm-5mm
6 Gergaji Besi
Tabel 3.2 Bahan yang digunakan
NO NAMA BAHAN SPESIFIKASI KETERANGAN
1 Mikrokontroler Arduino Uno R3 Sebagai otak dari
sistem
2 Load Cell 5 kg
Sebagai acuan
Pengukuran berat
beras dan air pada
13
mikrokontroler
3 LCD 16 x 2 untuk menampilkan
angka atau teks.
4 Rice Cooker MCM 508 Sebagai alat penanak
nasi
5 Power Supply 12V & 5v 2 Amp Sebagai Catu Daya
6 Motor servo
Sebagai pembuka
dan penutup saluran
beras
7 Pompa 1800 Sebagai pengatur air
8 Selang Selang kecil Sebagai saluran air
3.3. Proses Perencanaan
Proses perencanaan alat dimulai dari pembuatan program yang akan di-
upload ke arduino. Setelah program dibuat kemudian di upload ke arduino dan
mulai perakitan setiap modul. Mulai dari perakitan hingga pengujian motor dc jika
motor dc berfungsi dengan baik,selanjutnya adalah power supply apakah power
supply berfungsi dengan baik,tahap berikutnya rice cooker apakah berfungsi
dengan baik,kemudian LCD apakah menghasilkan output dengan menampilkan
data dengan baik,lalu Solenoid valve apakah berfungsi membuka dan menutup
dengan baik untuk daluran air, sensor Load Cell apakah dapat mengukur berat
dengan baik atau tidak,dan Arduino Uno sebagai mikrokontroler harus dapat
berfungsi dengan baik Setelah semua modul terakit kemudian lakukan proses
percobaan/pengujian pada masing-masing modul apakah sesuai dengan yang telah
diprogram. Jika sudah sesuai maka pembuatan alat telah selesai. Di bawah ini
diagram alir proses perancangan alat dapat dilihat pada gambar 3.1.
14
Mulai
Perancangan Alat
Pemasak Nasi
Otomatis
Perakitan Alat
Pengujian Alat
Power SupplyLCDPompaLoad CellArduino Uno
Apakah alat sudah
berjalan dengan baik ?
Selesai
Gambar 3.1 Diagram Alir Proses Perencanaan
15
3.4 Perancangan Sistem
Berikut adalah implementasi mengenai alat pemasak nasi otomatis secara
keseluruhan di tunjukkan pada gambar 3.2.
Gambar 3.2 Blok Diagram Pengukur berat beras, jumlah air,pencucian beras,dan
pemasak nasi otomatis
Gambar 3.2 merupakan blok diagram perancangan. Pada gambar 3.2 dapat
dilihat bagian A
Pada bagian A input dari sistem yaitu berupa load Cell untuk mengukur
jumlah berat beras yang akan di masak, Kemudian input ini akan diproses oleh
mikrokontroler yaitu papan Arduino Uno R3 yang selanjutnya mengendalikan
output berupa tampilan dari LCD
16
Proses alat bekerja yaitu saat pertama dihidupkan arduino akan melakukan
inisialisasi port yang akan digunakan sesuai dengan yang telah diprogram,
kemudian melakukan proses pembacaan nilai berat beras (Load Cell) dan
menampilkannya di LCD. Kemudian arduino akan memproses nilai berat beras
dan air yang diperlukan untuk mencuci dan memasak air tersebut dengan
perbandingan seperti berikut ;
Beras putih, bulir panjang - 1 3/4 cangkir air per 1 cangkir beras (420 ml air per
240 g beras)
untuk selanjutnya mengendalikan motor servo sehingga kemudian motor
servo akan berputar dan menjalankan proses pembukaan saluran beras setelah
berat beras di timbang untuk di teruskan ke tempat pencucian dan pompa akan
mengatur jumlah debit air yang di perlukan untuk mencuci beras dan memasak
beras berdasarkan jumlah beras yang akan di masak pada alat Pemasak nasi.
Pada bagian B ,Input dari sistem berupa sensor LDR, kemudian input ini
akan di proses oleh mikrokontroler yaitu papan Arduino Uno R3 yang selanjutnya
mengendalikan output berupa tampilan dari LCD,kemudian Motor DC akan
memulai proses pencucian beras selama 1 menit,setelah 1 menit air pencucian
beras akan di buang melewati sensor LDR yang akan membaca tingkat kekeruhan
air beras. Jika proses pencucian beras telah selesai maka motor servo akan
membuka saluran beras dari tempat pencucian ke tempat pemasakkan
nasi,kemudian tutup dari pemasak nasi akan terbuka dan tertutup secara otomatis
dengan menggunakan motor DC .
Adapun diagram alir pengukur berat beras dan jumlah air dapat dilihat pada
gambar 3.3.
17
mulai
inisialisasi
Jika Berat beras
0,1 kg - 2kg
LCD
LCD
MOTOR SERVO ON
Pompa pengatur air
on
Proses pencucian
beras
Pompa pengatur air
untuk memasak nasi
On
Proses pemasakan
nasi
selesai
Tidak
Ya
Pengukuran
berat beras
Load Cell on
A
A
Jumlah beras(gr) x
150 ms =1,5 ml
Penyimpanan
data
Proses data load cell
dengan pompa
Gambar 3.3 Diagram Alir Program Kerja Alat
18
Pada diagram alir diatas dapat diuraikan secara lebih detail simbol awal
yang digunakan adalah simbol mulai kemudian aliran data selanjutnya yaitu
pembuatan alat pengukur berat beras pada alat pemasak nasi menggunakan
arduino sebagai mikrokontroler selanjutnya aliran data sensor load cell sebagai
pengukur berat beras kemudian masuk pada simbol percabangan ukur berat beras
0,1 kg - 2 Kg apabila load cell bekerja sesuai ketentuan maka proses aliran data
menuju pada pengaturan perbandingan beras dengan air (penyimpanan data) dan
apabila tidak sesuai dengan ketentuan berat beras maka akan tampil pada
tampilan LCD dan menuju kembali ke pengukuran berat beras kinerja load
cell,jika telah sesuai maka aliran data menuju ke tampilan LCD dengan hasil
tampilan rumus perbandingan air dan beras sehingga hasil yang di peroleh lebih
akurat,setelah itu maka motor servo akan aktif dan membuka saluran beras dari
ruang pengukuran berat beras ke ruang pencucian beras sehingga pompa aktif
untuk mengatur banyak air dalam proses pencucian beras setelah itu masuk pada
aliran data simbol proses pompa sesuai sistem maka akan mengatur jumlah
banyak air untuk memasak nasi dan aliran data selanjutnya yaitu proses
pemasakan nasi hingga selesai.
19
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam menganalisa rancangan Implementasi Sensor Load Cell Sebagai
Pengendali Jumlah Debit Air Pada Alat Pemasak Nasi dengan Arduino Uno
dilakukan dengan menguji dari tiap-tiap bagian rangkaian untuk mendapatkan
hasil apakah alat yang telah dirancang sesuai dengan yang diharapkan. Pengujian
alat dilakukan untuk memastikan bahwa alat yang telah dibuat dapat berfungsi
dengan baik dan dapat digunakan.
4.1 Pengujian Rangkaian Regulator
Langkah-langkah dalam melakukan pengujian rangkaian regulator sebagai
power supply multiple output sebagai berikut.
1. Ukur regulator output dengan menggunakan DMM (Digital Multimeter).
2. Kalibrasi dan atur DMM pada skala DCV.
3. Ukur setiap output yang digunakan 5 VDC dan 12 VDC (Gambar 4.1), lihat
tegangan yang dihasilkan pada DMM.
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Tegangan Output pada power supply
Parameter Output Tegangan Output Persen Error
5 VDC 5VDC 0 %
12 VDC 12,66 VDC 1 %
20
4.2 Pengujian Rangkaian Load Cell
Langkah-langkah dalam melakukan pengujian rangkaian load cell sebagai
pengukur berat beras sebagai berikut.
1. Kabel load cell terdiri dari 4 warna yaitu ; merah,putih,hitam,dan hijau.
Gambar kabel pada load cell dapat dilihat pada gambar 4.1 berikut ;
Gambar 4.1 sensor load cell 4 kabel warna
Ke empat kabel tersebut akan terhubung pada pin header pada modul adc
hx711 sesuai dengan rangkaian seperti pada gambar 4.2 berikut ;
2. Pada modul ADC HX711 terdapat kaki E+,E-,A+,dan A- yang akan
terhubung pada sensor load cell.
Gambar 4.2 pin header pada modul adc hx711
Kabel dari load cell akan dihubungkan dengan modul adc hx711 dengan
pengalamatan seperti pada gambar 4.3 berikut ;
21
3. Hubungkan ke 4 kabel load cell dengan modul ADC HX711.
Gambar 4.3 Pengkabelan load cell pada modul adc hx711
Tabel 4.2 kaki load cell dan koneksi nya.
Warna kaki load cell Fungsi kaki load cell Koneksi pada kaki
modul adc hx711
Merah + Input E+
Hijau + Output A+
Putih - Outuput A-
Hitam - Input Shield E-
Seperti pada gambar rangkaian load cell kabel warna merah terhubung pada
pin header E+ kemudian kabel warna hitam terhubung pada pin header E-
selanjutnya kabel warna putih terhubung pada pin header A- dan kabel warna
hijau terhubung pada pin header A+ , setelah terhubung langkah selanjutnya
hubungkan modul adc hx711 dengan mikrokontroler arduino uno dimana pin
header VCC ke sumber tegangan 5v pada arduino,selanjutnya pin header GND di
hubungkan pada ground arduino,kemudian pin header DT dan SCK di sesuaikan
dengan pengalamatan koding dan pada program ini menggunakan port 3 dan 2.
Rangkaian load cell secara keseluruhan dapat dilihat pada gambar 4.5 berikut ;
22
Gambar 4.4 rangkaian load cell secara lengkap
4.3 Pengujian Rangkaian Motor Servo
Langkah-langkah dalam melakukan pengujian rangkaian motor servo sebagai
pembuka dan penutup salurant beras sebagai berikut.
1. Kabel motor servo terdiri dari 3 warna yaitu ; orange,merah,dan cokelat.ke
tiga kabel tersebut di hubungkan pada arduino
Gambar kabel pada motor servo dapat dilihat pada gambar 4.5 berikut ;
Tabel 4.3 rangkaian motor servo dengan arrduino
Kaki servo Arduino uno
Merah Vcc 5 v
Orange Pin 9
Cokelat GND
Servo bekerja ketika berat beras terdeteksi dengan load cell akan membuka
dan menutup katup saluran beras kondisi awal saat tertutup berada pada sudut 0˚
dan akan membuka 180˚
23
Gambar 4.5 kabel motor servo MG 966R
4.4 Pengujian Pompa Amara-1800
Pengujian pompa dilakukan untuk mengetahui apakah pompa dapat
berfungsi dengan baik dengan menggunakan sumber tegangan 220v,apabila
bekerja maka pompa akan menyuplai air sesuai dengan jumlah beras yang akan
dicuci dan dimasak.
Gambar 4.6 pengujian pompa sebagai supply air memasak nasi
Dengan perhitungan dari perancangan alat bahwa:
Beras putih, bulir panjang - 1 3/4 cangkir air per 1 cangkir beras (420 ml air per
240 g beras)
Dalam artian 100 gram beras = 175 ml
24
Pompa akan bekerja bila relay on dan relay akan bekerja saat beras berada di
ruang pencucian dengan proses data seperti berikut ;
Tabel 4.4 perbandingan beras dan air secara teori dan praktek
Teori Praktek Selisih
100 gr beras 175 ml air 100 gr beras 150 ml air 25 ml
Berdasarkan teori bahwa proses supply jumlah air dalam memasak nasi dengan
rumus
1 gram beras = 1,75 mililiter air, tetapi dalam proses penelitian beras yang di
masak kurang optimal atau basah sehingga jumlah air harus di kurangi dengan
perbandingan seperti berikut ini ;
1 gram beras = 1,5 mililiter air dan untuk mendapatkan 1,5 mililiter air pompa
harus bekerja selama 150 milisecond.
4.5 Pengujian Keseluruhan
Pengujian secara keseluruhan dilakukan untuk mengetahui apakah
seluruh bagian atau sistem berfungsi dengan baik. Pengujian ini berdasarkan
gabungan dari beberapa hasil pengujian per komponen menjadi satu yaitu:
Sensor load cell ,push button,servo,dan pompa.
Tabel 4.5 Pengujian keseluruhan alat
Pengujian
Berat
beras
sebenarnya
Berat
beras pada
load cell
Push
button
ditekan
Servo Pompa
air(detik) Error
1 400 gr 400 gr Ya 180˚
60 detik 0
2 300 gr 291 gr Ya 180˚ 45 detik 9 gr
3 200 gr 210 gr Ya 180˚ 30 detik 10 gr
25
4 100 gr 100 gr Ya 180˚ 15 detik 0 gr
5 0 gr 0,00 gr Tidak 0˚ - 0 gr
6 1000 gr 960 gr Ya 180˚ 150 detik 40 gr
Rata–rata error 9,83%
Berdasarkan pengujian data diatas dengan alat yang telah di buat bahwa
pada berat beras 400 gram pada timbangan biasa diuji dengan timbangan load cell
dan didapat hasil 400 gram terjadi error 0 gram maka pompa akan bekerja selama
60 detik, servo akan membuka katup saluran beras 180˚,kemudian percobaan
berikutnya adalah berat beras 1000 gram pada timbangan biasa diuji dengan
timbangan load cell dan didapat hasil 960 gram terjadi error 40 gram maka pompa
akan bekerja selama 150 detik, servo akan membuka katup saluran beras 180˚
sehingga di peroleh tingkat ke akurasian alat sebesar ; 100% - 9,83% = 90,17%.
Tabel 4.6 pengujian pompa
Pengujian Berat beras Standar air hasil air Hasil
pompa
Pompa
aktif
Error
1 210 gr 1,15 ml 241,5 ml 25 s 24,1 s 0,9 s
2 210 gr 1,5 ml 315 ml 33 s 31,5 s 1,5 s
3 210 gr 1,75 ml 367,5 ml 37 s 36,7 s 0,3 s
4 291 gr 1,15 ml 334,6 ml 35 s 33,4 s 1,6 s
5 291 gr 1,5 ml 436,5 ml 44 s 43,6 s 0,4 s
6 291 gr 1,75 ml 509,2 ml 52 s 50,9 s 1,1 s
7 960 gr 1,15 ml 1104 ml 111,2 s 110,4 s 0,8 s
8 960 gr 1,5 ml 1440 ml 145 s 144 s 1 s
26
9 960 gr 1,75 ml 1680 ml 169 s 168 s 1 s
Rata-rata error 0,95 %
Berdasarkan pegujian pommpa diatas sehingga di peroleh tingkat ke akurasian
pompa sebesar ; 100% - 0,95% = 99.05%
Gambar 4.7 nasi dengan standar air 1 gram : 1,15 ml
Hasil yang diperoleh nasi kering kekurangan air sehingga dilakukan
percobaan berikutnya dengan standar air yang berbeda yaitu 1.75 ml.
Gambar 4.8 nasi dengan standar air 1 gram : 1,75 ml
27
Nasi yang dihasilkan tidak optimal terlalu basah sehingga dilakukan
percobaan berikutnya dengan standar 1,5 ml, hasil nasi dapat dilihat pada gambar
4.9 berikut ;
Gambar 4.9 nasi dengan standar air 1 gram : 1,5 ml
Hasil beras lebih optimal dengan standar perbadingan 1 gram beras : 1,5 ml
air dengan berat beras 210 gram x 1,5 ml air = 315 ml dan untuk memenuhi air
315 ml air diperlukan pompa bekerja selama 210 gram x 150 ms = 31,5 s.
.
28
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan dari pembahasan dan pengujian alat dari bab sebelumnya,
dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Alat ini bekerja sesuai dengan fungsinya, yaitu sensor load cell dapat
bekerja menimbang jumlah berat beras yang akan di gunakan.
2. Proses penimbangan berat beras dapat di manfaatkan sebagai pengendalian
debit air untuk pencucian beras dan memasak nasi,dari hasil pengujian berat
beras 400 gram pompa aktif selama 60 detik sama dengan 600 ml air dengan
tingkat akurasi 90,17%.
3. Dengan adanya penyesuaian air pada alat tersebut dapat menghasilkan nasi
yang lebih optimal.
5.2 Saran
Dalam penyelesaian tugas akhir ini, masih terdapat banyak kekurangan
dalam beberapa aspek. Oleh sebab itu, berikut merupakan beberapa saran yang
diharapkan dalam pengembangan untuk kedepanya terhadap alat ini.
1. Sistem mekanikal dibuat lebih canggih dan efisien dengan begitu alat ini
dapat bekerja denngan rapi dan sistematis.
2. Pengembangan skala pemasakan beras yang lebih besar agar nantinya dapat
di gunakan dalam ruang lingkup yang lebih besar.
3. Mengembangkan agar alat ini dapat dioperasikan secara wireless,
maksudnya dapat di kontrol melalui android ataupun dengan menggunakan
remote kontrol.
29
DAFTAR PUSTAKA
[1].Andy Agus Priyanto, Jayus, Niken Widya Palupi, “Evaluasi Mutu Nasi Hasil
Pemasakan Beras Varietas CIHERANG Dan IR-66 Dengan Rasio Beras Dan
Air Yang Berbeda” 2015.
[2].Djuandi, Feri, 2011.Pengenalan Arduino.Elexmedia.Jakarta.
[3].Muhammad Syahwil. 2013. Panduan Mudah Simulasi dan Praktik
Mikrokontroler Arduino.
[4].Handayani Saptaji W.2015.Mudah Belajar Mikrokontroller dengan Arduino.
[5].Kadir,A.2015.Buku Pintar Pemrogramman Arduino.Mediakom.Yogyakarta.
[6].Kitoma Indonesia. http://www.kitomaindonesia.com/article/23/load-cell-dan
timbangan.
Diakses tanggal 25 Mei 2017.
[7].Sari Widya (2015), “Cara kerja dan Prinsip Rice cooker”
https://widyasarisite.wordpress.com/2015/03/19/cara-kerja-dan-prinsip-rice-
cooker/
diakses tanggal 15 April 2017.
[8].Dermanto Trikueni (2013), “Pengertian dan Prinsip kerja Solenoid Valve”
http://trikueni-desain-sistem.blogspot.co.id/2013/08/Solenoid-Valve.html
diakses tanggal 15 April 2017
[9].Ryan Ferdi Permadi (2012), “Pengertian Photodioda”.
https://ryankudeta.wordpress.com/2012/12/17/pengertian-photodioda/
diakses tanggal 17 April 2017
30
[10]. _______ (2014), “Pengertian Motor Servo”.
http://www.elektronikabersama.web.id/2011/06/saklar-toggle-spst-dan-
spdt.html
diakses tanggal 16 April 2017
[11]. _______ (2014), “Motor DC”.
http://zonaelektro.net/motor-dc/
diakses tanggal 17 April 2017
[12]. _______ (2014), “Pengertian LED (Light Emitting Dioda) dan Cara
Kerjanya”.
http://teknikelektronika.com/pengertian-led-light-emitting-diode-cara-kerja/
diakses tanggal 17 April 2017
[13]. _______ (2012), “LCD (Liquid Crytal Display)”.
http://elektronika-dasar.web.id/lcd-liquid-cristal-display/
diakses tanggal 17 April 2017
[14]. _______ (2012), “Pompa Air”.
Pompair.com
diakses tanggal 17 April 2017
[15]. _______ (2014), “ADC for load cell”.
https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/ForceFlex/hx711_english.pdf
diakses tanggal 17 April 2017
31
The Arduino Uno is a microcontroller board based on the ATmega328 (datasheet). It has 14 digital input/output pins (of which 6 can be used as PWM outputs), 6 analog inputs, a 16 MHz crystal oscillator, a USB connection, a power jack, an ICSP header, and a reset button. It contains everything needed to support the microcontroller; simply connect it to a computer with a USB cable or power it with a AC-to-DC adapter or battery to get started. The Uno differs from all preceding boards in that it does not use the FTDI USB-to-serial driver chip. Instead, it features the Atmega8U2 programmed as a USB-to-serial converter.
"Uno" means one in Italian and is named to mark the upcoming release of Arduino 1.0. The Uno and version 1.1 will be the reference versions of Arduno, moving forward. The Uno is the latest in a series of USB Arduino boards, and the reference model for the Arduino platform; for a comparison with previous versions, see the index of Arduino boards.
EAGLE files: arduino-duemilanove-uno-design.zip Schematic: arduino-uno-schematic.pdf
Microcontroller ATmega328
Operating Voltage 5V
Input Voltage (recommended) 7-12V
Input Voltage (limits) 6-20V
Digital I/O Pins 14 (of which 6 provide PWM output)
Analog Input Pins 6
DC Current per I/O Pin 40 Ma
DC Current for 3.3V Pin 50 mA
Flash Memory 32 KB of which 0.5 KB used by
Bootloader
SRAM 2 KB
EEPROM 1 KB
Clock Speed 16 MHz
The Arduino Uno can be powered via the USB connection or with an external power supply. The power source is selected automatically.
External (non-USB) power can come either from an AC-to-DC adapter (wall-wart) or battery. The adapter can be connected by plugging a 2.1mm center-positive plug into the board's power jack. Leads from a battery can be inserted in the Gnd and Vin pin headers of the POWER connector.
The board can operate on an external supply of 6 to 20 volts. If supplied with less than 7V, however, the 5V pin may supply less than five volts and the board may be unstable. If using more than 12V, the voltage regulator may overheat and damage the board. The recommended range is 7 to 12 volts.
The power pins are as follows:
VIN. The input voltage to the Arduino board when it's using an external power source (as opposed to 5 volts from the USB connection or other regulated power source). You can supply voltage through this pin, or, if supplying voltage via the power jack, access it through this pin.
5V. The regulated power supply used to power the microcontroller and other components on the board. This can come either from VIN via an on-board regulator, or be supplied by USB or another regulated 5V supply.
3V3. A 3.3 volt supply generated by the on-board regulator. Maximum current draw is 50 mA.
GND. Ground pins.
The Atmega328 has 32 KB of flash memory for storing code (of which 0,5 KB is used for the bootloader); It has also 2 KB of SRAM and 1 KB of EEPROM (which can be read and written with the EEPROM library).
Each of the 14 digital pins on the Uno can be used as an input or output, using pinMode(), digitalWrite(), and digitalRead() functions. They operate at 5 volts. Each pin can provide or receive a maximum of 40 mA and has an internal pull-up resistor (disconnected by default) of 20-50 kOhms. In addition, some pins have specialized functions:
Serial: 0 (RX) and 1 (TX). Used to receive (RX) and transmit (TX) TTL serial data. TThese pins are connected to the corresponding pins of the ATmega8U2 USB-to-TTL Serial chip .
External Interrupts: 2 and 3. These pins can be configured to trigger an interrupt on a low value, a rising or falling edge, or a change in value. See the attachInterrupt() function for details.
PWM: 3, 5, 6, 9, 10, and 11. Provide 8-bit PWM output with the analogWrite() function.
SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). These pins support SPI communication, which, although provided by the underlying hardware, is not currently included in the Arduino language.
LED: 13. There is a built-in LED connected to digital pin 13. When the pin is HIGH value, the LED is on, when the pin is LOW, it's off.
The Uno has 6 analog inputs, each of which provide 10 bits of resolution (i.e. 1024 different values). By default they measure from ground to 5 volts, though is it possible to change the upper end of their range using the AREF pin and the analogReference() function. Additionally, some pins have specialized functionality:
I2C: 4 (SDA) and 5 (SCL). Support I
2C (TWI) communication using the Wire
library. There are a couple of other pins on the board:
AREF. Reference voltage for the analog inputs. Used with analogReference().
Reset. Bring this line LOW to reset the microcontroller. Typically used to add a reset button to shields which block the one on the board.
See also the mapping between Arduino pins and Atmega328 ports.
The Arduino Uno has a number of facilities for communicating with a computer, another Arduino, or other
microcontrollers. The ATmega328 provides UART TTL (5V) serial communication, which is available on digital
pins 0 (RX) and 1 (TX). An ATmega8U2 on the board channels this serial communication over USB and
appears as a virtual com port to software on the computer. The '8U2 firmware uses the standard USB COM
drivers, and no external driver is needed. However, on Windows, an *.inf file is required..
The Arduino software includes a serial monitor which allows simple textual data to be sent to and from the Arduino board. The RX and TX LEDs on the board will flash when data is being transmitted via the USB-to-serial chip and USB connection to the computer (but not for serial communication on pins 0 and 1).
A SoftwareSerial library allows for serial communication on any of the Uno's digital pins.
The ATmega328 also support I2C (TWI) and SPI communication. The Arduino software includes a Wire library to simplify use of the I2C bus; see the documentation for details. To use the SPI communication, please see the ATmega328 datasheet.
The Arduino Uno can be programmed with the Arduino software (download). Select "Arduino Uno w/ ATmega328" from the Tools > Board menu (according to the microcontroller on your board). For details, see the reference and tutorials.
The ATmega328 on the Arduino Uno comes preburned with a bootloader that allows you to upload new code to it without the use of an external hardware programmer. It communicates using the original STK500 protocol (reference, C header files).
You can also bypass the bootloader and program the microcontroller through the ICSP (In-Circuit Serial Programming) header; see these instructions for details.
The ATmega8U2 firmware source code is available . The ATmega8U2 is loaded with a DFU bootloader, which can be activated by connecting the solder jumper on the back of the board (near the map of Italy) and then resetting the 8U2. You can then use Atmel's FLIP software (Windows) or the DFU programmer (Mac OS X and Linux) to load a new firmware. Or you can use the ISP header with an external programmer (overwriting the DFU bootloader).
Rather than requiring a physical press of the reset button before an upload, the Arduino Uno is designed in a way that allows it to be reset by software running on a connected computer. One of the hardware flow control lines (DTR) of the ATmega8U2 is connected to the reset line of the ATmega328 via a 100 nanofarad capacitor. When this line is asserted (taken low), the reset line drops long enough to reset the chip. The Arduino software uses this capability to allow you to upload code by simply pressing the upload button in the Arduino environment. This means that the bootloader can have a shorter timeout, as the lowering of DTR can be well-coordinated with the start of the upload.
This setup has other implications. When the Uno is connected to either a computer running Mac OS X or Linux, it resets each time a connection is made to it from software (via USB). For the following half-second or so, the bootloader is running on the Uno. While it is programmed to ignore malformed data (i.e. anything besides an upload of new code), it will intercept the first few bytes of data sent to the board after a connection is opened. If a sketch running on the board receives one-time configuration or other data when it first starts, make sure that the software with which it communicates waits a second after opening the connection and before sending this data.
The Uno contains a trace that can be cut to disable the auto-reset. The pads on either side of the trace can be soldered together to re-enable it. It's labeled "RESET-EN". You may also be able to disable the auto-reset by connecting a 110 ohm resistor from 5V to the reset line; see this forum thread for details.
The Arduino Uno has a resettable polyfuse that protects your computer's USB ports from shorts and overcurrent. Although most computers provide their own internal protection, the fuse provides an extra layer of protection. If more than 500 mA is applied to the USB port, the fuse will automatically break the connection until the short or overload is removed.
The maximum length and width of the Uno PCB are 2.7 and 2.1 inches respectively, with the USB connector and power jack extending beyond the former dimension. Three screw holes allow the board to be attached to a surface or case. Note that the distance between digital pins 7 and 8 is 160 mil (0.16"), not an even multiple of the 100 mil spacing of the other pins.
Arduino can sense the environment by receiving input from a variety of sensors and can affect its surroundings by controlling lights, motors, and other actuators. The microcontroller on the board is programmed using the Arduino programming language (based on Wiring) and the Arduino development environment (based on Processing). Arduino projects can be stand-alone or they can communicate with software on running on a computer (e.g. Flash, Processing, MaxMSP).
Arduino is a cross-platoform program. You’ll have to follow different instructions for your personal OS. Check on the Arduino site for the latest instructions. http://arduino.cc/en/Guide/HomePage
Once you have downloaded/unzipped the arduino IDE, you can Plug the Arduino to your PC via USB cable.
Now you’re actually ready to “burn” your first program on the arduino board. To select “blink led”, the physical translation of the well known programming “hello world”, select
File>Sketchbook> Arduino-
0017>Examples> Digital>Blink
Once you have your skecth you’ll see something very close to the screenshot on the right.
In Tools>Board select
Now you have to go to Tools>SerialPort
and select the right serial port, the one arduino is attached to.
Di
HX711
TEL: (592) 252-9530 (P. R. China) AVIA SEMICONDUCTOR EMAIL: [email protected]
24-Bit Analog-to-Digital Converter (ADC) for Weigh Scales
DESCRIPTION Based on Avia Semiconductor’s patented
technology, HX711 is a precision 24-bit analog-to-digital converter (ADC) designed for weigh scales and industrial control applications to interface directly with a bridge sensor.
The input multiplexer selects either Channel A or B differential input to the low-noise programmable gain amplifier (PGA). Channel A can be programmed with a gain of 128 or 64, corresponding to a full-scale differential input voltage of ±20mV or ±40mV respectively, when a 5V supply is connected to AVDD analog power supply pin. Channel B has a fixed gain of 32. On-chip power supply regulator eliminates the need for an external supply regulator to provide analog power for the ADC and the sensor. Clock input is flexible. It can be from an external clock source, a crystal, or the on-chip oscillator that does not require any external component. On-chip power-on-reset circuitry simplifies digital interface initialization.
There is no programming needed for the internal registers. All controls to the HX711 are through the pins.
FEATURES • Two selectable differential input channels • On-chip active low noise PGA with selectable gain
of 32, 64 and 128 • On-chip power supply regulator for load-cell and
ADC analog power supply • On-chip oscillator requiring no external
component with optional external crystal • On-chip power-on-reset • Simple digital control and serial interface:
pin-driven controls, no programming needed • Selectable 10SPS or 80SPS output data rate • Simultaneous 50 and 60Hz supply rejection • Current consumption including on-chip analog
power supply regulator: normal operation < 1.5mA, power down < 1uA • Operation supply voltage range: 2.6 ~ 5.5V • Operation temperature range: -40 ~ +85℃ • 16 pin SOP-16 package
APPLICATIONS • Weigh Scales
• Industrial Process Control
2.7~5.5V
VBG
PGAGain = 32, 64, 128
24-bit Σ∆ADC
Input MUX
Digital Interface
Analog Supply Regulator
Internal OscillatorBandgap Reference HX711
XI XO
DOUT
PD_SCK
RATE
BASE VSUP DVDD
INB-
INB+
INA-
INA+
To/From MCU
AVDD
AGND
Load cell
Fig. 1 Typical weigh scale application block diagram
VFB
R2 R1
0.1uF
10uF
S8550VAVDD VSUP
HX711
AVIA SEMICONDUCTOR 2
Pin Description
SOP-16L Package
VSUP
Analog Ground
BASE
Analog Power AVDD
Ch. A Negative Input
VFB
Ch. A Positive Input
AGND
Regulator Power
VBG
Regulator Control Output
INNA
INPA
Output Data Rate Control Input
Crystal I/O and External Clock Input
DVDD
RATE
XI
XO
DOUT
PD_SCKINPB
INNB
1
2
3
4
5
6
7
8
16
15
14
13
12
11
10
9
Regulator Control Input
Reference Bypass
Ch. B Negative Input
Ch. B Positive Input
Serial Data Output
Power Down and Serial Clock Input
Digital Power
Crystal I/O
Pin # Name Function Description
1 VSUP Power Regulator supply: 2.7 ~ 5.5V 2 BASE Analog Output Regulator control output（NC when not used） 3 AVDD Power Analog supply: 2.6 ~ 5.5V 4 VFB Analog Input Regulator control input（connect to AGND when not used） 5 AGND Ground Analog Ground 6 VBG Analog Output Reference bypass output 7 INA- Analog Input Channel A negative input 8 INA+ Analog Input Channel A positive input 9 INB- Analog Input Channel B negative input
10 INB+ Analog Input Channel B positive input 11 PD_SCK Digital Input Power down control (high active) and serial clock input 12 DOUT Digital Output Serial data output 13 XO Digital I/O Crystal I/O (NC when not used） 14 XI Digital Input Crystal I/O or external clock input, 0: use on-chip oscillator 15 RATE Digital Input Output data rate control, 0: 10Hz; 1: 80Hz 16 DVDD Power Digital supply: 2.6 ~ 5.5V
Table 1 Pin Description
HX711
AVIA SEMICONDUCTOR 3
KEY ELECTRICAL CHARACTERISTICS
Parameter Notes MIN TYP MAX UNITFull scale differential input range V(inp)-V(inn) ±0.5(AVDD/GAIN) V
Common mode input AGND+1.2 AVDD-1.3 V
Internal Oscillator, RATE = 0 10 Hz Internal Oscillator, RATE = DVDD 80 Crystal or external clock, RATE = 0 fclk/1,105,920
Output data rate
Crystal or external clock, RATE = DVDD fclk/138,240
Output data coding 2’s complement 800000 7FFFFF HEX
RATE = 0 400 ms Output settling time (1) RATE = DVDD 50
Gain = 128 0.2 mV Input offset drift Gain = 64 0.4
Gain = 128，RATE = 0 50 nV(rms)Input noise Gain = 128，RATE = DVDD 90
Input offset（Gain = 128） ±6 nV/℃Temperature drift Gain（Gain = 128） ±5 ppm/℃Input common mode rejection Gain = 128，RATE = 0 100 dB
Power supply rejection Gain = 128，RATE = 0 100 dB Reference bypass（VBG） 1.25 V Crystal or external clock frequency 1 11.0592 20 MHz
DVDD 2.6 5.5 V Power supply voltage AVDD，VSUP 2.6 5.5
Normal 1400 µA Analog supply current (including regulator) Power down 0.3
Normal 100 µA Digital supply current Power down 0.2
（1）Settling time refers to the time from power up, reset, input channel change and gain change to valid stable output data.
Table 2 Key Electrical Characteristics
HX711
AVIA SEMICONDUCTOR 4
Analog Inputs Channel A differential input is designed to
interface directly with a bridge sensor’s differential output. It can be programmed with a gain of 128 or 64. The large gains are needed to accommodate the small output signal from the sensor. When 5V supply is used at the AVDD pin, these gains correspond to a full-scale differential input voltage of ±20mV or ±40mV respectively.
Channel B differential input has a fixed gain of 32. The full-scale input voltage range is ±80mV, when 5V supply is used at the AVDD pin.
Power Supply Options Digital power supply (DVDD) should be the
same power supply as the MCU power supply.
When using internal analog supply regulator, the dropout voltage of the regulator depends on the external transistor used. The output voltage is equal to VAVDD=VBG*(R1+R2)/ R1 (Fig. 1). This voltage should be designed with a minimum of 100mV below VSUP voltage.
If the on-chip analog supply regulator is not used, the VSUP pin should be connected to either AVDD or DVDD, depending on which voltage is higher. Pin VFB should be connected to Ground and pin BASE becomes NC. The external 0.1uF bypass capacitor shown on Fig. 1 at the VBG output pin is then not needed.
Clock Source Options By connecting pin XI to Ground, the on-chip
oscillator is activated. The nominal output data rate when using the internal oscillator is 10 (RATE=0) or 80SPS (RATE=1).
If accurate output data rate is needed, crystal or external reference clock can be used. A crystal can be directly connected across XI and XO pins. An external clock can be connected to XI pin, through a 20pF ac coupled capacitor. This external clock is not required to be a square wave. It can come directly from the crystal output pin of the MCU chip, with amplitude as low as 150 mV.
When using a crystal or an external clock, the internal oscillator is automatically powered down.
Output Data Rate and Format When using the on-chip oscillator, output data
rate is typically 10 (RATE=0) or 80SPS (RATE=1).
When using external clock or crystal, output data rate is directly proportional to the clock or crystal frequency. Using 11.0592MHz clock or crystal results in an accurate 10 (RTE=0) or 80SPS (RATE=1) output data rate.
The output 24 bits of data is in 2’s complement format. When input differential signal goes out of the 24 bit range, the output data will be saturated at 800000h (MIN) or 7FFFFFh (MAX), until the input signal comes back to the input range.
Serial Interface Pin PD_SCK and DOUT are used for data
retrieval, input selection, gain selection and power down controls.
When output data is not ready for retrieval, digital output pin DOUT is high. Serial clock input PD_SCK should be low. When DOUT goes to low, it indicates data is ready for retrieval. By applying 25~27 positive clock pulses at the PD_SCK pin, data is shifted out from the DOUT output pin. Each PD_SCK pulse shifts out one bit, starting with the MSB bit first, until all 24 bits are shifted out. The 25th pulse at PD_SCK input will pull DOUT pin back to high (Fig.2).
Input and gain selection is controlled by the number of the input PD_SCK pulses (Table 3). PD_SCK clock pulses should not be less than 25 or more than 27 within one conversion period, to avoid causing serial communication error.
PD_SCK Pulses Input channel Gain
25 A 128
26 B 32
27 A 64
Table 3 Input Channel and Gain Selection
HX711
AVIA SEMICONDUCTOR 5
DOUT
PD_SCK 1 2
MSB LSB
24 25 Next Conversion：CH.A, Gain:128
Current Output Data Next Output Data
3 4
PD_SCK 1 2 24 25 Next Conversion：CH.B, Gain:323 4 26
PD_SCK 1 2 24 25 Next Conversion：CH.B, Gain:643 4 26 27
Fig.2 Data output, input and gain selection timing and control
T1
T2 T3
T4
One conversion period
Symbol Note MIN TYP MAX Unit
T1 DOUT falling edge to PD_SCK rising edge 0.1 µs
T2 PD_SCK rising edge to DOUT data ready 0.1 µs
T3 PD_SCK high time 0.2 1 50 µs
T4 PD_SCK low time 0.2 1 µs
Reset and Power-Down When chip is powered up, on-chip power on
rest circuitry will reset the chip.
Pin PD_SCK input is used to power down the HX711. When PD_SCK Input is low, chip is in normal working mode.
60µ s
Power down:
PD_SCK
Power down Normal
Fig.3 Power down control
When PD_SCK pin changes from low to high and stays at high for longer than 60µs, HX711 enters power down mode (Fig.3). When internal regulator is used for HX711 and the external transducer, both HX711 and the transducer will be
powered down. When PD_SCK returns to low, chip will reset and enter normal operation mode.
After a reset or power-down event, input selection is default to Channel A with a gain of 128.
Application Example Fig.1 is a typical weigh scale application using
HX711. It uses on-chip oscillator (XI=0), 10Hz output data rate (RATE=0). A Single power supply （2.7～5.5V） comes directly from MCU power supply. Channel B can be used for battery level detection. The related circuitry is not shown on Fig. 1.
HX711
AVIA SEMICONDUCTOR 6
Reference PCB Board (Single Layer)
Fig.4 Reference PCB board schematic
Fig.5 Reference PCB board layout
HX711
AVIA SEMICONDUCTOR 7
Reference Driver (Assembly) /*-------------------------------------------------------------------
Call from ASM: LCALL ReaAD
Call from C: extern unsigned long ReadAD(void);
.
.
unsigned long data;
data=ReadAD();
.
.
----------------------------------------------------------------------*/
PUBLIC ReadAD
HX711ROM segment code
rseg HX711ROM
sbit ADDO = P1.5;
sbit ADSK = P0.0;
/*--------------------------------------------------
OUT: R4, R5, R6, R7 R7=>LSB
---------------------------------------------------*/
ReadAD:
CLR ADSK //AD Enable（PD_SCK set low）
SETB ADDO //Enable 51CPU I/0
JB ADDO,$ //AD conversion completed?
MOV R4,#24
ShiftOut:
SETB ADSK //PD_SCK set high（positive pulse）
NOP
CLR ADSK //PD_SCK set low
MOV C,ADDO //read on bit
XCH A,R7 //move data
RLC A
XCH A,R7
XCH A,R6
RLC A
XCH A,R6
XCH A,R5
RLC A
XCH A,R5
DJNZ R4,ShiftOut //moved 24BIT?
SETB ADSK
NOP
CLR ADSK
RET
END
HX711
AVIA SEMICONDUCTOR 8
Reference Driver（C） //------------------------------------------------------------------- sbit ADDO = P1^5;
sbit ADSK = P0^0;
unsigned long ReadCount(void){
unsigned long Count;
unsigned char i;
ADDO=1;
ADSK=0;
Count=0;
while(ADDO);
for (i=0;i<24;i++){
ADSK=1;
Count=Count<<1;
ADSK=0;
if(ADDO) Count++;
}
ADSK=1;
Count=Count^0x800000;
ADSK=0;
return(Count);
}
HX711
AVIA SEMICONDUCTOR 9
Package Dimensions
10.109.70
6.205.80
1.27 0.480.39
1.601.20
SOP-16L Package
Unit: mmMAX
MINTyp
6.00
9.90
4.103.70
3.90
Tampilan Keseluruhan Program Arduino Sensor Load Cell Dengan Modul HX711
Sebagai Alat Untuk Mengukur Berat Tubuh.
#include <HX711.h>
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27 ,2,1,0,4,5,6,7,3, POSITIVE);
#define DOUT 3
#define CLK 2
HX711 scale(DOUT, CLK);
float calibration_factor = 1985; //-8050;
void setup() {
lcd.begin (16,2); //LCD untuk ukuran 16x2
Serial.begin(9600);
scale.set_scale();
scale.tare();//reset tehe scale to 0
long zero_factor=scale.read_average();
Serial.print("Zero factor: ");
Serial.println(zero_factor);
}
void loop()
{
scale.set_scale(calibration_factor);//Adjust to this calibration factor
Serial.print("Berat: ");
Serial.print(0.45359237*scale.get_units(),2);
delay(1000);
Serial.print(" Kg ");
Serial.print("calibration_factor: ");
Serial.print(calibration_factor);
Serial.println();
lcd.setCursor(0, 0); //baris pertama
lcd.print(“Berat: “);
lcd.print(0.434*scale.get_units(),2);
lcd.println("Kg");
lcd.setCursor(0, 1); //baris kedua
lcd.print(calibration_factor);
if(Serial.available())
{
char temp=Serial.read();
if(temp=='+'||temp=='a')
calibration_factor +=100;
else if(temp=='-'||temp=='z')
calibration_factor -=100;
}
}
Cara Untuk Melakukan Proses Kalibrasi Pada Sensor Load Cell Dengan Modul HX711
Pembuatan program kalibrassi untuk sensor load cell pada sketch arduino uno.
Hubungkan pengkabelan dari sensor loadcell ke pin input modul HX711, kemudian
output dri modul HX711 di hubungkan ke arduino uno.
Upload program pengkalibrasian tersebut ke arduino uno. Setelah done compling
munculkan serial monitor pada tampilan PC.
Kemudian pada tampilan serial monitor akan muncul angka-angka acak yang di
hasilkan dari sensor load cell dengan kondisi belum mendapatkan tekanan.
Dari angka-angka tersebut kutip salah satu dan masukan ke dalam program kalibrasi
yang tadi dibuat.
Beri beban atau tekanan pada sensor load cell dengan menggunakan batu timbangan,
kemudian pada serial monitor akan muncul angka-angka yang berbeda dari
sebelumnya.
Dari angka-angka tersebut kutipan kembali salah satu dan masukan ke dalam program
kalibrasi yang tadi di buat.
Lakukan perhitungan rumus dari angka-angka yang di kutip tadi.
P O M P A
mengetahui cara kerja pompa,
mengetahui kelebihan dan kekurangan pompa dan kompresor,
memilih jenis pompa dan kompresor.
menentukan tenaga pemompaan, karakteristik pompa, power pompa, NPSH, kavitasi, Putaran kritis,
Pemilihan pompa secara kuantitatif, ,
merancang pompa
Pompa : adalah pesawat pengangkut zat cair atau alat pembangkit energi
pada aliran zat cair. Dengan adanya pompa berarti sistem aliran zat cair menerima energi (-W) dari sistem
lingkungan. Energi yang diterima zat cair digunakan untuk mengganti tenaga yang hilang
karena gesekan antara zat cair yang mengalir dengan dinding pipa (F), dan/atau untuk
menaikkan kecepatan aliran (g2
2), dan/atau untuk menaikkan tekanan (
g
P
), dan/atau
untuk melawan ketinggian ( Z ).
Secara matematis hubungan tersebut dapat dituliskan dalam bentuk persamaan sebagai
berikut:
-W = (g
P
) + ( Z ) + (
g2
2)+F (1)
Persamaan (1) dikenal dengan persamaan Bernoully. Masing-masing kelompok mempunyai
dimensi panjang dan sering disebut dengan head.
Pembahasan lebih lanjut tentang pompa akan dikelompokkan menjadi dua bagian.
Bagian pertama berisikan bahasan secara KUALITATIF yang akan membahas prinsip kerja
pompa yang dilengkapi dengan gambar, kegunaan, kelebihan, kekurangn, karakteristik aliran,
detail secara konstruksi, dan gangguan yang mungkin terjadi serta kemungkinan
penyebabnya. Bahasan ini diharapkan dapat memberikan bekal pengetahuan dalam memilih
jenis pompa yang sesuai, mengoperasikan dengan benar, merawat dan mungkin
memperbaiki. Bagian kedua bersisikan bahasan secara KUANTITATIF yang akan membahas
perhitungan kapasitas pompa, head, power dan efesiensi. Dari bahasan ini diharapkan dapat
ditentukan spesifikasi pompa yang dapat melakukan tugas yang ditentukan dan mempunyai
efisiensi tinggi.
BAHASAN SECARA KUALITATIF
Berdasarkan prinsip kerjanya banyak sekali jenis pompa yang digunakan di industri
kimia, tetapi pada pembahasan ini dibatasi untuk jenis-jenis yang banyak digunakan
(populer). Pompa yang akan dibahas dikelompokkan menjadi dua yaitu:
I. POMPA DESAK (Positive displacement)
Pompa desak gerak berputar (Rotary pumps)
Pompa desak gerak bolak-balik (Reciprocating pumps)
II. POMPA PUSINGAN (CENTRIFUGAL PUMPS)
I. POMPA DESAK
Perpindahan zat cair dalam pompa desak didasarkan pada pembesaran (kerja isap) dan
kemudian pengecilan (kerja kempa) kembali ruang dalam rumah pompa.
Kecepatan aliran volum (kapasitas) pada pompa desak berbanding lurus dengan
jumlah pembesaran dan pengecilan ruang dalam rumah pompa tiap satuan waktu.
Kapasitas pompa desak secara umum dapat dikatakan tidak dipengaruhi oleh tekanan
yang dibangkitkan (head) dalam pompa. Jadi dapat disimpulkan bahwa kenaikkan
tekanan (head) yang dapat dicapai secara maksimum pada pompa desak tidak
tergantung pada jumlah pembesaran dan pengecilan ruang dalam rumah pompa tiap
satuan waktu.
Pada tekanan yang tinggi ada kemungkinan kapasitas sedikit berkurang hal ini
kemungkinan disebabkan adanya kebocoran.
I.1. POMPA DESAK GERAK BERPUTAR (rotary pumps)
Komponen pompa ini secara garis besar terdiri sebuah rumah pompa dengan
sambungan saluran isap (suction) dan sambungan saluran kempa (discharge) dan didalam
rumah pompa tersebut terdapat komponen yang berputar, yang dapat berupa roda gigi (gear
pumps), atau silinder dengan sudu-sudu (sliding-vane pumps), atau ulir (screw pumps).
Secara umum prinsip kerja rotary pumps adalah sebagai berikut. Berputarnya elemen
dalam rumah pompa menyebabkan penurunan tekanan pada saluran isap, sehingga terjadi
aliran cairan dari sumber masuk ke rumah pompa. Cairan tersebut akan mengisi ruang kosong
yang ditimbulkan oleh elemen-elemen yang berputar dalam rumah pompa tersebut, cairan
terperangkap dan ikut berputar. Pada saluran kempa terjadi pengecilan rongga, sehingga
cairan terkempakan ke luar. Untuk memperjelas hal ini akan dibahas satu-persatu jenis-jenis
pompa yang termasuk jenis rotary pumps.
I.1.A. POMPA RODA GIGI (GEAR PUMP)
Cara kerja
Ketika roda gigi berputar, terjadi penurunan tekanan pada rumah pompa sehingga
cairan mengalir dan mengisi rongga gigi. Cairan yang terperangkap dalam rongga gigi
terbawa berputar kemudian dikempakan dalam saluran pengeluaran, karena pada bagian ini
terjadi pengecilan rongga gigi
Gambar 1. Skema prinsip kerja pompa roda gigi dengan penggigian luar
(external gear pump)
Kegunaan
Saran umum untuk penggunaan gear pumps yaitu: Untuk mencegah terjadinya
kemacetan dan aus saat pompa digunakan maka zat cair yang dipompa tidak boleh
mengandung padatan dan tidak bersifat korosif.
Pompa dengan penggigian luar banyak digunakan untuk memompa minyak pelumas
atau cairan lain yang mempunyai sifat pelumasan yang baik.
Pompa dengan penggigian dalam dapat digunakan untuk memompa zat cair yang
mempunyai kekentalan (viskositas) tinggi, seperti tetes, sirop, dan cat.
Gambar 2. Potongan pompa roda gigi dengan penggigian luar (external
gear pump)
Gambar 3. Skema prinsip kerja pompa roda gigi dengan penggigian dalam
I.1.B. POMPA LOBE (LOBE PUMP)
Cara kerja
Cara kerja pompa lobe pada prinsipnya sama dengan cara kerja pompa roda gigi dengan
penggigian luar. Pompa jenis ini ada yang mempunyai dua rotor lobe atau tiga rotor lobe.
Kegunaan
Pompa lobe dapat digunakan untuk memompa cairan yang kental (viskositasnya tinggi)
dan mengandung padatan. Pemilihan dua rotor lobe atau tiga rotor lobe didasarkan atas
ukuran padatan yang terkandung dalam cairan, kekentalan cairan, dan kontinyuitas aliran.
Dua rotor lobe cocok digunakan untuk cairan kental, ukuran padatan yang relatif kasar
dengan kontinyuitas kecepatan aliran yang tidak halus.
Gambar 4. Cara kerja pompa lobe
I.1.B. POMPA DINDING (SLIDING-VANE PUMP)
Cara kerja
Pompa berporos tunggal yang di dalam rumah pompa berisi sebuah rotor berbentuk
silinder yang mempunyai alur-alur lurus pada kelilingnya. ke dalam alur-alur ini dimasukkan
sudu-sudu lurus yang menempel pada dinding dalam rumah pompa dan dapat berputar secara
radial dengan mudah. Rotor ini dipasang asimetri dalam rumah pompa. Ketika rotor berputar
tekanan dalam rumah pompa turun sehingga terjadi kerja isap dan pada saluran pemasukkan
terjadi pembesaran ruang kosong, sehingga cairan dapat mengalir dari sumber dan mengisi
rongga kosong dalam rumah pompa. Pada tempat pengeluaran terjadi pengecilan ruang
kosong sehingga pada tempat ini terjadi kerja kempa. Dengan cara ini secara berturut-turut
terjadi kerja isap dan kerja kempa.
Kegunaan
Pompa dinding vane dapat digunakan sebagai pompa vakum.
Gambar 5. Skema prinsip kerja pompa
sliding vane
I.1.C. POMPA ULIR (SCREW PUMP)
Cara kerja
Oleh gerak putar poros ulir zat cair mengalir dalam arah aksial. Pompa jenis ini hanya
dapat digunakan untuk tekanan pada saluran kempa lebih rendah dari tekanan pada saluran
isap dan bila zat cair yang dipompa mempunyai kekentalan tinggi. Pada keadaan kering
pompa ini tidak dapat mengisap sendiri, sehingga sebelum digunakan pompa ini harus terisi
cairan yang akan dipompa (dipancing).
Kegunaan
Sama halnya dengan pompa roda gigi, pompa ulir ini cocok untuk memompa zat cair
yang bersih dan mempunyai sifat pelumasan yang baik.
Secara umum pompa rotary mempunyai kecepatan aliran volum yang konstan asal
kecepatan putarannya dapat dipertahankan tetap. Selain itu alirannya lebih teratur (tidak
terlalu pulsatif). Hal ini sangat berbeda dengan pompa reprocating (bandingkanlah setelah
pembahasan pompa reprocating). Pompa rotary cocok untuk operasi pada kisaran tekanan
sedang dan untuk kisaran kapasitas dari kecil sampai sedang (lihat gambar pemilihan jenis
pompa berdasarkan karanteristiknya)
Gambar 6. Skema prinsip kerja pompa ulir berporos tunggal
Gambar 7. Skema prinsip kerja pompa ulir berporos ganda (double screw pump)
Gambar 8. Potongan pompa ulir berporos ganda
Gambar 9. Potongan ‘traveling cavity pump’ salah satu jenis pompa ulir
Karakteristik pompa desak gerak berputar
Hubungan antara tekanan yang dibangkitkan (head) dan kecepatan aliran volum
(kapasitas) sering disebut dengan karakteristik pompa. Seperti yang telah disebutkan di depan
bahwa kapasitas pompa desak tidak dipengaruhi oleh tekanan yang dibangkitkan. Salah satu
contoh karakteristik pompa rotary yaitu pompa roda gigi dengan penggigian luar, disajikan
pada Gambar 10.
Gambar 10. Karekteristik pompa roda gigi penggigian luar
Mesin penggerak pompa rotary
Mesin penggerak pompa rotary yang paling banyak dijumpai adalah motor listrik dan
mesin uap.
Detail secara konstruktif pompa roda gigi
Seperti telah dijelaskan di depan bahwa aliran volum pompa roda gigi sebanding
dengan jumlah putaran. Akan tetapi jumlah putaran tidak boleh ditingkatkan secara
sembarangan. Karena zat cair harus harus mandapatkan cukup waktu untuk mengisi rongga-
rongga kosong di sisi isap sampai penuh. Bila jumlah putaran terlalu tinggi maka rongga-
rongga tidak terisi sampai penuh, dengan demikian maksud memperbesar aliran volum tidak
tercapai. Makin kental zat cair yang dipompa, makin sukar zat cair itu mengalir dan makin
banyak waktu yang diperlukan untuk mengisi rongga-rongga gigi, jadi harus makin rendah
pulajumlah putaran persatuan waktu yang digunakan.
Bila ditijau secara sekilas pompa roda gigi dapat dengan mudah dirubah arah alirannya.
Akan tetapi tidak demikian kenyataannya, ada beberapa alasan yang mendasari hal ini.
1. Peralihan dari bagian kempa ke bagian isap untuk pompa roda gigi terletak pada garis
sumbu Y-Y (Gambar 11). Pada penggigian roda yang banyak digunakan sebuah gigi
mengisi rongga gigi dari roda yang terletak berhadapan, sedikit sebelum gigi tersebut
melewati garis sumbu Y-Y. Pada keadaan ini sisa sedikit cairan yang masih terdapat
dalam rongga gigi, ketika roda berputar lebih lanjut, tidak dapat mengalir dan akan
berada pada pada tekanan yang sangat tinggi sehingga dapat menimbulkan gaya yang
sangat besar. Untuk menghindari keadaan ini terjadi maka sedikit disebelah kanan
garis sumbu Y-Y (sisi kempa) dibuat lubang pelepas yang kecil (Gambar 11),
sehingga sisa cairan dapat mengalir keluar. Jika arah putar dibalik, maka tempat
lubang pelepas tersebut akan berada di sebelah garis sumbu Y-Y yang keliru.
2. Kadang-kadang bantalan pompa dilumasi oleh zat cair yang dipompa dari sisi kempa.
Bila arah putaran dibalik, maka bantalan tidak mendapatkan pelumasan dengan baik.
Masih banyak alasan-alasan lain yang menyebabkan pompa roda gigi tidak dapat
dirubah arah alirannya dengan mudah.
Pada sebuah pompa roda gigi kadang-kadang dipergunakan sebuah katup limpah yang
diperlengkapi dengan pegas guna melindungi pompa dan/atau sistem saluran terhadap
tekanan tinggi. Bila takanan pompa menjadi terlampau tinggi, katup membuka dan terjadilah
hubungan antara sisi isap dan sisi kempa, sehingga tekanan tidak dapat meningkat lebih
lanjut.
Gambar 11. Pompa roda gigi dengan lubang pelepas pada satu sisi
sehingga arah putar tidak dapat dibalik
I.2. POMPA DESAK GERAK BOLAK-BALIK (Reciprocating pumps)
Pada pompa desak gerak bolak-balik, gerak putar dari mesin penggerak diubah menjadi
gerak bolak-balik dari torak (piston), atau plunyer (plunger), atau membran yang terdapat
dalam rumah pompa. Pompa desak gerak bolak-balik dapat digolongkan dalam tiga jenis
yaitu: pompa torak, pompa plunyer, dan pompa membran.
I.2.1. POMPA TORAK
Pompa torak merupakan pompa yang banyak digunakan dalam kelompok pompa desak
gerak bolak-balik. Menurut cara kerjanya pompa torak dapat dikelompokkan dalam kerja
tunggal dan kerja ganda. Sedangkan menurut jumlah silinder yang digunakan, dapat
dikelompokkan dalam pompa torak sinder tunggal dan pompa torak silinder banyak.
Cara kerja
Untuk pompa torak kerja tunggal dan silinder tunggal, aliran cairan terjadi sebagai berikut.
Bila batang torak dan torak bergerak ke atas, zat cair akan terisap oleh katup isap di sebelah
bawah dan pada saat yang sama cairan yang ada disebelah atas torak akan terkempakan ke
luar. Jika torak bergerak ke bawah katup isap akan tertutup dan katup kempa terbuka
sehingga cairan tertekan ke atas torak melalui katup kempa. Dengan gerakan ini maka akan
terjadi kerja isap dan kerja kempa secara bergantian. Aliran cairan yang dihasilkan terputus-
putus.
Cara kerja pompa torak kerja ganda pada prinsipnya sama dengan cara kerja pompa torak
kerja tunggal, tetapi pada pompa torak kerja ganda terdapat dua katup isap dan dua katup
kempa yang masing-masing bekerja secara bergantian. Sehingga pada saat yang sama terjadi
kerja isap dan kerja kempa. Karena itu aliran zat cair menjadi relatif lebih teratur.
Untuk memperoleh kecepatan aliran zat cair yang lebih konstan dapat digunakan pompa
torak kerja ganda dengan silinder banyak.
Gambar 12. Skema prinsip kerja pompa torak kerja tunggal silinder tunggal
Gambar 13. Skema prinsip kerja pompa torak kerja ganda silinder tunggal
Gambar 14. Potongan pompa torak kerja ganda silinder tunggal
Gambar 15. Aliran zat cair pompa torak kerja tunggal silinder tunggal
Gambar 16. Aliran zat cair pompa torak kerja ganda silinder tunggal
Gambar 17. Aliran zat cair pompa torak kerja ganda dengan tiga silinder
Kegunaan
Pompa torak cocok digunakan untuk pekerjaan pemompaan dengan daya isap (suction
head) yang tinggi disamping itu pompa torak dapat digunakan untuk memompa udara dalam
kapasitas yang besar.
Detail secara konstruktif pompa torak
Pompa torak terdiri dari komponen-komponen berikut: 1. torak, 2. silinder, 3. katup, 4.
mekanik engkol dan mekanik batang penggerak, 5. lemari roda gigi, dan 6. satu sungkup
udara atau lebih. Bagian ini masing-masing akan dibahas dengan lebih rinci.
TORAK
Torak mengatur perpindahan tempat zat cair. Torak terdiri dari sejumlah cakra yang
biasanya terbuat dari besi tuang dan diantaranya dipasang sebuah atau lebih gelang perapat,
yang bertugas merapatkan ruang antara antara torak dan silinder. Gelang perapat dapat
berupa manset atau gelang torak.
Kadang-kadang torak pada penggunaannya tidak diperlengkapi dengan gelang perapat
khusus. Untuk mengurangi rugi bocor biasanya totak dibuat lebih panjang dan
disekelilingnya diberi alur labirin. Oleh karena torak tidak atau hampir tidak menyinggung
silinder maka rugi gesekan tidak besar, sehingga dapat diperoleh penghematan kerja.
Gambar 18. Manset
Gambar 19. Gelang torak dan cara pemasangannya
Gambar 20. Torak dengan perapat labirin
SILINDER
Silinder biasanya dilapisi dengan perunggu atau lapisan lain yang dapat diganti. Bagian
sebelah dalam harus dibuat sebulat dan selicin mungkin. Sehingga bila aus pelapis silinder
dapat diganti dengan mudah.
KATUP
Katup gunanya untuk membuka dan menutup lubang pemasukkan dan lubang
pengeluaran ke dan dari silinder pada saat yang tepat dan bekerja secara otomatis karena
adanya perbedaan tekanan di atas dan di bawah katup. Sering kali katup diperlengkapi
dengan pegas katup guna menutup katup menurut cara dan pada saat yang tepat.
MEKANIK ENGKOL
Mekanik engkol dan mekanik batang penggerak mengatur supaya gerak putar motor
diubah menjadi gerak bolak-balik torak.
LEMARI RODA GIGI
Jumlah putaran motor diperlambat oleh suatu transmisi tali. Pada pompa torak yang
berjalan lambat, jumlah putaran cakra-tali yang tinggi diperlambat sampai ke jumlah putaran
poros engkol yang sesuai melalui suatu transmisi roda gigi. Lemari roda gigi harus diisi
minyak sampai ketinggian tertentu. Minyak tidak hanya mengatur pelumasan roda gigi tetapi
juga mengatur pelumasan mekanik engkol.
SUNGKUP UDARA
Sungkup udara digunakan agar aliran zat cair stabil (tetap). Tanpa sungkup udara aliran
zat cair sering berubah-ubah hal ini disebabkan karena kecepatan torak sulit dipertahankan
stabil. Ada dua sungkup udara yaitu sungkup udara isap dan sungkup udara kempa. Pada saat
langkah kempa bila ada kenaikkan kecepatan torak sebagian zat cair dikempakan kedalam
sungkup udara kempa. Dengan demikian udara yang ada didalam sungkup terdesak sehingga
tekanannya meningkat, bila kecepatan torak turun kembali maka air dapat mengalir keluar
dari sungkup udara dengan sendirinya. Jika pompa sudah beroperasi pada waktu yang cukup
lama ada kemungkinan pompa berbunyi gaduh, hal ini disebabkan karena udara sebagian
besar telah hilang dari sungkup udara. Pada saat seperti ini perlu dilakukan penambahan
udara ke dalam sungkup dengan cara membiarkan sebentar pompa menghisap udara atau
mengeluarkan air dari dalam sungkup.
I.2.2. POMPA PLUNYER (PLUNGER PUMP)
Cara kerja
Prinsip kerja pompa plunyer sama dengan prinsip kerja pompa torak, tetapi torak
diganti dengan plunyer.
Kegunaan
Pompa plunyer pada umumnya digunakan untuk aliran volum (kapasitas) yang kecil
tetapi tekanan yang dapat dicapai lebih tinggi dari pada yang dapat dicapai dengan pompa
torak. Pompa plunyer banyak digunakan untuk pompa bahan bakar motor diesel.
Gambar 21. Prinsip kerja pompa plunyer
Gambar 22. Pompa plunyer dengan penggerak uap (steam-driven tanden duplex plunger
pump) I.2.3. POMPA MEMBRAN
Gambar 23. Prinsip kerja pompa membran
Cara kerja
Pada pompa ini, pembesaran dan pengecilan ruang dalam rumah pompa disebabkan
oleh membran yang kenyal. Seperti halnya pompa torak, pompa membran dapat digunakan
sebagai kerja tunggal dan kerja ganda, dan juga memberikan aliran cairan yang terputus-
putus.
Kegunaan
Pompa membran sering digunakan untuk memompa air kotor (pompa kepala kucing)
dan dapat digunakan untuk pompa bahan bakar.
Mesin penggerak pompa desak gerak bolak-balik
Pompa desak gerak bolak-balik digerakkan oleh motor listrik atau mesin uap, yang
dilengkapi dengan tali atau rantai yang menghubungkan antara motor penggerak dengan roda
gigi dan poros engkol untuk merubah kerja putar menjadi kerja bolak-balik.
Karakteristik pompa desak gerak bolak-balik
Seperti halnya karakteristik pompa desak gerak berputar, kapasitas pompa desak gerak
bolak-balik tidak dipengaruhi oleh tekanan yang dibangkitkan.
II.POMPA SENTRIFUGAL (CENTRIFUGAL PUMPS)
Pada kelompok pompa sentrifugal ini akan dibicarakan berperapa jenis pompa yang
merupakan modifikasi dari pompa sentrifugal ini yaitu 1. pompa sentrifugal itu sendiri, 2.
pompa sentrifugal baling-baling, 3. pompa baling-baling, dan 4. pompa aliran pusar.
II.1. POMPA SENTRIFUGAL (RADIAL FLOW PUMP)
Cara kerja
Dalam bentuknya yang sederhana, pompa sentrifugal terdiri dari dari sebuah kipas yang
berputar dalam rumah pompa. Rumah pompa mempunyai dua saluran yaitu saluran isap dan
saluran kempa. Terhadap arah putaran biasanya sudu-sudu kipas dibengkokkan ke belakang.
Sebelum pompa dijalankan rumah pompa dan saluran isap harus terisi zat cair, untuk menjaga
agar zat cair tidak mengalir dari saluran isap dan rumah pompa kembali ke sumber biasanya
dibagian bawah saluran isap dipasang katup kaki.
Bila kipas berputar dengan cepat, maka sudu-sudu kipas memberikan gerak berputar
kepada zat cair yang berada di dalam rumah pompa. Gaya sentrifugal yang terjadi mendorong
zat cair ke bagian keliling sebuah luar kipas dan terkempakan keluar. Karena itu pada lubang
saluran masuk ke dalam kipas di dalam rumah pompa timbul ruang kosong sehingga
tekanannya turun (hampa udara). Oleh sebab itu cairan dapat terdorong masuk ke dalam
rumah pompa atau terjadi kerja isap. Pada keliling sebelah luar kipas, zat cair mengalir dalam
rumah pompa dengan tekanan dan kecepatan tertentu. Zat cair mengalir sedemikian rupa
dalam aliran yang tidak terputus-putus dari saluran isap melalui pompa ke saluran kempa.
Gambar 24. Skema prinsip kerja dan arah aliran dalam pompa sentrifugal
Pompa sentrifugal jauh lebih banyak digunakan (lebih populer) dari pada pompa desak.
Karena bila dibandingkan pompa desak pompa sentrifugal mempunyai beberapa kelebihan
disamping kekurangan yang ada. Walaupun demikian untuk keperluan-keperluan tertentu
tetap diperlukan pompa desak. Adapun kelebihan dan kekurangan yang dimililki pompa
sentrifugal adalah sebagai berikut:
Kelebihan
1. Pada aliran volum yang sama harga pembelian lebih murah.
2. Tidak banyak bagian yang bergerak (tidak ada katup) sehingga biaya perawatannya
rendah.
3. Lebih sedikit memerlukan tempat.
4. Jumlah putaran tinggi sehingga memungkinkan digerakkan langsung oleh motor listrik
atau turbin.
5. Jalannya tenang sehingga fondasi dapat dibuat ringan.
6. Bila konstruksi disesuaikan dapat digunakan untuk memompa cairan yang mengandung
kotoran atau padatan.
7. Aliran zat cair yang diperoleh tidak terputus-putus.
Kekurangan
1. Randemen rendah terutama untuk aliran volum yang kecil dan daya dorong yang tinggi.
2. Dalam pelaksanaan normal tidak dapat menghisap sendiri.
3. Tidak cocok untuk memompa cairan yang kental, terutama pada aliran volum yang kecil.
Kemampuan head dan kapasitas yang dapat ditimbulkan oleh pompa jenis ini terbatas,
karena pada nilai yang tinggi efisiensi pompa tersebut akan turun (tidak ekonomis). Bila
diperlukan kapasitas atau head yang tinggi dapat digunakan atau dipilih pompa sentrifugal
jenis DOUBLE SUCTION ATAU MULTISTAGE.
DOUBLE SUCTION
Pompa jenis ini dipilih bila diperlukan kapasitas pemompaan yang tinggi tetapi head
rendah
Cara kerja
Dalam rumah pompa terdapat dua kipas yang dipasang saling membelakangi (back to
back). Pemasukan umpan melalui dua sisi sehingga pompa ini ekivalen dengan dua buah
pompa dengan satu kipas yang bekerja secara paralel. Kapasitas pompa jenis ini sama dengan
jumlah kapasitas masing-masing kipas. Tetapi head yang dihasilkan sama dengan satu kipas
dengan diameter dan kecepatan putar yang sama.
Gambar 25. Pompa sentrifugal double suction
MULTI STAGE
Pompa jenis ini dipilih bila diperlukan head pemompaan yang tinggi dimana single
stage pump tidak ekonomis. Pompa ini mampu beroperasi sampai head 3000 psia dan
kapasitas pemompaan sampai 3000 gallon per menit.
Cara kerja
Dalam pompa terdapat beberapa buah kipas yang dipasang secara seri dalam satu poros.
Total head yang ditimbulkan oleh pompa jenis ini sama dengan jumlah head yang dihasilkan
masing-masing kipas. Tetapi kapasitasnya sama dengan kapasitas yang melalui satu buah
kipas.
Gambar 26. Dua arah aliran dalam pompa multistage, dengan arah aliran ini gaya aksial
yang terjadi dapat diabaikan pengaruhnya.
Karakteristik pompa sentrifugal
Pada pompa sentrifugal head yang dapat dicapai dan kapasitas terdapat hubungan yang
tidak dapat dipisahkan (berbeda dengan pompa desak). Hubungan ini secara umum dapat
dinyatakan sebagai berikut, bila head bertambah besar maka kapsitasnya akan menurun asal
semua data pompa yang lainnya dipertahankan tetap. Karekteristik pompa yang berbeda akan
berbeda pula.
Gambar 27. Contoh karakteristik pompa sentrifugal
II.2. POMPA SENTRIFUGAL BALING-BALING (MIXED FLOW PUMP)
Cara kerja
Pompa sentrifugal baling-baling merupakan peralihan antara pompa sentrifugal (radial
flow pump) dan pompa baling-baling (axial flow pump). Kipas pompa jenis ini mempunyai
sudu yang dibengkokkan dalam tiga jurusan (tiga dimensi). Adapun cara kerjanya sama
dengan pompa sentrifugal.
Kegunaan
Pompa jenis ini biasanya digunakan untuk aliran volum yang besar tetapi daya
dorongnya rendah.
Gambar 28. Skema prinsip pompa sentrifugal baling-baling
Gambar 29. Kipas pompa sentrifugal baling-baling (mixed flow)
II.3. POMPA BALING-BALING (AXIAL FLOW PUMP)
Cara kerja
Pada pompa jenis ini zat cair mengalir pada arah axial dan dapat digunakan untuk aliran
horisontal atau vertikal. Pompa jenis ini tidak dapat menghisap sendiri sehingga dalam
pemakaiannya diperlukan pompa vakum kecil untuk mengusir udara dari rumah pompa.
Kadang-kadang pada kipas pompa ini diperlengkapai dengan sudu yang dapat diatur (disetel)
ketika sedang bekerja, sehingga aliran volum atau daya dorongnya dapat diatur.
Kegunaan
Pompa baling-baling digunakan untuk aliran volum yang sangat besar pada daya
dorong (tekanan) yang rendah.
Gambar 30. Skema prinsip pompa baling-baling
Gambar 31. Kipas pompa baling-baling
II.4. POMPA SLURRY
Cara kerja
Pada jenis pompa ini, kipas tidak dipasang dipusat rumah pompa melainkan di sisi
samping. Kipas yang sedang berputar memberkan energi kepada zat cair yang berada didalam
rumah pompa. Gerak rotasi aliran zat cair sudah mulai pada ujung saluran isap pompa.
Karena lubang laluan zat cair dalam lubang pompa cukup luas sehingga dapat digunakan
untuk memompa cairan yang mengandung padatan dan jarang terjadi penyumbatan. Pompa
ini bersifat tidak menghisap sendiri.
Gambar 32. Pompa slurry
Kegunaan
Pompa ini dapat digunakan intuk memompa cairan yang sangat kotor, untuk memompa
luluhan kertas pada pabrik kertas, dan untuk memompa luluhan makanan dalam industri
bahan makanan.
Detail secara konstruktif pompa sentrifugal
Bagian-bagian pompa sentrifugal berdasarkan cara pemasangannya atau cara
pembongkarannya dapat dikelompokkan menjadi tiga.
1. Pompa sentrifugal yang terbagi secara radial
2. Pompa sentrifugal yang terbagi secara aksial
3. Pompa sentrifugal yang dipasang menurut cara back pull out
Pompa sentrifugal yang terbagi secara radial
Bagian dari pompa yang harus dikeluarkan pada waktu pembongkaran tersusun secara
tegak lurus terhadap garis sumbu poros pompa.
Keuntungan
Cara ini merupakan konstruksi yang murah dan stabil.
Kekurangan
Pada waktu pembongkaran, semua saluran harus dilepas dan pompa harus dikeluarkan
dari fondasi.
Gambar 33. Pompa sentrifugal yang terbagi secara radial
Pompa sentrifugal yang terbagi secara aksial
Bagian dari pompa ini yang harus dikeluarkan pada waktu pembongkaran guna
mencapai bagian dalam pompa tersusun sejajar dengan poros pompa. saluran isap dan saluran
kempa terletak pada bagian bawah dari rumah pompa.
Keuntungan
Setelah pembongkaran rumah pompa dan kap bantalan, pompa dapat diperiksa
seluruhnya dan bila perlu dapat dikeluarkan. Sedangkan semua saluran tetap tinggal pada
tempatnya.
Kekurangan
Pompa jenis ini mahal harganya.
Gambar 34. Pompa sentrifugal yang terbagi secara aksial
Konstrusi back pull out
Konstruksi ini membutuhkan kopling khusus pada tiga bagian. Bagian tengah kopling
dapat dilepas dari rangkaian keseluruhan dengan sangat mudah. Panjang bagian kopling dapat
dilepas dari rangkaian keseluruhan dengan sangat mudah. Panjang bagian ini diatur
sedemikian rupa sehingga bagian tersebut dapat dikeluarkan, dudukan bantalan dapat
dikeluarkan lengkap dengan poros dan kipas. Elektro motor dan rumah pompa dapat tetap
tinggal di atas pelat fondasi, saluran tidak perlu dilepas.
Keuntungan
Seluruh bagian yang dapat berputar dapat dibongkar dengan mudah.
Kekurangan
Pada pemasangan ini dibutuhkan kopling khusus (kopling spacer)
Gambar 35. Kopling spacer dan back pull our door
KIPAS
Bentuk kipas dan sudu kipas yang digunakan harus disesuaikan dengan jenis zat cair
yang dipompa, head dan kapasitas yang diperlukan dan jumlah putaran. Hal ini perlu
diperhatikan agar efisiensi pompa tinggi. Tetapi pada keadaan tertentu, kadang-kadang
pompa dikorbankan atau merupakan prioritas yang kedua dibandingkan tujuan
pemompaannya. Misalnya untuk zat cair yang mengandung banyak padatan diutamakan
dipilih jenis pompa yang mempunyai lubang laluan yang besar daripada jenis pompa yang
memberikan efisiensi yang tinggi.
Pengaruh kipas terhadap karakteristik pompa
Bentuk, ukuran, jumlah sudu, dan kecepatan putar kipas mempunyai pengaruh yang
besar terhadap karakteristik pompa. Makin tinggi diameter kipas dan kecepatan putarnya
amiin tinggi, maka makin tinggi pula head yang dapat dicapai. Sedangkan lengkungan sudu
berpengaruh relatif sedikit terhadap head, tetapi sangat berpengaruh terhadap efieinsi pompa
tersebut. Kapasitas pompa sangat dipengaruhi oleh ukuran lubang laluan kipas. Bila
diinginkan kapasitas tertentu, lubang laluan kipas, lubang saluran masuk, dan lebar sudu
harus mempunyai ukuran ayng tepat. Ada beberapa jenis kipas dalam pompa sentrifugal,
antara lain:
Kipas tertutup
Sudu-sudu kipas terkurung dalam dinding kipas. Sudu-sudu kipas dapat dilengkungkan
satu atau dua kali. Kipas jenis ini cocok untuk memompa zat cair yang bersih atau tidak
mengandung kotoran.
Gambar 36. Kipas tertutup dengan sudu yang dilengkungkan satu kali
Gambar 37. Kipas tertutup dengan sudu yang dilengkungkan dua kali
Kipas setengah terbuka
Kipas jenis ini sudu pada sisi yang menghadap ke saluran masuk terbuka. Efisiensi
pompa untuk kipas jenis ini lebih rendah dibandingkan dengan kipas yang tertutup. Pompa
dengan jenis kipas ini dapat digunakan untuk memompa cairan yang mengandung padatan.
Gambar 38. Kipas setengah terbuka
Kipas terbuka
Kipas jenis ini sudu-sudunya tampak dari kedua sisi. Efisiensi kipas jenis ini lebih
rendah dibandingkan dengan kipas setengah terbuka.
Gambar 39. Kipas terbuka
Gambar 40. Bentuk lain kipas terbuka
Kipas jenis pertama (gambar 39) cocok unuk memompa cairan yang mengandung
kotoran. Sedangkan untuk kipas jenis kedua cocok untuk memompa cairan ayng bersih,
karena pada kipas ini jarak antar sudu kecil dan jarak antara kipas dan dinding rumah juga
sempit.
Kipas Saluran
Kipas ini terdiri dari dua atau tiga saluran segi panjang yang dibengkokkan dan semua
saluran berhubungan dengan saluran pemasukkan. Efisiensi kipas jenis ini lebih tinggi
daripada kipas terbuka. Oleh karena lubang laluan saluran besar, maka kipas jenis ini cocok
untuk memompa cairan yang banyak mengandung padatan.
Gambar 41. Kipas saluran
SELF-PRIMING PUMPS
Self-priming adalah sifat pompa yang pada keadaan kering dapat menghisap sendiri.
pada dasarnya semua pompa desak (positive displacement pumps) bersifat self-priming
kecuali pompa ulir (screw pumps). Sedangkan semua jenis pompa sentrifugal pada dasarnya
bersifat not self-priming, kecuali pompa sentrifugal yang telah dimodifikasi bentuk rumah
pompa dan salurannya. Contoh pompa sentrifugal yang self-priming adalah pompa nagle
(nagle pumps).
GANGGUAN YANG MUNGKIN TERJADI PADA POMPA SENTRIFUGAL DAN
KEMUNGKINAN PENYEBABNYA
Gangguan yang mungkin dijumpai pada pemakaian pompa sentrifugal dan
kemungkinan-kemungkinan penyebabnya, dapat dilihat pada Daftar I. Adapun untuk jenis
pompa yang lain dapat dicari pada pustaka.
