DriverMotor DC Pintu Air

Pompa Air

Driver Seven Segment

MotorDC

MotorAC

Seven Segment

PLC

DriverMotor AC

Sumber 220 V

Komputer

Power Supply

Sensor Level Air

LCD Interface LCD

Buzer dan LED

BAB III

PRINSIP KERJA RANGKAIAN PENANGGULANGAN ROB

MENGGUNAKAN POMPA AIR DENGAN MOTOR AC BERBASIS PLC

3.1 Blok Diagram Sistem

Blok diagram dari “Prinsip Kerja Rangkaian Penanggulangan Rob

Menggunakan Pompa Air Dengan Motor AC Berbasis PLC” ditunjukkan pada

gambar 3.1.

Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem Penanggulangan Rob Menggunakan Pompa

Air Dengan Motor AC Berbasis PLC

57

58

Sistem yang akan dibuat dapat dijabarkan dalam beberapa blok sitem, yaitu :

1. Rangkaian Catu Daya

Berfungsi sebagai sumber tegangan pada penanggulangan rob yang

berbasis PLC.

2. Rangkaian Sensor Ketinggian Level Air

Berfungsi sebagai pendeteksi ketinggian level air yang nantinya akan di

ubahnya ke dalam rangkaian komparator tegangan.

3. Rangkaian PLC Interface

Berfungsi sebagai rangkaian buffer yang menghubungkan dari outputan

sensor menuju inputan PLC.

4. Rangkaian Driver Relay

Berfungsi sebagai pemacu motor driver yang menggerakkan konveyor

pada alat pencacah dan pengepakan permen.

3.2 Cara Kerja Rangkaian Tiap Blok

3.2.1 Rangkaian Catu Daya

Rangkaian catu daya digunakan untuk men-supply seluruh rangkaian

yang memerlukan tegangan sesuai dengan tegangan kerja rangkaian.

Rangkaian catu daya terdiri atas beberapa bagian, yaitu transformator step

down, rectifier, filter¸ dan pengatur tegangan. Blok diagram catu daya

diperlihatkan gambar 3.2. sebagai berikut:

+12 V

-12 V

59

Gambar 3.2. Blok Diagram Catu Daya

Transformator step down digunakan untuk menurunkan sumber

tegangan berupa tegangan AC sebesar 220 VAC, sehingga akan dihasilkan

tegangan AC dengan tegangan rendah sebesar +12 -0 -12 VAC. Output dari

transformator step down kemudian disearahkan dengan menggunakan

rectifier yang menghasilkan tegangan DC. Untuk menghasilkan DC halus

digunakan filter sebelum disalurkan ke sebuah rangkaian yang akan mengatur

dan menstabilkan tegangan, sehingga dari rangkaian pengatur tegangan akan

diperoleh output DC yang stabil dan konstan.

Rangkaian catu daya yang digunakan dalam aplikasi ini diperlihatkan

gambar 3.3. sebagai berikut:

Trafo 2A

Vin1

GN

D2

+5V 3MC7812

2200uFC? AC 220

Sw Power

+24Vd

4700uF

Vin1

GN

D2

+5V 3MC7805T

2200uF

+5Vdc

Ground

TIP3055

Dioda 2A+12Vd

`

Gambar 3.3. Rangkaian Catu Daya

60

Pada pembuatan alat penanggulangan ROB, rangkaian catu daya ini

mengeluarkan 3 macam outputan yaitu 24 Volt DC,12 Volt DC dan 5 Volt

DC. Rangkaian ini mendapat tegangan AC 220V dari jala-jala listrik masuk

ke primer transformator step down, trafo 2 A yang menurunkan tegangan AC

220V menjadi tegangan AC 24 Volt pada sekundernya. Tegangan AC 24 Volt

ini untuk menjadi tegangan DC maka digunakan 4 buah dioda/dioda briade

yang berfungsi sebagai penyearah gelombang penuh pada transformator.

Setelah melalui 4 buah dioda/dioda briade, tegangan keluaran menjadi

tegangan DC 24V. Tegangan ini masih banyak mengandung tegangan ripple.

Untuk menghaluskan tegangan ripple maka digunakan kapasitor 4700

µF/50V. Sehingga dihasilkan tegangan DC 24V yang lebih halus. Tegangan

DC 24V ini digunakan untuk suplay PLC.

Dengan menggunakan kapasitor, sinyal-sinyal AC yang masih terbawa

akan ditanahkan, sedangkan sinyal DC akan diteruskan ke IC regulator MC

7812 dan MC7805T. IC regulator MC7812 dan MC7805T adalah IC penurun

tegangan yang digunakan untuk menstabilkan tegangan output dan

menurunkan tegangan menjadi tegangan DC 12 dan 5V. Kemudian, keluaran

dari IC regulator MC7805T disaring lagi dengan menggunakan kapasitor

2200 µF/16V.Sehingga dihasilkan tegangan DC 5V yang lebih halus.

Selanjutnya, transistor TIP3055 digunakan untuk penguat arus karena

IC 7805 hanya bisa memberikan sumber sampai 0,5A. Untuk itu digunakan

transistor TIP3055 yang menurut data sheet mampu memberikan sumber

sampai 15A. Tegangan output DC dari transistor ini pada kaki emitor sebesar

61

5V dengan arus maksimal adalah arus pada transformator 2A. Tegangan DC

5V ini digunakan untuk mensuplay sensor.

Sedangkan tegangan DC 12 Volt ini disamping mensetabilkan atau

mensetarakan menggunakan IC regulator MC7812, tegangan ini tidak

menggunakan transistor sebagai penguat arus karena dalam aplikasi system

PLC, tegangan DC 12 Volt jarang digunakan,sehingga arus IC regulator yang

digunakan sudah mencukupi untuk mensuplai rangkaian-rangkain

pendukung. Kemudian, keluaran dari IC regulator MC7812 disaring lagi

dengan menggunakan kapasitor 2200 µF/16V.Sehingga dihasilkan tegangan

DC 12V yang lebih halus.

3.2.2 Rangkaian Sensor limit switch

Gambar 3.4.

Rangkaian Sensor Ketinggian Air dengan Komparator Tegangan

10K

50K

24

5

31

2

LM339AN

10K

50K

31

2

16

7

LM339AN

10K

50K

31

2

148

9

LM339AN

10K

+5Vcc

50K

31

2

1311

10

LM339AN

10K

50K

24

5

31

2

LM339AN

10K

50K

31

2

16

7

LM339AN

Ke P

LC

Interface

Sen

sor Tin

ggi

62

Lempeng Alumunium

Bahan Plastik

Sensor1

Sensor2

Sensor3

Sensor4

Sensor5

Sensor6

Sen

sor C

om

mon

Gambar 3.5. Sketsa Sensor Ketinggian

3.2.3 Rangkaian PLC Interface

IN11

IN22

IN33

IN44

IN55

IN66

IN77

IN88

OUT118

OUT316

OUT415

OUT514

OUT613

OUT712

OUT811

OUT217

COM D10

GND9

ULN2803A

Dari O

utp

ut S

enso

r

Ke Port PLC

1 2 3 4 5 6 7 8

16

15

14

13

12

11 10

9

1K5+24

Gambar 3.6. Rangkaian PLC Interface

PLC interface digunakan untuk mengghubungkan dari rangkaian

control logic berupa sisi inputnya karena control logic tegangan kerja

63

maksimumnya 5 Volt DC. Sedangkan input output atau port PLC tegangan

maksimumnya sekitar 24 Volt DC. Maka digunakan rangkain PLC interface

ini, yang akan dihubungkan dari tegangan rendah 5 Volt DC ke tegangan versi

PLC 24 Volt DC. Pada prinsipnya IC PLC interface ULN2803A adalah sebuah

buffer yang mana outputnya bisa diberikan tegangan maksimal 50 volt DC dan

arusnya 0,5 A. Jadi pada prinsipnya sebuah penyangga (buffer) yang mana

untuk bisa mengendalikan input tegangan rendah 5 Volt DC ke port PLC yang

tegangan kerjanya pada port input outputnya lebih tinggi 24 volt DC. Pada

buffer IC ini sifatnya sebagai pembalik. Jika input 1 berlogic high maka output

1 akan 0 Volt. Jika input 1 berlogic low maka output 1 akan mendekati VCC.

VCC ini bisa dikasih 24 Volt atau 5 Volt.

3.2.4 Rangkaian Relay Driver

Input dari relay driver terhubung dari output PLC CP1E-E40DR-A.

Rangkaian relay driver ditunjukkan pada gambar 3.7.

64

C458

RELAY-SPDT

4K7

+12Vdc

DIODE 1N4002

DARI PLC

Motor AC AC 220V

Gambar 3.7. Rangkaian Relay Driver

Rangkaian relay driver ini digunakan untuk menggerakkan motor AC

yang menggerakkan pompa air. Ketika output PLC berlogic high maka

transistor akan aktif. Sehingga arus akan mengalir dari colector ke emitor. Arus

ini kemudian akan mengaktifkan relay yang mengakibatkan.

Ketika port mikro berlogic low maka transistor tidak aktif. Sehingga

tidak ada arus yang mengalir dari colector ke emitor. Relay akan off dan

tegangan AC 220 V input tidak akan mengalir ke pemanas.

3.3 Cara Kerja Rangkaian Keseluruhan

Sistem kerja aplikasi penanggulangan rob berbasis PLC dapat dilihat pada

gambar 3.8.

65

10K

50K

24

5

31

2

LM339AN

10K

50K

31

2

16

7

LM339AN

10K

50K

31

2

148

9

LM339AN

10K

50K

31

2

1311

10

LM339AN

10K

50K

24

5

31

2

LM339AN

10K

50K

31

2

16

7

LM339AN

Sen

sor Tin

ggi

COM

Input 0CH

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

Input 1CH

10K

50K

24

5

31

2

LM339AN

10K

50K

31

2

16

7

LM339AN

10K

50K

31

2

148

9

LM339AN

10K

50K

31

2

1311

10

LM339AN

10K

50K

24

5

31

2

LM339AN

10K

50K

31

2

16

7

LM339AN

Sen

sor Tin

ggi

COMOutput 100CH

00

01

02

03

04

05

06

07

00

01

02

03

COMOutput 101CH

05

06

07

04

C458

RELAY-SPDT

4K7

DIODE 1N4002

Motor AC

AC 220V

PLC OMRON 40 IO

Trafo 2A

Vin1

GN

D2

+5V3

MC7812

2200uFC? AC 220

Sw Power

+24Vd

4700uF

Vin1

GN

D2

+5V3

MC7805T

2200uF

+5Vdc

Ground

TIP3055

Dioda 2A+12Vd

IN11

IN22

IN33

IN44

IN55

IN66

IN77

IN88

OUT118

OUT316

OUT415

OUT514

OUT613

OUT712

OUT811

OUT217

COM D10

GND9

ULN2803A

IN11

IN22

IN33

IN44

IN55

IN66

IN77

IN88

OUT118

OUT316

OUT415

OUT514

OUT613

OUT712

OUT811

OUT217

COM D10

GND9

ULN2803A

1 2 3 4 5 6 7 8

16

15

14

13

12

11

10

9

1K

R?Res Pack3

Ke Motor DC Driver

Ke Display LCD

Ke Motor 7 Segment

Ke Buzzer Driver

Gambar 3.8. Rangkaian Keseluruhan Penanggulangan Rob Menggunakan Pompa

Air Dengan Motor Ac Berbasis PLC

66

10K

50K

24

5

31

2

LM339AN

10K

50K

31

2

16

7

LM339AN

10K

50K

31

2

148

9

LM339AN

10K

50K

31

2

1311

10

LM339AN

10K

50K

24

5

31

2

LM339AN

10K

50K

31

2

16

7

LM339AN

Sen

sor Tin

ggi

F1

G2

A3

B4

E1

8D

17

C1

6D

P1

5

CO

M-A

N5

CO

M-A

N6

F7

A8

B9

D1

3G

12

C1

1

E1

4

DP

10

A7

B1

C2

D6

LT3

BI/RBO4

RBI5

a13

b12

c11

d10

e9

f15

g14

7448

A7

B1

C2

D6

LT3

BI/RBO4

RBI5

a13

b12

c11

d10

e9

f15

g14

1K

RS

E

LCD Contrast

D0

D7

LCD Interface

COM

Input 0CH

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

Input 1CH

10K

50K

24

5

31

2

LM339AN

10K

50K

31

2

16

7

LM339AN

10K

50K

31

2

148

9

LM339AN

10K

50K

31

2

1311

10

LM339AN

10K

50K

24

5

31

2

LM339AN

10K

50K

31

2

16

7

LM339AN

Sen

sor Tin

ggi

COMOutput 100CH

00

01

02

03

04

05

06

07

00

01

02

03

COMOutput 101CH

BC517

Relay

4K7 BC517

Relay

Motor DC

05

06

07

04

C458

RELAY-SPDT

4K7

DIODE 1N4002

Motor AC

AC 220V

PLC OMRON CP1E 40 IO

C458

RELAY-SPDT

4K7

DIODE 1N4002

Buzzer

LED0

1K

Trafo 2A

Vin1

GN

D2

+5V3

MC7812

2200uFC? AC 220

Sw Power

+24Vdc4700uF

Vin1

GN

D2

+5V3

MC7805T

2200uF

+5Vdc

Ground

TIP3055

Dioda 2A

+12Vdc

IN11

IN22

IN33

IN44

IN55

IN66

IN77

IN88

OUT118

OUT316

OUT415

OUT514

OUT613

OUT712

OUT811

OUT217

COM D10

GND9

ULN2803A

IN11

IN22

IN33

IN44

IN55

IN66

IN77

IN88

OUT118

OUT316

OUT415

OUT514

OUT613

OUT712

OUT811

OUT217

COM D10

GND9

ULN2803A

1 2 3 4 5 6 7 8

16

15

14

13

12

11

10

9

1K

R?Res Pack3

Gambar 3.9. Rangkaian Keseluruhan Penanggulangan Rob

Ketika saklar power dinyalakan tegangan PLN 220 V akan masuk ke

transformator step down. Trafo step down akan menurunkan tegangan 220 V

menjadi 24 VAC kemudian di searahkan oleh empat buah dioda membentuk

gelombang penyearah penuh yang menjadi 24 VDC yang dimana nanti juga akan

masuk ke input IC regulator 7805 yang akan menurunkan dan menstabilkan

tegangan 24 VDC menjadi 5 VDC dan tegangan 24 VDC juga akan masuk ke IC

regulator 7812 yang akan menurunkan dan menstabilkan tegangan 24 VDC

menjadi 12 VDC.

67

Tegangan 24 VDC nantinya akan digunakan untuk mensuplay

memberikan tegangan 1 kepada input – input dari PLC. Tegangan 5 VDC akan

mencatu rangkaian – rangkaian logic yang memiliki tegangan 5 VDC. Tegangan

12 VDC nanti akan digunakan untuk mensuplay relay dan buzer.

Setelah PLC mendapatkan input PLC akan aktif dan nanti PLC akan

membaca status dari sensor – sensor tinggi air dari sungai dan selokan warga.

Sensor ketingan level air ada beberapa step beberapa dari input sensor, satu sensor

terdiri dari enam titik. Semisal input sensor 1 – 3 tenggelam oleh air dan akan

terhubung ke comon, ketika sensor 1 – 3 terhubung dengan air dan tiga titik

sensor yg tersisa tidak tenggealm oleh air, maka output sensor 1 – 3 yang berupa

rangkaian komparator akan berlogic high, dan sensor yang yang tidak tenggelam

akan berlogic low. Output komparator akan masuk ke rangkaian PLC interface

yang akan menhubungkan dari tegangan output rangkaian komparator yang masih

5 VDC menjadi 24 VDC yang sesuai dari level tegangan yang dibutuhkan oleh

PLC.

Program PLC akan membaca dari status sensor tersebut, jika lvel air yang

berada di selokan warga menunjukan pada titik maksimal yang sekirannya

menunjukan air selokan penuh maka pompa air akan menyala dan membuangnya

ke sungai.