Materi Pendukung UN : 25. Memprediksi output rangkaian water level control

WATER LEVEL CONTROLLER

Atau bisa juga disebut sebagai Alat Pengisi Tandon Air Otomatis.

Ada beberapa jenis alat pengindera air diantaranya:

• Menggunakan sensor ultrasonik
• Menggunakan probe untuk mendeteksi ketinggian air

Yang akan kita bahas disini adalah yang kedua yaitu memakai probe/ elektrode untuk mendeteksi ketinggian air. Prinsip kerja dari detektor ini adalah perubahan resistansi antara elektrode dengan air sebagai media penghantarnya. Ada 2 jenis rangkaian yang dipakai untuk mendeteksi ketinggian air yaitu:

1. Memakai arus DC pada elektrode sebagai pengindera

 Jantung dari rangkaian ini adalah RS flip-flop yang dibentuk oleh IC1A dan IC1B CD4011 quad NAND Gate. Seperti terlihat pada gambar 1.

Gambar 1. Water Level Controller using DC current.

Tabel 1. Tabel Kebenaran

State	A	B	C	Q
1	1	1	0	1
2	0	1	1	1
3	0	0	1	0
4	0	1	1	0
1	1	1	0	1

Kondisi keadaan logika elektrode yang memungkinkan antara lain:

• State 1, jika elektrode Low/High tidak tersentuh air maka titik A dan B akan tinggi (1). Dengan titik A tinggi maka titik C rendah sehingga RS flip-flop di set dan output Q akan tinggi, transistor T1 ON, relay ON yang menghidupkan pompa air. 

• State 2 jjika elektrode Low tersentuh air maka titik A rendah, B tinggi, titik C tinggi, output Q tetap tinggi.

• State 3, jjika elektrode High tersentuh air maka titik A rendah, B rendah, titik C tinggi, maka RS flip-flop akan reset sehingga output Q rendah, transistor T1 OFF, relay OFF yang mematikan pompa air.

• State 4, jjika elektrode High tidak tersentuh air maka titik A rendah, B tinggi, titik C tinggi, output Q tetap rendah.

• Kembali ke State 1, Jika kedua elektrode tidak tersentuh air maka titik A tinggi, titik B tinggi dan titik C rendah sehingga RS flip-flop set (tinggi) maka kembali seperti langkah 1 diatas.

 Kerugian dari memakai arus DC adalah adanya proses elektrolisa pada elektrode positif dan negatif, yang menyebabkan cepatnya terjadi korosi meskipun arusnya cukup kecil. Untuk memahami proses elektrolisa dapat dibaca disini.

Gambar 2. Alternatif Water Level Controller using DC current.

     2. Memakai arus AC pada elektrode sebagai pengindera.

Pada rangkaian menggunakan arus AC sebagai pengindera adalah modifikasi dari gambar 1, dimana input elektrode common memakai osilator dan elektrode High dan Low sebagai penerima gelombang yang dipancarkan elektrode common, dengan media air sebagai penghantar. Gambar 3 dibawah ini adalah rangkaiannya.

Gambar 3. Water Level Controller using AC current.

Rangkaian diatas adalah modifikasi dari gambar1, cara kerjanya sama, kecuali menggunakan arus AC sebagai pengindera kehadiran cairan/ air. Keunggulannya jelas, mengurangi terjadinya korosi akibat adanya proses elektrolisa yang terjadi diantara elektrodenya.

PEMBUATAN ELEKTRODE DAN PERAKITAN PCB

 Ini adalah Layout PCB Single side dari AC Water Level Controller yang berukuran 4x5cm. Garis merah adalah jumper.

Gambar 4. PCB dari AC Water Level Controller

Daftar komponen yang diperlukan antara lain:

Tabel 2. Parts List

Kalau kesulitan membeli relay 6V kita bisa pakai relay 12V dengan mengganti 78L06 menjadi 78L12 dan sekunder trafo 0 – 12VAC. Rangkaian ini bisa menggunakan tegangan 6V ~ 15V, tegantung dari IC CD4011 yang menurut datasheet tegangan supplynya sampai +18V.

 Agar rangkaian dan elektrode terlindung dari hujan atau panas kita pakai paralon 2,5 inch sebagai casing board dan paralon 1 inch sebagai tempat elektrode kita seperti tampak gambar 5 dibawah.

Gambar 5. Elektrode dan casing electronic board 

 Elektrode kita buat dari bahan stainles steel agar awet dan higienis meskipun aluminium juga bisa dengan diameter 3 atau 4mm. Elektrode perlu kita cor pakai larutan fiber dengan paralon 1 inch sebagai rumahnya, dan ujungnya kita bor 3mm untuk menyambung kabel ke rangkaian kita. Yang perlu diperhatikan disini adalah elektrode tidak boleh kena air kecuali bagian yang masuk ke tangki/ tandon, karena input rangkaian ini sangat sensitif sekali dengan adanya air.

Casing electronic board kita bisa pakai paralon 2,5 inch dengan shock 1,5 to 2,5 inch yang tersedia di toko bangunan. Trafo kita masukkan ke shock dan diatasnya kita pakai rubber tape yang agak tebal untuk menempelkan PCB kita. Dibawah shock kita lubangi untuk lubang kabel power dan output ke pompa. Yang paling atas adalah cover paralon 2,5 inch sebagai penutup, kita bisa pakai lem silicon yang biasa dipakai mengelem kaca akuarium sebagai perekat. Jangan memakai lem PVC karena akan sulit untuk membukanya. 

Setelah selesai kita pasang di atas tangki/ tandon air dengan mengebor 1,5 inch sesuai dengan besar shock yang kita pakai. Sesuaikan panjang elektrode dengan tinggi tandon yang kita pakai baik elektrode low maupun high. Pasang kabel merah ke phase dan kuning ke Netral sumber listrik 220V, dan kabel hijau dan kuning ke kabel motor pompa. Kalau jarak motor dan tandon jauh kita cukup menyambung kabel hijau ke motor pompa dan satunya kita sambung ke Netral dari instalasi listrik terdekat.