16

BAB III

PERANCANGAN ALAT

Pada bab ini akan dijelaskan mengenai perancangan dan realisasi dari sistem

destilasi, yaitu destilator, penutup destilator, isolator, dan kondenser. Bahasan

perancangan akan dimulai dengan penjelasan singkat cara kerja alat, kemudian penjelasan

pemakaian bahan sistem destilator. Serta juga perancangan sistem destilasi.

Pembahasan selanjutnya mengenai penjelasan monitoring system yang akan

digunakan untuk memantau suhu, kadar garam dan volume air laur yang ada didalam

destilator. Kemudian pembahasan diakhiri dengan penjelasan dari sistem destilator dan

monitoring system yang terintegrasi.

3.1. Gambaran Sistem Destilasi

Sistem yang dirancang oleh penulis adalah alat yang akan mengubah air laut

menjadi air tawar yang nantinya akan digunakan untuk kebutuhan sehari-hari dengan cara

memanaskan air laut sehingga menguap menggunakan sumber panas dari matahari dan

kemudian uap air itu akan diembunkan, sehingga didapatkan air tawar. Realisasi alat ini

adalah daerah yang berada disekitar pantai, dimana sumber air laut dan sinar matahari

melimpah, sedangkan air tawar cenderung susah didapat. Sistem destilasi ini terdiri dari

empat bagian, yaitu destilator, penutup destilator, isolator, dan kondenser.

Destilator merupakan bagian yang berfungsi sebagai penampung air laut dan

pancaran dari sinar matahari yang akan membuat destilator mempunyai panas yang

digunakan untuk menguapkan air laut tersebut. Suhu dari luar tentunya akan membuat

panas dari destilator akan berkurang yang membuat proses penguapan tidak maksimal.

Maka dari itu destilator dilapisi dengan isolator. Setelah air laut tersebut menguap maka

uap air akan mengembun dan menempel pada penutup destilator yang kemudian akan

dialirkan ke tempat penampungan air tawar. Pada penutup destilator akan ditambahkan

sebuah kondenser yang berguna mendinginkan penutup destilator sehingga proses

pengembunan akan lebih cepat.

17

3.2. Perancangan Sistem Destilasi

Pada bagian akan menjelaskan perancangan sistem destilasi dan pemakaian

bahan yang dipakai dalam membuat sistem destilasi. Perancangan sistem destilasi akan

dibagi dan dijelaskan pada beberapa bagian, sebagai berikut:

3.2.1. Destilator

Destilator pada skripsi ini adalah sebuah balok tanpa atap dan terbagi

menjadi dua bagian, yaitu bagian dalam yang terbuat dari aluminium dan bagian

luar dari beton. Bagian destilator pada bagian dalam berukuran panjang × lebar

× tinggi adalah 40cm × 25cm × 15cm dan mempunyai ketebalan 1mm,

sedangkan bagian luar hanya sebagai penutup destilator bagian dalam dengan

ketebalan 3cm.

Gambar 3.1 Rancangan destilator

Alumunium sendiri merupakan logam dengan tingkat konduktivitas

termal yang cukup baik, yaitu 200 W/m℃, sehingga aluminium akan cepat

menerima panas dari sinar matahari. Namun karena nilai konduktivitas termal

yang cukup tinggi juga mengakibatkan panas yang diterima cepat hilang. Maka

dari itu penulis menambahkan beton yang berguna untuk menyimpan panas

yang didapat dari aluminium.

18

Gambar 3.2 Realisasi destilator (tampak atas)

3.2.2. Penutup Destiator

Tipe penutup destilator ini menggunakan tipe dua permukaan kaca

miring. Bagian ini menggunakan kaca bening atau float glass dengan ketebalan

5mm. Pada bagian ujung atas terdapat ventilasi yang akan digunakan untuk

mengalirkan udara dingin dari kondenser.

Gambar 3.3 Rancangan penutup destilator

Pemakaian kaca bening atau float glass dikarenakan kaca bening

merupakan proses pengembangan kaca dengan permukaan yang sangat bersih,

rata dan bebas distorsi, yang dapat memberikan tingkat transmisi yang tinggi

(lebih dari 90%) serta memberikan bayangan yang sempurna.

19

Gambar 3.4 Realisasi penutup destilator

3.2.3. Isolator

Isolator akan menjadi bagian yang melapisi destilator terhadap pengaruh

suhu luar. Isolator ini akan menggunakan dua macam isolator yaitu

menggunakan glasswool dan kayu mahoni. Glasswool akan digunakan sebagai

isolator utama sedangkan kayu mahoni selain fungsinya sebagai isolator juga

berfungsi untuk melindungi destilator dari pengaruh luar.

Karena isolator itu harus mempunyai nilai konduktivitas termal yang

cukup rendah atau bisa disebut bahan isolator maka glasswool yang mempunyai

nilai konduktivitas termal 0,024 W/m℃, merupakan salah satu isolator yang

baik. Namun glasswool tidak akan bertahan lama ketika pemakaian berada

diruang terbuka. Maka kayu mahoni menjadi pilihan penulis sebagai pelindung

dari glasswool selain kuat dan tahan lama, kayu mahoni merupakan kayu yang

bersifat isolator yang baik dibanding kayu lain yang mudah dijumpai.

3.2.4. Kondenser

Kondenser pada skripsi ini akan menggunakan kipas blower keong DC

12V untuk mengalirkan udara yang lebih dingin ke ventilasi yang sudah tersedia

pada penutup destilator.

20

3.3. Perancangan Monitoring System

Monitoring system adalah sebuah sistem dimana tujuan dari penulis, pengguna

dapat memantau tiga parameter. Yaitu suhu, kadar garam, dan volume air didalam

destilator, masing-masing akan ditampilkan dengan konfigurasi suhu dalam satuan ℃,

kadar garam dalam satuan ppm dan volume air dalam satuan Liter. Pada perancangan

monitoring system akan dibagi menjadi tiga, yaitu perancangan perangkat keras,

perancangan elektronika, dan perancangan perangkat lunak.

Gambar 3.5 Diagram blok monitoring system

3.3.1. Perancangan Perangkat Keras

Perangkat keras yang dirancang adalah sebuah balok yang dirancang agar

dapat bertahan ditempat terbuka, hal ini dikarenakan alat bekerja di luar ruangan,

yang didalamnya akan berisi modul sensor, mikrokontroler, LCD, I2C, power

supply, buzzer, dan sistem kondenser.

21

Gambar 3.6 Realisasi perangkat keras

3.3.2. Perancangan Elektronika

Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai perancangan elektronika yang

dipakai dalam sistem yang akan dibuat. Perancangan elektronika dalam pembutan

tugas akhir ini terdiri dari bagian-bagian utama sebagai berikut:

1. Mikrokontroler jenis Arduino Mega 2560 sebagai pengendali utama.

2. Sensor TDS.

3. Sensor DS18B20.

4. Pelampung tangki.

5. LCD 20x4.

6. I2C.

3.3.2.1. Pengendali Utama

Pengendali utama pada tugas akhir ini menggunakan board Arduino

Mega 2560 dengan IC mikrokontroler ATmega 2560. Sebagai pengendali

utama, tugas mikrokontroler antara lain:

1. Mengolah data keluaran dari sensor TDS untuk kadar garam.

2. Mengolah data keluaran dari sensor DS18B20 untuk suhu.

22

3. Mengolah data keluaran dari pelampung tangki untuk ketinggian

air dan untuk volume air.

4. Menyalakan buzzer ketika kadar garam melebihi 5000 ppm, dan

volume air kurang dari 3 Liter atau lebih dari 10 Liter.

5. Menampilkan hasil olah data mikrokontroler.

Tabel 3.1. Konfigurasi pin mikrokontroler Arduino Mega 2560 yang

digunakan

Nama Port Fungsi

PORT SDA Terhubung dengan pin SDA I2C

PORT SCL Terhubung dengan pin SCL I2C

PORT A0 Terhubung dengan pin data pada sensor TDS

PORT A1 Terhubung dengan pin data pada pelampung tangki

PORT D2 Terhubung dengan pin data pada sensor DS18B20

PORT D9 Terhubung dengan VCC buzzer

Gambar 3.7 Skema rancangan pengendali utama

3.3.2.2. Sensor TDS

Sensor ini adalah sensor yang akan mengukur tingkat konduktivitas

air yang terdapat pada destilator. Semakin pekat air tersebut maka tingkat

konduktivitas air itu semakin tinggi, jadi semakin banyak air mengandung

garam maka semakin tinggi pula tingkat konduktivitas air tersebut. Pada

skripsi ini penggunaan sensor konduktivitas sebagai sensor kadar garam

23

selain murah juga cukup mudah dalam digunakan, namun kekurangannya

adalah pembacaan sensor kurang akurat dibandingkan dengan TDS meter.

Berikut merupakan skema konfigurasi sensor TDS dengan Arduino

Mega 2560.

Gambar 3.8 Wiring sensor TDS

3.3.2.3. Sensor DS18B20

Penggunaan sensor DS18B20 untuk sensor suhu pada skripsi ini

karena sensor ini memiliki tingkat ketelitian yang cukup tinggi dan

waterproof, selain itu sensor yang terbuat dari stainless steel yang membuat

sensor ini tidak mudah korosi ketika digunakan pada larutan yang bersifat

korosif.

Berikut skema konfigurasi sensor suhu DS18B20 dengan Arduino

Mega 2560.

24

Gambar 3.9 Wiring sensor DS18B20

3.3.2.4. Pelampung Tangki

Pelampung tangki pada skripsi ini digunakan sebagai pengukur

ketinggian air yang ada didalam destilator. Pelampung ini memiliki

keterbatasan jangkauan, yaitu pelampung akan mulai naik dan melakukan

pengukuran ketika ketinggian 2 sampai 3 cm.

Berikut merupakan skema konfigurasi pelampung tangki dengan

Arduino Mega 2560.

Gambar 3.10 Wiring pelampung tangki

25

3.3.2.5. LCD 20×4

Pada skripsi ini penggunaan LCD 20×4 berfungsi sebagai display

yang akan menampilkan suhu, kadar garam, dan volume air didalam

destilator. Penggunaan LCD 20×4 dikarenakan jumlah karakter yang cukup

banyak sehingga memudahkan membaca display yang akan ditampilkan.

3.3.2.6. I2C

I2C digunakan untuk mempermudah komunikasi antara

mikrokontroler dengan LCD, selain itu penggunaan I2C memperingkas kabel

penghubung antara mikrokontroler dan LCD.

Berikut merupakan skema konfigurasi I2C dan LCD dengan Arduino

Mega 2560.

Gambar 3.11 Wiring I2C

3.3.2.7. Buzzer

Perangcangan buzzer digunakan untuk tanda peringatan ketika

kondisi kadar garam melebihi 5000ppm dan atau air kurang dari 3 Liter atau

lebih dari 10 Liter. Pada skripsi ini menggunakan buzzer dari YDT-3015A.

26

Gambar 3.12 Wiring buzzer YDT-3015A

3.3.3. Perancangan Perangkat Lunak

Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai perancangan perangkat lunak.

Perancangan perangkat lunak yang akan dijelaskan mengenai mikrokontroler

Arduino Mega 2560 dan pengolahan data dari sensor suhu DS18B20, sensor

TDS, pelampung tangki, pengendali utama LCD 20x4 dan buzzer. Penjelasan dari

perancangan perangkat lunak dari alat ini akan dijelaskan melalui diagram alir

sistem secara keseluruhan dari alat yang ditunjukkan pada gambar 3.15.

27

Gambar 3.13 Diagram alir perangkat lunak

Dan berikut merupakan penjelasan dari gambar 3.13 sebagai diagram alir

perangkat lunak.

1. Pertama-tama sistem akan mengukur suhu air yang sudah bercampur

dengan suhu destilator dengan menggunakan sensor suhu DS18B20,

dan kemudian langsung diolah oleh mikrokontroler menjadi suhu

dengan satuan ℃.

28

2. Setelah itu sistem akan mengukur tingkat konduktivitas air didalam

destilator, kemudian mikrontroler akan mengolah nilai konduktivitas

itu menjadi kadar garam dalam ppm.

3. Sistem kembali mengukur volume air yang ada didalam destilator, dan

mikrokontroler akan mengolah nilai tegangan yang merupakan data

keluaran pelampung tangki itu menjadi ketinggian dan kemudian

diubah menjadi volume.

4. Kemudian setelah semua data selesai diolah maka data tersebut akan

ditampilkan didalam LCD 20x4.

5. Ketika suatu kondisi bahwa kadar garam melebihi 5000ppm dan atau

volume air didalam destilator kurang dari 3 Liter atau lebih dari 10

Liter, maka secara otomatis sistem akan mengaktifkan buzzer untuk

memberikan peringatan pada pengguna.

6. Pada saat buzzer menyala sistem menunggu ketika kadar garam

kurang dari batas yang ditentukan yaitu 5000 ppm dan atau volume air

sudah melebihi 3 Liter atau kurang dari 10 Liter maka buzzer secara

otomatis akan mati.

3.4. Sistem Destilator dan Monitoring System yang Terintegrasi

Di dalam destilator terdapat tiga buah perangkat elektronika yang akan menjadi

bagian dari monitoring system, yaitu sensor TDS sebagai pengukur kadar garam, sensor

DS18B20 sebagai pengukur suhu, dan pelampung tangki sebagai pengukur jumlah

volume yang terdapat pada destilator. Kemudian ketiga perangkat elektronika tersebut

akan dihubungkan dengan kabel melalui sisi yang berlawanan dengan lubang input air

laut dan output air hasil olahan. Sedangkan perangkat keras yang berupa kotak yang akan

menunjukkan status kadar garam, suhu, dan jumlah volume akan ditempel pada bagian

kayu isolator pada sisi yang sama juga.

29

Gambar 3.14 Realisasi sistem destilator dan monitoring system yang

terintegrasi (tampak samping)

Gambar 3.15 Realisasi sistem destilator dan monitoring system yang

terintegrasi (tampak atas)