Otomatisasi pengisian tandon air membutuhkan sensor yang dapat mendeteksi tingkat ketinggian air dalam tandon. Level Sensor istilah umumnya. Banyak produsen yang menyediakan sensor dan kontrolernya dalam satu paket produk. Kalau mau merancang sendiri juga boleh. Malah asik tuh…
Sebenarnya mendeteksi level ketinggian air secara elektronik bukanlah hal yang sulit. Kita bisa menggunakan transistor atau opamp untuk mendeteksi ada-tidaknya air yang menyentuk sensor. Tapi secara fisik, boleh jadi tidak mudah.
Mengapa?
Ingat percobaan fisika SMA? Nah, kalau dua batang logam dihubungkan ke sumber tegangan plus dan minus, kemudian dicemplungkan ke air, maka yang terjadi adalah proses elektrolisa seperti gambar dibawah. Saya tidak membahas terjadinya pemisahan hidrogen dan oksigen yang terjadi, dan juga unsur/senyawa lain yang terlibat. Yang perlu diketahui adalah bahwa proses ini mengakibatkan terjadinya korosi dan pengerakan pada elektroda sensor, oleh karenanya perlu dilakukan perawatan secara berkala untuk mencegah terjadinya kesalahan pendeteksian. Selain itu, penggunaan jenis logam untuk elektroda serta pengkondisian pH air juga perlu dilakukan.
Karena proses elektrolisa ini pasti terjadi, maka dalam perancangan rangkaian elektronika serta pengkondisian fisik pada pengimplementasiannya harus dapat meminimalisir efek negatif dari proses elektrolisa tersebut. Kita mulai dari elektrodanya.
Elektroda yang digunakan haruslah yang anti-korosif. Bisa digunakan baja stainless atau bahkan yang telah dilapisi chrome. Jangan menggunakan logam-logam seperti galvanis atau besi. Meskipun demikian, masih diperlukan perawatan berkala, paling lama 1 bulan sekali, untuk menghilangkan kerak-kerak yang terjadi yang dapat mengurangi konduktivitas elektroda.
Selain itu, yang perlu dilakukan lagi adalah mengontrol pH air. Untuk masalah ini memang tidak murah, diperlukan sistem pengendali pH untuk mempertahankan pH air menjadi normal. Tapi, ini cara yang efektif.
Nah, sekarang masuk ke rangkaian elektroniknya. Rangkaian yang saya gunakan hanyalah sebuah pembagi tegangan dan sebuah komparator dengan keluaran logika TTL. Simak rangkaian dan penjelasan berikut ini.
Pendeteksian level ketinggian air dilakukan dengan membaca nilai tegangan yang dihasilkan oleh masing-masing rangkaian pembagi tegangan yang tersusun oleh resistor
R dan
RAir. (RAir adalah tahanan yang dibentuk oleh tangkai sensor dan tangkai common (
T1)). Nilai R dalam hal ini adalah
10K ohm.
- Vout1 – tegangan keluaran sensor LOWEST.
- Vout2 – tegangan keluaran sensor LOW.
- Vout3 – tegangan keluaran sensor MEDIUM.
- Vout1 – tegangan keluaran sensor HIGH.
Tegangan keluaran yang muncul ketika tangkai sensor tidak terkena air adalah sekitar 4,9 volt. Akan tetapi ketika tangkai sensor menyentuh air, nilai Vout turun antara 1-2 volt saja.
Perbedaan tegangan yang cukup jauh inilah yang digunakan sebagai acuan pendeteksian dengan cara membandingkan nilai Vout dengan suatu tegangan referensi yang telah diset sebelumnya.
Gambar di bawah adalah rangkaian pembanding sederhana menggunakan opamp LM324. Rangkaian ini sederhana namun telah melewati serangkaian uji-coba dengan hasil yang sangat memuaskan.
Keluaran rangkaian pembanding ini dapat langsung digunakan untuk menggerakkan LED atau sebagai masukan TTL pada mikrokontroler.
Rangkaian ini telah saya implementasikan pada Pengendali Pompa Tandon Air Pensuplai Boiler dan Pengendali Pompa Tandon Air Unit Chiller di USTEGRA Malang dan telah beroperasi selama lebih dari 3 tahun, dengan perawatan sensor 2-3 bulan sekali.
T1 adalah masukan dari rangkaian sensor diatas, bisa jadi Vout1, Vout2, Vout3, atau Vout4. Pada gambar port keluaran bertuliskan HI untuk sensor ketinggian HI. Ini berlaku sama persis untuk ketiga sensor lainnya.
Rangkaian pembagi tegangan yang disusun oleh resistor RA1 dan RA2 memberikan tegangan pembanding sebesar (10000/14700) * 5 volt = 3,4 Volt. Sehingga masuk dalam jangkauan keluaran sensor yang berada di kisaran 1-4,8 volt.
Ketika sensor tidak terkena air, Vin(+) > Vin(-), oleh karenanya tegangan keluaran opamp akan berada di kisaran 3,5-4,5V. Dan ketika sensor terkena air, Vin(+) < Vin(-), maka tegangan keluaran akan drop menjadi 0V. Sangat efektif!
Berikut adalah gambar layout PCB untuk sensor ketinggian air dengan keluaran 4 level ketinggian.
Berikut adalah foto rangkaian jadi yang saya implementasikan di pabrik rol karet USTEGRA Malang.
Bagi Anda yang membutuhkan, silakan menghubungi saya melalui email atau SMS di (0341) 9857624.
Oke, selamat belajar!
