RANCANG BANGUN ALAT UJI KEBOCORAN
TUBE SKIN CARE DENGAN SISTEM
PERBANDINGAN PRESSURE UDARA (DRY
LEAK TEST) MENGGUNAKAN ARDUINO UNO
R3 ATMEGA 328
Bayu ari wibowo1.
Gede Yudharma*2 1,2.
Program Studi Teknik Elektro.
Sekolah Tinggi Teknologi Duta Bangsa Kalibaru Timur Kel.
Kalibaru Medan Satria Kota Bekasi Email: bayu.
dti@gmail.
com gyudharma123@gmail.
kebocoran ini dapat mendeteksi kebocoran dengan akurat, baik pada produk yang lolos uji maupun yang AbstrakAi Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan mengembangkan sistem alat uji kebocoran untuk tube Plastic Barrier Laminate (PBL).
Tujuan dari perancangan alat ini adalah untuk menciptakan sistem yang efektif dalam mendeteksi kebocoran pada tube PBL.
Pengembangan sistem ini menggunakan beberapa komponen utama seperti Mikrokontroller yang dipasang di papan arduino uno menggunakan keluarga Atmega328p.
intruksi yang telah diprogram akan simpan kedalan chip tersebut.
Sistem kontrol meliputi berbagai komponen diantaranya komponen sensor, sistem kontrol, serta komponen buzzer dan LCDArduino Uno ATMega328, sensor pressure, serta valve solenoid yang dapat mendukung optimalisasi dari fungsi alat.
Rangkaian sensor digunakan untuk membaca tekanan ( pressure ).
Sensor yang digunakan adalah sensor Wisner WPT-83G-E4G4 (Pressure Transmitte.
Untuk pembacan tekanan pada arduino maka diperlukan konversi dari volt ke satuan tekanan ( Bar ).
Hasil kalibrasi sensor dan regulator tekanan memiliki hubungan y= 0.
9729x - 1.
1022 dengan faktor korelasi RA = 0.
Sedangkan hasil pembacaan sensor dan regulator tekanan memiliki hubungan y=1.
0018 dengan faktor korelasi RA = 0.
Nilai tertinggi margin of error dari pengukuran tekanan 1 bar, 1.
5 bar, dan 2 bar adalah 0.
8 %.
Nilai ini masih dalam kategori AuOKAy karena dibawah nilai yang sudah ditetapkan dalam perusahaan yaitu 1%.
Dari hasil uji produk Au Bocor Au sebanyak 15 kali uji, semua hasil menunjukkan bahwasanya alat test dapat mendeteksi dengan baik, tidak terjadi kesalahan Perbandingan antara sample defect yang telah di uji dengan metode Water immersion bubble test dengan metode dry leak test memiliki hasil yang sama.
Sistem Dry leak test mampu mendeteksi defect dengan Hasil perancangan menunjukkan bahwa alat uji KeywordsAi Dry leak test, sensor tekanan arduino.
Alat Uji Kebocoran Tekanan.
Kebocoran Tube.
Sistem Perbandingan Tekanan.
Arduino UNO R3 Pendahuluan Tube skin care merupakan kemasan yang biasa dipakai untuk kebutuhan produk perawatan tubuh atau perawatan kulit.
Kemasan ini biasanya digunakan untuk produk yang setengah cair seperti pasta gigi, lotion, hand cream, body butter atau cream Kemasan bisa terbuat dari alumunium atau plastik ( Plastic barier laminat.
Keunggulannya adalah isinya tidak mudah keluar kecuali kita menekan atau memencetnya.
Produk industri yang digunakan saat ini sudah melalui proses quality control agar memenuhi syarat hygiene.
Dalam proses produksi Tube skin care, banyak terdapat produk reject bocor pada saat proses filling bulk maupun pada saat pembuatan tube.
Saat ini methode pengontrolan kualitas yang banyak dipakai adalah sampling kebocoran dengan bubble test .
Test ini hanya bisa digunakan untuk test sampling saja, dan tidak bisa untuk melakukan cek kebocoran di proses produksi semuanya.
Tube akan terkontaminasi air dan harus di buang karena produk tidak memenuhi syarat hygiene.
Perkembangan teknologi kontrol proses saat ini, juga sangat membantu dalam meningkatkan effisiensi proses produksi dengan memakai mikrokontroler Arduino UNO.
Arduino UNO merupakan sebuah board yang berbasis mikrokontroler pada ATmega328, dapat digunakan untuk mengembangkan obyek interaktif dengan cara mengambil masukan dari berbagai switch atau sensor .
Microkontroller Arduino sudah banyak diaplikasikan seperti dalam design and development of a PV-T test bench based on Arduino .
A low cost controller of PV system based on Arduino board and INC algorithm .
dan Development of a Prototype Test Rig for Leak Detection in Pipelines .
Sehubungan dengan permasalahan ini, dilakukan perancangan peralatan test kebocoran produk Tube skin care dengan dry leak test berbasis kontrol Arduino.
Pengembangan sistem ini menggunakan beberapa komponen utama seperti Arduino Uno ATMega328, sensor pressure, valve solenoid dan beberapa komponen lainnya yang dapat mendukung optimalisasi dari fungsi alat.
Dalam perancangan serta pembentukan alat ukur kebocoran .
eak tes.
ini, penelitian menggunakan Board Arduino Uno R3.
Pada pasaran.
Arduino Uno R3 mempunyai dua tipe Atmega, ialah Arduino Uno SMD serta Arduino Uno DIP.
Untuk resolusi ADC pada board Arduino Uno ialah 10 bit, yang berarti mampu memetakan hingga 1024 discrete analog level .
ycu = 210 = Beberapa jenis microcontroller lain memiliki resolusi 8 bit, 256 discrete analog level, bahkan ada yang memiliki resolusi 16 bit, 65536 discrete analog level.
Teori dan Metoda Penelitian Perancangan Alat Sensor pressure Diagram blok sistem perancangan alat Gambar 1 merupakan diagram blok desain alat uji kebocoran tube skin care dengan system perbandingan presure udara ( dry leak test ) menggunakan Arduino uno R3 Atmega 328 adalah sebagai berikut:
Sensor adalah alat yang digunakan untuk mengubah suatu besaran fisis menjadi besaran Listrik sehingga dapat dianalisis dengan rangkaian listrik tertentu .
Sensor yang digunakan pada system uji kebocoran ini adalah pressure transmitter.
Pemancar tekanan (Pressure transmitte.
adalah jenis sensor atau perangkat yang sangat cocok untuk mengukur Tingkat tekanan dalam system proses.
Dimana rentang pengukuran tekanan antara 0 bar dan 12 bar .
Transduser tekanan berfungi untuk menghubungkan sistem kontrol dengan faktor fisik yang mengatur sistem.
Ini mengubah tekanan yang dibangun dalam sistem menjadi sinyal listrik melalui deformasi fisik strain gages, yang diikat ke dalam diafragma dan dihubungkan ke konfigurasi kontrol elektronik.
Transduser tekanan 5 V DC yang rentang tekanan kerja dan arusnya masing-masing antara 0-1,2 MPa dan O10 mA.
Gambar 1.
Diagram blok perancanagn alat Methode pengujian kebocoran Ada dua jenis metode umum yang digunakan untuk pengujian kebocoran.
n Pengujian kering n Pengujian basah Desain rangkaian sensor pressure Rangkaian sensor digunakan untuk membaca tekanan ( pressure )seperti terlihat pada gambar 2.
Sensor yang digunakan adalah sensor Wisner WPT-83G-E4G4 (Pressure Transmitte.
Sensor ini akan merubah dari besaran tekanan menjadi tegangan output yang akan dibaca ke dalam Arduino.
Besar kecilnya tekanan yang dibaca akan dibandingkan dengan data tekanan yang diset sebagai parameter pembanding ( standard minimum tekanan ).
Pengujian Kering- metode ini paling banyak digunakan dan merupakan metode awal pengujian komponen tertutup.
Dalam metode ini, komponen yang akan diuji terlebih dahulu ditutup seluruhnya dan udara bertekanan dilewatkan melaluinya, udara bertekanan di dalam komponen dipantau.
Perlu diperhatikan bahwa jika tekanan meningkat secara merata pada komponen tertutup, berarti komponen tersebut baik-baik saja.
Namun jika tekanan tiba-tiba turun berarti komponen tersebut retak, maka komponen tersebut ditolak.
SIM6
AREF
GND
ANALOG IN
DIGITAL (PWM)
W isNer W PT83GE4Y4
ATMEL
ATMEGA328P
OUT
SIMULINO
POWER
RESET
ARDUINO
Pengujian Basah- metode ini paling banyak digunakan dan merupakan metode sekunder untuk menguji komponen tertutup apa pun.
Pada metode ini, komponen yang akan diuji terlebih dahulu ditutup seluruhnya dan udara bertekanan dilewatkan melaluinya, udara bertekanan pada komponen dipantau setelah dimasukkan ke dalam bak air atau bejana yang berisi air.
Perlu diperhatikan bahwa jika tekanan meningkat secara merata pada komponen tertutup, berarti komponen tersebut baik-baik saja.
Namun jika tekanan tiba-tiba turun dan terjadi gelembunggelembung berarti komponen tersebut retak, maka komponen tersebut ditolak.
Metode uji kebocoran yang paling umum digunakan adalah under water bubble test, bubble soap paint, pressure and vacuum decay, and tracer gas detectors .
alogen, helium and hydroge.
TX > 1
RX < 0
SIMULINO UNO
Gambar 2.
Desain rangkaian sensor pressure Desain rangkaian relay, push button dan selenoid valve Rangkaian relay digunakan sebagai saklar pada solenoid seperti pada gambar 3.
Setelah tombol start ditekan, sinyal akan diproses oleh Arduino menjadi keluaran ke relay sesuai dengan Arduino uno R3 pogram yang suda dibuat.
Relay akan berada pada kondisi on atau off sesuai dengan set point yang sudah ditetapkan.
terlihat pada gambar 6.
Udara yang masuk kedalam tube selama beberpa waktu akan terbaca oleh sensor akan ditampilkan pada LCD I2C.
Setelah Valve tertutup sensor akan membaca kembali besarnya tekanan yang terjerebab dalam tube.
Apabila tekanan dibawah nilai yang sudah ditentukan maka buzzer berbunyi dan secara bersamaan pada display akan tertera judgement OK atau Reject dari produk
SIM4
AREF
ATMEGA328P
ATMEL
DIGITAL (PWM)
SIMULINO
ANALOG IN
POWER
GND
ARDUINO
RESET
TX > 1
RX < 0
SIMULINO UNO
DC12
RL2
G4W -1114P-24V
SELENOID VALVE
Gambar 3.
Rangkaian relay,push button dan selenoid Desain rangkaian buzzer Rangkaian buzzer seperti terlihat pada gambar 4,digunakan sebagai penanda bahwa produk tersebut OK atau bocor.
Data tekanan yang terbaca oleh sensor akan diproses oleh Arduino menjadi keluaran yang diteruskan ke buzzer sesuai dengan program yang sudah dibuat.
Buzzer akan berada pada kondisi on atau off sesuai dengan set point yang sudah ditetapkan.
SIM3
Gambar 6.
Rangkain wiring system dry leak test
AREF
ATMEL
DIGITAL (PWM)
SIMULINO
ANALOG IN
POWER
GND
ATMEGA328P
ARDUINO
RESET
Pengujian Alat
TX > 1
RX < 0
Uji fungsi rangkaian catu daya Untuk memastikan tegangan dari catu daya ini stabil maka akan dilakukan uji tegangan output catu daya baik dalam keadaan tanpa beban maupun dengan keadaan ada beban.
Dari hasil percobaan, selisih yang pembacaan yang besar ( diatas 0.
5 volt ) akan berpengaruh terhadap kestabilan pembacaan pada system.
Hasil pengujian catu daya dengan adalah seperti table 1 berikut:
SIMULINO UNO
BUZ2
BUZZER
Gambar 4.
Rangkaian buzzer Tabel 1.
Pengujian output rangkaian catu daya Desain rangkaian LCD Rangkaian LCD ini menggunakan LCD i2c 16x2 berfungsi untuk menampilkan hasil pengukuran tekanan yang terbaca oleh sensor Wisner WPT-83G-E4G4 dan hasil judgement dari pembacaan tekanan tersebut.
Data tekanan yang berupa bilangan biner akan diteruskan ke LCD oleh Proses transfer data beruba shift register melalui pin SDA (Serial Dat.
dan SCL (Serial cloc.
yang terdapat pada arduino.
Tanpa Beban
Dengan beban / system
( Volt ) dijalankan ( Volt ) Max
Min Average Dev
Test
Selisih
LCD1
VSS
VDD
VEE
LM016L
Uji fungsi sensor tekanan dan kalibrasi
SIM2
I2C MODULE LCD
SDA
SCL
Output dari sensor tekanan adalah tegangan, dengan rentang tegangan 0.
5 Volt ( saat 0 pressure ) Ae 5 Volt ( 12 Bar ).
Untuk pembacan tekanan pada arduino maka diperlukan konversi dari volt ke satuan tekanan ( Bar ).
Untuk memastikan hasil ukur sesuai dengan nilai referensi, maka dilakukan kalibrasi Kalibrasi dilakukan dengan merubah nilai float nilai kalibrasi pada program Arduino.
Percobaan untuk mencari nilai kalibrasi seperti table 2 dibawah ini :
AREF
ATMEL
DIGITAL (PWM)
SIMULINO
ANALOG IN
POWER
ATMEGA328P
GND
ARDUINO
RESET
TX > 1
RX < 0
SIMULINO UNO
Gambar 5.
Rangkaian LCD Desain wiring system leak test Desain keseluruhan alat merupakan gabungan dari rangkaian tiap komponen sehingga tercipta sistem control seperti Tabel 2.
Nilai referensi kalibrasi sensor Percoban Nilai ( bar ) Nilai Kalibrasi yaycycycuyc (%) = Hasil ( bar ) yaycycycuyc ycuycnycoycaycn ycyyceycoycaycaycaycaycaycu ycu 100% ycAycnycoycaycn ycyycyceycycycycyce yciycaycyciyce Untuk tekanan 1 bar yaycycycuyc (%) = 0.
Untuk tekanan 1.
5 bar yaycycycuyc (%) = 0.
Untuk tekanan 2 bar yaycycycuyc (%) = 0.
Nilai tertinggi margin of error dari pengukuran tekanan 1 bar, 5 bar, dan 2 bar adalah 0.
8 %.
Nilai ini masih dalam kategori AuOKAy karena dibawah nilai yang sudah ditetapkan dalam perusahaan yaitu 1%.
Dari hasil trial untuk mencari nilai kalibrasi di atas, maka nilai yang pembacaannya mendekati nilai referensi pembacaan alat ukur adalah 3.
Hasil pembacaan nilai kalibrasi 3.
2 dengan nilai referensi memiliki selisih yang paling sedikit .
aling akurat ).
Untuk itu dalam system dilakukan setting dengan nilai kalibrasi Uji fungsi system leak test Pengujian fungsi program judgement dilakukan untuk memastikan bahwasanya hasil judgement pada system yang sudah di program sesuai dengan parameter yang ditetapkan.
Dalam pengujian ini, kami menggunakan 4 sample produk dengan diameter tube 40 mm yang telah di uji sebelumnya dengan metode Water immersion bubble test :
Produk Tidak bocor (OK) Produk bocor kecil Produk bocor sedang Uji fungsi program pembacaan tekanan Uji fungsi program pembacaan sensor tekanan dilakukan dengan membandingkan pembacaan alat ukur yang sudah terkalibrasi ( regulator festo ) dengan hasil baca dari sensor Tujuan uji ini untuk memastikan kestabilan pembacaan dari sensor yang sebelumnya sudah dilakukan kalibrasi.
Pengujian dengan produk sebanyak 15 kali uji berikut pembacaan pada system saat test berlangsung:
- Apabila tekanan setelah valve tertutup Ou 1.
6 bar maka judgemetn Au OK Au - Apabila tekanan setelah valve tertutup < 1.
6 bar maka judgemetn Au Bocor Au Tabel 3.
Hasil uji pembacaan tekanan .
Produk tidak bocor ( OK ) Pada table 4 terlihat hasil uji produk Au OK Au sebanyak 15 kali uji, semua hasil menunjukkan bahwasanya alat test dapat mendeteksi dengan baik, tidak terjadi kesalahan judgement .
Tabel 4.
Hasil pengetesan produk OK Dari data yang didapat seperti terlihat pada tabel 3, tercatat antara sensor dengan pembanding ( regulator ) memiliki selisih rata-rata -0,005 bar.
Pada regulator udara jika tercatat tekanan 1 bar maka pembacaan tekanan disensor yaitu 1,008 bar .
Sehingga diasumsikan data yang terbaca sudah sesuai.
Pada Gambar 7 dapat dilihat hasil kalibrasi sensor dan regulator tekanan dengan nilai y=1.
0018 dan RA = 0.
Produk bocor kecil Pada table 5 terlihat hasil uji produk Au Bocor Au sebanyak 15 kali uji, semua hasil menunjukkan bahwasanya alat test dapat mendeteksi dengan baik, tidak terjadi kesalahan judgement .
Gambar 7.
Koefisien korelasi Prosentase error dalam pengujian didapat dari selisih nilai baca dengan pembanding ( regulator ) kemudian dikalikan dengan 100 %.
Berdasarkan rumus tersebut, hasil perhitungan yang diperoleh adalah sebagai berikut:
Tabel 5.
Hasil pengetesan produk bocor kecil Tabel 7 Kalibrasi ( ketidak pastian ) Nominal Penunjukan Alat Perhitungan Ketidakpastian rata-rata std dev Resolusi Koreksi Alat Std Satuan Dari grafik perbandingan dan table 7 ketidakpastian di atas, akurasi pembacaan tekanan pada system dry leak test terhadap regulator tekanan memiliki nilai koreksi yang sangat kecil.
Dengan nilai koreksi tersebut dapat dinyatakan bahwasanya lat tersebut dapat mengukur dengan akurat.
Ada banyak faktor yang memengaruhi dalam pengukuran termasuk kualitas instrumen yang buruk, instrumen yang tidak dikalibrasi, metode pengumpulan data yang tidak memadai, dan inefisiensi atau kurangnya pengalaman operator.
Produk bocor sedang Pada table 6 terlihat hasil uji produk Au Bocor Au sebanyak 15 kali uji, semua hasil menunjukkan bahwasanya alat test dapat mendeteksi dengan baik, tidak terjadi kesalahan judgement .
Analisa hasil test antara methode Water immersion test dengan methode dry leak test Tabel 6.
Hasil Pengetesan produk bocor sedang Analisa dari perbandingan sample defect dengan hasil ukur dari system dry leak test telah dilakukan dan dapat dilihat pada tabel perbandingan.
Semua defect pada sample dapat terdeteksi dengan baik oleh dry leak tester yang dibuat.
Produk OK, bocor kecil, bocor sedang, dan bocor besar dapat terdeksi dan dijudgement reject pada sistem.
Tabel 8.
Perbandingan hasil test Water immersion bubble test Dry Leak Miss Bocor Kecil Reject / Bocor sedang Bocor Besar Reject / Reject / Analisa akurasi pembacaan tekanan antara pressure gauge vs dry leak test Dari table 8 diatas dapat dilihat perbandingan judgement antara sample defect yang telah diuji dengan metode Water immersion Analisa dari hasil pengujian dan pengambilan data deteksi yang bubble test dengan metode dry leak test memiliki hasil yang telah dilakukan dan dapat dilihat dari grafik gambar 8 dibawah sama.
Sistem Dry leak test mampu mendeteksi defect dengan Gambar 8 Grafik perbandingan pembacaan sensor vs regulator Analisa konsistensi output dengan capability process Untuk memastikan konsistensi hasil dari pembacaan tekanan, maka dilakukan analisa kestabilan dari pembacaan alat uji leak test tersebut.
Dilakukan percobaan terhadap 1 tube yang Au OKAy dan dilakukan test sebanyak .
= 15 kali.
Dari data pembacaan tersebut dilakukan analisa kapability proses (CP) menggunakan matlab, seperti terlihat pada table 9.
Rumus penghitungan cp:
ycOycIya Oe yaycIya yaycy = 6 ycu ycIycycaycuyccycaycycc yayceycycnycaycycnycuycu Dimana USL : merupakan standard minimum LSL : merupakan standard maximum Tabel 9.
Hasil pengujian pembacaan Dari hasil perhitungan kapability didapatkan cp sebesar 2,1.
Dengan cp 2.
1 tersebut dapat disimpulkan bahwasanya kapabilitas dari mesin leak test memiliki kapabiltas yang baik hal ini berdasarkan dari standard kapability yang ada:
Jika nilai Cp > 1 maka proses performance masih baik ( capabl.
Jika nilai Cp < 1 maka proses performance tidak baik .
ot Jika 1 < Cp < 1.
33 maka proses memerlukan kendali Kesimpulan Berdasarkan hasil dari perancangan pendeteksi kebocoran kering ( dry leaktester ) pada tube skin care berbasis Arduino dan sensor tekanan maka dapat di ambil kesimpulan sebagai berikut :
Untuk pembacan tekanan pada arduino maka diperlukan konversi dari volt ke satuan tekanan ( Bar ).
Hasil kalibrasi sensor dan regulator tekanan memiliki hubungan y= 0.
- 1.
1022 dengan faktor korelasi RA = 0.
Sedangkan hasil pembacaan sensor dan regulator tekanan memiliki hubungan y=1.
0018 dengan faktor korelasi RA = 0.
Nilai tertinggi margin of error dari pengukuran tekanan 1 bar, 1.
5 bar, dan 2 bar adalah 0.
8 %.
Nilai ini masih dalam kategori AuOKAy karena dibawah nilai yang sudah ditetapkan dalam perusahaan yaitu 1%.
ari hasil uji produk Au Bocor Au sebanyak 15 kali uji, semua hasil menunjukkan bahwasanya alat test dapat mendeteksi dengan baik, tidak terjadi kesalahan judgement.
Perbandingan antara sample defect yang telah di uji dengan metode Water immersion bubble test dengan metode dry leak test memiliki hasil yang sama.
Sistem Dry leak test mampu mendeteksi defect dengan tepat.
Hasil perancangan menunjukkan bahwa alat uji kebocoran ini dapat mendeteksi kebocoran dengan akurat, baik pada produk yang lolos uji maupun yang bocor.
Dari hasil perancangan dapat diketahui bahwa hasil ukur akan dipengaruhi terhadap kestabilan udara yang masuk.
Apabila terjadi penurunan tekanan maka dapat mempengaruhi nilai judgement produk.
Referensi