Pengisi Botol Otomatis

Dalam proses produksi, kadang-kadang kita perlu mengisi suatu cairan ke wadah dengan volume tertentu. Untuk itu dapat menggunakan mesin otomatis ‘liquid filling machine’ seperti berikut ini:

Prinsip kerja alat tersebut adalah memompa cairan dengan durasi tertentu. Jika pompa menghasilkan tekanan dan aliran yang konsisten, maka volume air yang diisi akan sebanding dengan durasi pompa menyala.

Untuk memastikan volume yang dimasukkan tepat, ada beberapa cara:

• menggunakan flow meter untuk mengukur total cairan yang sudah mengalir
• menggunakan sensor ketinggian air untuk mengukur tinggi cairan dalam wadah
• sensor berat untuk mengetahui total cairan di dalam wadah
• menggunakan pompa yang dinyalakan dengan durasi tertentu. Jika tekanan dan aliran dari pompa konsisten, maka total cairan dalam wadah dapat diatur.

Pada percobaan ini untuk memastikan volume yang tepat dipakai durasi pompa. Pertimbangannya:

• flow meter yang teliti cukup mahal
• sensor ketinggian air mahal dan repot kalau dipakai pada botol yang kecil
• sensor berat (load cell) cukup mahal
• dari video-video pengisi botol otomatis, rata-rata menggunakan durasi, tidak menggunakan sensor lain.
• Pengendalian durasi pompa cukup mudah

Berikut ini contoh sistem sederhana untuk mengisi cairan.

Cara Kerja

Air disediakan di sebuah wadah. Air dipompa dengan pompa air DC 12 volt. Air dari pompa dialirkan ke botol tujuan. Spesifikasi pompa dan selang yang dipakai dapat disesuaikan dengan keadaaan. Pada percobaan ini kebetulan yang tersedia adalah pompa DC 12 volt.

Untuk mengendalikan durasi nyala pompa, dipakai mikroprosesor Arduino. Untuk memulai pengisian, digunakan sebuah tombol (push button). Arduino tidak cukup kuat untuk menyalakan pompa, maka tegangan output dari Arduino dipakai untuk mengendalikan sebuah relay 5 volt. Catu daya untuk pompa diperoleh dari jala-jala listrik 220 volt AC , yang diubah menjadi tegangan 12 volt dengan sebuah power supply switching dengan output 12 volt 5 ampere.

Pompa air DC yang dipakai memerlukan tegangan 12 volt dan arus 3,5 ampere, sehingga power supply yang dipakai juga harus menyesuaikan.

Berikut ini komponen yang dipakai pada percobaan ini.

Komponen Utama

Berikut ini uraian komponen-komponen utama yang dipakai

Komponen utama adalah pompa air Sakai DC 12 volt , 3,5 ampere. Untuk menyalakan pompa ini diperlukan power supply 12 volt 5 ampere.

Berikutnya adalah relay 5 volt. Arduino tidak dapat langsung memberikan tegangan 12 volt dan 3,5 ampere, sehingga diperlukan bantuan relay. Relay ini dikendalikan oleh tegangan 5 volt dari Arduino, dengan tegangan yang dikendalikan adalah 12 volt untuk pompa. Rating arus juga cukup untuk mengendalikan 3,5 ampere pada pompa air.

Sebagai pengendali adalah Arduino Nano. Pada percobaan ini rangkaian dipasang di breadboard. Proses komputasi pada sistem ini tidak banyak, sehingga prosesor ATmega328 di Arduino Nano sudah cukup.

Sebagai pengganti botol dipakai gelas ukur 500 ml. Volume air yang diisi dapat langsung dilihat di gelas ukur tersebut.

Video

Berikut ini tautan video percobaan pengisian. Suara pompa air cukup keras. Pada sistem ini, pompa air dinyalakan selama 10 detik. Air yang terpompa selama 10 detik adalah sekita 350 ml.

Sistem yang dibuat masih berupa proof of concept saja.

Perbaikan yang masih diperlukan:

• Menu dan tampilan untuk mengubah durasi / volume yang diinginkan. Dapat ditambahkan display / LCD yang sesuai.
• Kotak yang lebih representatif
• Pengamanan seperti sekring / pembatas arus
• Suara / lampu untuk menandakan pengisian air sudah selesai
• Deteksi terjadinya gangguan-gangguan seperti kebocoran air, arus lebih dan sebagainya.

Referensi

• Pompa air Sakai
• Arduino Nano ORI
• Arduino Nano KW
• Relay Semikonduktor
• Power Supply Thunderin 12 volt 5 ampere
• Easy Fill Manual Bottle Filling Machine https://www.youtube.com/watch?v=6x0GVpDqFh8
• Pengisian cairan dengan meja putar https://www.youtube.com/watch?v=MpqrR-Boeoo
• Mini Pinch Filler https://www.youtube.com/watch?v=Z0vZwbCHT-8