Jurnal FORISTEK , Volume 14,No.1,Maret 2024,Hal. 43-49 p-ISSN 2087-8729, e-ISSN 2579-7174 Akreditasi ( SINTA 5 ), SK. No. 225/E/KPT/2024 DOI : 10.54757/fs.v14i1.376

## PENERAPAN SENSOR FLOAT MAGNETIC LEVEL GAUGE PADA SISTEM MONITORING LEVEL CAIRAN LIMBAH
Miranty 1 , F.S. Syam 2 , A.S. Opu 3
Program Studi Teknik Listrik dan Instalasi, Politeknik Industri Logam Morowali 1,2,3 miranty@pilm.ac.id 1

## ABSTRACT
In  the  industrial  world,  especially  in  the  metal  processing  sector,  in  this  case  in  the  steel  roll  production  process,  the problem  faced  is  that  controlling  the  pump  motor  in  the  hydraulic  room  is  still  done  manually  so  that  the  waste  water reservoir in the hydraulic room overflows which causes the floor to be slippery and dangerous. .
By using the float magnetic level gauge method which consists of a reed switch as the main component to take height level readings. The neodymium magnet used in the buoy functions as a trigger to activate the reed switch when the buoy height reaches a certain level. The use of the voltage divider principle is to obtain variations in the sensor output voltage which  is then converted into water level readings. The process of monitoring waste liquid levels uses LabVIEW software. Research has been tested in one of the departments in the metal processing industrial area which obtained the results that the sensor  readings correctly provide an output signal to  the microcontroller which functions as a relay controller  which activates  the  drain  pump  motor  when  it  reaches  full  level.  With  a  monitoring  system,  users  can  control  the  system  via computer without having to go directly to the field to activate the pump motor manually
Keywords: Float Magnetic Level Gauge, Reed Switch, Voltage Divider, Monitoring System, Control.

## INTISARI
Pada  dunia  industri,  khususnya  pada  bidang  pengolahan  logam,  dalam  hal  ini  pada  proses  produksi  gulungan  baja,  masalah yang  dihadapi  adalah  pengendalian  motor  pompa  pada  ruangan  hidrolik  masih  dilakukan  secara  manual  sehingga penampungan air limbah yang ada di ruangan hidrolik tersebut meluap yang menyebabkan lantai lincin dan berbahaya. Dengan  menggunakan  metode float  magnetic  level  gauge yang  terdiri  dari reed  switch sebagai  komponen  utama  untuk melakukan pembacaan  level ketinggian.  Magnet  neodymium  digunakan  pada  pelampung  berfungsi  sebagai  trigger pengaktif reed switch ketika ketinggian pelampung mencapai level tertentu. Penggunaan prinsip pembagi tegangan adalah untuk medapat variasi  tegangan keluaran  sensor  yang kemudian  tegangan keluaran  tersebut  dikonversi menjadi  pembacaan  level  air.  Proses monitoring level cairan limbah menggunakan software labVIEW.
Penelitian telah diuji di salah satu departemen yang ada di kawasan industri pengolahan logam yang mendapatkan hasil bahwa pembacaan  sensor  benar  memberikan  sinyal  keluaran  kepada  mikrokontroler  yang  berfungsi  sebagai  pengendali  relay  yang mengaktifkan motor pompa penguras ketika mencapai level penuh. Dengan adanya sistem monitoring, user dapat mengontrol sistem melalui komputer tanpa harus turun langsung ke lapangan untuk mengaktifkan motor pompa secara manual.
Kata kunci: Float Magnetic Level Gauge , Reed Switch , Pembagi Tegangan, Sistem Monitoring , Sistem Kontrol.

## I. PENDAHULUAN
Industri  adalah  kegiatan  ekonomi  yang mengolah  bahan  mentah,  bahan  baku,  barang setengah  jadi  atau  barang  jadi  menjadi  barang yang  bermutu  tinggi  dalam  penggunaan-nya, termasuk kegiatan rancang bangun dan perekayasaan industri .
Industri Pengolahan/Manufaktur adalah semua  kegiatan  ekonomi  yang  menghasilkan
barang  dan  jasa  yang  bukan  tergolong  produk primer. Yang dimaksudkan dengan produk primer adalah  produk-produk  yang  tergolong  bahan mentah, yang dihasilkan oleh kegiatan eksploitasi sumber  daya  alam  hasil  pertanian,  kehutanan, kelautan dan pertambangan, dengan kemungkinan mencakup produk pengolahan awal sampai dengan bentuk dan spesifikasi teknis yang
standar dan lazim diperdagangkan sebagai produk primer [1].
Pada  industri  pengolahan  logam  terdapat beberapa  perusahaan  dengan  departemen  yang berbeda-beda  yang  saling  terintegrasi.  Salah satunya departemen yang memproduksi gulungan baja  yang  awalnya  berupa  slab  (batangan  baja) yang kemudian melalui empat tahap proses yaitu pertama  pemanasan  furnace,  kedua  penipisan awal atau rough mill, ketiga penipisan akhir pada finishing roll,dan yang terakhir tahap penggulungan.  Sebagian  besar  tahapan  proses tersebut menggunakan motor listrik dan hidrolik.

## II. LANDASAN TEORI
Pengendalian  di  dalam  dunia  industri maupun  pabrik  secara  konvensional  memiliki banyak keterbatasan terutama menyangkut masalah mutu dan efisiensi. Contohnya pengontrolan yang dilakukan oleh petugas setiap 2  jam  sekali  pada  penampungan  cairan  limbah yang  ada  di  ruang  bawah  tanah  hidrolik departemen.  Cairan  limbah  tersebut  haruslah dikontrol  terus  menerus.  Hal  ini  disebabkan karena  saklar  apung  yang  menjadi  pengontrol utama  motor  untuk  menyedot  cairan  limbah  di penampungan terus menerus bermasalah bermasalah  sehingga  harus  dikontrol  secara manual oleh petugas lapangan departemen.
Hal tersebut sering menimbulkan permasalahan  bagi  petugas  di  lapangan  yang jumlahnya  terbatas,  ketika  harus  mengerjakan tugas  lain  di  lokasi  lain    dan  juga  harus mengawasi  penampungan  cairan  limbah.  Sebab apabila  penampungan  cairan  limbah  tidak diawasi dan dikontrol maka cairan tersebut akan meluap  keluar  sehingga  dapat  membuat  lantai licin  sehingga  dapan  menjadi  ancaman  bahaya bagi petugas yg bekerja di area tersebut [2]. dalam  penelitiannya  menggunakan  metode Float Magnetic Level Gauge, dimana level fluida dideteksi  dengan  magnet dipasang pada sisi  luar porosnya  sepanjang  sisi  tangki  kondenser. penelitian  yang  dilakukan  menggunakan  dua jenis  fluida  yaitu  Air  dan  Oli,  dimana  kedua fluida  tersebut  memiliki  massa  jenis  yang berbeda [3].
melakukan penelitian menggunakan metode Float Magnetic Level Gauge yang menggunakan modul  transceiver  UHF  AC449900-200  untuk mengirim  maupun  menerima  data  dengan  baik
sesuai dengan data sensor, dan dapat memonitoring serta mengotrol suatu sistem yang kompleks menggunakan software Makerplot [4].
dalam  penelitiannya  menggunakn  Sensor Ultrasonic,Sensor  Reed  Switch,  dan  Tipping Bucket.  Sensor  ultrasonic  dan  reed  switch digunakan  untuk  mengetahui  berapa  level  air  di sungai,  dan  tipping  bucket  digunakan  untuk mengetahui  penakaran  air  hujan.  Ketiga  alat tersebut  berfungsi  sebagai  sistem  penghitung jumlah hujan [5].

## III. METODE PENELITIAN

## A. Lokasi Penelitian
Penelitian  ini  dilaksanakan  di  program  studi Teknik  Listrik  dan  Instalasi,  tepatnya  di laboratorium  Sistem  Kendali,  Politeknik  Industri Logam  Morowali.  Lokasi  studi  kasus  berada  di dalam  area  industri  pengolahan  logam  di Kabupaten Morowali, Sulawesi Tengah.
Gambar 1. Ruang industri
Gambar 2. Area Studi  Kasus pada Industri Pengolahan Logam di Kabupaten Morowali
Gambar 3. Sensor Float Magnetic Level Gauge dan Diagram Blok Sistem yang Dirancang
B. Metode dan Tahapan Penelitian
Penelitian dimulai dengan melakukan observasi  terkait masalah yang dihadapi  di  ruang
bawah  tanah  departemen  hidrolik.  Ditemukan bahwa  sering  terjadi  banjir  akibat  tidak berfungsinya  pompa  penguras  yang  diakibatkan sensor  tidak  bekerja  dengan  baik  untuk memberikan  sinyal  agar  motor  penguras  untuk aktif. Setelah menemukan masalah yang dihadapi,  maka  dimulai  mencari  referensi  terkait solusi  yang  ditawarkan,  yaitu  menggunakan sensor  float magnetic  level gauge  yang mempunyai  prinsip  contactless  dengan  objek yang  diukur.  Setelah  dianggap  cukup,  maka dilakukan  perancangan  dan  pembuatan  hardware sensor. Setelah hardware dirancang dan berfungsi dengan  baik,  maka  selanjutnya  masuk  ke  tahap perancangan  software  monitoring  menggunakan aplikasi  Lab  View  untuk  dapat  memonitoring sistem  kontrol.  Selanjutnya,  setelah  software berhasil  dibuat,  perlu  dilakukan  pengujian  untuk mengsinkronkan  antara  hardware  dan  software yang  telah  dirancang.  Setelah  tersinkronisasi dengan baik, dilakukan kalibrasi untuk memastikan  keakuratan  sensor  yang  telah dirancang.
Dalam  perancangan  sensor  level  yang  akan dibuat  dimulai  dari  mengetahui  berapa  jumlah reed  switch  dan  resistor  yang  akan  digunakan, serta mengetahui nilai tahanan resistor yang akan dipakai.  Adapun  cara  untuk  mengetahui  jumlah reed  switch  yang  akan  dipakai  menggunakan perhitungan phytagoras untuk sebagai berikut:
Ukuran Reed Switch =  18 mm Sudut Kemiringan =  45° Panjang Sensor =  1000mm atau 1 meter Cos 45° = 𝑥 18 𝑚𝑚 x  =  Cos 45° x 18 mm x  = 1 2 √2 . 18 𝑚𝑚
x  = 9√2
x 12, 72 mm Jumlah  x  ( Reed Switch ) =  ( 1000 12,75 ) =  78,43 =  79 buah
Jumlah
x (Resistor) =  79 -1
=  78 buah
Dengan  hasil  perhitungan  diatas,  dapat diketahui  bahwa  jumlah  reed  switch  yang dibutuhkan  untuk  membuat  modul  sensor  level sepanjang  1  meter  adalah  79  buah  dan  78  buah resistor.  Adapun  nilai  tahanan  resistor  yang digunakan  120  ohm.  Nilai  120  Ω  dipilih,  sebab hambatan  total  yang  di  inginkan  sebesar  10.000 Ω.
Tegangan  pada  masing-masing  reed  switch dapat  dihitung  dengan  menggunakan  hukum Kirchoff  pembagi  tegangan.  Adapun  hukum Kirchoff  pembagi  tegangan  adalah  sebagai berikut :
V out =  Tegangan Output (V)
V in
=  Tegangan Input (V)
Rn! =  Jumlah  Nilai  Resistor  yang  dilewati magnet (Ω)
R total =  Jumlah Resistor Total (Ω)
Diagram  blok  pada  Gambar  1  memiliki  step yang dimulai dari data tinggi muka air yang akan dideteksi  oleh  sensor  level  yang  menggunakan metode  float  magnetic  level  gauge.  Sensor  level yang  digunakan  berjumlah  78  buah  reed  switch yang  memiliki  prinsip  kerja  bahwa  reed  switch akan  berada  dalam  posisi  Normally  Close  (NC) ketika  sejajar  dengan  magnet.  Reed  switch digunakan  sebagai  sensor  yang  akan  aktif  saat magnet  bergerak  mengikuti  level  cairan  di  luar pipa sensor. Data yang dideteksi oleh sensor level kemudian  diolah  oleh  mikrokontroler  kemudian melalui  Software  LabVIEW.  Ketika  level  cairan mencapai  titik tertinggi  pada sensor level,  sensor akan mengirim data ke mikrokontroller. Mikrokontroller  akan  mengubah  kondisi  relay yang  awalnya  Normally  Open  (NO)  menjadi  NC sehingga  dapat  mengaktifkan  pompa  penguras. Ketika  cairan  telah  mencapai  titik  terendah  dari sensor, maka mikrokontroller akan mengembalikan  kondisi  relay  menjadi  NO  yang kemudian akan mematikan motor penguras.
Gambar 3. Tampilan LabVIEW
Untuk tampilan sistem monitoringnya, digunakan software LabVIEW untuk memvisualisasikan  sistem  secara  kesueeluruhan. Gambar  2  merupakan  tampilan  dari  rancangan sistem monitoring LabVIEW. Software LabVIEW dipilih untuk menampilkan data secara akuisisi.  Pada  tampilan  monitoring  menampilkan tegangan  sensor,  level  cairan  limbah,  dan  grafik kenaikan level cairan limbah.

## IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

## A. Kalibrasi Sensor
Pengkalibrasian  sensor  diperlukan  untuk mengetahui  ke  akuratan  sensor  dalam  membaca. Adapun metode yang dilakukan untuk pengkalibrasian  sensor  dengan  membandingkan pembacaan  sensor  dengan  alat  ukur  untuk level cairan. Adapun hasil pengukuran sebagai berikut:
Tabel  1 .  Hasil  Perbandingan  dengan Ketelitian 5 cm
Alat Ukur (cm) Monitoring (cm) 5 5 10 10 15 16 20 20 25 27 30 31 35 35 40 39 45 42 50 44 55 47 60 58 65 59 70 60 75 62
77 70
Dari  hasil  pengambilan  data  kalibrasi dengan ketelitian 5 cm masih terdapat nilai error yang  besar  pada level mencapai  nilai  50  cm dengan  nilai error 13%,  adapun  penyebab  nilai error yang  terrlalu  besar  ini  disebabkan  oleh adanya  perbedaaan  sensitivitas  switch  yang berbeda-beda.  Hasil  perbandingan  juga  disajikan dalam bentuk grafik pada Gambar 4.
Gambar 4. Tampilan Grafik Perbandingan Untuk pengambilan data kalibrasi pengambilan  sampel  dimulai  dengan  setiap kenaikan  5  cm  dengan  titik  maksimal  80  cm. Pengujian dilakukan dengan titik maksimal 80 cm dikarenakan  wadah  pengujian  yang  tingginya lebih rendah dibanding sensor. Dari pengambilan data untuk kalibrasi, Dilakukan 4 kali pengambilan  data  untuk  mendapatkan  data kepresisian pembacaan sensor. Adapun penyebab ketidakpresisian pada beberapa bagian disebabkan  oleh  terjadinya delay pada  kontak reed  switch untuk  Kembali  ke  posisi  NO  saat sudah  tidak  terinduksi  dengan  magnet  sehingga menyebabkan pembacaan sensor bermasalah.

## B. Data Tegangan Masing-Masing Reed Switch
Pengambilan  data  pada  setiap switch dilakukan  dengan  tujuan  untuk  mengetahui kesesuaian  output.  Untuk  mengetahui  tegangan tiap switch adalah  dengan  mengukur  tiap  kaki dari switch yang telah diberikan supply tegangan dengan input 5 V.
Tabel 2 . Hasil Perbandingan Tegangan
Resistor  in Vout (Pengukura Vout (Perhitung n) an) R1 5 0 0,06 R2 5 0,06 0,12 R3 5 0,12 0,19 R4 5 0,19 0,25 R5 5 0,25 0,32 R6 5 0,32 0,38 R7 5 0,39 0,44 R8 5 0,45 0,51 R9 5 0,52 0,57 R10 5 0,58 0,64 R11 5 0,64 0,7 R12 5 0,7 0,76 R13 5 0,77 0,83 R14 5 0,83 0,89 R15 5 0,9 0,96 R16 5 0,97 1,02 R17 5 1,03 1,08 R18 5 1,09 1,15 R19 5 1,16 1,21 R20 5 1,22 1,28 R21 5 1,29 1,34 R22 5 1,35 1,41 R23 5 1,41 1,47 R24 5 1,48 1,53 R25 5 1,55 1,6 R26 5 1,6 1,66 R27 5 1,67 1,73 R28 5 1,74 1,79 R29 5 1,8 1,85 R30 5 1,87 1,92 R31 5 1,93 1,98 R32 5 1,99 2,05 R33 5 2,06 2,11 R34 5 2,12 2,17 R35 5 2,19 2,24 R36 5 2,25 2,3 R37 5 2,31 2,37 R38 5 2,37 2,43 R39 5 2,45 2,5 R40 5 2,51 2,56 R41 5 2,57 2,62 R42 5 2,64 2,69 R43 5 2,7 2,75 R44 5 2,77 2,82 R45 5 2,83 2,88 R46 5 2,9 2,94
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Alat Ukur (cm) Monitoring (cm)
R47 5 2,96 3,01 R48 5 3,02 3,07 R49 5 3,09 3,14 R50 5 3,15 3,2 R51 5 3,22 3,26 R52 5 3,28 3,33 R53 5 3,35 3,39 R54 5 3,41 3,46 R55 5 3,48 3,52 R56 5 3,54 3,58 R57 5 3,6 3,65 R58 5 3,67 3,71 R59 5 3,73 3,78 R60 5 3,8 3,84 R61 5 3,86 3,91 R62 5 3,93 3,97 R63 5 3,99 4,03 R64 5 4,05 4,1 R65 5 4,12 4,16 R66 5 4,18 4,23 R67 5 4,25 4,29 R68 5 4,31 4,35 R69 5 4,38 4,42 R70 5 4,44 4,48 R71 5 4,51 4,55 R72 5 4,57 4,61 R73 5 4,64 4,67 R74 5 4,7 4,74 R75 5 4,77 4,8 R76 5 4,83 4,87 R77 5 4,9 4,93 R78 5 4,96 5 R79 5 5 5
Pada  Gambar  5,  disajikan  grafik  hasil pengukuran  dan  perhitungan  tegangan  output pada  masing-masing reed  switch yang  diberikan input tegangan sebesar 5 volt.
Gambar 5. Grafik Perbandingan antara V in , V out Pengukuran dan V 0 Perhitungan
Perhitungan  dari  tegangan output tiap  posisi sensor  menggunakan  Hukum  Kirchoff  dan pengukuran.  Berdasarkan  grafik  di  atas,  nilai pengukuran  dan  perhitungan,  terdapat  perbedaan nilainya  berada  di range 60  mV,  yang  mana merupakan  nilai kenaikan tiap setiap reed switch . Kenaikan  tegangan output yang  berbeda-beda dari  tiap reed  switch didapatkan  berdasarkan rumus  pembagi  tegangan  yang  menggunakan resistor. Perhitungan menggunakan rumus pembagi tegangan harus dilakukan agar mendapatkan  tegangan  keluaran  yang  berbeda sehingga level cairan  dapat  diketahui  melalui Vout nya.
Gambar 6. Tampilan Sistem Monitoring

## LabVIEW

## V. KESIMPULAN
Penggunaan  sensor float  magnetic  level gauge pada  bak  penampungan  berisi  cairan limbah  pada  pabrik  pengolahan  logam  dapat diterapkan.  Tingkat  ketelitian  sensor  yang  dibuat masih  memiliki  nilai  error  yang  cukup  besar, yaitu  13%.  Berdasarkan  hasil  pengamatan, penyebab  tingginya  nilai  error  tersebut  adalah
0 2 4 6 R1 R6 R 11 R 16 R 21 R 26 R 31 R 36 R 41 R 46 R 51 R 56 R 61 R 66 R 71 R 76 Vin
Vout (Pengukuran)
sensitivitas komponen reed switch yang berbeda- beda.  Sensitivitas  ini  mengakibatkan  terjadinya delay pada  kontak reed  switch untuk  kembali  ke posisi  NO  saat  sudah  tidak  terinduksi  dengan magnet sehingga menyebabkan pembacaan sensor bermasalah. Penggunaan LabVIEW sebagai  penampil  data  akuisisi  membantu pengguna  dalam  memonitoring  kondisi  bak cairan limbah.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Peraturan  Presiden  Nomor  28  Tahun  2008 Tentang Kebijakan Industri Nasional
[2] Rustam. “ Kondisi Lapangan Ruang Hidrolik Departemen RSS, PT.GCNS ”, 2020.
[3] Miranty,  Fahrul,  A.S.  Opu,  “Pendeteksi Level Fluida Menggunakan  Metode Float Magnetic  Level  Gauge
Berbasis Human Machine Interface (HMI)”, Jurnal Politeknologi,  Vol.  18,  No.  2,  p.  209-216, 2019. [4] N.  Baena,  and  J.F.  Saul,    “ Prototipe Pendeteksi Level Level Air Sungai Menggunakan Pemancar Ultra High
Frequency Berbasis Arduino Uno”, 2019.
[5] Dadan,  “ Sistem  Pendeteksi  Dini  level  Air  di Citarum  (Dayeuhkolot)  Berbasis  Arduino
Uno ”, 2017.