## Perancangan Sistem Monitoring Volume Bahan Bakar
Pada Prototype Sephull Bubble Vessel
Mochammad Nasir 1 , M. Ali Mudhoffar 1 , Nurhadi 1

## Abstrak
Sephull Bubble Vessel adalah kapal dengan pelumasan udara yaitu kapal dengan injeksi udara di  bagian  bawahnya, disain  kapal  ini  untuk  mendapatkan  sebuah  kapal  dengan kemampuan  berlayar  dengan  kecepatan  tinggi  dengan  konsumsi  bahan  bakar  yang minimal.  Untuk  mengetahui  Efesiensi  bahan  bakar  ini,  dilakukan  perbandingan konsumsi  bahan  bakar  pada  saat  kapal  beroperasi  dengan  menggunakan  sistem pelumasan  udara  dengan  tanpa  menggunakan  sistem  pelumasan  udara.  Pada  saat  ini masih menggunakan cara manual dengan mengukur sisa bensin setiap selesai dilakukan uji  coba  pada  kedua  kondisi  tersebut.  Dalam  kesempatan  ini  akan  dirancang  Sistem Monitoring  Volume  Bahan Bakar  pada  Prototype  Sephull  Bubble  Vessel,  dengan  sistem ini  maka  untuk  mengetahui  efesiensi  penggunaan  bahan  bakar  bisa  diketahui  dengan mudah. Perancangan sitem ini menggunakan sensor Universal Fuel Sender , output dari sensor tersebut akan diolah oleh Mikrokontroller AT-Mega 8535 dan volume bahan bakar akan  ditampilkan  melalui  tampilan  LCD  16x2.  Volume  bahan  bakar  ini  juga  dapat diMonitoring  melalui  komputer  dengan  menggunakan  program  LabView  sehingga  data volume bahan bakar dapat disimpan dalam sebuah file komputer.
Kata kunci : Universal Fuel Sender; AT-Mega 8535; LabView

## Abstract
Sephull Bubble vessel is a vessel with air lubrication of the vessel with air injection at the bottom, the  ship design is to get a ship with  the ability  to sail at  high  speed with minimum fuel  consumption. In  order  to know the  fuel efficiency, the fuel  consumption comparison when the ship operates with air lubrication system and when without the use of air lubrication system was carried out. At this moment, manual method is still used by measuring the residual gasoline every completed trial in both conditions. On this occasion a design of Volume Fuel Monitoring System on Prototype Sephull Bubble Vessel will be made to determine the efficiency of fuel use easily. In designing, this system uses sensors Universal Fuel Sender, the  output from these  sensors will be  processed by  the Microcontroller AT-Mega 8535 and the volume of fuel will be displayed through the LCD display 16x2. Fuel  Consumption can  also  be monitored through a  computer using  a LabView program so that the fuel volume data can be stored in a computer file.
Keywords : Universal Fuel Sender; AT-Mega 8535; LabView

## PENDAHULUAN
Rancang  bangun  Prototype  Kapal  Sephull  Bubble Vessel bertujuan  untuk efesiensi  pemakaian  bahan bakar dengan kecepatan maksimal dengan
menggunakan teknologi sistem  pelumasan  udara. Kapal  ini  didesain  sedemikian  rupa  sehingga  pada kecepatan  tinggi  sejumlah  udara  akan  mengalir  di bawah kapal, dan berfungsi sebagai bantalan, sehingga
bagian  bawah  kapal  ini  tidak  bersentuhan  dengan  air. Dengan adanya bantalan udara ini mengakibatkan gaya gesek  yang  terjadi  pada  kapal  (skin  friction)  akan berkurang. Sedangkan pada kecepatan rendah bantalan udara ini  didapatkan  dengan  cara  menginjeksikan udara dengan bantuan sebuah kompresor.
Untuk mengetahui tingkat effesiensi bahan bakar ini  pada  saat  ini  dilakukan  secara  manual dengan menggunakan  gelas  ukur dengan  membandingkan konsumsi  bahan  bakar  pada  saat  kapal  beroperasi dengan menggunakan sistem pelumasan udara dengan tanpa menggunakan pelumasan udara.
Pada  kesempatan  ini  akan  dirancang  sistem monitoring  bahan  bakar  secara  otomatis  dan  bisa diamati  secara  real  time.  Pada  perancangan  ini  akan menggunakan  sensor  Universal Fuel  Sender.  Sensor ini  berbasis  resistance  dengan  menggunakan  sistem pelampung  dimana  ketinggian  level  bahan  bakar sebanding dengan output resistansi sensor.

## Universal Fuel Sender
Universal Fuel Sender adalah sebuah sensor bahan bakar dengan menggunakan sistem pelampung. Sensor ini  berbasis  resistance  dimana  level  ketinggian  bahan bakar  dalam  sebuah  tangki  sebanding  dengan  nilai resistansi  dari  sensor  tersebut. Type  dari  sensor  yang digunakan  adalah  V  09  21  1  Universal  Fuel  Sender with Kit 10-180 ohm (310906). Pada kondisi kosong nilai  resistansi  sensor  sebesar  180  Ohm,  sedangkan pada  kondisi  full  tank  nilai  resistansinya  sebesar  10 Ohm.  Sensor  bahan  bakar  ini  dapat  dilihat  pada Gambar 1.
Gbr 1 Universal Fuel Sender
Mikrokontroller AVR ATMEGA 8535
AVR  merupakan seri Mikrokontroler CMOS 8-bit buatan  Atmel,  berbasis  arsitektur RISC (Reduced Instruction  Set  Computer).Hampir  semua  instruksi dieksekusi  dalam  satu  siklus  clock.  AVR  mempunyai 32  register  general-purpose,  timer/counter  fleksibel dengan mode compare, interupt internal dan eksternal, serial UART,  programmable  Watchdog  Timer, dan mode power saving. Beberapa diantaranya mempunyai ADC  dan  PWM  internal.  AVR  juga  mempunyai In-System Programmable Flash on-chip yang mengijinkan  memori  program  untuk  diprogram  ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI. Chip AVR  yang  digunakan untuk  tugas  akhir  ini  adalah ATMega8535.

## Gbr 2 Blok Diagram Arsitektur ATMEGA 8535

## PERANCANGAN SISTEM
Diagram Blok dari perancangan Sistem
Monitoring  Volume  Bahan  Bakar  pada  Prototype kapal  sephull  Bubble  Vessel  ini  dapat  dilihat  pada Gambar  3.  Pada blok  diagram  tersebut  digambarkan sistem hardware dan software secara keseluruhan yang akan dibuat.

## Gbr 3. Diagram Blok Sistem Monitoring
Dari diagram blok pada Gambar 3 dapat dijelaskan secara garis besar sebagai berikut :
 Universal  fuel  sender  berfungsi  sebagai  transducer yang  merubah  ketinggian  level  bahan  bakar menjadi nilai resistansi.
 Perubahan nilai resistansi tersebut akan dibaca oleh rangkaian  pengondisi  sinyal  sehingga  output  dari rangkaian ini menjadi tegangan analog 0 s/d 5 VDC sesuai dengan kemampuan ADC Mikrokontroller.
 Mikrokontroller ATMEGA 8535 berfungsi sebagai kontroller  yang  akan  merubah  tegangan  Analog sensor menjadi tegangan digital, disamping itu juga untuk  melakukan  konversi  dari  tinggi  level  bahan bakar  menjadi  satuan  volume  bahan  bakar  dalam satuan  liter.  Mikrokontroller  ini  juga  akan memberikan  peringatan  bila  bahan  bakar  dalam tangki melebihi kapasitasnya (150 liter).
 DAC  berfungsi  untuk  merubah  signal  digital menjadi sinyal analog.
 USB-DAQ  berfungsi  untuk  membaca  tegangan analog  dari  ADC  sehingga  bisa  dibaca  oleh program LabView.

## Rangkaian Pengondisi Sinyal
Rangkaian  pengondisi  sinyal  ini  terdiri  dari  dari dua  bagian,  yaitu  rangkaian  pembagi  tegangan  dan rangkaian  penguat  tegangan. Besanya  Vout pada gambar diatas dinyatakan dengan rumus :
in S out V x R R x R R R
V
          3 2 2 1
(1)
Vout dari Rangkaian pengondisi sinyal ini harus di sesuaikan  dengan  spesifikasi  ADC  internal  pada Mikrokontroller  8535,  sehingga Vout  maksimal  (pada
saat  RS  =  180  Ohm)  tegangannya  tidak  melebihi  5 Volt,  karena  range  tegangan  untuk  input  ADC  pada Mikrokontroller  8535  berkisar  antara  0 - 5  VDC. Dengan  nilai-nilai  komponen  tersebut  besarnya penguatan sebesar 16 x.

## Gbr 4. Rangkaian Pengondisi Sinyal

## Gbr 5. Rangkaian Regulator 5 VDC
Sumber  tegangan  yang  ada  dalam  kapal  sephull adalah  sumber tegangan  DC 12  Volt dari  Batteray 2x70 AH.  Karena  pada  rangkaian  pengondisi  sinyal dan mikrokontroller menggunakan sumber tegangan 5 VDC  maka  diperlukan  rangkaian  Regulator  dengan menggunakan IC LM7805 seperti pada Gambar 5.
Monitoring  level  pemakaian  bahan  bakar  ini  bisa diamati  lewat  display  LCD maupun l monitor  laptop dengan  menggunakan  NI-USB  6008  dan  program LabView.  Untuk  komunikasi  dengan  NI-USB  6008 data  sensor  dibutuhkan  rangkaian  DAC  untuk mengkonversi  sinyal  digital  menjadi  sinyal  analog sebagai input untuk analog input dari NI-USB 6008.
Gbr 6. Rangkaian DAC
Gbr 7. Rangkaian Lengkap Sistem

## Metodologi
Metodologi  yang  digunakan  dalam  perancangan sistem monitoring bahan bakar ini terdiri dari :
 Pembuatan Hardware rangkaian.
 Pembuatan program mikrokontroller.
 Pembuatan program data akuisisi dg LabView.
 Kalibrasi Sensor.
 Uji Coba sistem

## Pembuatan Hardware
Pembuatan  hardware  rangkaian  ini  terdiri  dari pembuatan  rangkaian  pengondisi  sinyal,  rangkaian ADC,  rangkaian  Mikrokontroller,  rangkaian  LCD, rangkaian DAC dan konfigurasi USB DAQ.
Gbr 7.    Hardware sistem
Gbr 8. Pemasangan Sensor pd tanki bahan bakar
Gbr 9 Display LCD pada Dash Board kapal Pembuatan Program Mikrokontroller Pembuatan  program  mikrokontroller  ini digunakan untuk proses pengambilan data dari sensor  melalui  internal  ADC,  kemudian menampilkan  hasil  pembacaan  sensor  ke display  LCD,  dengan  melakukan  manipulasi aritmatika maka level ketinggian akan dirubah ke  dalam  satuan  liter.  Flowchart  program mikrokontroller dapat dilihat pada gbr 10.

## Power
on

## Gbr 10. Flowchart Program Mikrokontroller

## Pembuatan Program Data Akuisisi dg Labview
Program  data  akuisisi  ini  dimaksudkan  untuk penyimpanan  data  hasil  pengukuran  sensor,  sehingga data  volume  bahan  bakar  dapat  dianalisa  lebih  lanjut. Untuk  program  akuisisi  data  ini  menggunakan program LabView 2009.

## Gbr 11 Front Panel Program Akuisisi Data

## Kalibrasi Sensor
Kalibrasi  sensor  ini  dilakukan  untuk  melihat karakteristik  dari  Universal  fuel  sensor,  khususnya untuk melihat  linieritas  sensor  apakah  perubahan tahanan  sensor  proporsional  dengan  ketinggian  level bahan bakar.
Tabel 1 Data Kalibrasi Sensor Fuel Level V Out RPS [ Cm ] [Ohm] [ Volt ] 0 10 0.266 1 18.4 0.489 2 26.9 0.715 3 35.4 0.941 4 44.1 1.173 5 52 1.383 6 60.8 1.617 7 69.4 1.846 8 77.9 2.072 9 86.5 2.301 10 95 2.527 11 103 2.739 12 112 2.979 13 121 3.218
14 129 3.431 15 137 3.644 16 146 3.883 17 155 4.122 18 163 4.335 19 172 4.574 20 180 4.787

## Uji Coba Sistem
Uji  coba  sistem  ini  dilakukan  untuk  mengetahui sistem monitoring level bahan bakar ini sudah bekerja dengan  baik,  mulai dari  proses  pengambilan  data sensor  sampai tampilan  pada  LCD  dan  sistem  alarm yang  terpasang.  Dari  tabel  1  diatas  level  ketinggian bahan  bakar  [Cm]  dikonversikan  ke  satuan  liter dengan menggunakan formula :
) ( 1000 150 * 50 Cm xFuelLevel V  (2) Gbr 13 Uji Coba Sistem
Uji coba sistem ini dilakukan dengan menggunakan  timba  yang  berisi  bensin dan dilakukan pengukuran pada beberapa titik level ketinggian bahan bakar.

## Hasil & Pembahasan
Hasil  dari  kalibrasi  sensor  seperti  pada  tabel  1 dilakukan  analisa  regresi  linier  sehingga  diperoleh grafik kalibrasi seperti pada gambar 14.
Dari  grafik  diatas  dapat  diketahui  bahwa  sensor mempunyai  sensitivitas  226  mVolt/Cm.  Dengan
menggunakan  pers.  (2)  sensitivitas  sensor  menjadi 30.2 miliVolt/liter. Dari grafik tersebut dapat diketahui sensor  mempunyai  linieritas  yang  cukup  baik  yang berarti level ketinggian bahan bakar sebanding dengan tegangan output dari sensor.

## Grafik Kalibrasi Universal Fuel Sender
y = 0.2265x + 0.261 R 2 = 1 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Fuel Level [Cm] V o u t [V o lt ]

## Gbr 14 Grafik Kalibrasi Sensor
Dari Tabel 2 diketahui bahwa sistem sudah bekerja dengan  baik  dengan  error  sekitar  3.3%, sedangkan alarm  juga  sudah  berfungsi  pada  saat  tangki  bahan bakar  melebihi  kapasitasnya,  yang  ditandai  dengan suara buzzer yang terpasang pada rangkaian.

## Tabel 2 Data Hasil Uji Coba Sistem
Fuel Level Display Alarm error [Cm] [Liter] LCD [ltr] [on/Off] [%] 2 15 14.5 off -3.33 4 30 29.6 off -1.33 6 45 45.8 off 1.78 8 60 59.8 off -0.33 10 75 74.6 off -0.53 12 90 90.1 off 0.11 14 105 104.4 off -0.57 16 120 120.2 off 0.17 18 135 136 off 0.74 20 150 149.6 off -0.27 22 165 165.5 on 0.30

## Kesimpulan
Dari  uji  coba  sistem  dan  hasil  pembahasan  diatas
dapat disimpulkan bahwa :
 Universal  fuel  sender  berfungsi  dengan  baik, dimana output sensor sebanding dengan perubahan volume bahan bakar, dengan sensitifitas sensor 30.2 milivolt/liter.
 Sistem alarm sudah bekerja dengan baik pada saat kapasitas tangki bahan bakar melebihi 150 liter.
 Secara  keseluruhan  sistem  sudah  bisa  bekerja dengan  baik  dengan  tingkat  kesalahan  sebeasar 3.3 %.
 Sistem  monitoring  ini  sudah  bisa  diaplikasi  pada prototype  kapal  sephull  bubble  vessel  untuk mengantikan  cara  manual  yang  selama  ini digunakakan.

## Daftar Pustaka
Carr  Joseph  (1993),  Sensor  and  Circuits  :  Sensor, Transducers and Supporting Circuits for Electronic Instrumentation,  Measurement  and  Control,  PTR Prentice  Hall,  Englewood  Cliffs,  New  Jersey
07632.
Kurniawan  Yuda  (2010),  Implementasi  Ultrasonic
Level  Detector  pada  Sistem  Monitoring  Tanki Pendam pada SPBU, Tugas Akhir.
National  Instruments  (2010),  User  Guide  and
Spesification USB 6008/6009. National Instruments (1998), LabView Data Acquisition  Basics  Manual,  National  Instruments
Corporation, Texas – USA.