bab iii perancangan alat 3.1 ... -...

Poppy Rosmania, 2013 Model Pengaturan Pintu Air Plta Berbasis Arduino Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu| perpustakaan.upi.edu

BAB III

PERANCANGAN ALAT

3.1 Perancangan

Dalam pembuatan suatu alat atau produk perlu adanya sebuah rancangan

yang menjadi acuan dalam proses pembuatanya, sehingga kesalahan yang

mungkin timbul dapat ditekan dan dihindari.

3.1.1 Tujuan Perancangan

Tujuan dari perancangan alat ini adalah untuk mewujudkan

gagasan dan didasari oleh teori serta fungsi dari software visual basic,

arduino, rangkaian input water level dan rangkaian driver central lock,

untuk kemudian dipadukan dan dengan sedikit modifikasi sehingga

menghasilkan alat yang sesuai dengan spesifikasi yang diharapkan, dan

adapun tujuan dari perencanaan pembuatan alat adalah:

1. Menentukan deskripsi kerja dari alat yang direncanakan

2. Menentukan komponen-komponen yang diperlukan

3. Sebagai pedoman dalam pembuatan alat

4. Mengatur tata letak komponen yang digunakan

5. Meminimalisir kesalahan dalam proses pembuatan

6. Alat yang dihasilkan sesuai dengan apa yang direncanakan

38


3.2 Deskripsi Model Pengaturan Pintu Air PLTA Berbasis Arduino

3.2.1 Spesifikasi Model Pengaturan Pintu Air PLTA Berbasis Arduino

Spesifikasi menjadi batasan dan acuan dalam perancangan Model

Pengaturan Pintu Air PLTA Berbasis Arduino dan spesifikasinya

sebagai berikut:

1. Sensor untuk mengukur ketinggian air bendungan menggunakan

konduktor sederhana dengan tiga tingkat level ketinggian.

2. Terdapat tiga pintu bendungan yang proses buka tutupnya

memanfaatkan central lock mobil.

3. Proses buka tutup pintu melalui komputer dengan menggunakan

software visual basic 2010.

4. Proses pengontrolan ketinggian air melalui komputer dengan

menggunakan software visual basic 2010.

39


3.2.2. Sistem Kerja Model Pengaturan Pintu Air PLTA Berbasis Arduino

Pada Model Pengaturan Pintu Air PLTA Berbasis Arduino

dibutuhkan kabel sebagai sensor ketinggian air. Terdapat tiga tingkat

ketinggian low, medium dan high. Informasi ketinggian air akan di

kirim ke rangkaian penerima input ke arduino lalu di kirim ke visual

basic. Pada visual basic ketinggian air di visualisasikan berupa gambar

yang berbeda untuk masing – masing ketinggian. Setelah melihat input

berupa ketinggian air maka akan di tentukan output yaitu proses

pembukaan pintu PLTA. Perintah membuka pintu air dikirim dari

visual basic lalu ke arduino yang akan menghasil output tegangan 5

Volt yang akan mengaktifkan rangkaian driver central lock. Terdapat

tiga kondisi yaitu :

1. Level low = 1 pintu air yang dibuka

2. Level Medium = 2 pintu air yang dibuka

3. Level High = 3 pintu air yang dibuka

Secara keseluruhan realisasi sistem ini ditunjukkan seperti gambar

dibawah ini:

40


Gambar 3.1 Diagram Alur Model Pengaturan Pintu Air PLTA Berbasis Arduino

START

MENGENALI LEVEL

KETINGGIAN AIR

LEVEL 1 MEMBUKA 1 PINTU AIR



FINISH

41


Gambar 3.2 Diagram Blok Sistem Model Pengaturan Pintu Air PLTA

SENSOR 1

ARDUINO UNO

PROGRAM

VISUAL BASIC

SENSOR 2

SENSOR 3

RANGKAIAN INPUT

WATER LEVEL

PINTU 1

CENTRALLOCK

BUKA/ TUTUP

RANGKAIAN

DRIVER

RANGKAIAN

DRIVER

PINTU 2

RANGKAIAN

DRIVER

RANGKAIAN

DRIVER

PINTU 3

RANGKAIAN

DRIVER

RANGKAIAN

DRIVER

POWER

SUPPLY

POWER

SUPPLY

POWER

SUPPLY

CENTRALLOCK

BUKA/ TUTUP

CENTRALLOCK

BUKA/ TUTUP

42


3.3 Perancangan dan Pembuatan Model Pengaturan Pintu Air PLTA

Peracangan model miniatur menyerupai bentuk bendungan dengan

memanfaatkan beda ketinggian penampung atas dan penampung bawah untuk

menghasilkan daya untuk memutarkan kincir. Adapun alat dan bahan yang

digunakan sebagai berikut :

1. Akrilik dengan ketebalan 5 mm

2. Akrilik dengan ketebalan 3 mm

3. Stop kran

4. Pipa saluran utama dengan diameter 1 inchi

5. Pipa saluran kecil dengan diameter ½ inchi

6. Sambungan pipa

7. Pompa air

8. Lem Kaca (Sealant)

9. Gergaji

43


3.3.1 Perancangan Model Miniatur

Bahan yang digunakan untuk merancang miniatur untuk bahan luar

terbuat dari kaca dengan ketebalan 5 mm. Volume untuk penampung air

atas dan bawah sebesar 10 liter 21 cm X 21 cm X 22 cm =±10.648 cm 3

= 10 liter3 dengan ukuran sebagai berikut :

Gambar 3.3 Ukuran Miniatur Luar

22 cm

22 cm

22 cm

22 cm

22 cm

22 cm

50 cm

100 cm22 cm 22 cm

111, 75 cm

44


Pembatas antara penampung bawah dan penampung atas

menggunakan bahan dari akrilik dengan ketebalan 5 mm. Ada tiga buah

lubang untuk memasang pipa air. Dengan ukuran sebagai berikut :

Gambar 3.2 Ukuran Pembatas Atas dan Bawah

Gambar 3.4 Ukuran Pembatas Atas dan Bawah

2 cm 2 cm

21 cm

21, 5 cm

2 cm

D = 4,2 cm D = 4,2 cm D = 4,2 cm1,75 cm 1,75 cm3,5 cm 3,5 cm

45


Dudukan central lock menggunakan bahan dari akrilik dengan

ketebalan 5 mm. Dengan ukuran sebagai berikut :

Gambar 3.5 Ukuran Dudukan Central Lock

Pintu terbuat dari arkrilik dengan ketebalan 3 mm agar mudah

digerakan. Dengan ukuran sebagai berikut :

22 cm

9,1 cm

0,5 cm

46


Gambar 3.6 Ukuran Pintu

Rakit semua bahan yang sudah disebutkan diatas hingga menjadi seperti

gambar berikut :

Gambar 3.7 Bentuk Keseluruhan Miniatur

47


3.3.2 Perancangan Papan Kontrol

Papan kontrol ini menggunakan bahan akrilik dengan ketebalan 5

mm dan dibuat untuk menempatkan rangkaian arduino shield,

rangkaian driver motor, rangkaian input water level, relay, terminal

blok dan alat bahan – bahan lainnya. Rancangan masing – masing

posisi alat sebagai berikut

Gambar 3.8 Skema Tata Letak Komponen Pada Papan Kontrol

48


3.4 Perancangan Rangkaian Input Ketinggian Air

Pada rangkaian input ini dihubungkan dengan konduktor sebagai sensor

ketinggian air dengan memanfaatkan air sebagai media penghantar antara

konduktor yang diberi tegangan 4 Volt dengan konduktor yang terhubung

ke rangkaian input.

3.4.1 Membuat Papan PCB Rangkaian Input

Membuat Papan PCB untuk rangkaian input menggunakan

software eagle. Dengan langkah – langkah sebagai berikut :

1. Membuka software eagle – file – new - schematic

2. Membuat rangakaian seperti gambar dibawah ini. Untuk

menambahkan komponen klik menu Add.

Gambar 3.9 Skema Rangkaian Input Ketinggian Air

49


3. Setelah selesai membuat rangkaian, rangkaian tersebut dapat

diubah menjadi layout dengan cara klik menu file – swicth to

board.

4. Rapihkan layout dengan memanfaatkan menu yang ada di board.

Gambar 3.10 Layout Rangkaian Input Ketinggian Air

3.4.2 Merangkai Rangkaian Input

Setelah papan pcb siap dipakai langkah selanjutnya adalah

menyolder komponen – komponen pada papan. Komponen –

komponen yang diperlukan untuk rangkaian input water level adalah

sebagai berikut:

1. Led Merah 3 Buah

2. TR BC547 3 Buah

3. Resistor 1K 3 Buah

4. Resistor 680 3 Buah

5. Scrue 1 set 5 Buah

50


6. Sekrup dan baud 2 Buah

7. Skun 5 Buah

Gambar 3.11 Rangkaian Input Ketinggian Air dan Pengawatannya

3.5 Perancangan Rangakain Driver Central Lock

Komponen aktif pada rangkaian ini adalah ic optocoupler 4N35 dan

dua buah transistor yang berfungsi sebagai saklar.

3.5.1 Pembuatan Papan PCB Rangkaian Driver Central Lock

Membuat Papan PCB untuk driver central lock menggunakan

software eagle. Dengan langkah – langkah sebagai berikut :

1. Membuka software eagle – file – new – schematic

2. Membuat rangkaian seperti gambar dibawah ini. Untuk

menambahkan komponen klik menu Add

51


Gambar 3.12 Skema Rangkaian Driver Central Lock

3. Setelah selesai membuat rangkaian, rangkaian tersebut dapat

diubah menjadi layout dengan cara klik menu file – swicth to

board.

4. Rapihkan layout dengan memanfaatkan menu yang ada di board.

52


Gambar 3.13 Layout Rangkaian Driver Central Lock

3.5.2. Merangkai Rangkaian Driver Central Lock

Papan pcb dicetak sebanyak enam buah. Setelah papan pcb siap

dipakai langkah selanjutnya adalah menyolder komponen –

komponen pada papan. Komponen – komponen yang diperlukan

untuk rangkaian driver central lock adalah sebagai berikut:

1. IC 4N35 6 buah

2. Soket IC 6 Buah

3. TR BC547 6 Buah

4. TR TIP3C 6 Buah

5. Dioda IN4004 12 Buah

53


6. Resistor 10K 6 Buah

7. Srcue 2 Set 18 Buah

8. Spacer 6 Buah

9. Skun 36 Buah

Gambar 3.14 Rangkaian Driver Central Lock dan Pengawatannya

3.6 Perancangan Rangkaian Arduino Shield

Perancangan rangkaian arduino shield untuk mempermudah

pengawatan pin arduino dengan komponen lainnya. Langkah – langkah

pembuatannya sama seperti langkah pembuatan rangkaian – rangkaian

sebelumnya, hanya terdapat perbedaan kita dapat langsung mengunduh

softfile rangkaian arduino uno dalam bentuk eagle di www.arduino.cc.

Tambahkan scrue dengan mengklik menu Add – con faston.

54


Gambar 3.15 Layout Rangkaian Arduino Shield

3.6.1 Merangkai Arduino Shield

Setelah papan pcb siap dipakai langkah selanjutnya adalah

menyolder komponen – komponen pada papan. Komponen –

komponen yang diperlukan untuk rangkaian arduino shiled adalah

sebagai berikut:

1. Scrue 2 set 14 Buah

2. Pin Header male 28 Pin

3. Sekrup dan Baud 3 Buah

4. Skun 28 Buah

55


Gambar 3.16 Rangkaian Shield Arduino dan Pengawatannya

3.7 Pengawatan Relay DPDT ( Double Pole Double Throw )

Terdapat dua buah relay jenis DPDT untuk mengendalikan satu central

lock. Cara kerjannya ketika relay 1 diberi input dari rangkaian driver maka

coil akan menjadi magnet menarik kaki-kaki relay yang posisi awalnya kaki

common (9, 12 ) terhubung dengan kaki NC (1,4 ) akan tertarik dan

terhubung dengan kaki NO (5,8) . Sumber +12 Volt mengalir melalui relay

1 sedangkan relay 2 tidak dalam keadaan aktif sehingga tetap mendapat

56


ground. Sumber +12 Volt mengalir melalui relay 1 - motor - relay 2 -

ground. Sebaliknya jika relay 2 yang diberi input sehingga rangkaian dua

buah relay dapat membalik polaritas supply untuk central lock

Gambar 3.17 Skema Pengawatan Dua Buah Relay

3.8 Perancangan dan Pembuatan Program Arduino

Perancangan program pada arduino dengan langkah – langkah sebagai

berikut:

1. Buka software arduino yaitu IDE arduino.

2. Ketikan program pada Editor program.

3. Setelah selesai mengetikan program klik menu compiler untuk

mengetahui apakah program yang dibuat masih terdapat kesalahan atau

tidak.

4. Jika program tidak terdapat kesalahan program siap dikirim ke dalam

memory didalam papan arduino dengan klik menu Uploader.

Relay 1

Relay 2

57


5. Listing program pada software arduino terdapat pada lampiran.

3.9 Perancangan dan Pembuatan Program Visual Basic

3.9.1 Membuat Form Satu Sebagai Form Untuk Login

Gambar 3.18 Tampilan Form Satu Sebagai Form Login

Form satu berisi komponen – komponen :

1. Label 1 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Userrname

2. Lebel 2 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Password

3. Label 3 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Model

Pengaturan Air PLTA

4. Textbox1

5. Textbox2

Textbox 2

Textbox 1

Label 3

Label 2

Label 1

Button 1 Button 2

58


6. Button1 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Login dan

mengubah kolom name menjadi cmdlogin

7. Button 2 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Exit

8. Listing program pada software visual basic untuk form satu terdapat

pada lampiran.

59


3.9.2 Membuat Form Dua Menu Kontrol

Picturebox 7,8,9

Button 2

Button 1

Label 1

Label 6

Label 5

Label 4

Label 7

Combobox 1

Button 8

Label 2 Label 3

Button 3 Button 4 Button 5 Button 6

Picturebox 1 & 2 Picturebox 3 & 4 Picturebox 5 & 6

60


Form dua berisi komponen – komponen :

1. Label 1 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Pintu 1



4. Label 4 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Serialport

5. Label 5 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Level

Ketinggian

6. Label 6 : Mengubah kolom text pada propertis dikosongkan

7. Label 7 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Model

Pengaturan Air PLTA

8. Button 1 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Buka

9. Button 2 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Tutup





14. Button 7 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Connect

15. Button 8 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Disconnect

16. Picturebox 1 : Mengubah kolom image pada propertis menjadi

gambar animasi pintu tertutup


gambar animasi pintu terbuka

61











gambar animasi ketinggian air level 1





25. Combobox 1

26. Serialport

27. Timer

28. Listing program pada software visual basic untuk form dua terdapat

pada lampiran.

62


3.10 Perancangan dan Pembuatan Sensor

Tahap terakhir dalam pembuatan alat ini adalah pembuatan sensor dengan

memanfaatkan konduktor . Konduktor dipilih karena sangat sederhana,

murah dan mudah dalam proses perancangan. Terdapat tiga level indikator

air. Konduktor sebagai bahan pengantar dan air sebagai media penghantarnya.

Konduktor yang digunakan untuk sensor terbuat dari bahan alumunium.

Alumunium harus ada perawatan karena lama kelamaan akan ada korosi.

Gambar 3.20 Posisi Konduktor Dalam Air

Korosi merupakan proses rusaknya benda-benda, terutama logam yang

disebabkan oleh reaksi kimia atau elektrokimia logam tersebut dengan

lingkungannya. Air juga berperan dalam proses korosi. Semakin sering

alumunium terkena air, maka akan semakin cepat alumunium tersebut

mengalami korosi. Selain itu, keberadaan uap air di udara yang dinyatakan

dengan kelembaban juga mempengaruhi korosi alumunium.

bab iii perancangan alat 3.1 ... -...

Documents