26

BAB III

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM

3.1. Pengantar Perancangan System

Pada bab ini dibahas tentang perancangan dan pembuatan “Alat Sistem

Monitoring Volume dan Kejernihan Air pada Tangki Air Berbasis Labview

Menggunakan NI MyRio-1900”. Pembuatan sistem ini akan mempermudah

memonitoring kondisi air dalam tangki, dengan menggunakan alat ini, operator

dapat mengetahui kondisi peringatan dini apabila ketinggian air pada tangki sudah

habis dan tingkat kejernihan air pada tangki secara langsung pada komputer

melalui software Labview. Agar sistem tersebut dapat berjalan dengan baik dan

sempurna, maka diperlukan perancangan dan pembuatan sistem, baik secara

software maupun hardware untuk mendukung keseluruhan sistem yang akan di

uji. Alat yang akan digunakan diantaranya NI MyRio-1900 sebagai kontrol dari

sistem, sensor Ultrasonik SRF04 sebagai sensor pendeteksi ketinggian air, sensor

GE Turbidity sebagai pendeteksi kekeruhan air dan output menggunakan Module

relay sebagai saklar pada pompa air, serta PC yang berfungsi sebagai

memoniroting dan juga pengontrol jarak jauh menggunakan sambungan nirkabel

atai wifi pada software Labview.

3.2. Diagram Blok dan Prinsip Kerja System

3.2.1. Diagram Blok Sistem

Studi tentang “Rancang Bangun Alat Sistem Monitoring Volume Dan

Kejernihan Air Pada Tangki Berbasis Labview Dengan Kontroller Ni Myrio”

memiliki prinsip kerja sebagaimana digambarkan pada diagram blokseperti pada

Gambar 3.1.

27

Gambar 3.1.Diagram Blok Perancangan Sistem

Pada proses awal, perancangan dilakukan pada pembuatan tangki prototype

yang telah dibuat sesuai dengan degradasi ukuran dari jarak pendeteksi sensor

ultrasonik SRF04 dimana sensor dapat mendeteksi air dalam tangki dan akan

membaca frekuwensi jarak sehingga dapat menampilkan pada labview. Setelah

perancangan akan diberikan pengalamatan dimana titik minimum dan maksimum

kondisi air yang berfungsi pengiriman sinyal deteksi sebagai mengontrol module

relay untuk on-off pada waterpump atau pengisian air yang otomatis dengan

kontrol NI MyRio.

Pada sensor GE Turbidity sendiri sebagai pendeteksi ketika keadaan air keruh

atau jernih, sehingga dapat mengetahui kondisi level kejernihan air dalam tangki

melalui indikator pada front panel. Semua proses hasil dari pendeteksi sensor

sensor ini diterima MyRio dan akan dikontrol melalui software LabView yang

dihubungkan melalui wireless atau wifi yang sudah diprogram dan dibuat pada

modul NI MyRio-1900 sehingga mampu mengontrol dan memonitoring jarak jauh

tanpa kabel mengirim sinyal hasil pendeteksi sensor. Selain itu melakukan

pemrograman pada PC sebagai media pengontrol aktifitas monitoring yang

merupakan sarana bagi operator untuk mengetahui volume dan kejernihan air

pada tangki prototype. Interaksi yang di lakukan oleh sensor akan mengeluarkan

tampilan berupa informasi monitoring sesuai kondisi air didalam tangki dengan

menggunakan software LabView.

Power

Supply

Water Pump

28

3.2.2. Flow Chart Sistem

T

Y

Gambar 3.2.Flowchart Sistem

Pada flowchart diatas, untuk memulai pekerjaan sebuah sistem maka

harus melakukan tahapan awal yaitu dengan mengaktifkan keseluruhan perangkat,

kemudian sensor membaca volume dan kejernihan air setelah itu melakukan

pencocokan batas minimum ketinggian air dan kekeruhan air, apabila sensor

mendeteksi batas minumum maka relay akan kondisi terhubung sehingga pompa

air akan hidup, dan ketika kondisi air keruh ataupun jernih terdeteksi maka sinyal

MULAI

Mengaktifkan

keseluruhan perangkat

Mendeteksi Sensor Volume

Water high / low

Module

relay

on/off

Waterpump on/off

Memonitoring kondisi volume

dan kejernihan air

SELESAI

29

akan mengirimkan ke NI MyRio-1900 sehingga dapat menampilkan indikator

kondisi air dalam tangki prototype pada front panel pada software LabView.

3.3. Perancangan dan Pembuatan Mekanik

Pada perancangan dan pembuatan mekanik dalam sistem alat monitoring

volume dan kejernihan air ini akan dibuat dengan spesifikasi seperti pada Gambar

3.3.

Gambar 3.3. Rancangan Mekanik

1. Tangki air prototype yang menyerupai seperti tandon air dengan bahan plat

besi berbentuk tabung berdiameter tinggi 60 cm dan lebar 40 cm dengan daya

tampung air kurang lebih 75 liter, rancangan ini mempunyai satu lubang pipa

di bawah yang berfungsi sebagai keluarnya air dalam tangki dan satu lubang

pipa diatas sebagai pengisisan air dari pompa air.

2. Tiang penyangga dengan ukuran lebar 3 cm panjang 40 cm dan tebal 0,3 cm

yang berfungsi sebagai tiang penompang penempatan letak dari pada sensor.

3. Sensor ultrasonik SRF04 yang berfungsi sebagai alat ukur ketinggian dan

kerendahan kondisi air yang ada didalam tangki.

4. Sensor kekeruhan air yaitu GE Turbidity yang berfungsi sebagai pendeteksi

kondisi air disaat air itu keruh.

5. Water pumpatau pompa air disini berfungsi sebagai pengisian air pada tangki

disaat kondisi air dalam tangki dititik minimum.

30

6. NI MyRio 1900yang berfungsi sebagai kontroler dari alat, yang memiliki

kerja untuk memonitoring volume dan kejernihan air dalam tangki yang

mampu diprogram menggunakan sambungan wireless.

7. PC merupakan human interface yang di kontrol melalui NI MyRio 1900 selain

itu PC berfungsi sebagai memonitoring dengan melalui software Lab View.

3.4. Perancangan Hardware

Pada pembuatan rancang bangun alat sistem monitoring volume dan

kejernihan air pada tangki prototype dengan memiliki rangkaian pendukung

hardware dengan spesifikasi yang di tunjukkan pada gambar di 3.4.

1. Input

2. Sistem Kontrol Wifi

3. Proses monitoring

4. Output

Gambar 3.4. Rangkaian Hardware

Tabel penjelasan pada rangkaian hardware dari semua sistem interface

terhadap pin kontrol NI MyRio 1900.

31

Tabel 3.1. Penjelasan interface komponen terhadap NI MyRio.

No Komponen MXP Connectors A dan B MSP Connectors C

1.

Sensor

Turbidity

V Pin 1 +5V

A Pin 3 AIO

G Pin 6 AGND

2.

Sensor

Ultrasonik

SRF 04

VCC Pin 1 +5V

Trigger Pin 11 DIO 0

Echo Pin 13 DIO 1

Ground Pin 12 DGND

3.

Relay

Water

Pump

VCC Pin 20 5V

IN Pin 18 DIO 7/PWM 1

Ground Pin 19 DGND

3.4.1. Perancangan Sistem Kontrol NI MyRio Menggunakan Wifi

Membuat Jaringan Wireless Menggunakan NI MyRIO (MyRIO Toolkit)

berikut adalah penjelasan menggunakan salah satu fitur yang dimiliki modul NI

MyRio-1900 sebagai jalur akses untuk membuat jaringan nirkabel. Jaringan

nirkabel pada NI MyRio-1900 di sini mampu menerima hingga enam klien

namun, national instruments menyarankan untuk menghubungkan paling banyak

tiga klien untuk suatu jaringan nirkabel.

Perancangan sistem kontrol tanpa kabel yang menggunakan wifi disini

berfungsi sebagai penghubung antara kontrol modul NI MyRio-1900 terhadap

Laptop komputer sehingga tidak lagi menggunakan sambungan kabel seperti

modul mikrokontroller yang sudah ada sebelumnya. Artinya modul NI MyRio-

1900 sudah mampu dikontrol dan dimonitoring jarak jauh pada software LabView

pada laptop sehingga dapat mempermudah dan mengurangi kerugian terhadap

efisiensi waktu.

Berikut adalah alur perancangan memprogram sambungan jaringan

nirkabel menggunakan modul NI MyRio-1900 terhadap aplikasi LabView pada

laptop.

32

1. Gunakan kabel USB untuk menghubungkan NI MyRIO-1900 ke komputer.

2. Klik Configure NI myRIO di kotak dialog Monitor USB NI myRIO untuk

meluncurkan NI Konfigurasi & Pemantauan berbasis web di web browser default.

Catatan Jika Anda telah menghubungkan NI myRIO ke komputer

Anda dan tidak memiliki kotak dialog NI myRIO Monitor USB terbuka,

Anda dapat membuka browser web Anda dan masukkan http://172.22.11.2

untuk meluncurkan NI Konfigurasi & Pemantauan berbasis Web.

3. Klik tombol Konfigurasi Jaringan untuk menampilkan halamanKonfigurasi

Jaringan.

4. Pada bagian Adapter Wireless wlan 0, pilih Create jaringan nirkabel dari

menu Wireless mode pull-down.

5. Pilih negara di mana Anda berada dari menu pull-down Country.

6. Tentukan nama untuk jaringan nirkabel dalam kotak teks SSID.

7. (Opsional) Pilih channel dari menu pull-down Channel.

Catatan Kisaran nilai yang valid dari Channel adalah [1, 11]. Instrumen

Nasional merekomendasikan bahwa Anda tentukan untuk 1 Channel.

8. terpilih salah satu dari opsi berikut dari menu pull-down Security:

- Open-Membuat jaringan nirkabel publik.

- WPA2 Pribadi-Membuat jaringan nirkabel pribadi

9. Jika memilih WPA2 Personal pada langkah sebelumnya, masukkan kredensial

keamanan dalam kotak teks frasa sandi WPA. Pastikan bahwa panjang karakter

dalam passphrase WPA anda dalam rentang [8, 63]. Anda dapat memilih apakah

untuk menempatkan tanda centang di Show Caracter kotak centang.

10. Pilih DHCP Only dari Alamat menu Configure IPv4Address pull-down.

11. Klik Save untuk menyimpan pengaturan jaringan nirkabel.

12. Memverifikasi bahwa Anda dapat menghubungkan klien ke jaringan nirkabel

yang dibuat. Wireless LED pada NI MyRIO berubah merah ketika anda mencoba

untuk menghubungkan client ke jaringan. Setelah Anda berhasil menghubungkan

klien ke jaringan, LED Wireless terus berkedip.

Berikut adalah tampilan dari pemrograman pembuatan sambungan

wireless pada laptop ketika sudah terhubung pada modul NI MyRio-1900.

33

Gambar 3.5. Tampilan Kontrol Wireless pada Laptop

3.4.2. Perancangan Input Hardware Sensor Ultrasonik SRF04

Gambar 3.6. Perancangan Input Hardware Sensor Ultrasonik SRF04

Gambar diatas merupakan interface antara Ni MyRio dengan Sensor

Ultrasonik SRF04. Pada sensor ultrasonik yaitu :

VCC +5V.

Trigger

Echo

Ground

34

- Triggerakan dikoneksikan pada Port MXP connector A Ni MyRio pada pin

11 untuk masukan digital.

- Echo ke Port MXP Connectors ANi MyRio pada pin 13 untuk masukan

digital.

- VCCakan di hubungkan pada MXP Connectors A pin 1 dengan besar

tegangan +5V.

- Ground akan dihubungkan pada MXP Connectors A pin 12 untuk digital

Ground.

3.4.3. Perancangan Input Hardware Sensor Turbidity

Gambar 3.7. Perancangan Input Hardware Turbidity Sensor

Gambar diatas merupakan interface antara Ni MyRio dengan Sensor

Kejernihan air. Pada turbidity sensor yaitu :

- Vakan di hubungkan pada MXP Connectors A pin 1 dengan besar tegangan

+5V.

- A ke Port MXP Connectors ANi MyRio pada pin 3 AIO untuk masukan

digital.

- Ground akan dihubungkan pada MXP Connectors A pin 6AGND untuk

digital Ground.

35

3.4.4. Perancangan Output Hardware Relay Module

Gambar 3.8. Perancangan Input Hardware Relay Module

Gambar diatas merupakan interface antara Ni MyRio dengan Relay

module. Pada relay yaitu :

- VCCakan di hubungkan pada MXP Connectors A pin 1 dengan besar

tegangan +5V.

- IN 1 ke Port MXP Connectors ANi MyRio pada pin 11 AIO untuk masukan

digital.

- Ground akan dihubungkan pada MXP Connectors A pin 8AGND untuk

digital Ground.

3.5. Perancangan Perangkat Lunak ( Software ).

3.5.1 Perancangan Sensor Ultrasonik Srf04.

Pada tahapan ini perancangan program pada sensor ultrasonik srf04

dengan kombinasi antara sensor dan Ni MyRio pada FPGA LabView. Berikut

merupakan tampilan dari front panel hasil dari sensor ultrasonik SRF04.

Gambar 3.9.Front Panel Sensor Ultrasonik SRF04 pada LabVIEW

36

Gambar 3.10. Diagram Blok Pemrograman Sensor SRF04 pada LabVIEW

3.5.2. Perancangan Sensor Turbidity.

Pada tahapan ini, perancangan program pada sensor turbidity atau

sensor kekeruhan air dengan kombinasi antara sensor dan Ni MyRio pada FPGA

LabView.Berikut merupakan tampilan dari front paneldari turbidity sensor atau

sensor pendeteksi kekeruhan air.

Gambar 3. 11. Front Panel Sensor kekeruhan air pada LabVIEW

Gambar 3.12. Diagram Blok Pemrograman Sensor kekeruhan air pada LabVIEW

37

3.5.3. Perancangan Output Relay Module

Pada tahapan ini, menjelaskan gambar perancangan program pada

module relay dengan kombinasi antara sensor dan Ni MyRio pada FPGA

LabView. Berikut merupakan tampilan dari front panel dari module relay.

Gambar 3.13.Front PanelModule Relay pada LabVIEW

Gambar 3.14. Diagram Blok Pemrograman Module Relay pada LabVIEW

3.5.4. Perancangan Proses Monitoring

Pada tahapan ini, menjelaskan dimana semua dari sistem komponen

dirancang keseluruhan guna mendapatkan hasil proses dari monitoring ketinggian

dan kejernihan air dalam tangki protype. Berikut ini adalah sebuah tampilan dari

kombinasi antara semua sistem di Ni MyRio pada software FPGA LabView.

Berikut merupakan tampilan dari front panel dari proses monitoring.

38

Gambar 3.15.Front Panel monitoring volume dan kejernihan air pada LabVIEW

Gambar 3.16. Diagram Blok Pemrograman Monitoring pada LabVIEW

3.6. Perancangan Skala Ukuran Tangki

Pada tahapan ini membuat perancangan sistem monitoring tampilan tangki

pada software LabView dibuat dengan tampilan skala berdasarkan ukuran tinggi

daya tampung air pada tangki prototype sehingga mempermudah pembacaan

proses hasil monitoring ketinggian air dalam tangki, berikut ini adalah tampilan

monitoring tangki pada LabView dengan skala tinggi 0 sampai 60.

39

Gambar 3.17. Perancangan front panel skala ketinggian tangki

3.7 Perancangan Kalibrasi Level Sensor Kekeruhan Air

Pada tahapan ini membuat perancangan sistem monitoring kekeruhan air pada

software LabView dibuat dengan tampilan level berdasarkan tingkat kekeruhan

air pada tangki prototype sehingga mempermudah pembacaan proses hasil

monitoring kekekruhan air dalam tangki dengan cara mengkalibrasi hasil deteksi

nilai indikator sensor tubidity dalam bentuk level nilai indikator dengan skala

kecil satuan Nephelometric Turbidity Units (NTU), berikut ini tampilan hasil

kalibrasi dengan skala kecil satuan kekeruhan air nephelometric turbidity units

(NTU) pada software LabView.

Gambar 3.18. Perancangan front panel kalibrasi satuan kekeruhan air

40

3.8. Tahapan Pengujian

Pada tahapan ini berdasarkan perancangan sistem yang dibuat dilakukan

pengujian untuk mengetahui kehandalan dari perancangan alat sistem monitoring

volume dan kejernihan air pada tangki air prototypeyang telah dibuat.Tahapan

pengujian yang dilakukan antara lain :

3.8.1. Pengujian Sensor

a. Pengujian sensor Ultrasonik SRF04

Sensor SRF04 yang berfungsi untuk mendeteksi volume air sebagai

pembaca jarak antara tinggi tangki ke permukaan air. Jarak yang dibaca

atau diterima akan dikirimkan langsung menuju NI-MyRio. Setelah

mendapatkan data, NI-MyRio mengolah dan memasukkannya ke dalam

PC sehingga dapat memberikan informasi kondisi tinggi rendahnya

kondisi air di dalam tangki.

b. Pengujian sensor kekeruhan air Turbidity

Turbidity sensor yang berfungsi untuk mendeteksi kondisi level kejernihan

air dimana kondisi disaat air didalam tangki mengalami kondisi keruh

maka sinyal dari sensor akan mengirimkan ke NI-MyRio. Setelah

mendapatkan data, NI-MyRio mengolah dan memasukkannya ke dalam

PC sehingga dapat mengetahui kondisi level kejernihan air dalam tangki.

Dimana semakin keruh kondisi air maka nilai resistansi yang ditampilkan

akan semakin kecil.

c. Pengujian Relay Module

Relay Modul disini berfungsi sebagai suatu saklar ON / OFF sebagai

inputan dari pada pompa air DC. Untuk inputan data dari relay sendiri dari

NI-MyRio data dari sensor yang telah diproses pada range yang telah

ditentukan sebagai pengalamatan cara kerja dari relay.

3.8.2. Pengujian Aplikasi Labview

Pada Aplikasi Labview terdapat 3 sistem untuk menjalankan sebuah

pemrograman dari kontrol modul NI MyRio-1900 menggunakan

sambungan wireless atau sambungan jarak jauh tanpa penghubung kabel

41

sehingga akan mampu menampilkan hasil monitoring pada sistem,

diantaranya :

- Chassis FPGA target NI-MyRio-1900 pada tahapan ini program yang

telah dirangkai dan dirancang melalui Field Programmable Gate

Arrayakan di uji dengan menjalankan Run Countinuously.

- RT Vis pada tahapan ini program yang dirancang dengan kombinasi

FPGA akan di uji dengan menjalankan Run Countinuouslyuntuk

mengetahui apakah program yang dilakukan berfungsi.

- Project lvproj program yang dirancang dengan kombinasi dari ketiga

sistem.

3.8.3. Pengujian Sistem Monitoring

Pada aplikasi Labview ini ada 3 mode monitoring yang terdiri dari

Monitoring Sensor Ultrasonik SRF04, Monitoring Turbidity Sensor,

Monitoring Relay Module sebagai inputan dari pompa air DC.

a. Monitoring sensor ultrasonik SRF04 menampilkan skala ketinggian air

dalam tangki.

b. Monitoring turbidity sensor menampilkan kondisi level kejernihan air

pada tangki.

c. Monitoring relay module menampilkan ketika pendeteksi sensor

medeteksi range yang telah ditentukan sehingga pompa air kapan kondisi

menyala dan kondisi mati.