9

BAB III

PERANCANGAN SISTEM

Dengan memahami konsep dasar dari sistem meteran air digital yang telah

diuraikan pada bab sebelumnya yang mencakup gambaran sistem, prinsip kerja

sistem dan komponen – komponen pembentuk sistem, maka pada bab ini akan

diuraikan mengenai perancangan sistem yang meliputi perancangan perangkat

keras serta perancangan perangkat lunaknya.

3.1. Perancangan Perangkat Keras

Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai proses perancangan perangkat

keras yang meliputi box alat, board utama, rangkaian regulator serta komponen -

komponen yang digunakan dalam perancangan skripsi ini.

3.1.1. Perancangan Box Alat

Dalam skripsi ini telah direalisasikan sebuah box alat untuk mengemas

seluruh komponen elektroniknya. Pada spesifikasi dimensi alat yang harus

dipenuhi adalah dengan ukuran maksimal panjang 15 cm, tinggi 10 cm dan lebar

10 cm. Box yang telah direalisasikan memiliki ukuran panjang 30 cm, tinggi 15

cm dan lebar 15 cm. Box menggunakan akrilik dengan ketebalan 3 mm. Berikut

merupakan box yang telah direalisasikan.

Gambar 3.1. Perancangan box alat.

10

3.1.2. Perancangan Board Utama

Secara garis besar board utama terdiri dari beberapa komponen antara lain

mikrokontroler, flow sensor, modul wireless, modul RTC, modul MMC, modul

charger dan untai regulator .

3.1.2.1. Mikrokontroler

Mikrokontroler berfungsi sebagai pengendali utama dari sistem. Dalam

perancangan ini digunakan mikrokontroler AVR ATmega32. Berikut ini adalah

gambar dari mikrokontroler ATmega32 beserta keterangan konfigurasi pinout-

nya.

Gambar 3.2. Pinout ATmega32.

Pada perancangan skripsi ini, mikrokontroler berfungsi sebagai pengendali utama

yaitu :

Menerima data dari smartphone android.

Mengirim data ke smartphone android.

Mengolah data untuk ditampilkan pada LCD volume air dan harga.

Menyimpan data ke memori eksternal micro SD.

11

Berikut adalah tabel penggunaan pin pada mikrokontroler ATmega32.

Tabel 3.1. Konfigurasi pin pada ATmega32 pada board utama.

3.1.2.2. Water Flow Sensor

Water flow sensor atau biasa disebut flow sensor digunakan untuk

mengukur besarnya volume air yang mengalir melalui suatu penampang misalnya

pipa atau paralon. Pada skripsi ini flow sensor yang digunakan adalah flow sensor

jenis turbine dengan tegangan kerja mulai dari 5 V sampai 24 VDC. Ukuran

diameter saluran air pada sensor ini sebesar ½ inch. Bagian saluran masukan

flow sensor berasal dari masukan air yang terhubung dengan pipa sedangkan

bagian saluran keluaran flow sensor terhubung dengan valve melalui sebuah

Nama Port Koneksi

PortA.0 SDA (RTC)

PortA.1 SCL (RTC)

PortB.4 CS (Modul Memori)

PortB.5 MOSI (Modul Memori)

PortB.6 MISO (Modul Memori)

PortB.7 CLK (Modul Memori)

PortC.0 RS (LCD)

PortC.1 RW (LCD)

PortC.2 En (LCD)

PortC.4 D4 (LCD)

PortC.5 D5 (LCD)

PortC.6 D6 (LCD)

PortC.7 D7 (LCD)

PortD.0 TX (modul wifi)

PortD.1 RX(modul wifi)

PortD.2 Output flow sensor

PortD.3 Output/SQW(RTC)

12

konektor silinder. Pin output dari flow sensor terhubung dengan interrupt Port D.2

pada mikrokontroler

Gambar 3.3. Water flow sensor dan Pin.

3.1.2.3. Modul Wifi

Pada perancangan ini menggunakan modul wifi jenis USR-WIFI232B.

Modul wifi ini berfungsi sebagai perantara atau penyedia jaringan wifi agar

mikrokontroler dapat berkomunikasi dengan smartphone android. Agar dapat

bekerja USR-WIFI232B memerlukan catu daya dengan tegangan 3.3V dan arus

maksimal 300mA. Modul wifi jenis ini berkomunikasi dengan mikrokontroler

melalui antarmuka TX-RX. Berikut adalah gambar dari USR-WIFI232B serta

konfigurasi pinout-nya.

13

Gambar 3.4. USR-WIFI232B.

Gambar 3.5. Pinout USR-WIFI232B.

Tabel 3.2. Konfigurasi pin pada USR-WIFI232B.

Nama Pin Koneksi

Vcc input tegangan 3.3V.

Gnd pin ground.

Reset pin reset.

TXD transmitter data terhubung PORTD.0

RXD receiver data terhubung PORTD.1

3.1.2.4. RTC (Real Time Clock)

RTC adalah modul pewaktu pada mikrokontroler. Pada modul ini

digunakan untuk mencatat waktu dan tanggal pada saat pengambilan data.

Berikut adalah gambar modul RTC yang dipakai pada perancangan ini.

14

Gambar 3.6. RTC(DS1307).

Tabel 3.3. Konfigurasi pin pada RTC(DS1307).

Nama Pin Koneksi

Vcc input tegangan 5V.

Gnd pin ground.

SCL Terhubung PORTA.1

SDA Terhubung PORTA.0

SQW/OUT Terhubung PORTD.3

3.1.2.5. Modul Memori Eksternal Micro SD

Modul Memori Eksternal dengan media penyimpanan Micro SD

digunakan untuk menyimpan data volume air yang dikeluarkan, harga air perliter,

jam,dan tanggal. Modul ini diperlukan untuk keamanan data apabila terjadi

kerusakan alat, data masih bisa diambil karena terdapat micro SD yang mudah

dicopot untuk dilihat datanya menggunakan modul seperti Card Reader untuk

dibaca di komputer. Data yang tersimpat di memori berbentuk file dengan format

txt. Apabila mikrokontroler tidak mendeteksi Micro SD pada data logger maka

proses recording tidak akan berjalan.

15

Gambar 3.7. Modul Memori.

Gambar 3.8. File txt di Memori.

Tabel 3.4. Konfigurasi pin modul memori.

Nama Pin Koneksi

Vcc input tegangan 5V.

Gnd pin ground.

CS Terhubung PORTB.4

MOSI Terhubung PORTB.5

MISO Terhubung PORTB.6

SCK Terhubung PORTB.7

3.1.2.6. Selenoid Valve

Selenoid Valve digunakan untuk menutup kran air secara otomatis jika

daya baterai akan habis hal ini bertujuan untuk proteksi agar tidak terjadi kerugian

jika daya listrik dimatikan. Valve yang digunakan adalah valve solenoid DC.

Menggunakan catudaya 12v DC dari baterai cadangan, Mode operasi : NC (valve

terbuka ketika mendapatkan tegangan).

16

Gambar 3.9. Selenoid valve.

3.1.2.6. Modul Charger Baterai

Charger digunakan sebagai pengisi daya baterai. Dan baterai disini

digunakan sebagai cadangan daya apabila terjadi mati listrik. Pada perancangan

awal kapasitas baterai yang akan digunakan sekitar 7Ah 12v, setelah

direalisasikan baterai menggunankan jenis Lead Acid dengan kapasitas 8.2Ah 12v.

Berikut adalah gambar modul charger baterai yang dipakai pada perancangan ini.

Gambar 3.10. Modul Charger.

3.1.2.7. Rangkaian Regulator

Rangkaian Regulator 3.1 V berfungsi untuk memenuhi kebutuhan

tegangan dari modul wifi USR-WIFI232B.

Gambar 3.11 merupakan skematik dari perancangan untai regulator untuk modul

wireless yang telah direalisasikan.

Gambar 3.11. Skematik untai regulator modul wireless.

17

3.1.2.8. LCD (Liquid Crystal Display)

Modul tampilan LCD merupakan komponen untuk menampilkan nilai

dan kata sebagai informasi bagi penggunanya, disini digunakan untuk

menampilkan jumlah debit air dan konversi jumlah harga air yang dikeluarkan.

Modul LCD ini dilengkapi terminal keluar yang digunakan sebagai jalur

komunikasi dengan mikrokontroller. LCD yang digunakan disini adalah LCD

16x2.

Gambar 3.12. Modul LCD.

Tabel 3.5. Konfigurasi pin LCD.

Nama Pin Koneksi

Vcc input tegangan 5V.

Gnd pin ground.

RS Terhubung PORTC.0

RW Terhubung PORTC.1

En Terhubung PORTC.2

D4 Terhubung PORTC.4

D5 Terhubung PORTC.5

D6 Terhubung PORTC.6

D7 Terhubung PORTC.7

Berikut ini merupakan simulasi software dari perancangan serta realisasi dari

board utama yang telah dibuat pada skripsi ini. Simulasi ini digunakan untuk

mempermudah perancangan alat sebelum direalisasikan secara nyata.

18

Gambar 3.13. Simulasi alat pada software Proteus.

Gambar 3.14. Realisasi Alat.

3.1.3. Smartphone Android

Smartphone Android berperan sebagai monitoring data operator. Saat

operator menghubungkan smartphone android dengan jaringan wifi untuk

mendapatkan data dari alat meteran air.

19

Gambar 3.15. Smartphone Android.

3.2. Perancangan Perangkat Lunak

Bagian ini akan membahas perancangan perangkat lunak yang digunakan

oleh sistem yang meliputi perancangan perangkat lunak pada mikrokontroler dan

perancangan perangkat lunak pada aplikasi android sebagai antarmuka untuk

petugas pencatat air pengaturan jaringan nirkabel.

3.2.1. Perancangan Perangkat Lunak Mikrokontroler

Perangkat lunak pada mikrokontroler berfungsi untuk mengolah data yang

diterima dari aplikasi pada smartphone android. Berikut adalah diagram alir dari

perangkat lunak mikrokontroler yang telah direalisasikan.

Gambar 3.16. Diagram alir mikrokontroler.

SELESAI

20

Penjelasan diagram alir mikrokontroler :

1. Saat pertama dihidupkan mikrokontroler akan langsung melakukan inisialisasi

memori.

2. Jika memori sudah siap proses akan berjalan ke proses selanjutnya, jika tidak

maka proses akan berhenti untuk meminta memasukan micro SD.

3. Kemudian mikrokontroler membaca sensor, jika sensor mendeteksi adanya

aliran air fungsi interup akan aktif untuk mencatat jumlah pulsa yang

dikeluarkan.

4. Interup timer akan terus berjalan meski proses pembacaan data sensor sedang

berlangsung. Timer akan menghitung berapa waktu yang sudah ditentukan

untuk melakukan proses penyimpanan data pada micro SD.

5. Selama timer yang di set belum terpenuhi untuk menyimpan data,

Mikrokontroler akan menampilkan data yang telah diolah untuk ditampilkan

pada LCD berupa keterangan jam,tanggal,volume dan harga.

6. Dengan fungsi Interrupt USART Mikrokontroler akan menunggu masukan

dari smartphone android dan mendeteksi masukan tersebut.

7. Saat mikrokontroler selesai melakukan tugasnya maka mikrokontroler akan

menunggu sampai ada masukan berikutnya dan melakukan tugas selanjutnya.

3.2.2. Perancangan Perangkat Lunak Aplikasi Smartphone Android

Aplikasi ini berfungsi sebagai antarmuka untuk petugas pencatat air dalam

pengambilan data. Dalam membuat aplikasi mobile ini ada beberapa hal yang

harus diperhatikan seperti akses permission untuk fitur pada aplikasi, inisialisasi

dukungan layar smartphone, versi SDK yang digunakan dan beberapa hal lainnya.

3.2.2.1. Layout

Dalam aplikasi ini layout memiliki fungsi sebagai halaman penampil dari

aplikasi. Pada layout ini pula terdapat button - button agar operator dapat

melakukan kontrol terhadap sistem. Bagian ini akan menjelaskan layout yang

digunakan dalam perancangan aplikasi yang telah direalisasikan.

1. Layout Main

21

Gambar 3.17. Layout main.

Ini merupakan layout yang ditampilkan oleh aplikasi. Layout ini berisi

beberapa button yang berfungsi untuk mengontrol sistem.

Tekan tombol samping kiri smartphone android

Akan ditampilkan dua pilihan connect untuk menhubungkan

jaringan wireless meteran air dengan smartphone dan disconnect

untuk memutus koneksi.

Ambil Data

Berfungsi untuk mengambil data volume air yang dikeluarkan saat

itu.

Ganti Harga

Berfungsi untuk merubah harga volume air per liter.

Reset

Berfungsi untuk menghapus hasil pengambilan data yang telah

ditampilkan di layar.

Tombol [X]

Berfungsi untuk menutup aplikasi.

Pada layout ini juga terdapat beberapa tampilan dan informasi meliputi.

ID untuk menampilkan nama dan nomer pelanggan. Setelah koneksi

berhasil ID akan berubah menjadi nilai IP.

22

Jika tombol Ambil data ditekan otomatis keterangan jumlah rupiah

yang harus dibayar pelanggan akan ditampilkan.

Disconect/Conect

Keterangan apakah perangkat sudah terhubungan dengan jaringan

wireless meteran air atau belum.

3.2.2.2. Diagram Alir Aplikasi

Aplikasi smartphone android bekerja menerima data dari mikrokontroler

maupun mengirimkan data sesuai masukan operator dari smartphone android ke

mikrokontroler. Gambar 3.18 merupakan diagram alir pada aplikasi android.

Gambar 3.18. Diagram alir aplikasi.