bab iii print 1
TRANSCRIPT
34
BAB III
METODE PERANCANGAN
A. Waktu dan Tempat Perancangan
Penelitian ini dilakukan pada bulan November 2011 s/d Februari 2012.
Penelitian ini dilakukan dalam rangka penyusunan penelitian kami. Tempat yang
kami pilih untuk melakukan penelitian ini yaitu Workshop Hardware STMIK
Handayani Makassar. Alasan kami memilih tempat tersebut ialah ketersediaan
peralatan untuk menunjang penelitian kami.
B. Arsitektur Sistem
Gambar 3.1 Blok diagram arsitektur sistem
Secara umum arsitektur dari sistem ini memiliki sebuah rangkaian
mikrokontroler sebagai pemproses yang terhubung dengan beberapa rangkaian
input dan rangkaian output. Diantara rangkaian input yaitu berupa sensor pembaca
indikator adanya koin yang dimasukkan serta sensor pembaca volume air serta
output berupa gerakan motor untuk memutar kran air dan memasukkan koin pada
tempatnya serta driver relay untuk menggerakkan pompa air.
Cara kerja dari sensor pembaca koin adalah jika sensor membaca adanya
koin maka akan memberikan sinyal pada mikrokontroler untuk menggerakkan
motor agar air dapat keluar dari kran. Kondisi awal dari sensor pembaca koin
adalah berlogika 1 sedangkan pada saat membaca koin sensor akan berlogika 0.
Sedangkan cara kerja dari sensor pembaca volume air adalah dengan
mengukur volume air yang ada pada penampungan air. Jika air dalam kondisi
kurang maka sensor akan mengirimkan sinyal ke mikrokontroler untuk
memerintahkan pompa air nyala agar air dapat mengisi ke bak penampungan
secara otomatis, dan jika air dalam kondisi penuh maka pompa akan berhenti
secara otomatis. Sinya awal pada sensor untuk membaca volume rendah air adalah
berlogika 1, jika sensor berlogika 0 maka secara otomatis memerintahkan pompa
air untuk bekerja. Begitupun pada pembaca volume air penuh, kondisi awal adalah
0 dan jika mendapatkan logika 1 maka pompa air akan berhenti secara otomatis.
Mikrokontroler bertugas untuk memproses sistem berdasarkan input yang
diberikan oleh sensor dan memerintahkan output untuk bergerak sesuai dengan
program yang telah di perintahkan pada mikrokontroler.
Output dari sistem ini adalah berupa gerak motor untuk memutar gerak buka
tutup sensor koin dan membuka katup selenoid serta memerintahkan pompa air
untuk bekerja. Selenoid akan bergerak otomatis jika ada perintah dari
mirokontroler, dalam hal ini mikro menerima input dari sensor pembaca koin. Jika
koin mendeteksi adanya 1 koin yang di masukkan maka katup selenoid akan
35
terbuka selama beberapa saat kemudian akan mati berdasarkan perintah dari
mikrokontroler. Adapun volume air yang dihasilkan adalah sebanyak 1 gelas
untuk 1 buah koin, jika mikrokontroler mendeteksi ada 2 atau 3 koin yang
dimasukkan maka takaran air yang keluar adalah 2 atau 3 gelas berdasarkan
dengan program yang di perintahkan melalui mikrokontroler.
Jika koin sudah dimasukkan kedalam sensor maka harus dikeluarkan secara
otomatis agar sensor dapat digunakan kembali. Adapun cara mengeluarkan koin
adalah dengan menggunakan motor untuk membuka dan menutup sensor pembaca
koin bagian bawah, jika koin telah dimasukkan dan tombol oke di tekan maka
secara otomatis air akan keluar melalui selenoid di ikuti dengan jatuhnya koin
kebawah. Jika kran air tertutup maka penutup sensor juga akan tertutup secara
bersama-sama.
Selain itu ada juga output berupa perintah untuk menggerakan relay, fungsi
dari relay ini adalah untuk menggerakkan pompa air secara otomatis atau dapat
juga dikatakan sebagai saklar untuk menghidupkan pompa air. Jika air berkurang
maka pompa akan berputar secara otomatis dan jika air penuh maka pompa akan
berhenti secara otomatis.
C. Tahapan Pembuatan Alat
Langkah pembuatan alat merupakan langkah dimana kita mendesain
rangkaian, merancang atau membuat rangkaian kedalam bentuk skema rangkaian
elektronik, pembuatan mekanik serta tahapan-tahapan lainnya. Adapun tahapan
perancangan yang dilakukan antara lain :
36
a. Membuat rangkaian mini protboard agar tidak terjadi kesalahan
pada saat rangkaian yang sebenarnya
b. Setelah hal tersebut dilakukan maka dapat langsung diaplikasikan
pada papan PCB yang akan dicetak
c. Pembuatan perangkat elektronik
d. Pembuatan perangkat mekanik
e. Pembuatan program mikrokontroler
Dari uraian diatas ada beberapa tahapan pembuatan alat yang dilakukan,
Untuk memperjelas uraian diatas, maka dibawah ini adalah penjelasan dan tata
cara dari tahapan-tahapan pembuatan alat tersebut :
1. Perancangan Elektronika
a. Rangkaian Sensor Air
Rangkaian sensor air merupakan input dari sistem yang akan
digunakan pada pengukur volume air, yang mana informasi yang
diberikan oleh sensor air akan di proses oleh mikrokontroler sebagai
info sampai dimana level volume ketinggian air tersebut. Indikator
awal sensor level rendah adalah jika air dalam kondisi normal
berlogika 1 dan jika air kurang maka akan berlogika 0. Berikut adalah
gambar rangkaian sensor air.
37
Gambar 3.2 Rangkaian Sensor Pendeteksi Volume Air
b. Rangkaian Sensor Pendeteksi Koin
Sensor yang digunakan disini adalah pengembangan dari
sensor cahaya, yaitu menggunakan led dan photodioda. Sistem kerja
dari led adalah memancarkan sinar sedangkan photodioda adalah
menerima sinar. Sinyal yang dihasilkan oleh photo dioda merupakan
sinyal analog dan harus di konfersi menjadi sinyal digital
menggunakan komparator. Adapun IC yang di gunakan sebagai
komparator pada rangkaian ini adalah IC LM324. Berikut adalah
gambar rangkaian sensor pendeteksi koin.
Gambar 3.3 Rangkaian Sensor Pendeteksi Koin
Sinyal digital yang di hasilkan oleh komparator kemudian
masuk ke mikrokontroler. Sistem kerjanya adalah Jika led dan
38
photodioda dihadapkan maka sinyal atau kondisi 1 akan di kirim ke
mikrokontroler sedangkan jika koin dimasukkan akan menghalang
cahaya masuk ke photo dioda sehingga akan mengirim kondisi 0 ke
mikrokontroler. Berikut adalah rangkaian driver komparator LM324.
Gambar 3.4 Rangkaian Komparator LM324
c. Rangkaian Keypad
Keypad berfungsi sebagai tombol pengambil keputusan dalam
alat Prototipe Pengendalian Aliran Air Menggunakan
Mikrokontroler AT89S52, yaitu tombol Ok dan Cancel. Jika tombol
Ok di tekan maka selenoid dan buka tutup sensor koin akan bekerja
secara otomatis. Jika tombol cancel di tekan maka koin akan di
keluarkan kembali tanpa mengaktifkan selenoid.
d. Rangkaian sistem minimum mikrokontroler AT89S52
Rangkaian mikrokontroler AT89S52 merupakan pusat
pengolahan data dan pengendalian alat. Perancangan yang pertama
dilakukan adalah perancangan minimum sistemnya. Pada perancangan
ini mikrokontroler yang digunakan adalah AT89S52 karena memiliki
39
kemampuan yang cukup lengkap untuk aplikasi sederhana dan umum.
Mikrokontroler AT89S52 juga memiliki fasilitas in – sistem
programmable flash memori. Yaitu program dapat disuntikkan
kedalam ROM tanpa harus melepas IC mikrokontroler harus
dilengkapi dengan komponen dasar seperti sumber clock dan
rangkaian reset.
Sistem minimum yang dibuat adalah single chip yaitu sistem
tidak ditambahkan dengan eksternal memori, baik eksternal memori
program maupun eksternal memori data. Pada chip mikrokontroler
AT89S52 ini sudah terdapat memori internal program sebesar 4 Kbyte
dan memori internal data sebesar 256 byte. Berikut adalah gambar
rangkaian sistem minimum AT89S52 yang akan di gunakan nantinya.
Gambar 3.5 Sistem minimum Mikrokontroler AT89S52
40
Gambar 3.6 Layout PCB Tampak Atas dan Bawah
Mikrokontroler memiliki 4 port yang digunakan untuk
menampung input dan output data yang terhubung langsung ke
rangakaian atau sensor. Pada Port 0.0 dan Port 0.1 berfungsi sebagai
pengontrolan dari keypad untuk perintah Oke dan Cancel.
Pada port 1.0 hingga port 1.2 berfungsi sebagai input sensor
pendeteksi koin. Port 0.6 dan port 0.7 berfungsi sebagai input dari
sensor pendeteksi volume air. Port 3.0 sampai port 3.3 berfungsi
sebagai output untuk mengaktifkan selenoid dan pompa pemicu secara
otomatis serta membuka tutup sensor pendeteksi koin secara otomatis.
Sedangkan pada port 3.6 berfungsi untuk mengerakkan driver relay
agar pompa air dapat bergerak secara otomatis.
e. Rangkaian Driver Relay
Driver relay berfungsi untuk menggerakkan relay sehingga
pompa air dan selenoid dapat bekerja secara otomatis. Relay
41
merupakan saklar elektronik dan merupakan alat yang dapat bergerak
secara mekanik menggunakan magnet jika mendapatkan arus listrik.
Gambar 3.7 Rangkaian Driver Relay
2. Perancangan Mekanik
Perancangan bagian mekanik terdiri dari perancangan
penampungan air dan perakitan. Semua langkah-langkah tersebut
dikerjakan secara teratur, sehingga meminimalkan kesalahan pada
perancangan tersebut. Perancangan penampungan air terlebih dahulu
menyiapkan bahan yang digunakan berupa: galon berukuran mini, ember,
fiber, lem korea, dan lem lilin.
Adapun langkah-langkah yang di tempuh untuk merancang
penampungan air adalah:
1. Memotong bagian atas galon mini agar memudahkan dalam
pengontrolan tempat penampungan air.
2. Meletakkan selenoid dan pompa pemicu pada bagian
bawah galon mini yang di eratkan dengan menggunakan
pengunci kran dan lem lilin agar air tidak keluar.
42
3. Menyiapkan pompa air agar jika volume air rendah maka
akan secara otomatis mengisi tempat penampungan air.
Pompa air di letakkan pada bagian bawah bak penyedia air
yang berupa ember. Sambungkan pipa ke ember untuk
dapat mengisap air masuk ke bak penampungan galon mini.
4. Menyiapkan kotak sensor koin yaitu dengan menggunakan
fiber warna hitam. Ukuran dari fiber tersebut adalah 15 x
3,5 Cm sebanyak 2 buah, dan ukuran 15 x 1 Cm sebanyak 2
buah.
Rekatkan kesemua fiber tersebut menggunakan lem
korea hingga berbentuk segi empat dan bisa di masukkan
koin. Berikan lubang pada fiber seperlunya untuk
menempatkan led dan photodioda sebagai sensor.
5. Memasang komponen – komponen pada miniatur yang
telah selesai di buat.
3. Perancangan Program Mikrokontroler
Perancangan Alat Pengendalian aliran air ini dikontrol dan
diatur oleh mikrokontroler dengan menggunakan software pemrograman
mikrokontroler. Adapun software yang digunakan pada alat ini
menggunakan bahasa pemrograman Assembler.
Adapun teks editor dan kompiler yang digunakan untuk
pemrograman assembly ini adalah menggunakan PEQui-Jay dan DT HIQ
43
Programer 1.2 sebagai pengisi program ke mikrokontroler. Berikut gambar
Software PEQui-Jay dan Programer 1.2.
Gambar 3.8 Software DT HIQ Programer 1.2
D. Indikator Kinerja
Perancangan Alat Pengendali aliran air yang akan dirancang harus
memenuhi standarisasi pencapaian hasil sesuai oleh sistem yang dirancang
berdasarkan spesifikasi yang telah ditentukan. Adapun standarisasi pencapaian
hasil perancangan sistem ini dapat berfungsi dengan baik apabila:
1. Rangkaian sistem minimun mikrokontroler sebagai pengolah data dari
sensor Air untuk mengaktifkan Pompa air, membutuhkan tegangan 5-
12 V yang dihasilkan dari rangkaian catu daya.
2. Sensor Air sebagai alat pendeteksi ketingian air dengan supply
tegangan 5V.
3. Led indikator menyala sebagai informasi volume air yang ada pada
kotak penampungan air.
44
4. Jika volume air berkurang pada level terendah maka pompa air akan
menyala secara otomatis hingga volume air penuh dan pompa air akan
mati secara otomatis pula.
5. Led indikator pendeteksi koin akan mati jika koin dimasukkan ke
dalam sensor koin.
6. Jika tombol keypad OK di tekan setelah koin dimasukkan maka
selenoid akan bekerja secara otomatis berdasarkan jumlah koin yang
dimasukkan serta mengerakkan penutup koin bagian bawah agar koin
dapat jatuh pada tempatnya.
7. Jika di tekan tombol CANCEL maka koin akan jatuh pada tempatnya
dan tidak memutar kran secara otomatis.
E. Pengamatan Rancangan
Pengamatan rancangan dibagi menjadi tujuh bagian dari hasil obyek studi
secara keseluruhan.
a. Pengamatan pada hasil perancangan rangkaian sistem minimun
mikrokontroler AT89S52. Rangkaian indikator LED dan relay digunakan
sebagai perantara dengan pompa karena output mikrokontroler AT89S52
tidak dapat mengendalikan pompa secara langsung. Sebab tegangannya
kecil sehingga menggunakan dua buah transistor sebagai saklar, sehinga
pompa air akan menyala jika diberikan logika high (1).
b. Pengamatan sensor air bekerja secara baik berdasarkan level volume air
yang ada pada kotak penampungan air. Susunan level sensor air terdiri dari
45
2 bagian, yaitu level rendah dan level tinggi. Adapun jika sensor level
rendah mendeteksi air cukup maka akan memberika logika high (1) pada
mikrokontroler dan jika air kurang maka akan memberikan logika low (0)
pada mikrokontroler.
Sedangkan untuk sensor level tinggi jika mendeteksi air penuh
maka akan memberikan logika High (1) pada mikrokontroler, sebaliknya
jika air dalam kondisi normal maka akan memberikan logika 0 pada
mikrokontroler.
c. Indikator led merupakan informasi yang diberikan pada pengguna bahwa
level volume air berada pada level tertentu, sehingga user tidak perlu lagi
melihat pada bak berdasarkan pengaplikasiannya. Informasi indikator led
akan berfungsi jika mikrokontroler mendapat input high dari sensor air
berdasarkan volume air yang ada.
d. Jika koin dimasukkan kedalam sensor koin maka akan memberikan
informasi berupa indikator led apakah ada koin masuk atau tidak.
e. Keypad merupakan tombol pengambil keputusan apakah kita sudah pasti
untuk memasukkan koin dan mengeluarkan air secara otomatis atau
membatalkan proses automatisasinya.
f. Jika volume air berkurang maka secara otomatis pompa air akan menyala
dan mengisi air pada bak penampungan hingga penuh. Informasi
kurangnya air berdasarkan dengan input sensor yang ada pada kotak air.
46
Pompa air akan terus mengisi bak hingga air penuh. Jika air penuh maka
secara otomatis pompa air akan mati berdasarkan informasi yang telah
diberikan oleh input sensor air.
g. Volume air yang keluar dari kran berdasarkan banyaknya koin yang
diamasukkan. Adapun takaran untuk 1 koin adalah sebanyak 1 gelas, 2
koin untuk takaran 2 gelas dan 3 koin untuk takaran 3 gelas.
F. Tata Cara dan Mekanisme Kerja Sistem
Sistem ini merupakan sistem yang sangat sederhana, dalam melakukan
tugasnya sensor Air akan mendeteksi adanya input berupa level volume air
berdasarkan kawat tembaga yang di hubungkan ke air. Mikrontroler akan
mengecek keberadaan level volume air berdasarkan input sensor air yang di
berikan.
Jika volume air berada pada level rendah maka led indikator akan mati
kemudian pompa air secara otomatis akan mengisi bak penampungan air. Jika
volume air berada pada level tinggi maka led indiktor akan menyala dan pompa
air akan mati secara otomatis.
Selain sensor air ada juga sensor pendeteksi koin, Jika ada koin yang di
deteksi maka led indikator akan mati dan mengirimkan sinyal ke mikrokontroler.
Kondisi awal dari sensor ke mikrokontroler adalah high (1) dan jika menerima
input berupa koin maka akan memberikan logika low (0) pada mikrokontroler.
47
Gambar 3.9 Flowchart
48
T
Y
TT
Y
Y
Y
T
Start
Mengaktifkan semua port Mikrokontroler
dalam kondisi 0
Sensor Air Level
Rendah Aktif ?
Pompa Air Menyala
Sensor Air Level
Tinggi Aktif ?
Pompa Air Mati
Tekan tombol Ok ?
Keran air aktif Pembuka koin tidak aktif
Pembuka koin aktifKeran air tidak aktif
Mati
Stopt
Masukkan Koin
Keterangan gambar flowchart sistem pengendalian cairan (air)
1. Start, untuk mengaktifkan alat
2. Inisialisasi sistem, menginisialisasi perintah program yang ada pada
mikrokontroler
3. Cek sensor air, mengecek kondisi awal pada volume air apakah rendah
atau volume air cukup.
4. Sensor level rendah aktif, adalah mendeteksi volume air kurang. Jika
sensor aktif low maka akan memerintahkan pompa air menyala dan
mengisi bak penampungan hingga penuh dan jika tidak maka akan
mengecek kondisi sensor koin.
5. Jalankan pompa air, pompa air akan aktiv secara otomatis.
6. Sensor level tinggi aktif, jika pompa air sementara mengisi bak kemudian
air mendeteksi sensor level tinggi maka pompa air akan berhenti dan jika
tidak maka pompa air akan terus aktif hingga bak air penuh.
7. Pompa air mati, pompa air akan mati secara otomatis jika volume level
tinggi air terdeteksi.
8. Sensor koin aktif, mendeteksi adanya koin dimasukkan kedalam sensor.
Jika ada koin dimasukkan maka led indikator menyala dan jika tidak maka
akan terus mendeteksi keadaan sensor koin hingga koin di deteksi.
9. Led indikator menyala, ada koin yang di deteksi oleh sensor.
10. Tombol OK ditekan, jika tombol OK di tekan maka akan memerintahkan
kran air berputar otomatis beberapa waktu berdasarkan koin yang
49
dimasukkan serta akan membuka penutup koin bagian bawah agar koin
dapat diisi kembali jika proses selesai.
11. Kran air akan aktif dan penutup sensor bagian bawah terbuka, merupakan
hasil eksekusi dari tombol OK.
12. Tombol cancel ditekan, jika tombol cancel di tekan maka proses akan di
batalkan dan penutup koin bagian bawah akan terbuka otomatis untuk
mengeluarkan koin.
13. Kran air tidak aktif dan pembuka sensor aktif, fungsinya untuk
mengeluarkan koin dari sensor agar sensor dapat diisi koin kembali.
14. Sistem dimatikan, menonaktifkan sistem dengan mematikan catu daya.
15. Stop, semua proses selesai.
G. Pengujian Sistem
Pengujian sistem ini dilakukan untuk mengetahui alat, kemampuan alat dan
program. Dimana pengujian alat dan program dilakukan secara bersamaan,
adapun tahapan pengujian sistem sebagai berikut:
1. Pengujian rangkaian sistem minimun mikrokontroler AT89S52.
Untuk memastikan rangkaian mikrokontroler apakah berfungsi, komponen
utama yang berperan adalah LED indikator sebagai tanda apakah dapat
menyala (on) ketika mendapat tegangan 5-12 volt dari chip
mikrokontroler, dan off ketika mendapat tegangan 0 volt dari
mikrokontroler.
50
2. Pengujian sensor air
Sensor akan di masukkan dalam bak penampungan air berdasarkan level
ketinggiannya. Jika sensor memberikan input high (1) ke mikrokontroler
berarti sensor berfungsi dengan baik.
3. Pengujian LED Indikator
Jika led indikator menyala berdasarkan input sensor air yang diberikan
maka sensor berjalan dengan baik.
4. Pengujian Pompa Air.
Jika pompa air berfungsi secara otomatis dan mati secara otomatis
berdasarkan input sensor yang diberikan maka pompa dapat berjalan
dengan baik.
5. Pengujian sensor koin
Jika koin belum dimasukkan dan kondisi led indikator menyala maka
sensor dalam keadaan baik dan jika koin dimasukkan ke sensor kemudian
led indikator mati maka sensor dalam keadaan baik.
6. Pengujian selenoid
Jika selenoid bekerja secara otomatis berdasarkan perintah yang diberikan
oleh mikrokontroler maka selenoid bekerja dalam keadaan baik
7. Pengujian Driver Relay
Jika relay berfungsi dengan baik jika di aliri arus dari mikrokontroler
maka driver relay berjalan dengan baik.
51
8. Pengujian buka tutup penutup sensor bagian bawah
Jika penutup sensor bagian bawah bergerak sesuai dengan perintah maka
alat dapat bekerja dengan baik.
9. Pengujian program
Pengujian program dilakukan pada saat alat sudah saling terhubung. Pada
program telah dibuat inisialisasi otomatis ON dan otomotis OFF, hal ini
dilakukan jika program tidak berjalan sesuai dengan keinginan. Untuk
mengatasi permasalahan pada program maka dipasangkan pada alat
sebuah tombol reset untuk mematikan alat.
10. Pengujian power supply
Pengujian power supply dilakukan dengan menggunakan avometer, arus
yang dihasilkan oleh power supply sebesar 1 ampere dan tegangan yang
dihasilkan 12 volt. Trafo yang digunakan memiliki tegangan 12 volt dan
arus 1 ampere. Jadi rangkaian power supply aman untuk digunakan. Selain
itu untuk memastikan power supply berjalan dengan baik diberikan juga
led indikator sebagai status ON.
52