projek mekatron 2
DESCRIPTION
sistem perancangan aquarium otomatis berbasis atmega 8535TRANSCRIPT
PERANCANGAN SISTEM KONTROL AQUARIUM OTOMATIS BERBASIS
MIKROKONTROLLER
Disusun guna MemenuhiTugas Mata Kuliah
”Mekatronika”
Disusun Oleh : Akbar Teguh Triono 201310130311140Axl Andhika Riski 201310130311139Riski Kusuma Atmaja 201310130311135Ach. Wawan Setyawan 201310130311137Fajar Dwi Wijayanto 201310130311124Andhika Abimanyu 201310130311128
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTROFAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANGBAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar BelakangAkhir-akhir ini hobi memelihara ikan hias menjadi suatu trend di masyarakat,
mulai dari kalangan bawah sampai kalangan atas. Akuarium yang ada sekarang ini
masih dilakukan secara manual. Banyak orang yang hobi memelihara ikan
kebingungan jika mereka bepergian jauh. Hal ini dimungkinkan karena tidak ada
yang memelihara ikannya dengan baik. Faktor penting pemeliharaan ikan pada
akuarium adalah ketepatan waktu pemberian pakan ikan, kejenihan air, dan sirkulasi
air yang baik pada akuarium.
Dari permasalahan tersebut, diperlukan rancangan cara kerja sistem otomatis
yang dapat mengontrol mengatur sistem sirkulasi air secara otomatis pada aquarium
saat ditinggal pemiliknya. Pengontrolan sitem sirkulasi air secara otomatis pada
aquarium akan lebih memudahkan bagi pecinta ikan hias untuk memelihara ikan
peliharaannya. Tidak hanya mempermudah pemeliharaannya, dengan adanya sistem
otomatis ini juga dapat meningkatkan mutu kualitas hidup ikan.
Selain itu pemberian pakan ikan merupakan hal yang penting dalam
pemeliharaan ikan agar ikan tetap sehat. Oleh sebab itu, sistem otomatis ini perlu
dikembangkan agar dapat memberikan pakan otomatis pada ikan dengan jadwal
pemberian pakan yang sudah diatur supaya ikan tidak kekurangan atau kelebihan
pakan saat ditinggal pemiliknya. Dengan sistem ini pemilik ikan tidak perlu kawatir
saat berpergian atau saat tidak berada di rumah tentang pemberian pakan ikan.
Dalam perkembangannya muncul permasalahan baru yaitu kekeruhan air dalam
aquarium. Kekeruhan air dapat ditimbulkan oleh zat padat yang terlarut misalkan sisa
makanan ikan dan kotoran ikan.Air yang keruh sulit didesinfeksi,karena mikroba
terlindung oleh zat terlarut tersebut.Air yang keruh akan menyebabkan intensitas
cahaya yang masuk berkurang.Hal tersebut disebabkan cahaya yang melewati air
keruh karena mengalami penyerapan atau pemantulan.sehingga hanya sedikit cahaya
yang diteruskan.Apabila tetap dibiarkan maka dapat menghambat pertumbuhan
ikan.Oleh karena itu, kami menambahkan sistem pengurasan dan pengisian air dalam
aquarium menggunakan sensor LDR.LDR dapat dimanfaatkan sebagai pengukur
perubahan tegngan yg dihasilkan.Dengan demikian secara praktis pengukuran
intensitas cahaya yang menyebabkan perubahan tegangan yang dihasilkan oleh LDR
ini dapat digunakan juga untuk mendeteksi tingkat kekeruhan air.Dengan adanya
sistem ini orang yang hobi memelihara ikan tidak perlu khawatir lagi dengan ikan
peliharaannya.Karena dalam akuarium dapat memberikan ,mengatur kerja motor
air,mengatur sirkulasi air otomatis pada akuarium.
1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan sebelumnya, maka dapat
ditentukan rumusan masalah yaitu :
1. Bagaimana cara kerja sistem untuk mengatur sistem sirkulasi air secara otomatis?
2. Bagaimana cara kerja sistem untuk mengatur pemberian pakan ikan secara
otomatis?
3. Bagaimana cara kerja sistem untuk menentukan indikator tingkat kekeruhan air
dan penggantian berkala air secara otomatis pada aquarium?
1.3 Tujuan Berdasarkan rumusan masalah yang telah diuraikan sebelumnya, maka tujuan
penelitian ini adalah sebeagai berikut :
1. Merancang dan membuat suatu sitem sirkulasi air secara otomatis pada akuarium.
2. Merancang dan membuat suatu sistem pemberian makan ikan secara otomatis
pada akuarium.
3. Merancang dan menganalisa cara kerja sistem untuk menentukan tingkat
kekeruhan air dan penggantian berkala air secara otomatis pada akuarium.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Mikrokontroller ATMega 8535Secara umum deskripsi mikrokontroler ATMega 8535 adalah sebagai berikut:
Gambar 2.1 Konfigurasi pin ATMega 8535
VCC (power supply) GND (ground) Port A (PA7..PA0)
Port A berfungsi sebagai input analog pada A/D Konverter. Port A juga berfungsi sebagai suatu Port I/O 8-bit dua arah, jika A/D Konverter tidak digunakan. Pin - pin Port dapat menyediakan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk masing-masing bit).Port A output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Ketika pinPA0 ke PA7 digunakan sebagai input dan secara eksternal ditarik rendah, pin – pin akan memungkinkan arus sumber jika resistor internal pull-up diaktifkan. Pin Port A adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.
Port B (PB7..PB0) Port B adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internalpull-up (yang
dipilih untuk beberapa bit). Port B output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, pin port B yangsecara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pullup diaktifkan. Pin Port B adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis. Port C (PC7..PC0)
Port C adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internalpull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port C output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, pin port C yang secara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pullup diaktifkan. Pin Port C adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis. Port D (PD7..PD0)
Port D adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internalpull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port D output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, pin port D yangsecara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pullup diaktifkan. Pin Port D adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis. RESET (Reset input) XTAL1 (Input Oscillator) XTAL2 (Output Oscillator) AVCC adalah pin penyedia tegangan untuk port A
dan A/D Konverter AREF adalah pin referensi analog untuk A/D konverter.
2.2 Motor DC Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan
untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik phasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub- kutub magnet permanen.
Gambar 2.2 Motor DC sederhana
Prinsip dasar dan cara kerja motor DC Jika suatu arus lewat pada sebuah konduktor maka akan timbul medan magnet di
sekitar konduktor. Arah medan magnet ditentukan oleh arah aliran arus pada konduktor.
Gambar 2.3 Arah Medan Magnet
Aturan genggaman Tangan Kanan bisa dipakai untuk menentukan arah garis fluks di sekitar konduktor. Genggam konduktor dengan tangan kanan dengan jempol mengarah pada arah aliran arus, maka jari-jari anda akan menunjukkan arah garis fluks. Gambar 3 menunjukkan medan magnet yang terbentuk di sekitar konduktor berubah arah karena bentuk U.
Gambar 2.4 Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor
Pada motor listrik konduktor berbentuk U disebut angker dinamo.
Gambar 2.6 Medan magnet mengelilingi konduktor diantara 2 kutub
Jika konduktor berbentuk U (angker dinamo) diletakkan di antara kutub uatara dan selatan yang kuat medan magnet konduktor akan berinteraksi dengan medan magnet kutub.
Gambar 2.7 Reaksi garis fluks Lingkaran bertanda A dan B merupakan ujung konduktor yang dilengkungkan (looped conductor). Arus mengalir masuk melalui ujung A dan keluar melalui ujung B.
Medan konduktor A yang searah jarum jam akan menambah medan pada kutub dan menimbulkan medan yang kuat di bawah konduktor. Konduktor akan berusaha bergerak ke atas untuk keluar dari medan kuat ini. Medan konduktor B yang berlawanan arah jarum jam akan menambah medan pada kutub dan menimbulkan medan yang kuat di atas konduktor. Konduktor akan berusaha untuk bergerak turun agar keluar dari medan yang kuat tersebut. Gaya-gaya tersebut akan membuat angker dinamo berputar searah jarum jam.
Pada motor dc, daerah kumparan medan yang dialiri arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah tertentu. Konversi dari energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun sebaliknya berlangsung melalui medan magnet, dengan demikian medan magnet disini selain berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan energi, sekaligus sebagai tempat berlangsungnya proses perubahan energi, daerah tersebut dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Gambar 2.6 Prinsip kerja motor DC Agar proses perubahan energi mekanik dapat berlangsung secara sempurna, maka
tegangan sumber harus lebih besar daripada tegangan gerak yang disebabkan reaksi lawan. Dengan memberi arus pada kumparan jangkar yang dilindungi oleh medan maka menimbulkan perputaran pada motor.
Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa yang dimaksud dengan beban motor. Beban dalam hal ini mengacu kepada keluaran tenaga putar / torque sesuai dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat dikategorikan ke dalam tiga kelompok :
Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi dengan kecepatan operasinya namun torquenya tidak bervariasi. Contoh beban dengan torque konstan adalah corveyors, rotary kilns, dan pompa displacement konstan.
Beban dengan variabel torque adalah beban dengan torque yang bervariasi dengan kecepatn operasi. Contoh beban dengan variabel torque adalah pompa sentrifugal dan fan (torque bervariasi sebagai kuadrat kecepatan).
Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque yang berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan adalah peralatan-peralatan mesin.
2.3. Liquid Crystal Display (LCD) LCD (Liquid cristal display) adalah salah satu komponen elektronika yang
berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. Jenis LCD yang dipakai pada alat ini adalah LCD M1632. LCD terdiri dari dua bagian, yang pertama merupakan panel LCD sebagai media penampil informasi dalam bentuk huruf/angka dua baris, masing–masing baris bisa menampung 16 huruf/angka. LCD (Liquid Crystal Display) adalah modul penampil yang banyak digunakan karena tampilannya menarik. LCD yang umum, ada yang panjangnya hingga 40 karakter (2x40 dan 4x40), dimana kita menggunakan DDRAM untuk mengatur tempat penyimpanan tersebut.(Gamayel.Rizal, 2007). Di bawah ini adalah gambar LCD 2x16 karakter.
Gambar 2.4. LCD karakter 2x16 Bagian kedua merupakan sebuah sistem yang dibentuk dengan mikrokontroler
yang ditempel dibalik pada panel LCD, berfungsi mengatur tampilan LCD. Dengan demikian pemakaian LCD M1632 menjadi sederhana, sistem lain cukup mengirimkan kode – kode ASCII dari informasi yang ditampilkan. Spesifikasi LCD M1632:
1. Tampilan 16 karakter 2 baris dengan matrik 5 x 7 + kursor. 2. ROM pembangkit karakter 192 jenis. 3. RAM pembangkit karakter 8 jenis ( deprogram pemakai ).
4. RAM data tampilan 80 x 8 bit ( 8 karakter ). 5. Duty ratio 1/16. 6. RAM data tampilan dan RAM pembangkit karakter dapat dibaca dari unit
mikroprosesor. 7. Beberapa fungsi perintah antara lain adalah penghapusan tampilan (display
clear), posisi kursor awal ( crusor home ), tampilan karakter kedip (display character blink), penggeseran kursor ( crusor shift ) dan penggeseran tampilan (display shift).
8. Rangkaian pembangkit detak. 9. Rangkaian otomatis reset saat daya dinyalakan. 10. Catu daya tunggal +5 volt. (Andi, N. Paulus, 2004).
2.4 Sensor LDR (Light Dependent Resistor) Resistor peka cahaya atau fotoresistor adalah komponen elektronik yang
resistansinya akan menurun jika ada penambahan intensitas cahaya yang mengenainya. Fotoresistor dapat merujuk pula pada light dependent resistor (LDR) atau fotokonduktor (Supatmi, 2010).
Resistor peka cahaya (Light Dependent Resistor/ LDR) memanfaatkan bahan semikonduktor yang karakteristik listriknya berubah-ubah sesuai dengan cahaya yang diterima. Bahan yang digunakan adalah Cadmium Sulfida (CdS) dan Cadmium Selenida (CdSe). Bahan-bahan ini paling sensitif terhadap cahaya dalam spektrum tampak, dengan puncaknya sekitar 0,6 μm untuk CdS dan 0,75 μm untuk CdSe. Sebuah LDR CdS yang tipikal memiliki resistansi sekitar 1 MΩ dalam kondisi gelap gulita dan kurang dari 1 KΩ ketika ditempatkan dibawah sumber cahaya terang.
BAB III
METODE PELAKSANAAN3.1 Tahap Pelaksanaan
Aquarium otomatis ini merupakan inovasi yang dapat membantu mengatasi
masalah yang sering muncul dikalangan para pecinta ikan hias
Gambar 3.1 Tahapan Pelaksanaan
Keterangan :
1. Sistem yang akan dibuat pada alat ini mempunyai blok diagram seperti gambar
berikut :
Gambar 3.2 Perancangan Sistem.
Proses kerja pada alat digambarkan dengan gambar tentang alur kerja alat.Ketika ,
LDR menerima intensitas cahaya berdasarkan tingkat kekeruhan aquarium yang
keluarannya berbentuk analog yang kemudian diubah ke bentuk digital aleh ADC lalu
dikirimkan sebagai sinyal inputan pada At Mega 8535. Pada ATMega sinyal-sinyal
inputan tersebut akan di klasifisikan ke dalam beberapa kategori yaitu saat sinyal digital
kondisi air jernih, sinyal digital kondisi air keruh, dan sinyal digital saat air kotor. Untuk
nilai sinyal digital kondisi air keruh di dapatkan dari hasil perbandingan nilai inputan
sinyal ADC dengan nilai yang kita masukkan melalui keypad yang sebelumnya telah
diproses pada ATMega 8535 dan nilainya di outputkan pada al-Phanumeric LCD
16x2dalam bentuk angka.Jika sinyal ADC nilainya sama dengan inputan keypad, maka air
dinyatakan keruh dan motor filter 1 sebagai pemfilteran nyala hingga nilai sinyal digital
kondisi air kotor, terpenuhi maka motor filter 1 mati (off) dan motor filter 2 menyala (on)
yang fungsinya sebagai membuang air kotor diaquarium ¾ kosong maka At Mega
menghidupkan motor filter 3 untuk mengisi air aquarium.
Untuk system kerja member makan ikan secara otomatis dilakukan dengan cara
kita member ketetapan melalui pemrogaman pada ATMega berupa timer sehingga jika
instruksi timer terpenuhi maka motor pemberi makan akan membuka tutup pakan dan
akan menutup kembali sesuai programing kita.
2. Pengadaan alat dan bahan yaitu membeli peralatan dan bahan yang digunakan
3. Proses perakitan yang terdiri dari dua tahap yaitu: a.Perancangan Hardware. b.Perancangan Mekanik.
Gambar 3.1 Perancangan Hardware
Gambar 3.2 Desain Mekanik Keseluruhan
4. Proses finishing adalah menggabungkan atau menghubungkan antara hardware dan mekanik.
5. Uji kelayakan dibutuhkan guna menemukan kekurangan atau kecacatan yang diakibatkan oleh alat yang tidak berfungsi dengan semestinya.
JADWAL KEGIATAN PROGRAM
No KegiatanBulan Ke-
I II III1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1. Perancangan Sitem
X X
2. Pengadaan Alat dan Bahan
X X
3. Perkitan Alat
X X X
4. Finishing X X X5. Uji
KelayakanX X
ANGGARAN BIAYANo Jenis pengeluaran Biaya (Rp)1 Motor filter (3) Rp 150.000,-2 Modul AT-Mega 8535 Rp 120.000,-3 Aquarium Rp 100.000,-4 Alphanumericb LCD 16X2 Rp 50.000,-5 LDR Rp 8.000,-6 Keypad Rp 28.000,-7 Button Rp 1.500,-8 Perlengkapan penunjang Rp. 80.000,-
Jumlah Rp 537.500,-