projek mekatron 2

18
PERANCANGAN SISTEM KONTROL AQUARIUM OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLLER Disusun guna Memenuhi Tugas Mata Kuliah ”Mekatronika” Disusun Oleh : Akbar Teguh Triono 201310130311140 Axl Andhika Riski 201310130311139 Riski Kusuma Atmaja 201310130311135 Ach. Wawan Setyawan 201310130311137 Fajar Dwi Wijayanto 201310130311124 Andhika Abimanyu 201310130311128

Upload: akbar

Post on 19-Feb-2016

234 views

Category:

Documents


3 download

DESCRIPTION

sistem perancangan aquarium otomatis berbasis atmega 8535

TRANSCRIPT

Page 1: projek mekatron 2

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

Page 2: projek mekatron 2

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

Page 3: projek mekatron 2

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

Page 4: projek mekatron 2

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.

Page 5: projek mekatron 2

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.

Page 6: projek mekatron 2

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

Page 7: projek mekatron 2

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:

Page 8: projek mekatron 2

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.

Page 9: projek mekatron 2

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.

Page 10: projek mekatron 2

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

Page 11: projek mekatron 2

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.

Page 12: projek mekatron 2

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.

Page 13: projek mekatron 2

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,-