BAB III PERANCANGAN ALAT

Transkripsi

1 BAB III PERANCANGAN ALAT Pada bab ini akan dijelaskan mengenai bagaimana perancangan fire alarm sistem yang dapat ditampilkan di web server dengan koneksi Wifi melalui IP Address. Perancangan alat ini terdiri dari beberapa tahap yaitu gambaran umum, diagram blok perancangan, perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak. Dengan rincian sebagai berikut. 3.1 Gambaran Umum Fire Alarm Sistem ini meliputi dua Perancangan yaitu perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software). Pembahasan perangkat keras meliputi perancangan komponen alat dan modul elektronik sedangkan perancangan perangkat lunak meliputi perancangan pemograman. 3.2 Diagram Blok Perancangan Blok diagram terdiri dari rancangan, rancangan blok input (masukan), rancangan blok sistem, dan rancangan blok output (keluaran). 34

2 35 Dimana setiap blok memiliki fungsi yang berbeda beda. Gambar 3.1 merupakan bagian yang saling berhubungan antara elemen input yang mempengaruhi proses sehingga menghasilkan suatu keluaran. Buzzer Sensor Asap Laptop Sensor Api Arduino Mega 2560 OUTPUT Ethernet Shield Router PC Sensor Suhu HP Limit Switch LED Gambar 3.1 Blok Diagram Rangkaian Berdasarkan pada Gambar 3.1 Sensor disini berfungsi memberi peringatan kepada Arduino untuk mengirim sinyal kepada Ethernet shield agar dapar memberikan sinyal kepada router kemudian membagi sinyal untuk perangkat kontrol agar dapat memonitoring dengan menggunakan web server. Secara rinci uraian Gambar 3.1 dapat dijelaskan sebagai berikut. 3.3 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) Perancangan perangkat keras meliputi perancangan modul mikrokontroller Arduino Uno yang mendukung sistem kerja alat ini. Pada gambar 3.2 dibawah ini merupakan rangkaian keseluruhan dari kendali sistem fire alarm yang dapat berkomunikasi dengan WIFI.

3 36 Gambar 3.2 Rangkaian Keseluruhan Alat Monitoring Fire Alarm Sistem Rangkaian tersebut menggunakan tegangan atau catu daya DC (Direct Current) sebesar +5 volt yang didapat dari adaptor. Arduino Mega2560 dengan mikrokontroler ATMega2560 merupakan komponen yang memproses data masukan dari sensor suhu, sensor asap, sensor api dan limit switch. Kemudian mikrokontroler mengolah data yang diterima sesuai dengan program yang dibuat sebelumnya dan mikrokontroler mengeluarkan output sesuai dengan program yang sudah ditanamkan. Pada alat monitoring fire alarm perumahan atau perkantoran 2 lantai ini, ada beberapa input yang mempunyai fungsinya masing-masing, antara lain ialah :

4 37 1. Sensor Suhu Berfungsi untuk mengetahui keadaan suhu ruangan pada dapur (pantry). 2. Sensor Asap dan Api Berfungsi untuk mengetahui keamanan ruangan dari kebakaran. 3. Limit Switch Berfungsi untuk mereset buzzer yang berbunyi apabila terjadi indikasi kebakaran pada ruangan Data output dari mikrokontroler diolah menjadi program web server kemudian ditransmisikan menggunakan Ethernet shield lalu di tampilkan pada web browser. Pada alat ini, ada pula output yang berfungsi sebagai indikator yaitu cahaya LED dan suara buzzer. 3.4 Rancangan Blok Input Rancangan blok masukan berfungsi untuk mendata setiap komponen yang digunakan sebagai media masukan yang akan di proses sehingga menghasilkan output sesuai yang diharapkan. Masukan yang diperoleh dari rangkaian sistem fire alarm yang didapatkan dari beberapa jenis komponen berikut : Sensor Suhu Sensor Suhu dan Kelembaban DHT11 akan mengirimkan sinyal informasi berupa data Digital Suhu dan kelembaban dari ruangan sekitar

5 38 dari Pin 1 Sensor DHT11 yang diterima oleh PIN 42 Digital mikrokontrolerarduino Mega2560. Sinyal tersebut kemudian diolah oleh mikrokontroler Arduino Mega2560 dan ditransmisikan oleh Ethernet Shield untuk kemudian diproses sebagai input data dan ditampilkan secara visual oleh web browser. Gambar 3.3 Skema Rangkaian DHT Sensor Asap Sensor Gas dan Asap MQ2 akan mendeteksi apakah ada tidaknya Gas atau Asap yang terdeteksi disekitar ruangan, jika terdeteksi maka akan ada nilai dari Gas/Asap part per million (ppm), yang kemudian diterima oleh Arduino, Nilai tersebut kemudian dapat di olah, berapa batasan dari nilai tersebut yang kemudian dapat didefinisikan sebagai Alarm yang di tampilkan pada web browser.

6 39 Gambar 3.4 Skema Rangkaian Sensor Asap MQ Sensor Api Sensor Api yl 69 akan mendeteksi apakah ada tidaknya titik api atau cahaya api yang terdeteksi disekitar ruangan, jika terdeteksi maka akan ada nilai dari api part per million (ppm) ini sama kerjanya seperti sensor asap atau gas diatas, yang kemudian diterima oleh Arduino, Nilai tersebut kemudian dapat di olah, berapa batasan dari nilai tersebut yang kemudian dapat didefinisikan sebagai Alarm yang di tampilkan pada web browser. Gambar 3.5 Skema Rangkaian Sensor Api

7 Limit Switch Limit switch pada Gambar 3.6 berfungsi untuk mereset alarm kebakaran pada ruangan. Switch tersebut dalam pengoprasiannya adalah aktif low saat ditekan dan akan menjadi aktif high jika switch tidak ditekan. Dengan pull-up resistor, pin input akan terbaca high saat tombol tidak ditekan. Dengan kata lain, sejumlah kecil arus mengalir antara VCC dan pin input (tidak ke ground), sehingga pin input dibaca mendekati VCC. Ketika tombol ditekan, maka akan menghubungkan pin input langsung ke ground, arus mengalir melalui resistor ke ground, sehingga pin input terbaca dalam keadaan low. Perlu diingat, jika resistor itu tidak ada, tombol akan menghubungkan VCC ke ground, keadaan ini sangat buruk dan juga sering disebut hubung singkat (short). Gambar 3.6 Konfigurasi Limit Switch

8 Rancangan Blok Sistem Pada alat ini yang berfungsi sebagai sistem adalah Arduino Mega 2560 dan Ethernet Shield Arduino Mega2560 Arduino Mega 2560 burfungsi untuk memproses setiap masukan sesuai dengan kondisi logika pemograman yang telah di flash/upload sebelumnya. Setelah mikrokontroler pada Arduino memproses setiap masukan maka hasil akan keluar melalui pin digital berupa digit biner 0 atau 1. Dimana nilai biner 0 menyatakan tegangan low dan biner 1 merupakan tegangan high. Dari gambar 3.7 dibawah adalah perancangan blok proses pada Arduino Mega 2560 dan beberapa komponen sebagai masukannya yang kemudian akan di proses oleh mikrokontroler dan akan menghasilkan keluaran. Gambar 3.7 Rancangan Blok Sistem Arduino Mega2560

9 42 Masukan dari sensor suhu, sensor asap,dan limit switch terhubung pada Arduino Mega 2560 pin : Tabel 3.1 Komponen Input ke Pin Arduino Mega256 No Komponen Pin Arduino Mega Sensor Api 1 A4 2 Sensor Api 2 A5 3 Sensor Asap 1 A0 4 Sensor Asap 2 A1 5 Sensor Asap 3 A2 6 Sensor Asap 4 A3 7 Limit switch Ethernet Shield Arduino Mega2560 berkomunikasi dengan ethernet shield menggunakan bus SPI. Komunikasi SPI ini diatur oleh library SPI.h dan Ethernet.h. Bus SPI pada arduino uno menggunakan pin digital 10, 11, 12 dan 13. Pin-pin arduino uno yang dipakai untuk berkomunikasi dengan ethernet shield tidak dapat digunakan untuk keperluan yang lain. Arduino web server bertindak sebagai sebuah web server yang tertanam, yang menyimpan halaman web sederhana untuk menampilkan status heat detector, smoke detector dan sensor gas. Pada Ethernet Shield dilakukan pengaturan IP seperti yang diatur pada komputer dan dilakukan pengaturan port forwading untuk koneksi dengan HTML di web browser.

10 43 G a m b a Gambar 3.8 Konfigurasi Ethernet Shield Pengaturan yang akan digunakan sebagai PC monitoring dilakukan dengan mengatur IP yang berada dalam satu lingkup jaringan dengan Ethernet Shield. Berikut langkah-langkah melakukan pengaturan IP pada komputer. 1. Membuka Control Panel - Network and Internet - Network and Sharing Center Change Adapter Setting. 2. Mengklik kanan pilihan Local Area Network Properties 3. Mengklik Internet Protocol Version 4 (TCP/IP4). 4. Mengatur IP yang satu jaringan dengan Ethernet Shield. 3.5 Rancangan Blok Output Setelah pemrosesan telah selesai pada blok proses, maka keluarlah output yaitu berupa suara buzzer, cahaya LED (merah) dan tampilan informasi pada web browser. Network Operation Center dapat melihat hasil tampilan sensor di browser dari blok masukan yang telah di proses

11 44 oleh Arduino Mega2560 untuk dirubah menjadi data digital dan diproses lebih lanjut. Kemudian di transmisikan oleh Ethernet Shield ke jaringan Metro-E. Fungsi web browser adalah sebagai alat monitoring yang digunakan untuk menampilkan adanya gejala kebakaran disensor yang ada pada ruangan. LED merah akan aktif jika sistem dalam keadaan adanya gejala kebakaran dalam keadaan bersamaan buzzer akan berbunyi. Gambar 3.9 Rangkaian Blok Output Arduino Mega2560

12 45 Pada gambar 3.9 menjelaskan LCD, LED dan buzzer yang digunakan dan terhubung pada board Arduino pada pin : Tabel 3.2 Komponen Output dari Pin Arduino Mega2560 No Komponen Pin Arduino Mega LED LED LED LED Buzzer Perancangan Perangkat Lunak (Software) Untuk mempermudah pembuatan program, penulis terlebih dahulu membuat diagram alur atau bisa juga disebut dengan flowchart. Flowchart ini di maksudkan sebagai pemandu penulis dalam membuat program agar kesalahan dapat diminimalisir, juga bertujuan agar program yang dibuat merupakan suatu algoritma yang tepat. Cara kerja alat secara diagram alur dijabarkan dalam bentuk flowchart pada gambar Dalam flowchart ini saya akan menjelaskan proses kerja fire alarm tersebut yaitu apabila ruangan terdeteksi asap Buzzer berbunyi dan LED merah menyala kemudian sensor mengambil nilai dan disimpan dalam variabel HTML pada Ethernet shield, Ethernet shield mengirim IP untuk menampilkannya pada web browser. Untuk mereset peringatan tersebut limit switch ditekan maka buzzer dan LED merah berhenti menyala. Untuk output pada flowchart tersebut adalah tampilan berupa informasi dari beberapa sensor yang dapat dilihat pada web browser.

13 46 Start Inisia;isasi Port Sensor Asap / Sensor Api Buzzer Dan LED OFF Terdeteksi Asap / Terdeteksi Api NO Mengambil Nilai Sensor dan Disimpan Dala Variabel HTML Port Ethernet Connect? Menampilkan Pada Web Browser Selesai Limit Switch ON/ OFF YA Buzzer Dan LED ON YA NO Limit Switch Gambar 3.10 Flowchart Rancangan Alat 3.7 Perancangan Program Arduino Perancangan software ini akan membahas mengenai tahap perancangan perangkat lunak yang menggunakan program Arduino. Tujuan perancangan lunak ini adalah untuk mempermudah dalam memprogram yang akan dimasukan atau ditanamkan kedalam mikrokontroler ATMega2560 menggunakan software Arduino. 1. Langkah pertama membuka software Arduino dengan mengklik 2 kali Arduino.exe

14 47 2. Membuat koding yang akan dimasukan kedalam mikrokontroler sesuai dengan kebutuhan alat. 3. Lalu untuk mengecek struktur dan kebenaran koding dapat diklik tombol verify untuk mendeteksi apakah masih ada syntax yang error. 4. Jika kodingan sudah tidak ada kesalahan, maka untuk memasukan program kedalam mikrokontroler pilih tombol Upload pada software. Gambar 3.11 Program Arduino