BAB 3 ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM

Transkripsi

1 BAB 3 ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM Pada bab ini penulis memaparkan analisis permasalahan yang diangkat yang disajikan dengan diagram dan flowchart serta dipaparkan juga perancangan sistem yang akan dibangun, baik yang berupa perangkat keras ataupun perangkat lunak, cara melakukan pengujian dan bentuk topologi. 3.1 Analisis Sistem Analisis sistem adalah penguraian suatu sitem yang utuh ke dalam bagian-bagian komponennya dengan maksud untuk mengidentifikasi dan mengevaluasi permasalahan-permasalahan yang terjadi dan kebutuhan yang diharapkan dapat diusulkan perbaikannya Analisis Masalah Analisis masalah adalah mengidentifikasi sebuah masalah, guna untuk memperoleh informasi agar dapat dipecahkan atau deselesaikan. Masalah utama yang sering terjadi dalam penggunaan perangkap disebuah lingkungan adalah perangkap yang biasa digunakan dibuat untuk langsung membunuh hewan sehingga bau bangkainya sangat mungkin untuk tercium dan perlu pengecekan rutin untuk mengetahui apakah perangkap sudah bekerja atau belum, apakah target perangkap sudah masuk, sudah berapa biunatang yang masuk, sehingga waktu banyak yang terbuang, padahal seharusnya waktu dan tenaga tersebut bisa dipakai untuk melakukan aktivitas yang lain.

2 3.1.2 Analisis Kebutuhan (Requirement Analyst) Analisis kebutuhan sistem sangat dibutuhkan untuk mengetahui apakah sistem yang dibuat telah sesuai dengan kebutuhan yang diharapkan atau tidak. Analisis kebutuhan dibagi menjadi dua, yaitu analisis kebutuhan fungsional dan analisis kebutuhan non fungsional Analisis Fungsional Analisis kebutuhan fungsional adalah untuk mengetahui proses-proses apa saja yang nantinya dilakukan oleh sistem. Berikut ini adalah kebutuhan fungsional dari sistem, yaitu: 1. Perangkap bekerja secara otomatis sesuai program yang telah di-upload sebelumnya. 2. Perangkap memberikan informasi kepada pengguna apakah alat sudah bekerja dengan baik, melalui SMS Analisis Nonfungsional Untuk mendukung kinerja sistem, sistem juga dapat berfungsi sebagai berikut: 1. Menjaga ekosistem dengan tidak membunuh hewan yang ditangkap. 2. Menjadi acuan informasi mengenai jumlah hewan target yang ada dilokasi. 3. Perangkap menggunakan catu daya berupa baterai yang portable. 3.2 Perancangan Sistem Pada tahap perancangan sistem akan dibagi menjadi beberapa bagian utama, yaitu diagram Ishikawa, blok diagram, flowchart, penentuan komponen yang digunakan dan perancangan rangkaian tempat perangkap otomatis Diagram Ishikawa Perangkap hewan otomatis ini memiliki fitur untuk memberi tahu penggunanya bahwa binatang tersebut telah masuk kedalam perangkap yang telah dipasang dan perangkap bekerja sesuai dengan yang diinginkan. Sensor-sensor yang ada pada alat ini digunakan untuk mendeteksi keberadaan hewan dengan kondisi yang telah ditentukan

3 sebagai parameter untuk mengkategorikan bahwa objek yang masuk kedalam bisa dikatakan target dengan menggunakan metode IF-ELSE. Masalah yang akan dipecahkan mengenai kekurangan dari ketidak hadiran alat ini akan dijabarkan pada Diagram Ishikawa pada gambar 3.1 Gambar 3.1 Diagram Ishikawa Blok Diagram Diagram blok merupakan salah satu bagian terpenting dalam perancangan peralatan elektronika, karena dari diagram blok dapat diketahui prinsip kerja keseluruhan dari rangkaian elektronika yang dibuat. Sehingga keseluruhan blok dari alat yang dibuat dapat membentuk suatu sistem yang dapat bekerja sesuai dengan perencanaan. Diagram blok dari tempat sampah otomatis dapat di lihat pada gambar 3.2. Gambar 3.2 Blok Diagram

4 Adapun fungsi-fungsi blok dari diagram blok sebagai berikut: 1. Blok Power Supply sebagai sumber tegangan ke mikrokontroler dan sensor 2. Blok sensor PIR, LDR, dan Load Cell sebagai pendeteksi hewan yang masuk ke dalam perangkap 3. Blok Motor DC sebagai penggerak motor, menggeser binatang masuk kedalam perangkap. 4. Blok Arduino Nano sebagai otak dari sistem yang memproses data dari sensor 5. Blok SIM800L sebagai modul untuk mengirimkan informasi kepada user. 6. Blok User sebagai penerima informasi Penentuan Komponen Perangkap Otomatis Penentuan kompenen yang akan dipakai dibagi menjadi dua kelompok, yaitu komponen fisik dan komponen elektronik. Komponen fisik digunakan untuk membuat kerangka perangkap, body utama, mekanika perangkap. Komponen elektronik digunakan untuk merancang rangkaian elektronik. Tabel rincian peralatan dan komponen yang dipakai sebagaimana terlihat pada Tabel 3.1, Tabel 3.2, Tabel 3.3. Nama Alat Gerinda Bor duduk Solder dan timah Penggaris Obeng Tang Multitester digital Glue gun Cutter Setrika Larutan fericlorida Tabel 3.1 Peralatan. Fungsi Untuk memotong acrylic Untuk melubangi papan PCB, akrilik, dan komponen lainnya Soldering Alat ukur Memasang dan membuka baut Memotong kabel, mengunci mur Pengukuran satuan listrik (tegangan, arus, dan hambatan) Pengeleman Memotong Styrofoam Menggosok gambar rangkaian ke PCB Melarutkan kuningan PCB

5 Nama Acrylic Papan Triplek Kawat Tabel 3.2 Komponen Fisik. Keterangan Body Perangkap Alas bawah perangkap Dinding perangkap Nama Mikrokontroler arduino uno Sensor PIR, LDR, dan Load Cell Motor DC Kaber pelangi SIM800L Modul HX711 Pin header Female Baterai Resistor 1k dan 100k DC to DC step down Tabel 3.3 Komponen Elektronik. Keterangan Processor utama Pendeteksi hewan Menggeser dinding perangkap Konektor komponen listrik ke PCB Pengirim pesan Driver Sensor Load Cell Tempat menyambung komponen Sumber arus Komponen sirkuit Penurun arus Power Rangkaian Sensor PIR Sensor ini memiliki 3 pin yang akan dipasangkan ke mikrokontroler, pin Vcc, pin Output, dan pin Gnd. Pin Vcc untuk mengalirkan input power daya positif, pin Output untuk memberikan hasil output sensor, dan pin Gnd untuk ground. Sensor ini menggunakan daya sebesar 5v yang dapat diambil melalui mikrokontroler yang menjadi otaknya. Rangkaian Sensor PIR dapat dilihat pada gambar 3.3. Gambar 3.3 Rangkaian Sensor PIR.

6 3.2.5 Rangkaian Sensor LDR Untuk menjalankan sensor LDR dan memberikan program membutuhkan tegangan yang diberi hambatan 1kOhm yang langsung terhubung dengan mikrokontroler arduino sebesar 5 Volt dan perintah input pada salah satu pin. Rangkaian Sensor LDR dapat dilihat pada gambar 3.4. Gambar 3.4 Rangkaian Sensor LDR Rangkaian Sensor Loadcell dan Driver HX711 Sensor ini dihidupkan dengan tegangan output 5 Volt dari mikrokontroler arduino melalui pin 5V dan perintah menerima input dari mikrokontroler arduino melalui pin dari DOUT dan SCK. Rangkaian Load Cell dapat dilihat pada gambar 3.5. Gambar 3.5 Rangkaian Sensor Loadcell

7 3.2.7 Rangkaian Motor DC dengan Driver l298 Untuk mengaktifkan motor DCdibutuhkan sebuah tegangan input yang stabil pada pin IN dari baterai 12 Volt, kemudian dengan menggunakan driver l298 perintah dimasukkan. Termasuk pengaturan nilai kecepatan motor. Rangkaian motor DC dapat dilihat pada gambar 3.6. Gambar 3.6 Rangkaian Motor DC dengan Driver L Rangkaian Modul SIM800L Untuk menghidupkan modul ini dibutuhkan tegangan khusus yang harus diatur lagi melalui DC to DC Stepdown Converter, yang menurunkan tegangan menjadi 3,4-4,4 Volt. Rangkaian SIM800L dapat dilihat pada gambar 3.7. Gambar 3.7 Rangkaian Modul SIM800L

8 3.2.9 Rangkaian Sirkuit Utama Rangkaian sirkuit uatama adalah gabungan dari beberapa rangkaian, yaitu rangkaian sensor PIR, rangkaian sumber arus motor DC dengan driver l298, rangkaian LDR,. rangkaian Load Cell, rangkaian Modul SIM800L dan beberapa rangkaian pin header untuk menghubungkan mikrokontroler arduino dengan komponen elektronik lainnya. Rangkaian sirkuit utama dapat dilihat pada gambar 3.8. Gambar 3.8 Rangkaian Sirkuit Utama.

9 Perancangan PCB (Printed Circuiet Board) Perancangan PCB pada pembuatan perangkap hewan otomatis ini menggunakan software PROTEUS 8.0. Proteus adalah sebuah software berbasis windows yang dapat digunakan untuk mendesain pcb yang juga dilengkapi dengan simulasi pada level skematik sebelum rangkaian skematik di cetak pada PCB. Dengan perancangan yang tepat akan didapatkan layout jalur PCB yang tersusun rapi dan mudah digunakan. Lebar dan jarak antara jalur juga harus diperhitungkan agar tidak terjadi kesalahan atau hubungan singkat akibat jalur yang terlalu rapat dan sempit. Perancangan tata letak PCB dapat dilihat pada gambar 3.9. Gambar 3.9 Tata Letak Jalur PCB. Tata letak komponen adalah susunan komponen-komponen elektronika dari gambar diagram skematik yang akan dipasangkan pada permukaan PCB yang berlawanan dengan jalur PCB. Susunan komponen elektronika tersebut harus bersesuaian dengan jalur PCB. Perancangan tata letak komponen PCB dapat dilihat pada gambar Gambar 3.10 Tata Letak Komponen PCB

10 Flowchart Dalam membuat suatu alat ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, yaitu bagaimana cara merancang sistem yang akan diimplementasikan pada alat. Dalam perancangan sistem perlu dibuat flowchart dari sistem tersebut, seperti gambar Gambar 3.11 Flowchart Perangkap Hewan Otomatis Menggunakan Mikrokontroler Arduino

11 Langkah awal yang dilakukan ialah pembacaan sensor Loadcell yang menjadi patokan awal untuk mengkalibrasi berat target, jika beban yang diterima lebih dari 10gram maka akan dilanjutkan dengan pembacaan dua sensor lainnya. Dengan kondisi yang harus terpenuhi adalah terdeteksinya panas pada sensor PIR dan kadar kurang cahaya bertambah menjadi lebih dari 200 pada sensor LDR. Jika pembacaan salah satu dari sensor PIR atau LDR terpenuhi. Maka motor DC akan bergerak menggeser hewan target kedalam penampung perangkap, dan Modul SIM800L akan mengirimkan pesan ke pengguna memberi informasi bahwa hama target telah masuk kedalam.

12 BAB 4 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN 4.1 Implementasi Perancangan Perangkap Implementasi perancangan perangkap terbagi atas tiga bagian, yaitu konstruksi perangkap, perangkat pendukung, dan hasil akhir alat Konstruksi Perangkap Implementasi konstruksi perangkap terbagi atas empat bagian, yaitu implementasi kerangka badan perangkapt, implementasi penampung perangkap, implementasi dinding geser perangkap, dan implementasi penimbang target Kerangka Badan Perangkap Implementasi kerangka badan perangkap menggunakan bahan material acrylic. Acrylic yang digunakan memiliki ketebalan 3 mm. Alasan penulis menggunakan material acrylic adalah karena mudah dibentuk, tidak mudah pecah, ringan, dan elastis. Bahan dan peralatan yang digunakan untuk membuat kerangka alat, yaitu gerinda, bor duduk, glue gun, cutter, pipa, baut dan mur. Kerangka perangkap dibuat berbentuk dua bangun ruang persegi panjang dan persegi yang digabungkan dengan dimensi panjang 27 cm, lebar 14 cm, tinggi 20cm dan panjang 21 cm, lebar 18cm, dan tinggi 16cm. Tahap pengerjaannya terdiri dari beberapa tahap. Implementasi kerangka perangkap dapat dilihat pada gambar 4.1 (gambar a, b dan c). (a)

13 (b) (c) Gambar 4.1 Kerangka Perangkap Penampung Perangkap Implementasi penampung perangkap menggunakan bahan material acrylic sebagai rangka dan kawat bangunan sebagai dinding, acrylic digunakan karena kuat dan ringan sehingga tidak menambah berat dari perangkap sedangkan kawat digunakan sebagai dinding agar hewan yang terperangkap masih bisa bernafas bebas. Implementasi penampung perangkap dapat dilihat pada gambar 4.2 Gambar 4.2 Penampung Perangkap

14 Dinding Geser Perangkap Implementasi dinding geser perangkap menggunakan modifikasi dari perangkat CD- ROM yang ada pada sebuah CPU di komputer personal. Semua rangkaian elektronik yang ada dicabut dan hanya menyisakan motor DC-nya saja. Bagian tray-nya ditempel plat acrylic sehingga menjadi dinding yang bisa menggeser secara otomatis dengan lebih dahulu diprogram melalui mikrokontroler yang disambungkan dengan driver L298. Implementasi dinding geser perangkap dapat dilihat pada gambar 4.3 (a, b, c dan d). (a) (b) (c) Gambar 4.3 Dinding Geser Perangkap

15 Perancangan Penimbang Target Implementasi perancangan penimbang target dilakukan dengan menggunakan 4 buah papan plat acrylic. Alasan menggunakan acrylic dikarenakan materialnya yang ringan dan lentur sehingga bisa kuat menahan beban dari hewan yang masuk kedalam perangkap. Implementasi perancangan penimbang target dapat dilihat pada gambar 4.4 (gambar a, dan b). (a) (b) Gambar 4.4 Perancangan Penimbang Target Perangkat Pendukung Implementasi perangkat pendukung terbagi atas tiga bagian yaitu rangkaian elektronika, mikrokontroler ATMEGA328 Arduino Uno, dan program mikrokontroler arduino Rangkaian Elektronika Perangkap Implementasi rangkaian elektronika robot dilakukan dengan menggunakan papan PCB. Alasan menggunakan papan PCB dikarenakan peletakan komponen yang lebih

16 rapi, dan kemungkinan komponen terlepas dari papan PCB jarang terjadi dikarenakan sudah menyatu pada papan PCB dengan cara di solder. Tahapan-tahapan implementasi rangkaian elektronika robot pada papan PCB akan dijelaskan sebagai berikut: 1. Pembuatan layout PCB. Pembuatan layout dilakukan dengan membuat gambar skematik rangkaian dengan menggunakan software Proteus 8 ARES. Skematik rangkaian adalah gambar yang menghubungkan komponen-komponen dalam sebuah rangkaian elektronik. Pembuatan skematik rangkaian dan layout PCB dapat dilihat pada gambar 4.5. Gambar 4.5 Pembuatan Skematik Rangkaian dan Layout PCB. Proses pencetakan layout dengan cara mengklik menu output pada form menu bar, klik print. Hilangkan tanda checklist pada top silk dan bottom silk untuk mencetak bagian bawah layout pada PCB. Persiapkan kertas foto pada printer fotokopi selanjutnya klik Ok. 2. Tahapan selanjutnya hasil pencetakan layout PCB menggunakan printer fotokopi pada kertas foto. Hasil pencetakan layout PCB dapat dilihat pada gambar 4.6. Gambar 4.6 Hasil Pencetakan Layout PCB.

17 3. Tahap penyablonan pada papan PCB. Pada tahap ini hasil pencetakan layout PCB disablon diatas papan PCB dengan cara permukaan layout gambar diletakkan diatas lapisan kuningan pada papan PCB, kemudian di panaskan menggunakan setrika listrik agar layout menempel pada permukaan kuningan papan PCB. 4. Tahap pelarutan PCB. Tahap pelarutan menggunakan ferri chloride (FeCl 3 ) dengan cara memasukkan papan PCB kedalam larutan ferri chloride hingga kuningan papan PCB yang tidak tertutup oleh gambar layout melebur. 5. Tahap pengeboran PCB. Pengerboran dilakukan menggunakan mata bor 0,8 mm dan 0,1 mm untuk peletakan komponen yang akan di solder pada papan PCB. 6. Tahap peletakan komponen dan penyolderan komponen. Pada tahap ini semua komponen diletakkan pada papan PCB sesuai lubang peletakan komponen untuk 7. Selanjutnya dilakukan penyolderan dan peletakan komponen. Peletakan komponen dapat dilihat pada gambar 4.7. Gambar 4.7. Peletakan Komponen Mikrokontroller Atmega328 Arduino UNO Mikrokontroler yang dipakai pada alat adalah mikrokontroler atmega328 arduino uno. Pin-pin yang digunakan pada mikrokontroler adalah sebagai berikut. 1. Digital pin3 = Sensor PIR. 2. Digital pin4 = L298 IN3. 3. Digital pin5 = L298 IN4. 4. Digital pin6 = L298 PWM. 5. Digital pin7 = RX SIM800L 6. Digital pin8 = TX SIM800L 7. Analog pin0 = SCK hx711

18 8. Analog pin1 = DOUT hx Analog pin2 = Sensor LDR Program Mikrokontroler Arduino Implementasi program mikrokontroler arduino dibuat menggunakan bahasa pemograman C. Software yang digunakan untuk membuat program adalah editor dan compiler Arduino. File program berekstensi *.ino file yang sudah dikompilasi akan di upload kedalam mikrokontroler arduino. Program mikrokontroler arduino dapat dilihat pada gambar 4.8. Gambar 4.8 Editor dan Compiler Arduino

19 Hasil Akhir Alat Setelah melakukan semua tahap implementasi maka semua hasilnya disatukan dan dijadikan hasil akhir dari alat yang akan diuji terlebih dahulu dan akhirnya akan siap untuk digunakan. Tampilan akhir dan skema perangkap hewan otomatis dapat dilihat pada gambar 4.9. dan Gambar 4.9 Tampilan Akhir Perangkap Hewan Otomatis Gambar 4.10 Skema Perangkap Hewan Otomatis

20 4.2. Pengujian Sistem Pengujian sistem bertujuan untuk melihat dan memastikan apakah sistem yang dibuat berjalan dengan baik. Pengujian dilakukan dengan cara memasukkan contoh pengganti hewan yang akan menjadi target, apakah sensor sudah sesuai dideteksi sebagai target oleh mikrokontroler arduino, pengujian motor DC, pengujian modul SIM800L dan pengujian tahap akhir komponen Pengujian Sensor PIR Pengujian sensor PIR dilakukan dengan memasukkan/melewatkan benda yang memiliki suhu panas alami seperti pada makhluk hidup melewati sisi depan yang menjadi pendeteksi sensor pada sensor ini. Pengujian berhasil apabila sensor memberikan output yang sesuai. Source code pengujian sensor PIR dapat dilihat pada gambar Gambar4.11 Source Code Uji Panas Tubuh Sensor PIR Hasil yang didapatkan dari pengujian pir dapat dilihat pada tabel 4.1. Tabel 4.1 Pengujian Panas Tubuh Sensor PIR Kondisi PIR Status Terhalang buku (tidak ada panas) Tidak ada deteksi Terhalang tangan (ada panas tubuh) Deteksi Tidak terhalang Tidak ada deteksi

21 Dari tabel tersebut dapat kita simpulkan bahwa sensor bekerja dengan baik karena mendeteksi panas alami (tangan) Pengujian Sensor LDR Pengujian sensor LDR dilakukan dengan memasukkan/melewatkan benda apa saja yang bisa menghalangi sinar/cahaya apapun yang menuju ke sensor LDR, sehingga kadar cahaya yang diterima oleh sensor bisa berkurang yang dalam hal ini jumlah nilai sensor menjadi bertambah. Pengujian berhasil apabila sensor memberikan output yang sesuai. Source code pengujian sensor LDR dapat dilihat pada gambar Gambar 4.12 Source Code Uji Kadar Cahaya Sensor LDR Hasil yang didapatkan dari pengujian LDR dapat dilihat pada tabel 4.2. Tabel 4.2 Pengujian Kadar Cahaya Sensor LDR Kondisi LDR Serial Monitor Terhalang Tidak terhalang <200 Dari tabel tersebut dapat kita simpulkan bahwa sensor bekerja dengan baik karena mengalami penambahan jumlah nilai yang signifikan Pengujian Sensor Load Cell Pengujian sensor Load Cell dilakukan dengan menambahkan benda apa saja yang bisa menjadi contoh pengganti hewan yang akan menjadi target. Pengujian menggunakan

22 tepung, dilakukan beberapa kali agar mendapatkan hasil yang akurat. Source code pengujian sensor Load Cell dapat dilihat pada gambar Gambar 4.13 Source Code Uji Timbang Sensor Load Cell Hasil yang didapatkan dari pengujian dapat dilihat pada tabel 4.3. Tabel 4.3 Pengujian Timbang Sensor Load Cell Pengukuran Berat Pengukuran Berat Selisih Hasil Error (%) Dengan Dengan Loadcell Pengukuran (Cm) Timbangan (g) (g) , , Hasil pengujian dapat membuktikan bahwa sensor Load Cell dapat bekerja dengan baik dengan perbedaan/error jarak rata-rata 2,9 % masih kecil dan bisa ditolerir Pengujian Motor DC Pengujian motor DC berkaitan dengan program yang diberikan ke mikrokontroler arduino. Pengujian motor dikatakan berjalan dengan baik jika pergerakan maju mudur

23 tray yang telah dimodifikasi sesuai dengan delay yang telah diberikan di program mikrokontroler. Source code pengujian motor DC dapat dilihat pada gambar Gambar 4.14 Source Code Uji Gerak Motor DC Pengujian Modul SIM800L Pengujian modul SIM800L berkaitan dengan program yang diberikan ke mikrokontroler arduino. Pengujian modul dikatakan berjalan dengan baik jika pesan yang dikirimkan oleh modul sampai ke nomor pengguna yang telah ditentukan di program yang di-upload ke mikrokontroler. Source code pengujian modul SIM800L dapat dilihat pada gambar Gambar 4.15 Source Code Uji kirim Pesan Modul SIM800L

24 Pengujian Tahap Akhir Pengujian tahap akhir komponen dilakukan dengan cara menguji seluruh komponen sistem pada perangkap. Pengujian akan memperlihatkan pergerakan dinding geser pada saat objek berada didalam perangkap. Dengan hasil pengujian ini, dapat diperoleh hasil kinerja perangkap dan sistem secara keseluruhan dapat berjalan dengan baik sesuai keinginan user. Aktivitas pengujian tahap akhir dapat dilihat pada gambar Gambar 4.16 Pengujian Tahap Akhir Pada pengujian tahap akhir alat, perangkap yang dibuat bekerja dengan baik semua sensor dapat mendeteksi dan memberikan nilai kepada mikrokontroler arduino sehingga arduino menjalankan program yang telah di-upload. Mesin mendorong target kedalam perangkap dan SIM800L mengirim informasi ke handphone pengguna.

25 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil dari yang diperoleh dari implementasi dan pengujian sistem, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 7. Sistem dapat menambah efektivitas waktu dari pengguna dengan meminimalisir kegiatan yang dibutuhkan dengan alat ini. 8. Semua sensor dapat bekerja dengan baik dalam menyampaikan data ke mikrokontroler. 9. Informasi berhasil dikirim ke pengguna dengan menggunakan modul SIM800L. 10. Target berhasil masuk kedalam perangkap dengan baik. 5.2 Saran Berikut beberapa saran yang penulis berikan untuk pengembangan lebih lanjut dari penelitian ini: 1. Untuk membantu proses kontrol diperlukan peletakan kamera pada ruang penampung yang bisa diakses dari jauh sehingga pengguna tahu kondisi alat dan umpan yang tersisa. 2. Mencari alternatif material lain agar ukuran alat bisa diperkecil sehingga tidak memakan banyak ruang dan bisa diletakkan dimana saja. 3. Mencari alternatif material lain untuk melindungi alat dari segala kondisi alam.