BAB III PERANCANGAN Gambaran Alat

Transkripsi

1 BAB III PERANCANGAN Pada bab ini akan dijelaskan tentang perancangan perangkat keras dan perangkat lunak yang ada pada alat ini. Bahasan perancangan akan dimulai dari penjelasan singkat cara kerja alat secara keseluruhan 3.1. Gambaran Alat Cara kerja dari alat ini pertama yang dilakukan adalah pengambilan data dari sensor apung yang terdapat pada tangki bensin sepeda motor, yang nantinya akan digunakan untuk menentukan jumlah sisa bahan bakar yang terdapat di tangki sepeda motor. Setelah mesin motor dihidupkan maka ECU yang terdapat pada sepeda motor akan mengirimkan masukan berupa pulsa ke injector motor dengan frekuensi tertentu sesuai dengan kondisi motor. Sehingga injector akan menyemprotkan bahan bakar ke mesin sesuai dengan jumlah pulsa yang dikirimkan ECU. Dengan menggunakan Arduino akan didapatkan jumlah total pulsa yang dikirimkan ECU ke injector, dan akan didapat jumlah bahan bakar yang disemprotkan injector ke mesin. Jumlah bahan bakar yang dikeluarkan oleh injector ini digunakan untuk mengurangi jumlah bahan bakar yang terbaca oleh sensor apung pada tangki sebelum motor dihidupkan. Sehingga didapat jumlah bahan bakar aktual pada tangki. Selain itu jumlah bahan bakar yang dikeluarkan oleh injector ini juga untuk menghitung sisa jarak yang dapat ditempuh oleh motor. Dengan menghitung jumlah jarak yang ditempuh sepeda motor dibagi dengan jumlah bahan bakar yang dikeluarkan oleh injector sehingga didapat data jarak tempuh/liter. Data ini digunakan untuk menghitung perkiraan sisa jarak tempuh sepeda motor dengan cara mengalikannya dengan sisa bahan bakar pada tangki motor. Jarak yang ditempuh oleh sepeda motor dapat dihitung dengan cara menghitung jumlah pulsa yang dihasilkan oleh sensor Vehicles Speed dikalikan diameter roda kendaraan. 16

2 Selanjutnya data-data hasil perhitungan Arduino di atas ditampilkan pada LCD, yaitu berupa sisa bahan bakar pada tangki berupa digit angka. Dan perkiraan sisa jarak tempuh yang dapat ditempuh sepeda motor. Pada Arduino terdapat tombol push button yang digunakan untuk mengatur tampilan LCD. Yaitu berupa sisa jarak tempuh perkiraan atau sisa bahan bakar yang terdapat pada tangki sepeda motor. Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem 3.2. Perancangan Perangkat Keras Perangkat keras yang dirancang adalah sebuah user interface yang berbentuk kotak dengan dimensi 11,5cm 5,5cm 4cm (p l t). Pada kotak ini terdapat LCD 16 2 sebagai media penampil data dan juga sebuah tombol push button yang berfungsi untuk mengganti informasi yang ditampilkan oleh LCD, yaitu berupa sisa bahan bakar yang tersedia pada tangki bensin atau sisa jarak tempuh yang bisa ditempuh oleh motor. Selain itu pada kotak ini terdapat Arduino UNO Atmega 328 yang berfungsi untuk mengumpulkan dan menghitung data yang didapat dari sensor Vehicles Speed, apung bensin, dan sinyal masukan dari ECU ke injector motor. Sedangkan untuk sensor-sensor yang dipakai seperti sensor Vehicles Speed, Apung bensin, dan injector memakai sensor bawaan yang terdapat pada sepeda motor. 17

3 PUSH BUTTON LCD Gambar 3.2. Gambar sketsa tampilan alat Gambar 3.3. Realisasi perangkat keras alat 3.3. Perancangan Elektronika Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai perancangan elektronika yang dipakai dalam sistem yang akan dibuat. Perancangan elektronika dalam pembuatan tugas akhir ini terdiri dari bagian-bagian utama sebagai berikut: 1. Mikrokontroler jenis Arduino UNO ATmega328 sebagai pengendali utama. 2. Sensor Vehicles Speed 3. Sensor Apung bensin 4. Injector 5. LCD

4 Pengendali Utama Sebagai pengendali utama dalam tugas rancang ini digunakan mikrokontroler jenis Arduino UNO ATmega328. Fungsi dari Arduino pada alat ini antara lain: 1. Melakukan pembacaan data dari sensor apung bensin, Vehicles Speed, dan data keluaran dari ECU yang dikirimkan ke injector 2. Melakukan perhitungan jumlah sinyal yang dikirimkan ECU ke injector, dan mengkonversikan kejumlah bahan bakar yang digunakan oleh kendaraan. 3. Melakukan perhitungan jumlah sinyal yang dihasilkan oleh sensor Vehicles Speed, dan mengkonversikan ketotal jarak yang ditempuh oleh kendaraan. 4. Melakukan perhitungan sisa bahan bakar pada tangki kendaraan. 5. Melakukan perhitungan jumlah konsumsi bahan bakar untuk tiap jarak yang ditempuh oleh kendaraan dalam satuan km/l. Kemudian menghitung perkiraan sisa jarak tempuh yang dapat dilalui oleh kendaraan. 6. Menyimpan hasil perhitungan data ke EEPROM yang terdapat pada Arduino UNO 7. Menampilkan hasil pengolahan data melalui LCD 16 2, hasil yang ditampilkan adalah sisa bahan bakar dalam tangki kendaraan dan sisa jarak tempuh yang dapat dicapai oleh kendaraan. Pemilihan jenis tampilan yang ditampilkan dapat diatur dengan menggunakan tombol push button, sehingga user dapat memilih menampilkan sisa jarak tempuh atau menampilkan sisa bahan bakar pada tangki kendaraan. 19

5 Tabel 3.1. Konfigurasi pin mikrokontroler Arduino UNO ATmega328 yang digunakan Nama Port Fungsi PORT SDA Terhubung dengan pin SDA LCD 16 2 PORT SCL Terhubung dengan pin SCL LCD 16 2 PORT A0 PORT D7 PORT D2 PORT D3 PORT Vin PORT GND Terhubung dengan pin data pada sensor apung bensin Terhubung push button Terhubung dengan keluaran ECU yang terhubung dengan injector Terhubung dengan sensor Vehicles Speed Terhubung dengan kabel power stop kontak motor Terhubung dengan ground motor Push Button Rangkaian tambahan berupa Buffer, pembagi tegangan dan resistor pulldown Gambar 3.4. Skema rancangan pengendali utama. 20

6 Sensor Pelampung Tangki Bensin Sensor pelampung tangki bensin digunakan untuk menentukan jumlah bahan bakar dalam tangki bensin kendaraan. Setelah data awal didapat oleh Arduino, data dari sensor ini akan digunakan sebagai ralat apabila terjadi kesalahan perhitungan pada Arduino. Selain itu apabila terjadi penambahan bahan bakar Arduino akan mengetahuinya dari data yang diperoleh dari sensor apung bensin ini. Gambar 3.5. Wiring pelampung tangki bensin. 21

7 Sensor Vehicles Speed Sensor Vehicles Speed pada tugas akhir ini digunakan untuk menghitung jarak yang ditempuh oleh kendaraan. Sensor ini akan menghasilkan sinyal sesuai dengan jumlah putaran roda kendaraan, oleh Arduino sinyal yang dihasilkan oleh sensor ini akan dihitung dan dikonversikan ke jarak yang ditempuh oleh kendaraan. Sebelum masuk ke pengendali utama keluaran dari sensor ini akan dimasukan terlebih dahulu ke sebuah rangkaian buffer dengan menggunakan IC Op-Amp LM324. Hal ini untuk mengantisipasi terjadinya kesalahan pembacaan data pada mikrokontroler Gambar 3.6. Wiring sensor Vehicles Speed 22

8 Gambar 3.7. Untai Buffer Injector Pada kendaraan injeksi, injector digunakan sebagai alat yang akan menyemprotkan bahan bakar ke mesin sesuai dengan sinyal yang dikirimkan oleh ECU. Pada tugas akhir ini sinyal yang dikirim oleh ECU ke injector dihitung dengan menggunakan mikrokontroler sehingga akan diketahui jumlah bahan bakar yang disemprotkan oleh injector ke mesin kendaraan. Sehingga diketahui jumlah konsumsi bahan bakar kendaraan. Besar tegangan sinyal yang dikirimkan ECU ke injector adalah sebesar 35Vpp, atau sekitar 12Vrms. Sedangkan tegangan input pada mikrokontroler hanya mampu membaca tegangan hingga 5V saja, oleh karena itu diberikan sebuah rangkaian pembagi tegangan dan sebuah dioda sebelum masuk ke mikrokontroler. Hal ini berfungsi agar mikrokontroler dapat membaca data dengan benar, dan mencegah masuknya tegangan negatif ke pin input mikrokontroler. 23

9 Gambar 3.8. Wiring pembacaan sinyal keluaran ECU ke Injector Gambar 3.9. Untai dari rangkaian pembagi tegangan yang dibuat Untuk perhitungan pembagi tegangan digunakan rumus sebagai berikut: Dengan : V Data = VData = Sinyal masukan ke mikrokontroler (V) VECU = Sinyal keluaran dari ECU (V) R1 R2 = 40K Ω = 10K Ω R2 R1+R2 V ECU (1) 24

10 Dari perhitungan di atas bila Vin sebesar 35Vpp maka Vout yang didapat sebesar 7Vpp (sekitar 4,9Vrms). Dimana tegangan ini masih berada dalam batasan tegangan masukan dari mikrokontroler (maksimal tegangan masukan pada mikrokontroler adalah 5V) LCD 16 2 LCD 16 2 pada tugas akhir ini digunakan sebagai user interface yang akan menampilkan hasil perhitungan dari Arduino. Terdapat 2 tipe data yang ditampilkan oleh LCD. Data pertama berupa sisa bahan bakar pada tangki kendaraan dan data kedua berupa sisa jarak yang dapat ditempuh oleh kendaraan. User dapat memilih tipe data yang ditampilkan oleh LCD dengan menggunakan tombol push button yang terdapat pada hardware tugas akhir ini. Sebelum terhubung dengan mikrokontroler push button akan dihubungkan terlebih dahulu dengan rangkaian pulldown resistor. Hal ini agar pembacaan posisi ON / OFF pada mikrokontroler tidak terjadi kesalahan. Sehingga mikrokontroler akan benar-benar membaca HIGH atau LOW tergantung dari kondisi push button. Gambar Wiring LCD 16 2 dan Push Button 25

11 3.4. Perancangan Perangkat Lunak Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai perancangan perangkat lunak yang digunakan pada tugas akhir ini. Perancangan perangkat lunak yang akan dijelaskan mengenai cara kerja mikrokontroler ATmega328. Penjelasan dari perancangan perangkat lunak alat ini akan dijelaskan melalui diagram alir sistem secara keseluruhan seperti ditunjukkan pada Gambar

12 Gambar Diagram Alir Sistem 27

13 Penjelasan dari diagram alir Gambar 3.11 adalah sebagai berikut: Saat mesin kendaran dihidupkan Arduino akan mengambil data terakhir yang disimpan pada EEPROM. Setelah itu mikrokontroler akan melakukan pengecekan data dari sensor apung bensin. Hal ini dilakukan untuk mengecek apabila terjadi penambahan bahan bakar pada tangki kendaraan. Selain itu mikrokontroler juga akan memulai pengambilan data dari sensor Vehicles Speed dan sinyal yang dikeluarkan ECU ke injector pada program interrupt. Dan menyimpan hasil pembacaan data tersebut Apabila proses pengambilan data sudah berjalan selama 60 detik (1menit), mikrokontroler akan memproses data yang didapat. Data yang dihitung berupa sisa jarak tempuh kendaraan dan sisa bahan bakar yang terdapat pada tangki kendaraan. Setelah itu data yang telah diproses oleh mikrokontroler akan ditampilkan sesuai dengan keinginan dari user, yaitu berupa sisa jarak tempuh kendaraan atau sisa bahan bakar pada tangki kendaraan. Hal ini dilakukan dengan cara mikrokontroler mengecek kondisi dari push button apakah berada pada kondisi ON atau berada pada kondisi OFF. Setelah ditampilkan mikrokontroler akan menyimpan data terakhir ke EEPROM. Setelah itu mikrokontroler akan kembali ke proses pengambilan data sensor. 28