BAB III PERANCANGAN SISTEM

Transkripsi

1 BAB III PERANCANGAN SISTEM Pada bab ini penulis menjelaskan mengenai perancangan dan realisasi kontrol dan sistem monitoring air sampler dengan menggunakan mikrokontroler sebagai pengendali utama pada sistem dan sebuah komputer sebagai user interface nya. Bahasan perancangan dimulai dengan penjelasan alat secara keseluruhan yaitu penjelasan singkat bagaimana alat bekerja. Pembahasan selanjutnya mengenai penjelasan perancangan dari sistem elektroniknya. Yaitu penjelasan perancangan mikrokontroler sebagai pengendali utama serta komponen lain yang terhubung pada mikrokontroler. Serta penjelasan mengenai keterkaitan sensor untuk memenuhi spesifikasi sebagai menu yang ada (Input volume, timer, dan info alat saat melakukan pengukuran volume). Kemudian pembahasan diakhiri dengan penjelasan dari perancangan perangkat lunak. Perangkat lunak berupa program pada mikrokontroler untuk mengolah data dari sensor maupun dari komputer, serta perancangan aplikasi user interface yang terdapat pada komputer. 3.1 Gambaran Alat Sistem yang dirancang oleh penulis adalah sebuah kontrol dan sistem monitoring air sampler yang menggunakan sebuah komputer sebagai user interface nya dan untuk memantau pengukuran data yang dilakukan oleh 3 alat air sampler. Sistem ini memiliki berbagai fitur yaitu, timer untuk menjalankan alat secara otomatis, dan time interval saat menampilkan data pengukuran yaitu terdiri 1 sampai 5 sekon sekali saat menampilkan data pengukuran, dan input data volume sebesar 100 hingga 1000 liter. Pada komputer dan mikrokontroler sendiri dihubungkan dengan menggunakan komunikasi serial. 10

2 Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem. 3.2 Perancangan Perangkat Keras Perangkat keras yang dirancang adalah perancangan oleh penulis dengan menggunakan vacuum/blower yang sama yang digunakan oleh PT. Kleenviro, hanya saja dimensi alat telah dimodifikasi menjadi 30 cm x 29,5 cm x 18 cm, modifikasi dimensi disesuaikan dengan modul-modul yang digunakan untuk penunjang perancangan. Adapun modul yang digunakan yaitu : Board mikrokontroler jenis Arduino Mega Modul Flowsensor. Relay. Vacuum/Blower Ametek SE12RE21SA. 11

3 Gambar 3.2. Gambar Sketsa Air Sampler. Gambar 3.3. Realisasi Perangkat Keras Air Sampler. 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 utama sebagai berikut : Mikrokontroler jenis Arduino Mega 2560 sebagai pengendali utama. Modul Flowsensor. Relay. Vacuum/blower Ametek SE12RE21SA. 12

4 3.3.1 Pengendali Utama Pengendali utama pada tugas akhir ini menggunakan board Arduino Mega 2560 dengan IC mikrokontroler ATmega Sebagai pengendali utama, tugas mikrokontroler antara lain : 1. Melakukan komunikasi dengan komputer menggunakan komunikasi serial. 2. Mengolah data masukan yang didapat dari komunikasi dengan komputer. 3. Mengolah data yang didapat dari flowsensor yang berupa sinyal kotak yang kemudian dikonversi menjadi perhitungan flowrate. 4. Sebagai timer penghitung mundur untuk menjalankan alat secara otomatis. 5. Mengirim data-data dari flowsensor yang telah diolah kepada komputer. 6. Menghidupkan-matikan relay yang tersambung pada vacuum/blower dan catu daya. Tabel 3.1. Konfigurasi pin mikrokontroler Arduino Mega 2560 yang digunakan Nama Port Fungsi PORT 2 Terhubung dengan keluaran data dari flowsensor PORT 13 Terhubung dengan relay PORT POWER 5V Terhubung dengan vcc dari flowsensor PORT GND Terhubung dengan salah satu kaki relay dan terhubung dengan GND dari flowsensor 13

5 Gambar 3.4. Skema Rancangan Pengendali Utama Modul Flow Sensor Pada tugas akhir ini membutuhkan modul flow sensor sebagai pengukur udara yang terhisap oleh vaccum/blower dengan keluaran data yang dihasilkan berupa sinyal kotak yang akan diolah oleh arduino. Modul sensor ini cukup mudah untuk mengaplikasikannya dengan arduino, selain itu modul sensor flow dapat dengan mudah didapatkan. Berikut skema konfigurasi pin antara modul flow sensor dengan Arduino mega Gambar 3.5. Wiring Modul Flow Sensor. 14

6 3.3.3 Relay Pada perancangan ini menggunakan relay sebagai saklar yang menghubungkan salah satu keluaran sumber tegangan 12V dengan salah satu kaki motor DC vacuum/blower. Relay yang digunakan sendiri merupakan relay 5V, yang berarti relay aktif apabila mendapat tegangan DC sebesar 5V. Gambar 3.6. Skema Rangkaian Relay yang Digunakan Vacuum/Blower Ametek SE12RE21SA. Pada tugas akhir ini menggunakan vacuum/blower Ametek SE12RE21SA yang bertugas sebagai vacuum(penghisap udara). Pada komponen ini bekerja dengan motor DC V dengan 3 masukan yang masing-masing adalah VCC, GND. Pada air sampler ini menggunakan 12 VDC. Berikut adalah skema rancangan motor dengan sumber tegangan dan relay. Gambar 3.7. Skema Rangkaian Motor DC yang Digunakan. 15

7 3.4 Perancangan Perangkat Lunak Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai perancangan perangkat lunak yang digunakan pada tugas akhir ini. Yang pertama akan membahas mikrokontroler Arduino Mega 2560 yang bekerja sebagai pengolah data dan pengendali utama. Selanjutnya akan membahas mengenai perancangan sistem user interface pada komputer yang digunakan untuk kontrol dan memberi perintah pada Arduino Mega 2560, serta untuk menampilkan data sistem saat bekerja berupa flowrate dan volume udara yang terhisap Program Mikrokontroler Perancangan perangkat lunak mikrokontroler menggunakan mikrokontroler Arduino Mega Program dimulai dari menunggu inputan data dari komputer. Arduino akan menunggu inputan sebanyak empat data inputan yang akan dikirim oleh komputer sebelum Arduino akan memulai untuk mengeksekusi data yang diberikan. Data pertama yang diterima Arduino merupakan data yang digunakan untuk penghitungan mundur yang berfungsi sebagai timer untuk arduino melakukan tugas berikutnya. Data kedua akan terbaca sebagai waktu interval penampilan sampling saat melakukan pengukuran. Data ketiga merupakan data volume yang digunakan sebagai batas pengukuran, dengan membandingkan inputan data yang diterima oleh flow sensor. Tetapi pada data ketiga akan memiliki kondisi khusus yaitu apabila data ketiga memiliki nilai 1 dan data keempat telah diterima maka arduino tidak akan bekerja, dan akan merestart untuk menunggu masukan data dari awal. Data keempat merupakan data terakhir yang akan diterima sebagai trigger untuk arduino memulai untuk bekerja. Berikut adalah diagram alir program mikrokontroler pada sistem yang dibuat. 16

8 Gambar 3.8. Diagram Alir Program Mikrokontroler. 17

9 3.4.2 Aplikasi User Interface Komputer Air sampler ini dikendalikan oleh komputer melalui komunikasi serial. Aplikasi user interface ini merupakan aplikasi windows. User interface ini digunakan untuk memberi inputan data untuk diolah oleh Arduino dan menampilkan data perkembangan saat alat mulai bekerja. Berikut adalah diagram alir program windows yang dibuat. Gambar 3.9. Diagram Alir Program User Interface Komputer. 18

10 Program user interface aplikasi windows ini dibuat dengan menggunakan program Visual Studio. User interface dimulai dengan windows awal yaitu pengaturan timer untuk tiap-tiap alat. Gambar Tampilan Jendela Aplikasi Timer. Pada gambar di atas user dapat mengatur waktu untuk tiap-tiap alat yang akan dijalankan. Setelah menekan tombol set pada tiap-tiap bagian maka komputer akan mengirimkan data pada Arduino. Setelah user mengatur timer maka tekan tombol next setelah itu maka akan keluar jendela aplikasi untuk pilihan time sampling. Gambar Tampilan Jendela Aplikasi Time Interval. 19

11 Pada menu timer sampling user juga dapat mengatur timer interval pada tiaptiap alat yang diinginkan. Setelah menekan tombol set maka komputer akan mengirimkan data ke arduino, dan apabila tombol set tidak ditekan komputer tetap mengirimkan data ke arduino pada masing-masing alat. Setelah itu tekan tombol next maka akan muncul jendela aplikasi baru yaitu jendela untuk mengatur volume. Gambar Tampilan Jendela Aplikasi Pengaturan Volume. Pada jendela aplikasi set volume, merupakan bagian pengaturan volume yang akan diukur untuk tiap-tiap alat yang ingin dijalankan. Setelah selesai melakukan pengaturan maka tekan tombol Botton4 pada jendela aplikasi, maka akan muncul jendela baru yaitu jendela untuk memantau perkembangan volume terukur dan flowrate pada saat alat bekerja. Apabila pada jendela ini salah satu alat tidak dilakukan pengaturan volume maka komputer secara terprogram akan mengirim data 1 pada arduino. 20

12 Gambar Tampilan Jendela Monitoring Data. Pada jendela ini untuk menjalankan masing-masing alat dengan menekan connect. Setelah itu maka alat akan bekerja dan jendela aplikasi akan menampilkan data yang diharapkan. Dan apabila untuk kembali ke menu awal maka dari tiap-tiap alat harus dalam keadaan berhenti bekerja. 21