BAB III PERANCANGAN SISTEM

Transkripsi

1 24 BAB III PERANCANGAN SISTEM 3.1 Diagram Blok Rangkaian Perancangan system monitoring Thermometer data logger menggunakan Arduino uno, yang berfungsi untuk mengontrol atau memonitor semua aktifitas yang terjadi pada SD Card, Real Time Clock dan Sensor LM35. Sebuah diagram blok perancangan sistem ditunjukan pada gambar dibawah ini : Gambar 3.1. Diagram Blok Sistem Secara garis besar perancangan ini terdiri atas 2 bagian utama, yaitu perancangan perangkat keras (Hardware) dan perancangan perangkat lunak (Software). Perancangan perangkat keras meliputi perancangan rangkaian power supply dan perancangan rangkaian kontrol. Dalam rangkaian kontrol ini terdapat

2 25 rangkaian RTC Sistem, LM35, SD Card dan IC yang dirancang dalam satu rangkaian kontrol. Untuk perancangan perangkat lunak meliputi program berbasis bahasa C yang sudah tertanam dalam bootloader Arduino. Perangkat lunak adalah otak dari pada mikrokontroler atau arduino yang akan menjalankan atau memberikan perintah kepada perangkat keras untuk bekerja sesuai dengan program yang diberikan melalui arduino. 3.2 Perancangan Perangkat Keras Perancangan perangkat keras meliputi semua perangkat atau rangkaian yang digunakan untuk mendukung terwujudnya alat ini secara keseluruhan. Secara garis besar, perangkat keras ini terdiri dari rangkaian Arduino yang didalamnya sudah terdapat IC mikrokontroler ATmega 328, rangkaian kontrol yang berfungsi sebagai pengendali dari semua device atau peralatan yang akan dikontrol dan sebagai penghubung masing-masing perangkat dengan arduino dan sebuah papan peraga atau simulasi. Dalam rangkaian kontrol terdapat rangkaian RTC Sistem, LM35, SD Card dan rangkaian pendukung lainnya.

3 Rangkaian Arduino UNO Gambar 3.2. Rangkaian Arduino Uno Sebuah rangkaian Arduino UNO ditunjukan pada gambar diatas. Arduino UNO menggunakan mikrokontroler ATmega328 dan memiliki 14 input output dan 6 input analog (dimana 6 dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset.

4 27 Arduino UNO berisi feature-feature yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, antara lain yaitu : Mikrokontroler : ATMEGA328 Tegangan Operasi : 5V Tegangan Input (recommended) : 7-12 V Tegangan Input (limit) : 6-20 V Pin digital I/O : 14 (6 diantaranya pin PWM) Pin Analog input : 6 Arus DC per pin I/O : 40 ma Arus DC untuk pin 3.3 V : 150 ma Flash Memory : 32 KB dengan 0.5KB digunakan untuk bootloader SRAM : 2 KB EEPROM : 1 KB Kecepatan Pewaktuan : 16 Mhz Sumber tegangan untuk Arduino UNO dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis. Eksternal (non- USB) daya dapat berasal baik dari AC ke adaptor DC atau baterai. Arduino dapat beroperasi dengan pasokan tegangan eksternal 6 sampai dengan 20V. Apabila diberikan tegangan kurang dari 7V, jika diukur tegangan pada pin 5V kemungkinan akan kurang dari 5V dan dapat menyebabkan board arduino tidak stabil. Jika

5 28 menggunakan lebih dari 12V, regulator tegangan bisa panas dan merusak board arduino. Kisaran yang disarankan adalah 7 sampai 12 volt Rangkaian Power Supply Rangkaian ini digunakan sebagai suplay tegangan ke semua rangkaian. Rangkaian power supply ditunjukan seperti pada gambar dibawah ini : Gambar 3.3. Power Supply 12V Gambar diatas menunjukan sebuah rangkaian power supply 12V. Trafo CT adalah trafo step down 2A yang berfungsi untuk menurunkan tegangan 220VAC ke 15VAC. Keluaran 15VAC kemudian disearahkan oleh 2 buah dioda. Selanjutnya tegangan 12VDC akan diratakan oleh kapasitor 3000µF, sehingga tegangannya menjadi 15VDC. IC 7812 berfungsi untuk menurunkan tegangan dari tegangan

6 29 15VDC menjadi 12VDC. Setelah tegangan diturunkan, lalu dikuatkan lagi oleh sebuah kapasitor C2. Sebuah LED dipasang sebagai indikator output pada power supply. Gambar 3.4. PCB Board Power Supply

7 30 Gambar 3.5. Rangkaian Kontrol Arduino,LM35,RTC dan SD Card

8 31 Gambar 3.6. Rangkaian PCB Arduino,LM35,RTC dan SD Card Rangkaian Real Time Clock Sistem Real Time Clock berfungsi sebagai Timer keeper yang digunakan untuk menjaga suatu system data logger dapat bekerja sesuai dengan waktu yang ada. RTC berperan penting dalam proses pengambilan dan dalam proses penyimpanan data. Untuk membuat RTC digunakan ICDS1307, sebagai chip utama kemudian, watch crystal kHZ, Resistor 2.2Ohm, sebanyak 2 buah, baterai lithium coin cell 3V 12mm, socket baterai lithium coil cell 12mm dan capacitor 10pF. DS1307 mendukung protocol I2C untuk transfer data. I2C memiliki 2sytem bus yaitu SDA dan SCL. SDA merupakan bus yang berfungsi untuk mentransfer data sedangkan SCL merupakan bus yang berfungsi untuk system clock. Pada protocol I2C dapat ditambahkan sensor lain yang memiliki system komunikasi yang sama DS1307.

9 32 Gambar 3.7. Hasil pembacan dari SD Card Gambar 3.8. Rangkaian data logger ke Arduino

10 Rangkaian Kontrol SD Card Module Pada system otomasi data logger yang akan dibuat, digunakan memory card untuk proses penyimpanan data. Pada system otomasi dan data logger yang akan dibuat, tidak semua memori card dapat digunakan dalam perancangan data logger hal ini disebabkan karena perbedaan system arsitektur untuk setiap memori card yang digunakan adalah SD card,mini SD atau micro SD (Secure Digital). Card merupakan memori penyimpanan data yang tidak akan hilang apabila daya yang diberikan ke SD Card dihapus. SD Card dikembangkan oleh SD Card Association yang digunakan untuk penyimpanan data. SD Card Association merancang memory card yang lain diantaranya SDHC, SDXC dan SDIO SD Card memiliki system arsitektur yang berbeda dengan memori card yang lain. Salah satu perbedaannya adalah antara lain tegangan input yang dibutuhkan untuk SD Card adalah 3,3V

11 34 Gambar 3.9. Rangkaian SD Card ke Arduino Perancangan LM35 LM35 disini digunakan sebagai suhu dengan akurasi tinggi pada pengukuran suhu antara (-55 C 150 C) LM35 mendeteksi suhu yang dikeluarkan sistem pendingin dan mengkonversi suhu -55 C (550mV) 150 C (1,5V) kemudian diproses oleh mikrokontroler Arduino Uno.

12 35 Pin power 5V dari arduino Uno dihubungkan dengan kaki Vcc dari LM35, pin GND arduino Uno dihubungkan dengan kaki GND LM35, dan kaku Vout LM35 dihubungkan dengan pin input analog Ao Perancangan Pin Input dan Pin Output Arduino Arduino Uno dapat diaktifkan dengan tegangan dari koneksi USB atau dengan catu daya external yang berkisar antara 6V sampai 20V, yang disarankan 7V-12V. jika menggunakan lebih dari 12V regulator tegangan cepat panas dan cepat merusak board ardunino. Jika tegangan kurang dari 7V kemungkinan tegangan dari pin 5V kurang dari 5V. Pin pin yang digunakan pada arduino uno Pin analog A0 : digunakan sebagai pin input dari sensor LM35 Pin GND : untuk Grounding Pin 5V : digunakan untuk LM35 Pin digital 2 : digunakan untuk pin input dari photo dioda 3.3 Perancangan Perangkat Lunak Perangkat lunak yang direncanakan adalah perangkat lunak untuk mendukung perangkat keras. Perangkat lunak berisi program-program yang akan digunakan untuk memberikan sejumlah perintah yang akan dieksekusi oleh mikrokontroler. Sebuah perangkat lunak akan dapat bekerja dengan baik jika sejumlah perintah yang diberikan mikrokontroler dapat dieksekusi dengan baik sesuai dengan perintah program yang diberikan. Maka, antara perangkat lunak dan perangkat keras harus

13 36 sinkron, sehingga sistem dapat bekerja dengan baik. Pada gambar dibawah ini menunjukan flowcart dari keseluruhan sistem data logger.. Gambar Flowchart data logger Spesifikasi yang digunakan perangkat lunak adalah sebagai berikut :

14 37 Pemograman Arduino IDE digunakan untuk mikrokontroller terhadap rangkaian alat dan komunikasi dengan computer PC Pemograman notepat untuk menampilkan hasil pembacaan dari LM35 yang di simpan di dalam SD Card Perancangan Software Arduino Untuk menyelesaikan perancangan alat yang telah dibuat agar bias disesuaikan yang kita inginkan, maka tahap selanjutnya adalah membuat bahasa pemograman untuk di upload ke board arduino. Adapun bahasa pemograman yang digunakan adalah sebagai berikut : Void setup : digunakan untuk mendefinisikan mode pin atau memulai komunikasi serial pinmode : digunakan untuk mengatur fungsi sebuah pin sebagai INPUT atau OUTPUT Void Loop : digunakan untuk menggunakan fungsi yang terus menerus setelah fungsi void setup dijalankan satu kali Serial begin (9600) : digunakan untuk mengaktifkan fitur UART dan menginiliasisasinya inttmppin : digunakan untuk membaca sensor LM35 Aktifkan program arduino lalu buat program pada sketch arduino sebagaimana pada gambar dibawah ini lalu save program setelah muncul done saving

15 38 selanjutnya program di compile untuk memeriksa apakah program sudah benar. Setelah program di compile dan tidak ada kesalahan maka akan tampil done compiling yang berarti program sudah siap di upload Gambar Program arduino berhasil di compile

16 Perancangan Software Visual Basic 6.0 Visual Basic mempunyai program dengan aplikasi Grafichal user interface (GUI) yang dapat menjadikan pemaikai computer dapat berkomunikasi langsung dengan computer tersebut menggunakan grafik atau gambar. Dengan menggunakan komunikasi Serial yang sudah dikemas pada software Arduino menjadikan pengguna bias berkomunikasi dengan Arduino melalui GUI. Program tampilan yang dibuat menggunakan Visual Basic 6.0 akan memudahkan untuk melihat hasil pengukuran yang dapat dari arduino Memulai Visual Basic 6.0 Aktifkan VB 6 melalui tombol Start > Programs > Microsoft Visual Basic Gambar 3.12 Memulai Visual Basic 6.0

17 40 Tunggulah beberapa saat hingga muncul tampilan sebagai berikut : Gambar 3.13 Kotak Dialog New Project Sehingga muncul tampilan form, kenali komponen-komponen pada Tool Box, lalu klik EXE sehingga kita akan melihat area tampilan kerja atau IDE VB 6

18 41 Gambar Jendela Toolbox Beberapa komponen yang digunakan : Form 4 Label 1 Image 1 MSComm 1 Timer

19 42 Klik komponen Label di dalam ToolBox kemudian masukan komponen Label didalam Form dengan cara drag-drop. Lakukan langkah langkah yang sama untuk komponen laninnya. Jika komponen MSComm tidak ada pada komponen Toolbox, klik kanan pada Toolbox > Components > Controls > Microsoft Comm Control Perancangan Tampilan Menu Utama Perancangan form ini dimaksudkan untuk melihat output suhu dan tingkatan suhu secara realtime dari hasil pengukuran. Gambar 3.15 Form Tampilan Suhu di Visual Basic

20 Membuat File Exe Setelah program selesai dibuat, untuk lebih mudah dalam penggunaannya maka sebaiknya dibuat sebuah file dalam bentuk. Exe agar program bias dijalankan pada computer yang tidak memiliki program visual basic. Untuk membuat kompilasi program lakukan langkah-langkah dibawah ini : 1. Buka program yang akan dikompilasi (misalnya project1) 2. Klik menu file, pilih Make Project exe. 3. Tulis make file. Exe (missal Project1) 4. Tentukan posisi penyimpanan file tersebut 5. Kemudian ok.