BAB III PERANCANGAN ALAT

Transkripsi

1 36 BAB III PERANCANGAN ALAT Dalam bab ini akan dibahas mengenai proses perancangan mekanik serta penyusunan rangkaian untuk merealisasikan sistem alat. Adapun sistem alat yang dibuat dan dirancang sesuai blok diagram. Pembahasan dititik beratkan pada perancangan alat yang dibuat berdasarkan pemikiran dan mengacu pada sumber yang berhubungan dengan alat, pembuatan dan perancangan alat monitoring pengatur buka dan tutup kanopi otomatis dengan deteksi suhu ruangan menggunakan sensor dht11 berbasis arduino uno an raspberry pi. Perancangan alat ini terdapat tiga tahapan yaitu perancangan mekanikal, elektrikal dan pemograman. 3.1 Blok Diagram Sebelum menentukan dan membuat perangkat keras, terlebih dahulu dilakukan perencanaan blok diagram yang akan menjadi kerangka acuan dalam pembuatan alat aplikasi sesuai dengan yang diinginkan. Adapun blok diagram dari sistem tersebut adalah terdapat pada Gambar

2 37 Gambar 3.1 Blok Diagram Dari hasil Gambar 3.1 diatas adalah blok diagram dari rangkaian sistem. Secara garis besar sistem terbagi dalam tiga bagian, yaitu masukan (input), proses data/program, dan keluaran (output). Bagian masukan (input) yaitu Sensor DHT11 dan sensor hujan. Sementara untuk keluaran (output) terdiri dari Display LCD, kipas, dan cervo. Mikrokontroller arduino uno digunakan sebagai kontrol utama untuk mengolah program data dan raspberry pi sebagai pengirim pesan telegram pada android sehingga alat dapat terhubung pada smartphone android dan alat tersebut dapat dimonitoring dari berbgai tempat.

3 38 Fungsi dari diagram blok rangkaian di atas adalah sebagai berikut : 1. Adaptor Adaptor berfungsi sebagai sumber tegangan ke rangkaian Relay untuk menggerakan kipas. Ketika tegangan mulai masuk ke Relay maka kondisi kipas akan bekerja. 2. Kipas Kipas berfungsi sebagai output ketika cuaca diluar ruangan sedang hujan otomatis kipas akan menyala agar pakaian yang dijemur tetap kering. 3. Arduino uno Arduino uno berfungsi sebagai sistem kontrol dari semua rangkaian. 4. Sensor DHT11 DHT11 berfungsi sebagai pengukur suhu dan kelembaban udara di sekitarnya. 5. LCD LCD (Liquid Crystal Display) berfungsi sebagai output untuk menampilkan display berupa karakter karakter. 6. Relay Relay berfungsi sebagai output untuk kontrol saklar pada kipas. 7. Sensor hujan Sensor hujan berfungsi sebagai input untuk indikator basah pada saat cuaca diluar ruangan sedang hujan. 8. Motor Servo Motor servo berfungsi sebagai output untuk membuka dan menutup kanopi secara otomatis.

4 39 9. Raspberry Pi Sebagai komponen yang dapat menghubungkan antara arduino uno dan smartphone android sehingga alat dapat dimonitoring dari jarak jauh. 3.2 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) Perancangan perangkat keras meliputi perancangan modul mikrokontroller Arduino Uno yang mendukung sistem kerja alat ini. Untuk imputan terdiri dari 2 sensor yaitu sensor hujan dan sensor DHT11 yang bertugas untuk membaca keadaan suhu yang terjadi pada dalam ruangan dan luar ruangan sedangkan untuk outputnya adalah berupa servo dan kipas. Servo berfungsi sebagai pengerak buka dan tutup kanopi secara otomatis lalu kipas berfungsi untuk mengeringkan pakaian dalam ruangan ketika cuaca diluar ruangan sedang hujan sedangkan pembuatan kerangka alat dengan menggunakan bermacam bahan - bahan yang digunakan. Perancangan mekanikal alat tugas akhir ini sebagian besar menggunakan bahan acrylic, mulai dari alas, dinding dindingnya, dan kanopinya. Cara kerja dari perangkat keras ini adalah ketika kedua inputan membaca situasi didalam dan diluar ruangan maka kedua sensor akan membaca dan memberikan data pada arduino uno untuk segera memberikan perintah terhadap motor servo dan relay. Berikut adalah gambar dari rangkarain keseleruhan dari alat ini.

5 40 Gambar 3.2 Rangkaian Keseluruhan Pada Alat Kerangka pengatur buka & tutup kanopi Otomatis Dalam simulasi ini kerangka ruangan dan kanopinya dibuat menggunakan acrylic. Kanopi dirancang untuk dapat mengatur buka dan tutup kanopi secara otomatis menggunakan motor servo yang ditempel pada bagian dinding-dinding acrylic.

6 Raspberry Pi & Arduino Uno Raspberry Pi dan Arduino adalah gabungan antara 2 komponen utama dalam alat ini. Fungsi dari arduino adalah memberi perintah pada komponen-komponen yang di pakai pada alat ini sesuai dengan yang diberikan oleh pembuat program. Selanjutnya arduino akan mengirimkan data pada raspberry pi berupa status masing-masing perangkat yang digunakan pada alat ini untuk kemudian raspberry akan memberikan data status perangkat melalui pesan telegram untuk dikirim pada smartphone sehingga alat dapat di monitoring dari berbagai tempat. Arduino uno dihubungkan dengan Raspberry pi menggunakan kabel data usb seperti terlihat pada Gambar 3.3 dibawah ini. Gambar 3.3 Rapberry Pi & Arduino Uno Rangkaian Input Sensor DHT11 DHT11 adalah sensor digital yang dapat mengukur suhu dan kelembaban udara di sekitarnya. Sensor ini sangat mudah digunakan

7 42 bersama dengan Arduino. Memiliki tingkat stabilitas yang sangat baik serta fitur kalibrasi yang sangat akurat. Koefisien kalibrasi disimpan dalam OTP program memory, sehingga ketika internal sensor mendeteksi sesuatu. Sensor DHT11 pada alat ini bekerja untuk membaca suhu dan kelembaban ruangan. Gambar 3.4 Arduino Uno & Sensor DHT11 DHT11 memiliki 4 buah kaki dimana satu kaki terhubung pada pinout digital 2 pada arduino dengan kaki yang lainnya terhubung pada 5 volt DC dan ground. Kontribusi DHT11 yaitu sebagai salah satu komponen untuk membaca suhu, kelembaban ruangan dan sebagai otomatisasi sistem buka dan tutup kanopi otomatis. DHT11 melalui bahasa pemograman arduino terintegrasi dengan relay yang terhubung dengan perangkat kipas untuk memutus dan menghubungkan arus listrik secara otomatis tergantung kondisi temperatur ruangan serta motor cervo yang berguna sebagai penggerak otomatis buka dan tutup kanopi.

8 43 Tabel 3.1 Kerja Sensor DHT11 Dengan Kipas dan Motor Cervo Temperatur ( C) Status Kipas Status Cervo <31 Hidup Mati >31 Mati Hidup Penjelasan pada tabel 3.1 apabila suhu berada pada posisi dibawah 31 derajat celcius otomatis merubah status kipas menjadi Hidup dan kanopi tertutup sesuai dengan kondisi ruangan. Jika temperatur diatas 31 derajat celcius otomatis akan merubah status kipas menjadi mati dan kanopi akan terbuka Rangkaian Input Sensor Hujan Sensor hujan bisa juga disebut sensor air,fungsi dari sensor ini adalah mendeteksi adanya air.sensor ini menggunakan panel sebagai detector atau pendeteksi airnya. Cara kerja dari sensor hujan ini pada saat air hujan mengenai panel sensor, maka akan terjadi proses elektrolisasi oleh air hujan tersebut karena air hujan termasuk kedalam cairan elektrolit yaitu cairan yang dapat menghantarkan arus listrik,meskipun sangat kecil dan proses ini akan menyebabkan keadaan aktif yang akan mengaktifkan relay. Sensor MQ-2 memiliki 3 kaki, kaki yang untuk ke VCC, data dan ground. Pada rangkaian prototype ini sensor hujan dihubungkan ke kaki A0 pada arduino uno dan menjadi inputan. Seperti terlihat pada gambar dibawah ini.

9 44 Gambar 3.5 Arduino Uno & Sensor Hujan Rangkaian Output LCD LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari backlit. LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik. Material LCD (Liquid Cristal Display) LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Rangkaian output ini terdiri dari LCD yang akan bekerja menampilkan keadaan suhu didalam dan diluar ruangan situasi tersebut didapat dari inputan sensor hujan dan sensor DHT11 yang sebelumnya dikirim perintah oleh arduino untuk menjalankan tugasnya sebagai output dari rangkaian pada alat tugas akhir ini. Berikut adaah gambar rangkaian dari LCD dan arduino uno.

10 45 Gambar 3.6 Rangkaian Output LCD Rangkaian Output Servo Rangkaian output ini terdiri dari servo yang akan bekerja ketika inputan membaca keadaan suhu didalam dan diluar ruangan. Ketika suhu diluar sedang hujan makan servo akan bergerak ke posisi 90 derajat yang artinya posisi menutup kanopi agar air hujan tidah membasahi ruangan penjemur pakaian. Sebelum servo bekerja servo akan di kirim perintah oleh arduino untuk menjalankan tugasnya sebagai output dari rangkaian pada alat tugas akhir ini. Gambar 3.7 Rangkaian Output Servo

11 Rangkaian Output Kipas Rangkaian output ini terdiri dari kipas DC yang akan bekerja ketika keadaan diluar ruangan hujan sehingga pakaian akan tetap kering tanpa sinar matahari sebelumnya kipas DC di kirim perintah oleh arduino untuk menjalankan tugasnya sebagai output dari rangkaian pada alat tugas akhir ini. Berikut adalah gambar dari rangkaian output pada kipas. Gambar 3.8 Rangkaian Output Kipas Rangkaian Mikrokontroler Mikrokontroler yang di gunakan pada tugas akhir ini adalah arduino uno. arduino ini terhubung dengan raspberry pi yang mendapatkan daya secara langsung dari adaptor. pada arduino ini terhubung komponen elektronika Sensor DHT11, Sensor Hujan, LCD, Cervo, Kipas, Relay untuk mengontrol output melalui pin - pin yang terdapat di arduino. Berikut adalah table pin-pin yang digunakan paa arduino uno.

12 47 Tabel 3.2 Pin pin Arduino Uno yang Digunakan Nama SENSOR HUJAN Pin arduino A0 SENSOR DHT11 2 RELAY 3 CERVO 1 4 CERVO 2 5 LCD (D1) 8 LCD (D2) 9 LCD (D3) 10 LCD (D4) 11 LCD (D5) 12 LCD (D6) Perancangan Perangkat Lunak (Software) Dalam perancangan dan pembuatan alat pengatur buka dan tutup kanopi otomatis dengan deteksi suhu ruangan menggunakan sensor DHT11 berbasis arduino uno. Selain menggunakan Arduino Uno sebagai kontrol utama, juga menggunakan komponen lain sebagai komponen pendukung. Untuk mengetahui proses cara kerja alat diperlukan flowchart sebagai garis besar ruang lingkup alat. Adapun gambar flowchart pada alat sebagai berikut :

13 48 Gambar 3.9 Flowchart Sistem Program Dilihat flowchart diatas, terdapat 3 bagian program keluaran pada telegram messenger dari user yang menggunakan bot telegram pada alat ini, terdiri dari : 1. Program input pesan Status Perangkat pada aplikasi telegram messenger yang telah diintegrasi ke alat. Tujuan pesan tersebut agar dapat memonitoring perangkat. 2. Program input pesan Status Sensor pada aplikasi telegram messenger yang telah diintegrasi ke alat. Tujuan input pesan tersebut hanya

14 49 menampilkan keadaan status pada masing-masing komponen yang digunakan pada alat ini Komunikasi Serial Python Pada Laptop Dengan Arduino Uno Komunikasi serial sangat penting pada sistem yang dibuat pada tugas akhir ini, dikarenakan sebagai penghubung antara arduino dan telegram. Pada mikrokontroler yang digunakan yaitu Arduino Uno menggunakan bahasa pemograman C sebagai perintah untuk menjalankan fungsi arduino. Cara menghubungkan antara mikrokontroler dan telegram messenger yaitu menggunakan bahasa pemograman python yang terintegrasi pada laptop dengan arduino melalui kabel serial-usb. Berikut gambar topologi sistem : Gambar 3.10 Komunikasi Serial

15 50 Adapun skrip proses komunikasi serial melalui pemograman python sebagai berikut : import telepot, time,datetime, serial from twx.botapi import TelegramBot, ReplyKeyboardMarkup ser = serial.serial('com10', 9600, timeout = 1) ser.write(b'[disesuaikan pada karakter di pemograman arduino]') Skrip diatas berfungsi sebagai tanda pengenal pemasangan komunikasi serial berada di COM 10 dengan bitrate 9600 disamakan dengan pemograman pada arduino uno. Pada skrip pemograman pada arduino uno agar dapat berkomunikasi dengan pemograman python maka dibuat skrip sebagai berikut : void setup() { // initialization Serial.begin(9600); void perintah() { if (Serial.available()) { int inbyte = Serial.read(); switch(inbyte) { case '[disesuaikan pada karakter di pemograman python]': #Sistem yang ingin diperintah; break;

16 Program Monitoring Perangkat dan Sensor Melalui Telegram Messenger Saat arduino terhubung pada laptop melalui kabel serial-usb, skrip program pada arduino akan inisialisasi secara otomatis sesuai dengan perintah. Apabila user mengirimkan pesan Pemantauan melalui bot telegram maka pesan pemantauan akan dikonversi oleh pemograman python dan memanggil fungsi arduino untuk merespon pesan pemantauan untuk segera menampilkan status perangkat dan sensor yang sudah terintegrasi. Berikut pemograman python yang fungsinya sebagai konversi pesan dari bot telegram : #!/usr/bin/python3 import telepot, time, serial from twx.botapi import TelegramBot, ReplyKeyboardMarkup ser = serial.serial('com3', 9600, timeout = 1, write_timeout = 1) def handle(msg): content_type, chat_type, chat_id = telepot.glance(msg) Nama = msg['from']['first_name']+" "+msg['from']['last_name'] if(chat_id == ): if(content_type == 'text'): perintah = msg['text'] print('perintah : %s' % perintah) if '/start' in perintah: bot.sendmessage(chat_id, "Hello "+Nama) elif '/mulai' in perintah:

17 52 keyboard = [ ['Status Perangkat','Status Sensor'], ['EXIT'] ] reply_markup = ReplyKeyboardMarkup.create(keyboard) bot.sendmessage(chat_id, 'Periksa Status Perangkat', reply_markup = reply_markup) elif 'EXIT' in perintah: hide_keyboard = {'hide_keyboard' : True bot.sendmessage(chat_id, 'Keyboard ditutup!', reply_markup=hide_keyboard) elif 'Status Perangkat' in perintah: ser.write(b'j') pesan = ser.read(300) print (pesan) bot.sendmessage(chat_id, pesan) elif 'Status Sensor' in perintah: ser.write(b'k') pesan = ser.read(300) print (pesan) bot.sendmessage(chat_id, pesan) else: bot.sendmessage(chat_id, 'Keyword tersebut tidak disetting') else:

18 53 bot.sendmessage(chat_id, 'Sistem tidak mengenali anda') bot = telepot.bot (' :AAFOk1N0kDqUuwbN8BDO3v52lgSpLDDy_w') bot.message_loop(handle) print('listening...') while 1: time.sleep(10); Pemograman bahasa C diatas menunjukan komunikasi serial yang dilakukan menggunakan gabungan antara fungsi if dan switch. Menggunakan fungsi if dan switch sebagai induk fungsi untuk membaca status komponen yang terhubung pada arduino dan setelah itu memberikan pesan status sensor maupun perangkat ke bot telegram Pemograman Arduino Uno Pemograman pada alat ini dibuat dengan bahasa pemograman HTML yang ditanamkan pada arduino. Untuk menuliskan kode pemograman HTML kedalam arduino adalah dengan cara menuliskan syntax client.print( <kode html> ) atau client.println( <kode html> ). Program arduino ini bekerja untuk memprogram 2 input yaitu sensor hujan dan sensor DHT11 sedangkan untuk outputnya ada 3 yaitu LCD, servo,dan kipas. Berikut adalah program dari arduino yang dibuat. #include <DHT.h> #include <DHT_U.h> #include <Servo.h> #include <LiquidCrystal.h> #define DHTPIN 2 // definisikan pin yang digunakan utk sensor DHT11 #define DHTTYPE DHT11 // DHT 11 DHT dht(dhtpin, DHTTYPE);

19 54 Servo myservo1; // servo kiri Servo myservo2; //servo kanan LiquidCrystal lcd(13, 12, 11, 10, 9, 8); int pos ; int relay = 3; int sensorhujan, range, temp, steps; void setup() { Serial.begin(9600); Serial.println("DHTxx test!"); dht.begin(); lcd.begin(16, 2); // put your setup code here, to run once: myservo1.attach(4); // servo kiri myservo2.attach(5); // servo kanan pinmode(relay, OUTPUT); pinmode(a0, INPUT); digitalwrite(relay, HIGH); lcd.print("hello, Hafidz"); delay(5000); void loop() { sensorhujan = analogread(a0); float t = dht.readtemperature(); if (isnan(t)) { Serial.println("Failed to read from DHT"); else if (sensorhujan > 520 && t > 25 )// tidak hujan & diruangan panas { lcd.clear(); lcd.setcursor(0, 0); lcd.print("temp= "); lcd.setcursor(5, 0); lcd.print(t); lcd.setcursor(7, 0); lcd.print(" *C"); lcd.setcursor(0, 1); lcd.print("cuaca Cerah "); myservo1.write(180); myservo2.write(180); delay(15); digitalwrite(relay, HIGH); else if (sensorhujan > 520 && t < 25 )// tidak hujan & diruangan dingin { lcd.clear(); lcd.setcursor(0, 0); lcd.print("temp= "); lcd.setcursor(5, 0);

20 55 lcd.print(t); lcd.setcursor(7, 0); lcd.print(" *C"); lcd.setcursor(0, 1); lcd.print("cuaca Cerah "); digitalwrite(relay, HIGH); else if (sensorhujan < 521 && t > 25 )// hujan & diruangan panas { lcd.clear(); lcd.setcursor(0, 0); lcd.print("temp= "); lcd.setcursor(5, 0); lcd.print(t); lcd.setcursor(7, 0); lcd.print(" *C"); lcd.setcursor(0, 1); lcd.print("cuaca Hujan "); myservo1.write(90); myservo2.write(90); delay(15); digitalwrite(relay, LOW); else if (sensorhujan < 521 && t < 25 )// hujan && diruangan dingin { lcd.clear(); lcd.setcursor(0, 0); lcd.print("temp= "); lcd.setcursor(5, 0); lcd.print(t); lcd.setcursor(7, 0); lcd.print(" *C"); lcd.setcursor(0, 1); lcd.print("hujan "); digitalwrite(relay, LOW); else Serial.println("bahaya"); delay(800); // put your main code here, to run repeatedly: perintah(); void perintah(){ //Fungsi untuk perintah while (Serial.available()!= 0){ int masukkan = Serial.read(); switch (masukkan){ case 'j': StatusPerangkat(); break;

21 56 case 'k': StatusSensor(); break; void StatusSensor(){ float t = dht.readtemperature(); sensorhujan = analogread(a0); Serial.print("Status Sensor\nSuhu : "); Serial.print(t); Serial.print(" C"); if(sensorhujan > 520){ Serial.print("\nNilai Pada Sensor Air : "); Serial.print(sensorhujan); Serial.print("\nCuaca : Cerah"); else if(sensorhujan < 521){ Serial.print("\nNilai Pada Sensor Air : "); Serial.print(sensorhujan); Serial.print("\nCuaca : Hujan"); void StatusPerangkat(){ float t = dht.readtemperature(); sensorhujan = analogread(a0); if(sensorhujan > 520 && t > 25){ Serial.print("Status Perangkat"); Serial.print("\nKanopi : Terbuka"); Serial.print("\nKipas : Mati"); else if(sensorhujan > 520 && t < 25){ Serial.print("Status Perangkat"); Serial.print("\nKanopi : Terbuka"); Serial.print("\nKipas : Mati"); else if(sensorhujan > 521 && t > 25){ Serial.print("Status Perangkat"); Serial.print("\nKanopi : Tertutup"); Serial.print("\nKipas : Menyala"); else if(sensorhujan > 521 && t < 25){ Serial.print("Status Perangkat"); Serial.print("\nKanopi : Tertutup"); Serial.print("\nKipas : Menyala");