BAB 3 PERANCANGAN ALAT DAN PEMBUATAN SISTEM

Transkripsi

1 27 BAB 3 PERANCANGAN ALAT DAN PEMBUATAN SISTEM 3.1. Diagram Blok Sistem Diagram merupakan pernyataan hubungan yang berurutan dari satu atau lebih komponen yang memiliki satuam kerja tersendiri dan setiap blok komponen mempengaruhi komponen yang lainnya. Diagram blok merupakan salah satu cara yang paling sederhana untuk menjelaskan dan menganalisa salah satu kerja dari suatu sistem. Dengan diagram blok kita dapat mengaanalisa cara kerja rangkaian dan merancang hardware yang dibuat secara umum. Berikut ini adalah diagram blok cara kerja alat : Gambar 15. Diagram Blok Sistem Fungsi Tiap Blok Fungsi tiap blok, yaitu : a. Blok PSA 5 V sebagai sumber tegangan DC pada rangkaian b. Blok LED RGB sebagai penghasilkan sumber warna Red, Green dan Blue c. Blok Photodioda merupakan sensor pendeteksi panjang gelombang cahaya (warna) pada minyak goreng d. Blok Mikrokontroler ATMega 8535 sebagai pengolah data dari sensor, memberi keluaran ke LCD. e. Blok LCD digunakan sebagai penampil keterangan minyak goreng.

2 Prosedur Penelitian Desain Rangkaian Elektronik A. Perancangan Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega8535 Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMega 8535 dapat dilihat pada gambar di bawah ini : Gambar 16. Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega8535 Dari gambar 16, Rangkaian tersebut berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC Mikrokontroler ATMega8535. Semua program diisikan pada memori dari IC ini sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki. Untuk men-download file heksadesimal kemikrokontroler, Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd dari kaki mikrokontroler dihubungkan ke USB via programmer. Kaki Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd pada mikrokontroler terletak pada kaki 17, 18, 19, 20 dan 1. Apabila terjadi keterbalikan pemasangan jalur ke ISP Programmer, maka pemrograman mikrokontroler tidak dapat dilakukan karena mikrokontroler tidak akan bias merespon.

3 29 B. Perancangan Sensor Photodioda Sebagai input yang berfungsi sebagai sensor yang mendeteksi kualitas minyak berdasarkan warna RGB. Dan terhubung dengan pin A7, A6, dan A5 pada Mikrokontroler, yang nantinya data yang diterima oleh sensor yang masuk ke pin Analog dan diubah menjadi nilai bit berdasarkan intensitas cahaya yang diterima. Sensor photodioda adalah salah satu jenis sensor peka cahaya (photodetector). Jenis sensor peka cahaya lain yang sering digunakan adalah phototransistor. Photodioda akan mengalirkan arus yang membentuk fungsi linear terhadap intensitas cahaya yang diterima. Arus ini umumnya teratur terhadap power density (Dp). Perbandingan antara arus keluaran dengan power density disebut sebagai current responsitivity. Arus yang dimaksud adalah arus bocor ketika photodioda tersebut disinari dan dalam keadaan dipanjar mundur. Tanggapan frekuensi sensor photodioda tidak luas. Setiap warna bisa disusun dari warna dasar. Untuk cahaya, warna dasar penyusunnya adalah warna Merah, Hijau dan Biru, atau lebih dikenal dengan istilah RGB (Red-Green-Blue). Rangkaian sensor warna menggunakan 3 buah photodioda yang dipasangkan masing masing dngan LED warna merah, hijau dan biru. Prinsip kerjanya yaitu setiap LED akan memancarakan cahaya dimana cahaya tersebut akan dipantulkan oleh objek/benda di depannya. Besarnya intensitas cahaya setiap warna LED yang dipantulkan oleh object akan berbeda-beda tergantung daripada warna objek. Bila objek berwarna merah maka intensitas cahaya LED merah akan paling banyak dipantulkan daripada LED biru dan hijau. Begitu juga untuk LED hijau dan biru. Sehingga photodioda yang akan mengkonversi menjadi tegangan. Tegangan yang didapat dari sensor, akan diolah oleh mikrokontroler ATMega 8535 untuk diubah menjadi nilai bit yang bernilai 8 bit, untuk kemudian ditampilkan di LCD. Prinsip kerja, sensor ini terdiri dari berdasarkan intensitas cahaya yang masuk. Sensor dipasang menjadi rangkaian pembagi tegangan sehingga saat suatu warna dibaca oleh sensor maka akan menghasilkan sejumlah nilai tegangan yang oleh ATMega (port ADC) diubah menjadi nilai bit.

4 30 Gambar 17. Sistem Kerja rangkaian Sensor Photodioda C. Perancangan Rangkaian Power Supplay Adaptor (PSA) Gambar 18. Rangkaian PSA Ketika switch (S1) ditutup (On), arus dari sumber DC 12 Volt akan mengalir menuju diode yang berfungsi sebagai pengaman polaritas. Kondensator C5 yang berfungsi sebagai filter dapat dihilangkan jika tegangan input merupakan tegangan DC stabil misalnya dari sumber baterai (Accu/Aki). Pada power supply ini menggunakan IC LM IC LM 7805 merupakan salah satu tipe regulator tetap. Regulator tegangan tipe ini merupakan salah satu regulator tegangan tetap dengan 3 terminal, yaitu terminal Vin, Gnd, Vout. Setelah melalui IC 7805, tegangan akan diturunkan menjadi 5 Volt stabil. Fungsi C6 adalah sebagai filter terakhir yang berfungsi mengurangi noice (ripple tegangan) sedangkan LED yang dipasang dengan resistor berfungsi sebagai indikator.

5 31 Pada umumnya power supply selalu dilengkapi dengan regulator tegangan. Tujuan pemasangan regulator tegangan pada power supply adalah untuk menstabilkan tegangan keluaran apabila terjadi perubahan tegangan masukan pada power supply. Fungsi lain dari regulator tegangan adalah untuk perlindungan dari terjadinya hubungan singkat pada beban. IC LM 7805 mampu mengeluarkan tegangan +5V dengan memberikan kapasitor pada masing-masing kakinya. Rangkaian penyearah gelombang penuh kemudian dilanjutkan dengan filter kapasitor C yang dipasang setelah diode bridge. Dengan filter ini bentuk gelombang tegangan keluarnya bisa menjadi rata atau terjadinya pengosongan dan pengisian terhadap kapasitor yang disebut tegangan rippel. Rangkaian regulator ini dapat dipakai untuk menurunkan tegangan 12 volt pada sebuah perangkat elektronika atau pada sebuah kendaraan menjadi stabil. Power supply ini juga menggunakan IC LM 7805 yang berfungsi sebagai regulator. Regulator tegangan dengan menggunakan komponen utama IC (integrated circuit) mempunyai keuntungan karena lebih praktis dan umumnya menghasilkan penyetabilan tegangan yang lebih baik. Fungsi-fungsi seperti pengontrol, sampling, komparator, referensi, dan proteksi yang tadinya dikerjakan oleh komponen diskrit, sekarang semuanya dirangkai dan dikemas dalam IC. Regulator yang menggunakan IC LM 7805 selalu menghasilkan keluaran yang bernilai positif. D. Perancangan Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display) Pada alat ini, display yang digunakan adalah LCD (Liquid Crystal Display) 20x4. Untuk blok ini tidak ada komponen tambahan karena mikrokontroler dapat memberi data langsung ke LCD, pada LCD Hitachi - M1632 sudah terdapat driver untuk mengubah data ASCII output mikrokontroler menjadi tampilan karakter. Pemasangan potensiometer sebesar 5 KΩ untuk mengatur kontras karakter yang tampil. Gambar 19 berikut merupakan gambar rangkaian LCD yang dihubungkan ke mikrokontroler.

6 32 Gambar 19 Sistem Kerja Rangkaian LCD Dari gambar 19, rangkaian ini terhubung ke PC.0... PC.5, yang merupakan pin I/O dua arah dan SPI mempunyai fungsi khusus sebagai pengiriman data secara serial. Sehingga nilai yang akan tampil pada LCD display akan dapat dikendalikan oleh Mikrokontroller ATMega Diagram Alir (Flowchart) Dalam perancangan dan pembuatan alat pendeteksi kualitas minyak goreng berdasarkan warna dasar penyusun RGB (Red-Green-Blue) ini perlu dilakukan

7 33 langkah-langkah untuk mewujudkannya, dari tahap awal sampai akhir seperti yang ditunjukkan pada diagram alir Gambar 20. Gambar 20. Diagram Alir (Flowchart)

8 34 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Penelitian Pengujian Sensor Photodioda Pengujian sensor photodioda dengan menggunakan mikrokontroler ATMega 8535 dengan menggunakan CAVR. Photodioda mengubah besaran cahaya yang masuk menjadi nilai hambatan, sehingga didapatkan perubahan panjang gelombang cahaya yang masuk. Umumnya perubahan warna didapatkan berdasarkan panjang gelombang cahaya yang masuk. Berdasarkan penelitian, didapat nilai dari pengujian sensor photodioda. Berikut ini data hasil pengujiannya : Tabel. 9. Pengujian Sensor Photodioda Warna Red % mv Green % mv Blue % mv Merah % % % Orange % % % Kuning % % % Hijau muda % % % Hijau tua % % % Biru % % % Coklat % % % Hitam % % % Putih % % %

9 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535 Pengujian pada rangkaian mikrokontroler ATMega8535 ini dapat dilakukan dengan menghubungkan rangkaian ini dengan rangkaian power supply sebagai sumber tegangan. Kaki 10 dan 30 dihubungkan dengan sumber tegangan 5 volt, sedangkan kaki 11 dan 31 dihubungkan dengan ground. Kemudian tegangan pada kaki 10 diukur dengan menggunakan Voltmeter. Dari hasil pengujian didapatkan tegangan pada kaki 10 sebesar 4,9 Volt. Langkah selanjutnya adalah memberikan program sederhana pada mikrokontroler ATMega 8535 untuk menguji port - port yang terdapat pada ATMega8535, program yang diberikan adalah sebagai berikut: #include <mega8535.h> #include <delay.h> #include <stdio.h> while (1) { // Place your code here PORTA = 0xFF; PORTB = 0xFF; PORTC = 0xFF; PORTD = 0xFF; delay_ms(2000); PORTA = 0x00; PORTB = 0x00; PORTC = 0x00; PORTD = 0x00; delay_ms(2000); } Gambar 21. Pengujian Mikrokontroler ATMega8535

10 Pengujian Power Supply Power supply berfungsi untuk menyuplai tegangan ke alat tersebut. Tegangan yang dibutuhkan alat adalah 5 Volt. Pengujian power supply dilakukan untuk mengetahui apakah tegangan yang masuk ke alat tersebut bernilai 5 Volt. Input Output Gambar 22. Pengujian Power Supply Tabel 10. Pengujian Vin dan Vout Vin (V) Vout (V) Pengujian Rangkaian Interfacing LCD LCD dot matriks 4 x 20 karekater dapat dihubungkan langsung dengan mikrokontroler ATMega8535, disini fungsi LCD adalah sebagai tampilah hasil pengukuran dan diberi beberapa keterangan. Pada penelitian ini LCD dihubungkan ke mikrokontroler melalui PortC.0 ~ PortC.5 yang berfungsi bus data. Adapaun data yang dikirimkan oleh mikrokontroler merupakan kode ASCII data dalam bentuk bilangan biner, dimana data tersebut dapat diterjemahkan oleh LCD ke bentuk karakter. Pengiriman data yang dari mikrokontroler diatur oleh pin EN, RS dan RW. Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberi tahu LCD bahwa

11 37 ada data yang sedang dikirimkan. Untuk mengirim data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat berlogika low dan set (high) pada dua jalur kontrol yang lain (RS dan RW). Jalur RW adalah jalur kontrol Read/write. Ketika RW berlogika low (0), maka informasi pada bus akan dituliskan pada LCD. Ketika RW berlogika high (1), maka program melakukan pembacaan memori dari LCD. Dalam penelitian ini umumnya pin RW selalu diberikan logika low(0) Dengan mengikuti keterangan diatas kita dapat membuat program untuk menampilkan karakter pada LCD. Program yang diisikan ke mikrokontroler untuk menampilkan karakter pada LCD adalah sebagai berikut : #include <io.h> #include <mega8535.h> #include <stdio.h> #include <alcd.h> void main() { lcd_init(20); lcd_gotoxy(0, 0); lcd_putsf("anie Afrilla"); lcd_gotoxy(0, 1); lcd_putsf(" "); lcd_gotoxy(0, 2); lcd_putsf("fisika Instrumentasi"); lcd_gotoxy(0,3); lcd_putsf("ekstensi"); } Gambar 23. Pengujian LCD

12 Pengujian Alat Secara Keseluruhan Hasil Pengujian Terhadap Sampel Minyak Goreng : Berdasarkan pembacaan nilai bit dari minyak goreng yang diuji. Maka, didapat hasil pengujian berupa nilai nilai bit. Pada masing masing bagian sensor (RGB) yang kemudian dikonversikan dalam bentuk persen (%) namun juga menampilkan nilai tegangan dengan satuan milivolt (mv). Berikut perhitungan persentasenya Persentase = Dimana : Nilai Bit X x 100 % Nilai bit : Pembaca Sensor X : Nilai Perbandingan Contoh persentase untuk sampel 1 Persentase = x 100 % = 29,7 % Data data pengujiannya sebagai berikut : 1. Minyak Goreng Bimoli Pada pengujian ini sampel yang digunakan adalah minyak goreng bimoli. Gambar 24. Minyak Goreng Sampel 1

13 39 Tabel 11. Hasil Pengujian Pada Minyak Goreng Sampel 1 No R % mv G % mv B % mv ,70% 14, ,27% 15, ,40% 14, ,60% 14, ,17% 15, ,30% 14, ,60% 14, ,27% 15, ,50% 14, ,70% 14, ,30% 15, ,60% 14, ,70% 14, ,30% 15, ,60% 14, ,70% 14, ,30% 15, ,60% 14, ,70% 14, ,30% 15, ,60% 14, ,70% 14, ,30% 15, ,60% 14, ,70% 14, ,30% 15, ,60% 14, ,60% 14, ,17% 15, ,30% 14, Minyak goreng bekas pakai Pada pengujian ini sampel yang digunakan adalah minyak goreng bekas pakai yang sudah digunakan berkali-kali. Gambar 25. Minyak Goreng Sampel 2

14 40 Tabel 12. Hasil Pengujian Pada Minyak Goreng Sampel 2 No R % mv G % mv B % mv ,40% 14, ,80% 15, ,20% 14, ,40% 14, ,40% 15, ,20% 14, ,40% 14, ,83% 15, ,20% 14, ,40% 14, ,83% 15, ,20% 14, ,40% 14, ,80% 15, ,20% 14, ,40% 14, ,83% 15, ,20% 14, ,40% 14, ,83% 15, ,20% 14, ,40% 14, ,83% 15, ,20% 14, ,40% 14, ,83% 15, ,20% 14, ,40% 14, ,83% 15, ,20% 14, Minyak goreng bekas pakai menggoreng ayam (pedagang kaki lima) Pada pengujian ini sampel yang digunakan adalah minyak goreng bekas pakai menggoreng ayam pada pedagang kaki lima yang dipasaran yang sudah digunakan berkali kali. Gambar 26. Minyak Goreng Sampel 3 Tabel 13. Hasil Pengujian Pada Minyak Goreng Sampel 3 No R % mv G % mv B % mv ,00% 14, ,87% 15, ,40% 14, ,00% 14, ,83% 15, ,40% 14, ,90% 14, ,80% 15, ,40% 14, ,90% 14, ,80% 15, ,30% 14, ,90% 14, ,70% 14, ,30% 14, ,90% 14, ,70% 14, ,30% 14, ,90% 14, ,70% 14, ,30% 14, ,90% 14, ,70% 14, ,30% 14, ,90% 14, ,73% 15, ,30% 14, ,90% 14, ,73% 15, ,30% 14,307

15 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 4.1. Kesimpulan Berdasarkan hasil analisa, perancangan dan implementasi yang telah dilakukan, maka diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Alat telah mampu mendeteksi kekeruhan pada minyak goreng berdasarkan warnanya. Apabila warna minyak goreng yang diuji semakin gelap maka semakin rendah kualitas minyak goreng tersebut. 2. Pada umumnya tingkat kekeruhan dan kelayakan pemakaian minyak goreng bergantung pada jumlah pemakaian dan bahan yang tercampur didalamnya sehingga untuk mengoreksinya dapat digunakan photodioda untuk mendeteksi tingkatan warna, berdasarkan perubahan panjang gelombang (warna) dan jumlah pemakaian Saran Berikut ini adalah saran yang dapat digunakan untuk tahap pengembangan penelitian sistem ini antara lain: 1. Perlu dilakukan perbaikan pada ruang pendeteksi warna untuk mereduksi noise cahaya dari luar sehingga dapat meningkatkan akurasi pembacan sensor 2. Sebaiknya penelitian untuk kedepannya ditampilkan ke PC sehingga dapat disimpan dalam bentuk database.