BAB III PERANCANGAN ALAT

Transkripsi

1 BAB III PERANCANGAN ALAT 3.1. Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan pada tugas akhir ini yaitu berupa hardware dan software. Table 3.1. merupakan alat dan bahan yang digunakan. Tabel 3.1. Alat dan Bahan Hardware Arduino UNO R3 Software Software Arduino Baterai 9 Volt Arduino Ethernet Shield W5100 Sensor Ultrasonik HC-SR04 Kabel RJ45 Resistor 560 ohm LED merah LED hijau Protoboard 34

2 Rancangan Sistem Pengukur Tinggi Muka Air Laut Perancangan pada Tugas Akhir ini dibagi menjadi dua bagian, yaitu perancangan perangkat keras (hardware) dan perancangan perangkat lunak (software). Perangkat keras Tinggi Muka Air Laut dan komputer penerima. Perancangan perangkat keras berupa penyusunan komponen komponen elektronika menjadi satu kesatuan sistem rangkaian yang bisa bekerja sesuai yang diharapkan. Sedangkan perancangan perangkat lunak meliputi program yang dibutuhkan dalam sistem, yang meliputi program pengambilan dan pengiriman data, program monitoring melalui komputer Perancangan Perangkat Keras (Hardware) Perangkat keras terdiri dari sensor ultrasonik HC-SR04, modul Arduino Uno, Ethernet shield W5100 dan Personal Komputer. Fungsi dari sensor adalah memberikan informasi real-time pada arduino mengenai kondisi tinggi muka air laut melalui port serial COM. Arduino mengolah data yang dapat ditampilkan di jaringan internet melalui Ethernet shield W5100. Secara umum blok diagram tinggi muka air laut dapat ditunjukkan pada gambar 3.1. CATU DAYA ETHERNET SHIELD W5100 SENSOR ULTRASONIK HC-SR04 ARDUINO UNO PERSONAL KOMPUTER (PC) Gambar 3.1. Diagram Blok Alat Ukur Tinggi Muka Air Laut Berbasis Arduino

3 36 Secara garis besar prinsip kerja dari pengukur tinggi muka air laut ini adalah menggunakan sensor ultrasonik HC-SR04, dimana sensor ini terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonik yang disebut sebagai transmitter dan rangkaian penerima ultrasonik yang disebut sebagai receiver. Sinyal ultrasonik yang dibangkitkan melalui pin input 8 arduino UNO R3 akan dipancarkan dari transmitter ultrasonik pin TRIG sensor ultrasonik HC-SR04. Ketika sinyal mengenai benda atau objek penghalang, maka sinyal ini akan dipantulkan, dan diterima oleh receiver ultrasonik pin ECHO sensor ultrasonik HC-SR04. Sinyal yang diterima oleh rangkaian receiver, dikirimkan ke rangkaian mikrokontroler pin output 7 arduino UNO R3 untuk selanjutnya diolah untuk menghitung jarak terhadap benda atau objek di depannya. Mikrokontroler akan memproses data dan menghasilkan tegangan output. Waktu yang dibutuhkan modul sensor dari pengiriman gelombang sampai penerimaan pantulan gelombang ultrasonik, dapat ditentukan dengan jarak antara modul sensor dengan benda tersebut. Mikrokontroler yang digunakan yaitu Arduino UNO R3 dengan ATMEGA328. Data digital pada Mikrokontroler ini diubah menjadi nilai desimal dalam bentuk satuan centimeter (cm) kemudian ditampilkan pada layar komputer dan dapat diakses di internet melalui Ethernet Shield W Rangkaian Arduino UNO R3 dengan Sensor Ultrasonik HC-SR04 Komponen sensor ultrasonik memiliki 4 pin, yaitu pin 1 sebagai Vcc +5 Volt DC, pin 2 sebagai input TRIG, pin 3 sebagai output ECHO dan pin 4 dihubungkan dengan ground. Pada tahap ini pin arduino yang digunakan adalah pin Digital yaitu pin 8 sebagai input TRIG dari sensor ultrasonik HC-SR04 dan pin 7

4 DIGITAL (~PWM) ~ ~ ~ ~ ~ ~ TX RX 1121 ATMEGA328P-PU microcontrolandos.blogspot.com ANALOG IN 37 sebagai output ECHO dari sensor ultrasonik HC-SR04. Gambar di bawah ini adalah gambar rangkaian Arduino UNO R3 dengan sensor ultrasonik HC-SR04. D1 LED-RED R1 560 ULTRASONIK HC-SR04 D2 LED-HIJAU R2 560 ECHO TRIG +5 V DC DUINO PD0/RXD PD1/TXD PD2/INT0 PD3/INT1 PD4/T0/XCK PD5/T1 PD6/AIN0 PD7/AIN1 PC5/ADC5/SCL PC4/ADC4/SDA PC3/ADC3 PC2/ADC2 PC1/ADC1 PC0/ADC0 A5 A4 A3 A2 A1 A PB0/ICP1/CLKO PB1/OC1A PB2/SS/OC1B PB3/MOSI/OC2A PB4/MISO PB5/SCK RESET AREF ARDUINO UNO R3 Gambar 3.2. Rangkaian Arduino dan ultrasonik HC-SR Rangkaian Arduino dengan Ethernet Shield W5100 Setelah merangkai modul arduino UNO R3 dengan sensor ultrasonik HC-SR04, pada sub bab ini akan menambahkan Ethernet Shield W5100 ke dalam rangkaian. Hubungkan pin pin pada modul arduino dengan pin pin pada modul Ethernet sesuai dengan shieldnya. Untuk menghubungkan modul arduino ke jaringan internet melalui Ethernet membutuhkan koneksi kabel RJ45.

5 38 Gambar 3.3. Rangkaian Arduino dengan Ethernet Shield Gambar 3.4. Pemasangan kabel RJ45 pada Ethernet shield W5100

6 Perancangan Perangkat Lunak (Software) Mikrokontroler pada board arduino di program dengan menggunkan bahasa pemrograman arduino (based on wiring) dan IDE arduino (based on processing). IDE atau Integrated Development Environment suatu program khusus untuk suatu komputer agar dapat membuat suatu rancangan atau sketsa program untuk papan Arduino. IDE arduino merupakan software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan java. Tampilan program Arduino dapat dilihat pada gambar 3.5. Gambar 3.5. Tampilan program Arduino

7 40 Program untuk alat ukur tinggi muka air laut terdiri dari beberapa sub-rutin program yaitu : a. Sub-rutin membaca data sensor ultrasonik HC-SR04. Listing programnya sebagai berikut : #define trigpin 8 #define echopin 7 #define led 6 #define led2 5 void setup() { Serial.begin (9600); pinmode(trigpin, OUTPUT); pinmode(echopin, INPUT); pinmode(led, OUTPUT); pinmode(led2, OUTPUT); void loop() { long duration, distance; digitalwrite(trigpin, LOW); delaymicroseconds(2); digitalwrite(trigpin, HIGH); delaymicroseconds(10); digitalwrite(trigpin, LOW); duration = pulsein(echopin, HIGH); distance = (duration/2) / 29.1; if (distance < 4) { digitalwrite(led,high); digitalwrite(led2,low); else { digitalwrite(led,low); digitalwrite(led2,high); if (distance >= 200 distance <= 0){ Serial.println("Out of range"); else { Serial.print(distance); Serial.println(" cm"); delay(500);

8 41 b. Sub-rutin membaca data Ethernet shield W5100. Listing programnya sebagai berikut : #include <SPI.h> #include <Ethernet.h> yte mac[] = {0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED ; IPAddress ip(172,19,7,140); EthernetServer server(80); void setup() { Serial.begin(9600); while (!Serial) { ; Ethernet.begin(mac, ip); server.begin(); Serial.print("server is at "); Serial.println(Ethernet.localIP()); void loop() { EthernetClient client = server.available(); if (client) { Serial.println("new client"); boolean currentlineisblank = true; while (client.connected()) { if (client.available()) { char c = client.read(); Serial.write(c); if (c == 'n' && currentlineisblank) { client.println("http/ OK"); client.println("content-type: text/html"); client.println("connection:close"); client.println("refresh: 5"); client.println(); client.println("<!doctype HTML>"); client.println("<html>"); for (int analogchannel=0; analogchannel<6;analogchannel++){ int sensorreading = analogread(analogchannel); client.print("analog input "); client.print(analogchannel); client.print(" is "); client.print(sensorreading); client.println("<br />"); client.println("</html>"); break; if (c == 'n') { currentlineisblank = true;

9 42 else if (c!= 'r') { currentlineisblank = false; delay(1); client.stop(); Serial.println("client disonnected"); c. Sub-rutin membaca tinggi muka air laut. Listing programnya sebagai berikut : #include <SPI.h> #include <Ethernet.h> #define echopin 7 #define trigpin 8 #define LEDPin 13 int maximumrange = 200; int minimumrange = 0; long duration, distance; byte mac[] = {0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED ; IPAddress ip(172,19,7,140); EthernetServer server(80); void setup() { Serial.begin(9600); pinmode(trigpin, OUTPUT); pinmode(echopin, INPUT); pinmode(ledpin, OUTPUT); while (!Serial) { ; Ethernet.begin(mac, ip); server.begin(); Serial.print("server is at "); Serial.println(Ethernet.localIP()); void loop() { digitalwrite(trigpin, LOW); delaymicroseconds(2); digitalwrite(trigpin, HIGH); delaymicroseconds(10); digitalwrite(trigpin, LOW);

10 43 duration = pulsein(echopin, HIGH); distance = duration/58.2; if (distance >= maximumrange distance <= minimumrange){ Serial.println("-1"); digitalwrite(ledpin, HIGH); else { Serial.println(distance); digitalwrite(ledpin, LOW); EthernetClient client = server.available(); if (client) { Serial.println("new client"); boolean currentlineisblank = true; while (client.connected()) { if (client.available()) { char c = client.read(); Serial.write(c); if (c == 'n' && currentlineisblank) { client.println("http/ OK"); client.println("content-type: text/html"); client.println("connection: close"); client.println("refresh: 1"); client.println(); client.println("<!doctype HTML>"); client.println("<html>"); client.print("distance: "); client.print(distance); client.print(" cm"); client.println("</html>"); break; if (c == 'n') { currentlineisblank = true; else if (c!= 'r') { currentlineisblank = false; delay(1); client.stop(); Serial.println("client disonnected");

11 Diagram Alir Alat Ukur Tinggi Muka Air Laut Berbasis Arduino Deskripsi kerja secara keseluruhan dari Alat Ukur Tinggi Muka Air laut pada tugas akhir ini akan mulai beroperasi ketika diberikan sumber tegangan melalui port usb komputer ke Arduino. Port Usb ini juga sebagai jembatan pengiriman data dari Arduino ke komputer yang ditampilkan pada jaringan internet melalui Ethernet shield. Start Inisialisasi Port Microcontroler Input TRIG Reflection? no yes Output Echo Data processed Ardunio Data link to internet via Ethernet Shield Display Sea Level yes Reset? no End Gambar 3.6. Diagram alir Alat Ukur Tinggi Muka Air Berbasis Arduino

12 45 Input TRIG dari sensor ultrasonik HC-SR04 akan terus memancarkan gelombang ultrasonik sampai ada obyek yang menghalangi. Jika ada obyek menghalangi pancaran gelombang ultrasonik maka gelombang ini akan dipantulkan dan akan diterima oleh pin output ECHO dari modul sensor. Data digital dari sensor ultrasonik ini kemudian diproses oleh arduino dan hasilnya akan ditampilkan pada komputer melalui jaringan internet lokal. Untuk lebih jelas tentang deskripsi kerja secara keseluruhan dari alat ukur tinggi muka air laut pada tugas akhir ini dapat melihat gambar pada Gambar 3.5., dimana gambar tersebut merupakan flowchart atau diagram alir secara keseluruhan pada Alat Ukur Tinggi Muka Air Laut Berbasis Arduino dan ditampilkan pada komputer dengan jaringan internet sebagai tampilan hasil pengukurannya Perancangan Tampilan komputer melalui Ethernet Local Area Network Tampilan Alat Ukur Tinggi Muka Air Laut Berbasis Arduino menggunakan komputer yang dapat diakses melalui jaringan internet. Data tinggi muka air laut ini dapat dilihat dengan alamat IP Address Local Area Network. Tampilannya dalam bentuk format : Distance : 20 cm.