BAB III ANALISA DAN PERANCANGAN SISTEM Pada Bab ini membahas tentang sistem kontrol sensor temperatur untuk mengukur suhu air dan menstabilkan suhu air dengan alat heater dan pleiter apabila suhu tidak stabil akibat suhu ruangan berbeda. 3.1. Analisa Sistem Perancangan sistem kendali temperatur aquascape dengan mengetahui sistem kerja pada sensor untuk mengetahui suhu air agar tanaman dalam ekosistem aquascape stabil sesuai kebutuhan. Proses kerja dari sistem kendali temperatur aquascape dengan cara sensor DS 18B20 mendeteksi suhu air, data digital yang telah diperoleh tersebut kemudian dikirimkan menuju kearduino yang sebelumnya sudah diprogram dengan kebutuhan suhu yang telah ditentukan, proses pengolahan data dilakukan pada arduino selanjutnya arduino melakukan proses switch on pada modul Termo Elektrik yang berfungsi fungsi menurunkan suhu air pada tangki akuarium suhu yang telah dibutuhkan telah dipenuhi maka arduino switching off modul Termo Elektrik. Kemudian proses terakhir adalah hasil dari proses diatas ditampilkan pada sebuah layar lcd (lyquid crystal display). 3.2. Analisa Kebutuhan Dalam sistem kendali temperatur aquascape membutuhkan alat-alat komponen penunjang yaitu: 1. Arduino Mega 2560 2. Sensor Temperatur Air DS 18B20 3. Termo Elektrik / Thermo Electric Cooling 4. Heatshink Fan 5. LCD (lyquid crystal display) 6. Kabel USB (Universal Serial Bus) 7. Power Supply yang terhubung dengan Arduino Mega 2560 Dan untuk pemrograman alat membutuhkan pendukung antara lain : 27
28 1. Sistem Operasi Windows 7 2. Arduino IDE (Integrated Development Environment) 3. Notebook/Laptop 3.3. Perancangan Alat dan Sistem Kendali Berikut merupakan perancangan proses langkah demi langkah untuk menghasilkan output bagi suhu air pada aquascape, seperti gambar berikut : LCD Display 16 x 2 Karakter MicroControlloe r Arduino Mega Sensor Suhu DS 18B20 Termo Elektrik / Thermo Electric Coller (TEC-12706) Gambar 3.1 Alur Kerja Sistem Kontrol Temperatur Aquascape Secara garis besar, cara kerja sistem ini adalah : Power Supply akan memberikan energi yang diperlukan oleh keseluruhan sistem. Sensor suhu air DS 18B20 akan mendeteksi suhu yang terdapat didalam akuarium, kemudian mengirimkan hasilkan kepada MicroController Arduino Mega 2560. MicroController Arduino Mega 2560 menerima data suhu yang berbentuk tegangan analog dari sensor suhu DS 18B20, dan kemudian mengubah menjadi data digital, memproses data tersebut dan mengirimkannya kepada LCD (Lyquid Crystal Display). Data digital dari microcontroller diubah menjadi objek / tulisan oleh LCD, objek / tulisan tersebut merupakan hasil keluran yang dapat dibaca oleh manusia yang akan menampilkan tentang kondisi suhu air pada tangki akuarium.
29 Sistem perancangan terbagi menjadi beberapa proses yaitu Input, Processing, dan Output 3.3.1. Perancangan Diagram Input Suhu Suhu dalam air dideteksi oleh sensor temperatur kemudian dikirim lalu diproses melalui MicroController Arduino. Input berupa suhu yang terdapat pada air Sensor mendeteksi suhu Gambar 3.2 Diagram Input Suhu 3.3.2. Perancangan Diagram Proses Pengolahan Suhu Hasil deteksi dari sensor temperatur dikirim ke Arduino untuk diproses apakah suhu dibawah atau diatas suhu normal yang dibutuhkan oleh ekosistem aquascape. Sensor Suhu Suhu dikirimkan oleh sensor temperatur ke Arduino Arduino memproses data suhu Termoelektrik Gambar 3.3 Diagram Proses Pengolahan Data Suhu Setelah data suhu diproses dan sudah diketahui apabila suhu dibawah suhu normal maka heater memanaskan air sampai air dalam akuarium
30 stabil, dan sebaliknya diketahui apabila suhu diatas suhu normal maka pleiter mendinginkan air sampai air dalam akuarium stabil. 3.3.3. Perancangan Diagram Keluaran Suhu Termoelektrik LCD menampilkan besaran suhu. Gambar 3.4 Diagram Output suhu dari hasil proses Dari hasil proses tersebut diatas maka output ditampilkan pada sebuah LCD untuk user mengetahui temperatur suhu air.
31 3.4. Perancangan Hardware Berikut ini merupakan bagian-bagian dari perancangan perangkat lunak untuk produk Technoquascape untuk bagian yang mencangkup pada pengkontrolan suhu air pada ekosistem aquascape. Dalam perancangan hardware ini, penulis menggunakan port-port digital dan analog dari Board Arduino untuk dihubungkan ke sensor DS 18B20, Termo Elektrik, Relay, LCD dan Heatshink Fan. Penggunaan port-port tersebut antara lain : 1. Sensor DS 18B20, menggunakan pin analog 13,GND,5V. 2. Termo Elektrik, menggunakan pin digital GND,5V. 3. Switch relay, menggunakan pin digital 31,GND,5V. 4. LCD 16x2, menggunakan pin digital 22,23,24,25,26,27,GND,5V. 5. Heatshink Fan, menggunakan pin digital GND,5V. 3.4.1. Rangkaian Sistem Kontrol Sistem Kontrol dalam pembuatan sistem pengendali temperatur Aquascape untuk mengkontrol komponen elektronik lainnya menggunakan Arduino Mega 2560 yang berbasiskan ATmega2560, karena tipe ini mempunya slot yang lebih banyak untuk mengendalikan keseluruhan program untuk komponen elektronik yang akan dijalankan.
32 Gambar 3.5 Rangkaian Sistem Kontrol PSU dengan Arduino 3.4.2. Rangkaian Termo Elektrik dengan Arduino Menggunakan termo elektrik yang berfungsi menurunkan suhu apabila suhu air berada diatas suhu yang telah tentukan sebelumnya didalam program yang terdapat pada IC Program. Gambar 3.6 Rangkaian Termo Elektrik dengan Arduino 3.4.3. Rangkaian Saklar Elektromaknetikal / Relay dengan Arduino Relay merupakan komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklar akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet akan hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka. Relay biasanya digunakan untuk menggerakkan arus/tegangan yang besar (misalnya peralatan listrik 4 ampere AC 220 V) dengan memakai arus/tegangan yang kecil (misalnya 0.1 ampere 12 Volt DC). Relay yang paling sederhana ialah
33 relay elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik. Secara sederhana relay elektromekanis ini didefinisikan sebagai berikut : Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup (atau membuka) kontak saklar. Saklar yang digerakkan (secara mekanis) oleh daya/energi listrik. Gambar 3.7 Rangkaian Relay dengan Arduino 3.4.4. Rangkaian Sensor Suhu DS 18B20 dengan Arduino Untuk mengetahui jumlah suhu yang terdapat dalam air sensor menggunakan tipe contact temprature sensor yaitu sensor suhu yang memerlukan kontak (hubungan) Fisik dengan objek yang akan dirasakan perubahan suhunya. Sensor suhu jenis ini dapat digunakan untuk memantau suhu benda padat, cair maupun gas.
34 Gambar 3.8. Rangkaian Sensor Suhu DS 18B20 dengan Arduino
35 3.4.5. Rangkaian Jalur LCD dengan Arduino Menggunakan termo elektrik yang berfungsi menurunkan suhu apabila suhu air berada diatas suhu yang telah tentukan sebelumnya didalam program yang terdapat pada IC Program. Gambar 3.9 Rangkaian Jalur LCD dengan Arduino
36 3.5. Rancangan Tata Letak Alat Penentuan tatalatek hardware untuk ditanam didalam monitor sangatlah penting dan berakibat fatal apabila penempatannya tidak sesuai sehingga untuk mengatasai hal-hal yang tidak diinginkan seperti putus kabel, putus solder dan lain-lain. 3.5.1. Tata Letak Arduino Mega Berikut tata letak penempatan arduiono mega sebagai berikut : Gambar 3.10 Letak Arduino Mega dalam Aquascape Tata letak penempatan arduino mega diletakan dan ditempel disebelah kanan casing dan diposisikan dibelakang alasan adalah untuk kemudahan maintenance apabila ada kerusakan pada sistem arduino itu sendiri, untuk memudahkan hal tersebut dibuatkan sebuah pintu dibagian atas chasing.
37 3.5.2. Tata Letak Termo Elektrik dan Heatshink Fan Berikut tata letak penempatan peltier dan heatshink fan sebagai berikut : Gambar 3.11 Letak Termo Elektrik dan Heatshink Fan dalam Aquascape Tata letak penempatan peltier serta heatshink fan diletakan dan ditempelkan dengan kaca aquarium, karena peltier akan memberikan efek dining kedalam ruang kaca aquarium yang berisi ari. Posisi peltier dan heatshink fan dibelakang alasan adalah untuk kemudahan maintenance apabila ada kerusakan pada sistem pendinginan air, untuk memudahkan hal tersebut dibuatkan sebuah pintu dibagian atas chasing.
38 3.5.3. Tata Letak Sensor Temperatur Air Berikut tata letak penempatan sensor temperature air sebagai berikut : Gambar 3.12 Letak Sensor Air dalam Aquascape Tata letak sensor suhu diletakan dan ditempelkan didalam kaca aquarium, karena sensor suhu bekerja untuk mendeteksi suhu air yang terdapat dalam aquarium.
39 3.5.4. Tata Letak LCD (Lyquid Crystal Display) Tata letak LCD untuk output suhu diletakan dan ditempelkan didalam chasing. Berikut tata letak penempatan temperature air sebagai berikut : Gambar 3.13 Letak LCD Display pada Aquascape
40 3.6. Perancangan Perangkat Lunak Setelah proses rangkaian selesai dibuat langkah selanjutnya adalah membuat perangkat lunak. Perancangan perangkat lunak bertujuan untuk mengatur kerja sistem, seperti pembacaan hasil sensor suhu serta menampilkannya ke LCD, proses sistem pengaturan suhu, dan lain-lain. Secara garis besar perancangan program terdiri dari dua bagian, yaitu program utama dan program pendukung. Program utama berperan sebagai jantung perangkat lunak yang akan mengatur keseluruhan operasi yang melibatkan program-program pendukung. Sedangkan program pendukung akan melakukan kerja khusus sesuai kebutuhan dari program utama. Sepesifikasi perangkat lunak yang akan dirancang adalah sebagai berikut : Pemrograman Arduino IDE digunakan untuk Arduino terhadap rangkaian alat dan komunikasi dengan komputer PC. 3.6.1. Perancangan Software Arduino IDE Untuk menyelesaikan rangkaian alat yang telah dibuat agar bisa sesuai dengan yang kita inginkan, maka tahap selanjutnya adalah membuat bahasa pemrograman untuk diupload ke board Arduino. Adapun bahasa pemrograman yang akan digunakan adalah sebagai berikut : void setup : digunakan untuk mendifinisikan mode pin atau memulai komunikasi serial pinmode : digunakan untuk mengatur fungsi sebuah pin sebagai INPUT atau OUTPUT. void loop : digunakan untuk fungsi yang terus menerus setelah fungsi void setup dijalankan satu kali. Serial.begin(9600) : digunakan untuk mengaktifkan fitur UART dan menginisialisasinya. int temppin : digunakan untuk membaca sensor DS1820. Aktifkan Program Arduino lalu buat program pada sketch Arduino sebagaimana pada gambar dibawah ini lalu Save program setelah muncul done
41 saving selanjutnya program dikompile untuk memeriksa apakah program sudah benar. Setelah program di compile dan tidak ada kesalahan maka akan tampil done compiling yang berarti program sudah siap untuk di upload. Gambar 3.14 Program Arduino Berhasil Dicompile
42 3.7. Flowchart Dalam pembuatan produk technoquascape penulis menbuat sebuah flowchart untuk mengetahui bagaimana sensor itu bekerja mulai dari mendeteksi suhu air sebagai input an sampai proses pemanasan maupun pendinginan suhu air agar tetap stabil untuk ekosistem tumbuhan bawah air setelah itu suhu kemudian ditampilkan pada sebuah layar LCD. Berikut Flowchart untuk perangkat hardware Technoquascape : Gambar 3.15 Alur kerja sistem sensor