BAB III PERENCANAAN Pada bab ini penulis akan menjelaskan lebih rinci mengenai perencanaan dalam pembuatan alat. Penulis membuat rancangan secara blok diagram sebagai pembahasan awal. 3.1 Perencanaan Secara Blok Diagram Dengan dibuatnya blok diagram seperti ini diharapkan akan memudahkan dalam memahami cara kerja dari alat yang dibuat. 35
DS18B20 DS18B20 Display Display Arduino Arduino RF 433 Mhz RF 433 Mhz DHT 11 DHT 11 Batterai Adapter 12V Batterai Adapter 12V Gambar 3.1 Blok diagram modul 1 (pengirim) Gambar 3.2 Block diagram modul 2 (pengirim) Display Arduino DHT 11 RF 433 Mhz Adapter 12V Gambar 3.3 Block diagram modul 3 (penerima) 36
Fungsi dari tiap blok dalam diagram adalah sebagai berikut : 1) Arduino : Merupakan pusat kontrol untuk mengontrol setiap komponen agar setiap komponen dapat berjalan dengan maksimal dan bekerja sesuai yang telah diprogram. Arduino dapat mengontrol seluruh komponen dan sensor. 2) DS18B20 : Merupakan sensor yang berfungsi untuk mengukur suhu. 3) DHT 11 : Merupakan sensor yang berfungsi untuk mengukur suhu dan kelembaban. 4) Display : Merupakan tampilan untuk monitoring hasil dari pengukuran yang telah dilakukan oleh sensor-sensor tersebut. 5) RF 433 Mhz : Merupakan media pengiriman dan penerimaan data. 6) Batterai : Merupakan Supply tegangan DC untuk seluruh komponen dan dapat diisi ulang dayanya. 7) Adapter 12V : Merupakan supply tegangan DC 12V yang berfungsi untuk memberikan tegangan ke baterai dan ke modul. Cara kerja alat ini adalah alat menggunakan adapter 12V, yang kemudian adapter tersebut akan mengisi batterai 11.1V. Jika indicator batterai sudah penuh maka terdapat switch on/off untuk memotong arus adapter agar batterai yang sudah penuh tersebut tidak terisi secara terus menerus yang akan mengakibatkan batterai bocor dan drop. Untuk memulai mengoperasikan alat ini, pengguna dapat menghubungkan kabel power ke socket pada body alat yang terdapat di samping ke sumber PLN. Selanjutnya alat akan mulai menginisialisasi. Setelah itu akan muncul pembacaan tiga suhu pada display yaitu suhu dalam (IN), suhu luar (OUT), dan suhu kelembaban. Tunggu beberapa saat agar pembacaan suhu dapat stabil. Jika pengguna ingin memulai ulang pembacaan pada saat alat sedang beroperasi, pengguna dapat menekan tombol reset pembacaan maka alat akan mulai mengulang pembacaan ketiga suhu tersebut. Jika pengguna ingin mengkonversikan suhu dari celcius menjadi suhu Fahrenheit maka pengguna 37
dapat menekan tombol konversi yang berada di sebelah display. Jika pengguna mendapati kesalahan atau error pada saat alat bekerja, display tidak menunjukan angka harap menekan tombol reset agar modul dapat mengulang program. Hasil pembacaan suhu dapat tampil di central monitor yang akan memudahkan penguna melihat seluruh hasil pembacaan dari kedua alat tersebut yang di taruh di tempat berbeda. Pengiriman data dilakukan dengan radio frekuensi yang artinya tanpa menggunakan kabel. 3.2 Perencanaan Multi Thermohygrometer Berbasis Arduino Thermohygrometer dirancang untuk memonitoring suhu dan kelembaban. Baik suhu dan kelembaban ruangan serta suhu didalam medical refrigerator ataupun blood bank refrigerator. Berikut ini penulis akan memberikan gambaran fisik dan spesifikasi dari alat thermohygrometer IN-OUT yang penulis buat. Nama Alat : Multi Thermohygrometer berbasis Arduino Jumlah Sensor : Memiliki 2 buah sensor pembacaan, yaitu sensor suhu serta sensor suhu dan kelembaban. Input : 12V input DC dan 11.1V Input DC dengan system rechargeable Fungsi Tombol : 1. Tombol reset, berfungsi untuk membaca ulang ketiga sensor secara bersamaan. 2. Tombol konversi, berfungsi untuk merubah nilai satuan dari hasil pembacaan suhu dari celcius menjadi Fahrenheit ataupu sebaliknya yaitu dari Fahrenheit menjadi celcius. 3. Switch On/Off, berfungsi untuk melakukan pemutusan arus pada batterai yang diberikan agar batterai tersebut tidak terjadi kelebihan kapasitas pada saat pengisian ulang. 38
LED Indikator : 1. Indikator supply, indicator ini berfungsi untuk Memberitahukan bahwa terdapat supply tegangan yang masuk baik dari baterai ataupun dari adapter. LED ini ditandai dengan warna hijau. 2. Indikator pengisian baterai penuh, indicator ini berfungsi untuk memberitahukan bahwa baterai sudah terisi penuh dan tegangan dari adapter akan distabilkan oleh diode Zener sehingga akan memperpanjang usia baterai. 3.3 Perencanaan Perangkat Keras 3.3.1 Board Power Supply Board power supply berfungsi untuk memberikan tegangan DC dan sebagai rangkaian pengisian ulang baterai. Tegangan masukan berasal dari baterai dan adapter. Dengan artian baterai berfungsi sebagai back up jika terjadi mati listrik dari PLN. Tegangan supply berasal dari adapter sebesar 12V yang akan mengisi daya batterai. Kapasitas baterai yaitu 6800mAh tegangan 3,7V. Baterai diseri sebanyak tiga buah agar tegangannya menjadi 11,1V kapasitas baterai masih sama 6800mAh. Dalam pengisian ulang ini penulis menyediakan indicator atau tanda lampu LED. Terdapat dua indicator, merah dan hijau. Merah yang berarti batterai penuh. Lampu LED merah meyalah karena tegangan baterai sudah mencapai lebih dari 13,1V sehingga diode Zener menstabilkan tegangan dan lampu LED merah menyalah. Lampu LED hijau menandakan bahwa ada tegangan yang masuk baik melalui adapter ataupun dari baterai. 39
3.3.2 Board Arduino Board Arduino berfungsi untuk mengendalikan seluruh rangkaian yang ada. Board ini dapat diberikan tegangan sebesar 5-9V DC. Jika diberikan dibawah 5V maka board ini tidak berfungsi dengan maksimal dan kekurangan arus. Apabila diberikan diatas 9V maka board ini akan cepat panas karena kelebihan arus dan menyebabkan board menjadi rusak. Pada board dapat mengontrol sensor suhu dan kelembaban, memberitakan tulisan pada LCD, memerintahkan board WiFi untuk melakukan pengiriman sinyal data RX kepada penerima sinyal TX. Board ini terdapat tombol reset yang artinya jika terjadi error pada program yang sedang berjalan, maka dapat digunakan tombol reset yang berfungsi untuk mengulangi program yang mungkin terjadi kesalahan penggunaan. Pada board arduino ini terdapat mikrokontroller ATmega 328 yang merupakan produk dari atmel. Bahasa pemrograman yang digunakan oleh arduino adalah Bahasa C. Arduino menyediakan 20 pin I/O, yang terdiri dari 6 pin input analog dan 14 pin digital input/output. Untuk 6 pin analog sendiri bisa juga difungsikan sebagai output digital jika diperlukan output digital tambahan selain 14 pin yang sudah tersedia. Untuk mengubah pin analog menjadi digital cukup mengubah konfigurasi pin pada program. Dalam board ini bisa dilihat pin digital diberi keterangan 0-13, jadi untuk menggunakan pin analog menjadi output digital, pin analog yang pada keterangan board 0-5 dapat diubah menjadi pin 14-19. dengan kata lain pin analog 0-5 berfungsi juga sebagi pin output digital 14-16. 3.3.3 Board RF 433 Mhz UART Pada board RF 433 Mhz ini berfungsi untuk melakukan pengiriman data secara berkala yaitu 1 menit sekali. Board ini dikendalikan oleh board arduino atau board pusat pengendali. Board dapat di atur sebagai RX sebagai 40
pengirim dan TX sebagai penerima. Adapun jangkauan dari board wifi ini yaitu sejauh 30 meter. Sebulum pengiriman sinyal dan data dapat dikirimkan board ini memerlukan pemasangan antara RX dan TX. Setalah disatukan maka sinyal dan data dapat dikirimkan melalui board ini. 3.3.4 Sensor Suhu DS18B20 TO-92 Pada sensor suhu DS18B20 TO-92 ini berfungsi untuk pembacaan suhu baik dilakukan di udara atau di air sekalipun. Kelebihan sensor tersebut yaitu tahan terhadap air, maka sensor ini mampu membaca suhu dalam keadaan sangat dingin. Rentang suhu yang dapat diukur yaitu -55 0 sampai dengan 125 0 C. dengan keakurasian pada suhu -10 0 sampai dengan 85 0 C mencapai ± 0.5 %. Sensor ini sangat cocok dipakai untuk daerah yang berair. Pada kesempatan ini penulis menggunakan sensor DS18B20 untuk mengukur suhu pada cabinet blood bank refrigerator yang memiliki suhu rendah dan rentan dengan diselimuti es. Sensor memiliki tiga buah kabel yang berwarna dan memiliki fungsinya tersendiri. Adapun warna- warna pada kabel itu adalah merah, kuning, dan hijau. Merah berfungsi untuk dikoneksikan ke sumber tegangan VCC dengan rentang antara 3 5.5V DC. Kuning berfungsi sebagai grounding dan hijau sebagai tempat pengiriman data yang akan diberikan kedalam Arduino. 3.3.5 Board DHT 11 Pada board sensor DHT 11 ini berfungsi untuk membaca suhu dan kelembaban. Sinyal ini dapat mengirimkan data dengan mentransmisikan sinyal hingga sejauh 20 meter. Tegangan masukkan yang dibutuhkan yaitu 3.5V 5.5V DC. Kemampuan membaca suhu antara 0 0 50 0 C dan mampu membaca kelembaban 20% - 95%. Dengan nilai toleransi kelembaban ±5% dan suhu ± 2 0 C. terdapat tiga pin pada board DHT 11, yaitu pin S, pin+, pin-, dengan koneksi yang berbeda-beda. Pada pin S dikoneksikan ke Arduino pin 41
digital output. Dalam kali ini penulis menggunakan pin nomer 6 pada digital output di arduino. Pada pin + dikoneksikan ke tegangan masukkan sebesar 5 V DC dan pada pin di koneksikan ke ground. Sensor DHT 11 akan bekerja sesuai instruksi dari board arduino. 3.3.6 Board Display Pada board display berfungsi untuk menampilkan data berupa tulisan dan huruf sesuai perintah dari Arduino. Pusat pengendalian board display ini terletak pada board I2C. Pin En, RS, dan RW sepenuhnya dikendalikan oleh board I2C yang diperintahkan oleh board Arduino. Posisi I/O yang dikirimkan dari Arduino akan dikirimkan ke board I2C, kemudian board I2C akan mengolahnya dengan menggunakan relay dan memori yang dimilikinya. Dengan board I2C penulis dapat menghemat output Arduino yang digunakan. 3.4 Perencanaan Perangkat Lunak Pada perencanaan perangkat lunak penulis akan menyajikan proses kerja alat dengan kerangka alur atau flow chart. Untuk mengetahui dan memahami alur dan proses kerja dari alat thermohygro ini. Berikut adalah proses kerja alat thermohygro berdasarkan flow chart dan penjelannya: 42
Mulai Inisialisasi Pembacaan Sensor dalam Celcius Pengiriman Data Konversi menjadi Fahrenheit? Pembacaan sensor dalam Fahrenheit dan pengiriman Data Reset? Pembacaan sensor dalam Celcius dan Pengiriman Data Selesai Konversi menjadi Celcius? Gambar 3.2 Flow chart thermohygrometer Berdasarkan flow chart diatas maka akan dipaparkan cara kerja alat thermohygro ini adalah sebagai berikut, pada saat alat dihubungkan dengan sumber tegangan, maka led indicatorhijau menyalah yang menandakan bahwa baterai sedang terisi. Hidupkan alat dengan cara menekan tombol O/I pada bagian samping alat. Setalah switch pada kondisi I atau On maka alat akan hidup yang ditandai dengan display menyalah. Setelah itu alat melakukan inisialisasi terlebih dahulu. Sesudah alat tersebut melakukan inisialisasi maka akan muncul IN, OUT dan RH. Yang masing-masing memiliki fungsi, yaitu 43
jika OUT adalah pembacaan suhu dengan menggunakan sensor DS18B20. Sedangkan IN adalah pembacaan suhu pada sensor DHT 11 dan RH adalah pembacaan kelembaban ruangan pada DHT 11. Jadi dengan kata lain OUT adalah untuk mengukur suhu didalam cabinet. IN adalah untuk mengukur suhu ruangan dan RH untuk mengukur kelembaban ruangan. Jika pengguna ingin melakukan pembacaan ulang pada sensor maka tekan tombol reset. Proses reset akan mengulang seluruhnya hingga akan muncul proses inisialisasi lagi. Apabila tidak ingin mereset maka pembacaan akan terus berlanjut hingga nntinya akan melakukan pengiriman data melalui board RF. Atau mungkin saja pengguna ingin melakukan pembacaan dengan satuan Fahrenheit maka tekan tombol konversi maka alat pembacaan akan berubah dari celcius menjadi Fahrenheit. Jika ingin mengembalikan satuannya kembali menjadi Fahrenheit maka tekan tombol konversi lagi. Pembacaan suhu akan berubah kembali dari Fahrenheit menjadi celcius. Lampu indicator hijau menandakan terdapat supply tegangan masuk ke modul. Baik dari baterai ataupun dari adapter. Lampu indicator merah merupakan tanda jika batterai terisi penuh. 44