BAB III PERANCANGAN SISTEM Dengan memahami konsep dasar dari sistem meteran air digital yang telah diuraikan pada bab sebelumnya yang mencakup gambaran sistem, prinsip kerja sistem dan komponen komponen pembentuk sistem, maka pada bab ini akan diuraikan mengenai perancangan sistem yang meliputi perancangan perangkat keras serta perancangan perangkat lunaknya. 3.1. Perancangan Perangkat Keras Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai proses perancangan perangkat keras yang meliputi box alat, board utama, rangkaian regulator serta komponen - komponen yang digunakan dalam perancangan skripsi ini. 3.1.1. Perancangan Box Alat Dalam skripsi ini telah direalisasikan sebuah box alat untuk mengemas seluruh komponen elektroniknya. Pada spesifikasi dimensi alat yang harus dipenuhi adalah dengan ukuran maksimal panjang 15 cm, tinggi 10 cm dan lebar 10 cm. Box yang telah direalisasikan memiliki ukuran panjang 30 cm, tinggi 15 cm dan lebar 15 cm. Box menggunakan akrilik dengan ketebalan 3 mm. Berikut merupakan box yang telah direalisasikan. Gambar 3.1. Perancangan box alat. 9
3.1.2. Perancangan Board Utama Secara garis besar board utama terdiri dari beberapa komponen antara lain mikrokontroler, flow sensor, modul wireless, modul RTC, modul MMC, modul charger dan untai regulator. 3.1.2.1. Mikrokontroler Mikrokontroler berfungsi sebagai pengendali utama dari sistem. Dalam perancangan ini digunakan mikrokontroler AVR ATmega32. Berikut ini adalah gambar dari mikrokontroler ATmega32 beserta keterangan konfigurasi pinoutnya. Gambar 3.2. Pinout ATmega32. Pada perancangan skripsi ini, mikrokontroler berfungsi sebagai pengendali utama yaitu : Menerima data dari smartphone android. Mengirim data ke smartphone android. Mengolah data untuk ditampilkan pada LCD volume air dan harga. Menyimpan data ke memori eksternal micro SD. 10
Berikut adalah tabel penggunaan pin pada mikrokontroler ATmega32. Tabel 3.1. Konfigurasi pin pada ATmega32 pada board utama. Nama Port PortA.0 PortA.1 PortB.4 PortB.5 PortB.6 PortB.7 PortC.0 PortC.1 PortC.2 PortC.4 PortC.5 PortC.6 PortC.7 PortD.0 PortD.1 PortD.2 PortD.3 Koneksi SDA (RTC) SCL (RTC) CS (Modul Memori) MOSI (Modul Memori) MISO (Modul Memori) CLK (Modul Memori) RS (LCD) RW (LCD) En (LCD) D4 (LCD) D5 (LCD) D6 (LCD) D7 (LCD) TX (modul wifi) RX(modul wifi) Output flow sensor Output/SQW(RTC) 3.1.2.2. Water Flow Sensor Water flow sensor atau biasa disebut flow sensor digunakan untuk mengukur besarnya volume air yang mengalir melalui suatu penampang misalnya pipa atau paralon. Pada skripsi ini flow sensor yang digunakan adalah flow sensor jenis turbine dengan tegangan kerja mulai dari 5 V sampai 24 VDC. Ukuran diameter saluran air pada sensor ini sebesar ½ inch. Bagian saluran masukan flow sensor berasal dari masukan air yang terhubung dengan pipa sedangkan bagian saluran keluaran flow sensor terhubung dengan valve melalui sebuah 11
konektor silinder. Pin output dari flow sensor terhubung dengan interrupt Port D.2 pada mikrokontroler Gambar 3.3. Water flow sensor dan Pin. 3.1.2.3. Modul Wifi Pada perancangan ini menggunakan modul wifi jenis USR-WIFI232B. Modul wifi ini berfungsi sebagai perantara atau penyedia jaringan wifi agar mikrokontroler dapat berkomunikasi dengan smartphone android. Agar dapat bekerja USR-WIFI232B memerlukan catu daya dengan tegangan 3.3V dan arus maksimal 300mA. Modul wifi jenis ini berkomunikasi dengan mikrokontroler melalui antarmuka TX-RX. Berikut adalah gambar dari USR-WIFI232B serta konfigurasi pinout-nya. 12
Gambar 3.4. USR-WIFI232B. Gambar 3.5. Pinout USR-WIFI232B. Tabel 3.2. Konfigurasi pin pada USR-WIFI232B. Nama Pin Koneksi Vcc input tegangan 3.3V. Gnd pin ground. Reset pin reset. TXD transmitter data terhubung PORTD.0 RXD receiver data terhubung PORTD.1 3.1.2.4. RTC (Real Time Clock) RTC adalah modul pewaktu pada mikrokontroler. Pada modul ini digunakan untuk mencatat waktu dan tanggal pada saat pengambilan data. Berikut adalah gambar modul RTC yang dipakai pada perancangan ini. 13
Gambar 3.6. RTC(DS1307). Tabel 3.3. Konfigurasi pin pada RTC(DS1307). Nama Pin Koneksi Vcc input tegangan 5V. Gnd SCL SDA SQW/OUT pin ground. Terhubung PORTA.1 Terhubung PORTA.0 Terhubung PORTD.3 3.1.2.5. Modul Memori Eksternal Micro SD Modul Memori Eksternal dengan media penyimpanan Micro SD digunakan untuk menyimpan data volume air yang dikeluarkan, harga air perliter, jam,dan tanggal. Modul ini diperlukan untuk keamanan data apabila terjadi kerusakan alat, data masih bisa diambil karena terdapat micro SD yang mudah dicopot untuk dilihat datanya menggunakan modul seperti Card Reader untuk dibaca di komputer. Data yang tersimpat di memori berbentuk file dengan format txt. Apabila mikrokontroler tidak mendeteksi Micro SD pada data logger maka proses recording tidak akan berjalan. 14
Gambar 3.7. Modul Memori. Gambar 3.8. File txt di Memori. Tabel 3.4. Konfigurasi pin modul memori. Nama Pin Koneksi Vcc input tegangan 5V. Gnd CS MOSI MISO SCK pin ground. Terhubung PORTB.4 Terhubung PORTB.5 Terhubung PORTB.6 Terhubung PORTB.7 3.1.2.6. Selenoid Valve Selenoid Valve digunakan untuk menutup kran air secara otomatis jika daya baterai akan habis hal ini bertujuan untuk proteksi agar tidak terjadi kerugian jika daya listrik dimatikan. Valve yang digunakan adalah valve solenoid DC. Menggunakan catudaya 12v DC dari baterai cadangan, Mode operasi : NC (valve terbuka ketika mendapatkan tegangan). 15
Gambar 3.9. Selenoid valve. 3.1.2.6. Modul Charger Baterai Charger digunakan sebagai pengisi daya baterai. Dan baterai disini digunakan sebagai cadangan daya apabila terjadi mati listrik. Pada perancangan awal kapasitas baterai yang akan digunakan sekitar 7Ah 12v, setelah direalisasikan baterai menggunankan jenis Lead Acid dengan kapasitas 8.2Ah 12v. Berikut adalah gambar modul charger baterai yang dipakai pada perancangan ini. Gambar 3.10. Modul Charger. 3.1.2.7. Rangkaian Regulator Rangkaian Regulator 3.1 V berfungsi untuk memenuhi kebutuhan tegangan dari modul wifi USR-WIFI232B. Gambar 3.11 merupakan skematik dari perancangan untai regulator untuk modul wireless yang telah direalisasikan. Gambar 3.11. Skematik untai regulator modul wireless. 16
3.1.2.8. LCD (Liquid Crystal Display) Modul tampilan LCD merupakan komponen untuk menampilkan nilai dan kata sebagai informasi bagi penggunanya, disini digunakan untuk menampilkan jumlah debit air dan konversi jumlah harga air yang dikeluarkan. Modul LCD ini dilengkapi terminal keluar yang digunakan sebagai jalur komunikasi dengan mikrokontroller. LCD yang digunakan disini adalah LCD 16x2. Gambar 3.12. Modul LCD. Tabel 3.5. Konfigurasi pin LCD. Nama Pin Koneksi Vcc input tegangan 5V. Gnd RS RW En D4 D5 D6 D7 pin ground. Terhubung PORTC.0 Terhubung PORTC.1 Terhubung PORTC.2 Terhubung PORTC.4 Terhubung PORTC.5 Terhubung PORTC.6 Terhubung PORTC.7 Berikut ini merupakan simulasi software dari perancangan serta realisasi dari board utama yang telah dibuat pada skripsi ini. Simulasi ini digunakan untuk mempermudah perancangan alat sebelum direalisasikan secara nyata. 17
Gambar 3.13. Simulasi alat pada software Proteus. Gambar 3.14. Realisasi Alat. 3.1.3. Smartphone Android Smartphone Android berperan sebagai monitoring data operator. Saat operator menghubungkan smartphone android dengan jaringan wifi untuk mendapatkan data dari alat meteran air. 18
Gambar 3.15. Smartphone Android. 3.2. Perancangan Perangkat Lunak Bagian ini akan membahas perancangan perangkat lunak yang digunakan oleh sistem yang meliputi perancangan perangkat lunak pada mikrokontroler dan perancangan perangkat lunak pada aplikasi android sebagai antarmuka untuk petugas pencatat air pengaturan jaringan nirkabel. 3.2.1. Perancangan Perangkat Lunak Mikrokontroler Perangkat lunak pada mikrokontroler berfungsi untuk mengolah data yang diterima dari aplikasi pada smartphone android. Berikut adalah diagram alir dari perangkat lunak mikrokontroler yang telah direalisasikan. SELESAI Gambar 3.16. Diagram alir mikrokontroler. 19
Penjelasan diagram alir mikrokontroler : 1. Saat pertama dihidupkan mikrokontroler akan langsung melakukan inisialisasi memori. 2. Jika memori sudah siap proses akan berjalan ke proses selanjutnya, jika tidak maka proses akan berhenti untuk meminta memasukan micro SD. 3. Kemudian mikrokontroler membaca sensor, jika sensor mendeteksi adanya aliran air fungsi interup akan aktif untuk mencatat jumlah pulsa yang dikeluarkan. 4. Interup timer akan terus berjalan meski proses pembacaan data sensor sedang berlangsung. Timer akan menghitung berapa waktu yang sudah ditentukan untuk melakukan proses penyimpanan data pada micro SD. 5. Selama timer yang di set belum terpenuhi untuk menyimpan data, Mikrokontroler akan menampilkan data yang telah diolah untuk ditampilkan pada LCD berupa keterangan jam,tanggal,volume dan harga. 6. Dengan fungsi Interrupt USART Mikrokontroler akan menunggu masukan dari smartphone android dan mendeteksi masukan tersebut. 7. Saat mikrokontroler selesai melakukan tugasnya maka mikrokontroler akan menunggu sampai ada masukan berikutnya dan melakukan tugas selanjutnya. 3.2.2. Perancangan Perangkat Lunak Aplikasi Smartphone Android Aplikasi ini berfungsi sebagai antarmuka untuk petugas pencatat air dalam pengambilan data. Dalam membuat aplikasi mobile ini ada beberapa hal yang harus diperhatikan seperti akses permission untuk fitur pada aplikasi, inisialisasi dukungan layar smartphone, versi SDK yang digunakan dan beberapa hal lainnya. 3.2.2.1. Layout Dalam aplikasi ini layout memiliki fungsi sebagai halaman penampil dari aplikasi. Pada layout ini pula terdapat button - button agar operator dapat melakukan kontrol terhadap sistem. Bagian ini akan menjelaskan layout yang digunakan dalam perancangan aplikasi yang telah direalisasikan. 1. Layout Main 20
Gambar 3.17. Layout main. Ini merupakan layout yang ditampilkan oleh aplikasi. Layout ini berisi beberapa button yang berfungsi untuk mengontrol sistem. Tekan tombol samping kiri smartphone android Akan ditampilkan dua pilihan connect untuk menhubungkan jaringan wireless meteran air dengan smartphone dan disconnect untuk memutus koneksi. Ambil Data Berfungsi untuk mengambil data volume air yang dikeluarkan saat itu. Ganti Harga Berfungsi untuk merubah harga volume air per liter. Reset Berfungsi untuk menghapus hasil pengambilan data yang telah ditampilkan di layar. Tombol [X] Berfungsi untuk menutup aplikasi. Pada layout ini juga terdapat beberapa tampilan dan informasi meliputi. ID untuk menampilkan nama dan nomer pelanggan. Setelah koneksi berhasil ID akan berubah menjadi nilai IP. 21
Jika tombol Ambil data ditekan otomatis keterangan jumlah rupiah yang harus dibayar pelanggan akan ditampilkan. Disconect/Conect Keterangan apakah perangkat sudah terhubungan dengan jaringan wireless meteran air atau belum. 3.2.2.2. Diagram Alir Aplikasi Aplikasi smartphone android bekerja menerima data dari mikrokontroler maupun mengirimkan data sesuai masukan operator dari smartphone android ke mikrokontroler. Gambar 3.18 merupakan diagram alir pada aplikasi android. Gambar 3.18. Diagram alir aplikasi. 22