BAB III PERANCANGAN ALAT 3.1 Perancangan Dalam pembuatan suatu alat atau produk perlu adanya sebuah rancangan yang menjadi acuan dalam proses pembuatanya, sehingga kesalahan yang mungkin timbul dapat ditekan dan dihindari. 3.1.1 Tujuan Perancangan Tujuan dari perancangan alat ini adalah untuk mewujudkan gagasan dan didasari oleh teori serta fungsi dari software visual basic, arduino, rangkaian input water level dan rangkaian driver central lock, untuk kemudian dipadukan dan dengan sedikit modifikasi sehingga menghasilkan alat yang sesuai dengan spesifikasi yang diharapkan, dan adapun tujuan dari perencanaan pembuatan alat adalah: 1. Menentukan deskripsi kerja dari alat yang direncanakan 2. Menentukan komponen-komponen yang diperlukan 3. Sebagai pedoman dalam pembuatan alat 4. Mengatur tata letak komponen yang digunakan 5. Meminimalisir kesalahan dalam proses pembuatan 6. Alat yang dihasilkan sesuai dengan apa yang direncanakan
38 3.2 Deskripsi Model Pengaturan Pintu Air PLTA Berbasis Arduino 3.2.1 Spesifikasi Model Pengaturan Pintu Air PLTA Berbasis Arduino Spesifikasi menjadi batasan dan acuan dalam perancangan Model Pengaturan Pintu Air PLTA Berbasis Arduino dan spesifikasinya sebagai berikut: 1. Sensor untuk mengukur ketinggian air bendungan menggunakan konduktor sederhana dengan tiga tingkat level ketinggian. 2. Terdapat tiga pintu bendungan yang proses buka tutupnya memanfaatkan central lock mobil. 3. Proses buka tutup pintu melalui komputer dengan menggunakan software visual basic 2010. 4. Proses pengontrolan ketinggian air melalui komputer dengan menggunakan software visual basic 2010.
39 3.2.2. Sistem Kerja Model Pengaturan Pintu Air PLTA Berbasis Arduino Pada Model Pengaturan Pintu Air PLTA Berbasis Arduino dibutuhkan kabel sebagai sensor ketinggian air. Terdapat tiga tingkat ketinggian low, medium dan high. Informasi ketinggian air akan di kirim ke rangkaian penerima input ke arduino lalu di kirim ke visual basic. Pada visual basic ketinggian air di visualisasikan berupa gambar yang berbeda untuk masing masing ketinggian. Setelah melihat input berupa ketinggian air maka akan di tentukan output yaitu proses pembukaan pintu PLTA. Perintah membuka pintu air dikirim dari visual basic lalu ke arduino yang akan menghasil output tegangan 5 Volt yang akan mengaktifkan rangkaian driver central lock. Terdapat tiga kondisi yaitu : 1. Level low = 1 pintu air yang dibuka 2. Level Medium = 2 pintu air yang dibuka 3. Level High = 3 pintu air yang dibuka Secara keseluruhan realisasi sistem ini ditunjukkan seperti gambar dibawah ini:
40 START MENGENALI LEVEL KETINGGIAN AIR LEVEL 1 MEMBUKA 1 PINTU AIR LEVEL 2 MEMBUKA 2 PINTU AIR LEVEL 3 MEMBUKA 3 PINTU AIR FINISH Gambar 3.1 Diagram Alur Model Pengaturan Pintu Air PLTA Berbasis Arduino
41 POWER SUPPLY SENSOR 1 SENSOR 2 RANGKAIAN INPUT WATER LEVEL SENSOR 3 PINTU 1 CENTRALLOCK BUKA/ TUTUP RANGKAIAN DRIVER RANGKAIAN DRIVER ARDUINO UNO PROGRAM VISUAL BASIC PINTU 2 CENTRALLOCK BUKA/ TUTUP RANGKAIAN DRIVER RANGKAIAN DRIVER PINTU 3 CENTRALLOCK BUKA/ TUTUP RANGKAIAN DRIVER RANGKAIAN DRIVER POWER SUPPLY POWER SUPPLY Gambar 3.2 Diagram Blok Sistem Model Pengaturan Pintu Air PLTA
42 3.3 Perancangan dan Pembuatan Model Pengaturan Pintu Air PLTA Peracangan model miniatur menyerupai bentuk bendungan dengan memanfaatkan beda ketinggian penampung atas dan penampung bawah untuk menghasilkan daya untuk memutarkan kincir. Adapun alat dan bahan yang digunakan sebagai berikut : 1. Akrilik dengan ketebalan 5 mm 2. Akrilik dengan ketebalan 3 mm 3. Stop kran 4. Pipa saluran utama dengan diameter 1 inchi 5. Pipa saluran kecil dengan diameter ½ inchi 6. Sambungan pipa 7. Pompa air 8. Lem Kaca (Sealant) 9. Gergaji
43 3.3.1 Perancangan Model Miniatur Bahan yang digunakan untuk merancang miniatur untuk bahan luar terbuat dari kaca dengan ketebalan 5 mm. Volume untuk penampung air atas dan bawah sebesar 10 liter 21 cm X 21 cm X 22 cm =±10.648 cm 3 = 10 liter 3 dengan ukuran sebagai berikut : 22 cm 22 cm 111, 75 cm 22 cm 22 cm 50 cm 22 cm 22 cm 22 cm 100 cm 22 cm Gambar 3.3 Ukuran Miniatur Luar
44 Pembatas antara penampung bawah dan penampung atas menggunakan bahan dari akrilik dengan ketebalan 5 mm. Ada tiga buah lubang untuk memasang pipa air. Dengan ukuran sebagai berikut : Gambar 3.2 Ukuran Pembatas Atas dan Bawah 21, 5 cm 1,75 cm D = 4,2 cm 3,5 cm D = 4,2 cm 3,5 cm D = 4,2 cm 1,75 cm 2 cm 2 cm 2 cm 21 cm Gambar 3.4 Ukuran Pembatas Atas dan Bawah
45 Dudukan central lock menggunakan bahan dari akrilik dengan ketebalan 5 mm. Dengan ukuran sebagai berikut : 22 cm 9,1 cm 0,5 cm Gambar 3.5 Ukuran Dudukan Central Lock Pintu terbuat dari arkrilik dengan ketebalan 3 mm agar mudah digerakan. Dengan ukuran sebagai berikut :
46 Gambar 3.6 Ukuran Pintu Rakit semua bahan yang sudah disebutkan diatas hingga menjadi seperti gambar berikut : Gambar 3.7 Bentuk Keseluruhan Miniatur
47 3.3.2 Perancangan Papan Kontrol Papan kontrol ini menggunakan bahan akrilik dengan ketebalan 5 mm dan dibuat untuk menempatkan rangkaian arduino shield, rangkaian driver motor, rangkaian input water level, relay, terminal blok dan alat bahan bahan lainnya. Rancangan masing masing posisi alat sebagai berikut Gambar 3.8 Skema Tata Letak Komponen Pada Papan Kontrol
48 3.4 Perancangan Rangkaian Input Ketinggian Air Pada rangkaian input ini dihubungkan dengan konduktor sebagai sensor ketinggian air dengan memanfaatkan air sebagai media penghantar antara konduktor yang diberi tegangan 4 Volt dengan konduktor yang terhubung ke rangkaian input. 3.4.1 Membuat Papan PCB Rangkaian Input Membuat Papan PCB untuk rangkaian input menggunakan software eagle. Dengan langkah langkah sebagai berikut : 1. Membuka software eagle file new - schematic 2. Membuat rangakaian seperti gambar dibawah ini. Untuk menambahkan komponen klik menu Add. Gambar 3.9 Skema Rangkaian Input Ketinggian Air
49 3. Setelah selesai membuat rangkaian, rangkaian tersebut dapat diubah menjadi layout dengan cara klik menu file swicth to board. 4. Rapihkan layout dengan memanfaatkan menu yang ada di board. Gambar 3.10 Layout Rangkaian Input Ketinggian Air 3.4.2 Merangkai Rangkaian Input Setelah papan pcb siap dipakai langkah selanjutnya adalah menyolder komponen komponen pada papan. Komponen komponen yang diperlukan untuk rangkaian input water level adalah sebagai berikut: 1. Led Merah 3 Buah 2. TR BC547 3 Buah 3. Resistor 1K 3 Buah 4. Resistor 680 3 Buah 5. Scrue 1 set 5 Buah
50 6. Sekrup dan baud 2 Buah 7. Skun 5 Buah Gambar 3.11 Rangkaian Input Ketinggian Air dan Pengawatannya 3.5 Perancangan Rangakain Driver Central Lock Komponen aktif pada rangkaian ini adalah ic optocoupler 4N35 dan dua buah transistor yang berfungsi sebagai saklar. 3.5.1 Pembuatan Papan PCB Rangkaian Driver Central Lock Membuat Papan PCB untuk driver central lock menggunakan software eagle. Dengan langkah langkah sebagai berikut : 1. Membuka software eagle file new schematic 2. Membuat rangkaian seperti gambar dibawah ini. Untuk menambahkan komponen klik menu Add
51 Gambar 3.12 Skema Rangkaian Driver Central Lock 3. Setelah selesai membuat rangkaian, rangkaian tersebut dapat diubah menjadi layout dengan cara klik menu file swicth to board. 4. Rapihkan layout dengan memanfaatkan menu yang ada di board.
52 Gambar 3.13 Layout Rangkaian Driver Central Lock 3.5.2. Merangkai Rangkaian Driver Central Lock Papan pcb dicetak sebanyak enam buah. Setelah papan pcb siap dipakai langkah selanjutnya adalah menyolder komponen komponen pada papan. Komponen komponen yang diperlukan untuk rangkaian driver central lock adalah sebagai berikut: 1. IC 4N35 6 buah 2. Soket IC 6 Buah 3. TR BC547 6 Buah 4. TR TIP3C 6 Buah 5. Dioda IN4004 12 Buah
53 6. Resistor 10K 6 Buah 7. Srcue 2 Set 18 Buah 8. Spacer 6 Buah 9. Skun 36 Buah Gambar 3.14 Rangkaian Driver Central Lock dan Pengawatannya 3.6 Perancangan Rangkaian Arduino Shield Perancangan rangkaian arduino shield untuk mempermudah pengawatan pin arduino dengan komponen lainnya. Langkah langkah pembuatannya sama seperti langkah pembuatan rangkaian rangkaian sebelumnya, hanya terdapat perbedaan kita dapat langsung mengunduh softfile rangkaian arduino uno dalam bentuk eagle di www.arduino.cc. Tambahkan scrue dengan mengklik menu Add con faston.
54 Gambar 3.15 Layout Rangkaian Arduino Shield 3.6.1 Merangkai Arduino Shield Setelah papan pcb siap dipakai langkah selanjutnya adalah menyolder komponen komponen pada papan. Komponen komponen yang diperlukan untuk rangkaian arduino shiled adalah sebagai berikut: 1. Scrue 2 set 14 Buah 2. Pin Header male 28 Pin 3. Sekrup dan Baud 3 Buah 4. Skun 28 Buah
55 Gambar 3.16 Rangkaian Shield Arduino dan Pengawatannya 3.7 Pengawatan Relay DPDT ( Double Pole Double Throw ) Terdapat dua buah relay jenis DPDT untuk mengendalikan satu central lock. Cara kerjannya ketika relay 1 diberi input dari rangkaian driver maka coil akan menjadi magnet menarik kaki-kaki relay yang posisi awalnya kaki common (9, 12 ) terhubung dengan kaki NC (1,4 ) akan tertarik dan terhubung dengan kaki NO (5,8). Sumber +12 Volt mengalir melalui relay 1 sedangkan relay 2 tidak dalam keadaan aktif sehingga tetap mendapat
56 ground. Sumber +12 Volt mengalir melalui relay 1 - motor - relay 2 - ground. Sebaliknya jika relay 2 yang diberi input sehingga rangkaian dua buah relay dapat membalik polaritas supply untuk central lock Relay 2 Relay 1 Gambar 3.17 Skema Pengawatan Dua Buah Relay 3.8 Perancangan dan Pembuatan Program Arduino Perancangan program pada arduino dengan langkah langkah sebagai berikut: 1. Buka software arduino yaitu IDE arduino. 2. Ketikan program pada Editor program. 3. Setelah selesai mengetikan program klik menu compiler untuk mengetahui apakah program yang dibuat masih terdapat kesalahan atau tidak. 4. Jika program tidak terdapat kesalahan program siap dikirim ke dalam memory didalam papan arduino dengan klik menu Uploader.
57 5. Listing program pada software arduino terdapat pada lampiran. 3.9 Perancangan dan Pembuatan Program Visual Basic 3.9.1 Membuat Form Satu Sebagai Form Untuk Login Label 3 Label 1 Label 2 Textbox 1 Textbox 2 Button 1 Button 2 Gambar 3.18 Tampilan Form Satu Sebagai Form Login Form satu berisi komponen komponen : 1. Label 1 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Userrname 2. Lebel 2 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Password 3. Label 3 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Model Pengaturan Air PLTA 4. Textbox1 5. Textbox2
58 6. Button1 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Login dan mengubah kolom name menjadi cmdlogin 7. Button 2 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Exit 8. Listing program pada software visual basic untuk form satu terdapat pada lampiran.
59 3.9.2 Membuat Form Dua Menu Kontrol Label 7 Combobox 1 Label 4 Label 5 Label 6 Label 1 Button 1 Button 2 Label 2 Button 8 Label 3 Picturebox 7,8,9 Button 3 Button 4 Button 5 Button 6 Picturebox 1 & 2 Picturebox 3 & 4 Picturebox 5 & 6
60 Form dua berisi komponen komponen : 1. Label 1 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Pintu 1 2. Label 2 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Pintu 2 3. Label 3 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Pintu 3 4. Label 4 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Serialport 5. Label 5 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Level Ketinggian 6. Label 6 : Mengubah kolom text pada propertis dikosongkan 7. Label 7 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Model Pengaturan Air PLTA 8. Button 1 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Buka 9. Button 2 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Tutup 10. Button 3 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Buka 11. Button 4 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Tutup 12. Button 5 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Buka 13. Button 6 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Tutup 14. Button 7 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Connect 15. Button 8 : Mengubah kolom text pada propertis menjadi Disconnect 16. Picturebox 1 : Mengubah kolom image pada propertis menjadi gambar animasi pintu tertutup 17. Picturebox 2 : Mengubah kolom image pada propertis menjadi gambar animasi pintu terbuka
61 18. Picturebox 3 : Mengubah kolom image pada propertis menjadi gambar animasi pintu tertutup 19. Picturebox 4 : Mengubah kolom image pada propertis menjadi gambar animasi pintu terbuka 20. Picturebox 5 : Mengubah kolom image pada propertis menjadi gambar animasi pintu tertutup 21. Picturebox 6 : Mengubah kolom image pada propertis menjadi gambar animasi pintu terbuka 22. Picturebox 7 : Mengubah kolom image pada propertis menjadi gambar animasi ketinggian air level 1 23. Picturebox 8 : Mengubah kolom image pada propertis menjadi gambar animasi ketinggian air level 2 24. Picturebox 9 : Mengubah kolom image pada propertis menjadi gambar animasi ketinggian air level 3 25. Combobox 1 26. Serialport 27. Timer 28. Listing program pada software visual basic untuk form dua terdapat pada lampiran.
62 3.10 Perancangan dan Pembuatan Sensor Tahap terakhir dalam pembuatan alat ini adalah pembuatan sensor dengan memanfaatkan konduktor. Konduktor dipilih karena sangat sederhana, murah dan mudah dalam proses perancangan. Terdapat tiga level indikator air. Konduktor sebagai bahan pengantar dan air sebagai media penghantarnya. Konduktor yang digunakan untuk sensor terbuat dari bahan alumunium. Alumunium harus ada perawatan karena lama kelamaan akan ada korosi. Gambar 3.20 Posisi Konduktor Dalam Air Korosi merupakan proses rusaknya benda-benda, terutama logam yang disebabkan oleh reaksi kimia atau elektrokimia logam tersebut dengan lingkungannya. Air juga berperan dalam proses korosi. Semakin sering alumunium terkena air, maka akan semakin cepat alumunium tersebut mengalami korosi. Selain itu, keberadaan uap air di udara yang dinyatakan dengan kelembaban juga mempengaruhi korosi alumunium.