BAB 3 PERANCANGAN SISTEM 3.1 RANCANGAN PERANGKAT KERAS 3.1.1. DIAGRAM BLOK SISTEM Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Thermal Chamber Mikrokontroler AT16 berfungsi sebagai penerima input analog dari sensor panas LM35 A, LM35 B dan potensio selektor panas yang akan dikonversikan ke dalam nilai digital dengan ADC internal mikrokontroler ATM16, mengontrol relai yang akan menyalakan dan mematikan lampu heater 1 dan lamput heater 2. Serta berfungsi untuk mengirim data-data dari 1
sensor suhu dan perhitungan rata-rata suhu ke PC untuk melakukan data melalui jalur data serial RS232.
3 PC berfungsi sistem untuk melakukan logging data-data yang diterima dari mikrokontroler ATM16, data yang terima berupa informasi 2 sensor suhu, suhu rata-rata dan target suhu yang akan dicapai oleh sistem. LED berfungsi untuk sebagai indikator status sistem kontrol pusat sedang menyala atau tidak LCD berfungsi untuk menampilkan data digital yang sudah dikonversi dari sensor suhu LM35A dan LM35B serta nilai rata-rata dari kedua sensor dan juga menampilakan suhu target suhu thermal chamber yang merupakan hasil konversi dari tegangan analog potensio selektor panas. AMP berfungsi sebagai amplifier sederhana untuk mendukung mikrokontroler untuk menyalakan dan mematikan relai. Heater 1 dan Heater 2 merupakan penghasil panas berupa lampu pemanas yang berfungsi untuk memanaskan ruangan dalam thermal chamber dan kedua lampu ini dikontrol oleh mikrokontroler ATM16 dengan menggunakan relai PSU merupakan adaptor konversi listrik AC 220V menjadi listrik DC 9V yang akan menjadi suplai power dari mikrokontroler thermal chamber.
4 3.1.2 SKEMATIK PERANCANGAN SISTEM KONTROL THERMAL CHAMBER Gambar 3.2 Rangkaian Kontroler Thermal Chamber Pada sistem kontroler ini menggunakan mikrokontroler jenis AVR ATMEGA16 sebagai kontroler utama thermal chamber. Sistem kontroler ini akan beroperasi dengan menggunakan tegangan DC 5 Volt. Dikarenakan input tegangan adaptor adalah DC 9V makan digunakanlah regulator LM7805 untuk meregulasi
5 tegangan menjadi DC 5V yang akan menjadi tegangan yang akan mengoperasikan kontroler AVR ATMEGA16. Mikrokontroler AVR ATMEGA16 ini memiliki kapasitas memori ROM flash sebesar 16 KB yang dapat diprogram berulang-ulang. Mikrokontroler AVR ATMEGA 16 ini juga dilengkapi dengan SRAM yang berkapasitas 1 KB. Mikrokontroler AVR ATMEGA16 ini juga sudah dilengkapi dengan ADC internal yang terdiri dari 8 channel konversi, dimana ke-delapan channel ini terdapat pada bagian port A (0) hingga port A (7). Pada sistem kontrol thermal chamber ini akan menggunakan 3 channel ADC, dimana 2 channel akan digunakan untuk 2 unit sensor suhu LM35 dan 1 channel untuk potensio selektor suhu panas. Pada Sistem kontrol thermal chamber AVR ATMEGA16 ini menggunakan PORTB untuk mengontrol LCD display (2 x 16) dengan mode 4 bit data.sedangkan PORTD (0/RX) dan PORTD (1/TX) akan digunakan untuk pengiriman data mikrokontroler ke PC melalui komunikasi serial RS232.Sedangkan untuk PORTC digunakan untuk kontrol relai yang akan berfungsi untuk mematikan dan menghidupkan lampu heater untuk memanaskan ruang thermal chamber.
6 3.2 PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK Perancangan perangkat lunak pada sistem kontrol thermal chamber meliputi pembuatan program kontrol pada mikrokontroler AVR AT16, diantaranya inisialisasi SFR (Special Function Register), Pengaturan olah data pada mikrokontroler AVR untu pengaturan suhu thermal dan diagram alir. 3.2.1 Inisialisasi SFR (Special Function Register) Inisialisasi SFR perlu dilakukan untuk menggunakan fitrur-fitur dari AVR yang digunakan pada sistem kontrol thermal chamber : 1. SFR Berkaitan dengan ADC (Analog Digital Converter) ADMUX ADMUX diset untuk memilih pin tegangan referensi untuk ADC, mengatur resolusi bit konversi dan channel yang digunakan. Dikarenakan pada sistem kontrol thermal chamber ini menggunakan sistem tegangan referensi internal pada sistem ADC-nya makan bit REFS1 dan REFS0 di set 11. ADLAR ADLAR diset untuk mengatur resolusi bit yang digunakan dalam proses konversi ADC, pada sistem kontrol thermal chamber ini akan menggunakan ADC dengan resolusi 8-bit sehingga bit ADLAR di set menjadi 1.
7 ADCSRA ADCSRA diatur untuk mengatur fitur ADC pada mikrokontroler, ADCSRA diatur dengan Bit ADEN diset menjadi 1 untuk mengaktifkan ADC dan frekuensi ADC yang digunakan adalah 125 KhZ sehingga dengan osilator 16 MHz. Serta ADSP0, ADSP1 DAN ADSP2 di set 111 untuk menggunakan faktor pembagi sebesar 128. 2. SFR Berkaitan Dengan Serial UCSRB Pada sistem, register UCSRB diatur dengan mengaktifkan bit register TXEN menjadi 1, yang berfungsi untuk mengirim data secara serial. UCSRC UCSRC diset untuk mengaktifan bit URSEL dan untuk pengiriman data penampung sebesar 8 bit diset pada UCSZ1 dan UCSZ0 bernilai 1. 3.2.2 PENGATURAN OLAH DATA PADA MIKROKONTROL AVR AT16 UNTUK PENGATURAN SUHU THERMAL CHAMBER Sistem pengaturan kontrol suhu thermal chamber pada mikrokontroler AVR AT16 suhu dengan thermal chamber ini dilakukan dengan cara :
8 Membaca hasil konversi ADC pada PORTA(1) yang diberi nama p_roomtemperature1 di dalam program dan menampilkan nilai data ini pada LCD sebagai nilai T1 / sensor suhu LM35 A. Membaca hasil konversi ADC pada PORTA(2) yang diberi nama p_roomtemperature2 di dalam program dan menampilkan nilai data ini pada LCD sebagai nilai T2 / sensor suhu LM35 A. Merata-ratakan nilai p_roomtemperature1 dan p_roomtemperature2 untuk mendapatkan nilai p_roomaverage di dalam program dan menampilkan nilai data ini pada LCD sebagai nilai AT / Average Temperature (Suhu rata-rata yang dideteksi dari kedua sensor LM35 yang digunakan) Membaca hasil konversi ADC pada PORTA(4) yang diberi nama p_roomtemptarget. Nilai data p_roomtemptarget ini akan dibagi menjadi nilai maksimum 6 dan dikalikan dengan nilai 10 untuk mendapat nilai maksimum 60 untuk p_roomtemptargetfix ketika potensio selektor panas diputar penuh. nilai data ini akan ditampilkan pada LCD sebagai nilai TT / Target Temperature A. Pada saat nilai p_roomaverage > (p_roomtemptargetfix + 1) maka PORT C akan bernilai 0X00, dimana akan mematikan lampu heater pemanas.
9 Pada saat nilai p_roomaverage < (p_roomtemptargetfix - 2) maka PORT C akan bernilai 0XFF, dimana akan menghidupkan lampu heater pemanas.
10 3.2.3 Diagram Alir Program Gambar 3.3 Diagram Alir Program kontroler Thermal Chamber
11 Pada saat sistem pertama kali dinyalakan, sistem akan di inisialisasi. Setelah itu sistem akan melakukan delay selama 1 detik, dengan tujuan untuk menunggu agar data-data input yang diterima pada ADC menjadi lebih stabil. Setelah delay selama 1 detik, 3 data analog dari 2 sensor LM35 dan potensio selektor panas akan diterima ADC dan diolah menjadi data digital. Setelah data analog dikonversi menjadi data digital dengan ADC, dimana nilai T1 = sensor suhu LM35 A, T2 = Sensor suhu LM35 B, TT = Nilai suhu yang ingin dicapai. Mikrokontroler ini akan melakukan perhitungan rata-rata suhu dari nilai T1 dan T2 dan menghasilkan nilai AT = rata-rata suhu. Setelah mendapatkan nilai AT, mikrokontroler akan melakukan cetak data T1, T2, TT dan AT pada display LCD. Setelah mencetak nilai data T1, T2, TT dan AT pada display LCD. Mikrokontroler akan mengecek nilai TT berbanding nilai AT, Jika nilai TT lebih besar dari AT, maka lampu heater akan dinyalakan dan kembali melakukan delay selama 1 detik dan kembali menerima input DAC. Jika tidak maka lampu heater akan padam dan kembali melakukan delay selama 1 detik dan kembali menerima input DAC
12 3.3 PERANCANGAN BANGUN Pada gambar rancang bangun sistem secara keselurahan berukuran 400 mm x 400mm x 400mm dengan bahan kayu setebal 10mm. Pada rancang bangun dapat dilihat terdapat beberapa komponen utama yaitu : modul kontroler AVR dan modul sensor panas LM35. Perancangan bangun thermal chamber ini memiliki spesifikasi lengkap sebagai berikut : Ukuran volume Dalam : 400 mm x 400mm x 400mm (P x L x T) Ukuran Luar Termasuk tebal kayu : 420 x 410 mm x 420mm (P x L xt) Tebal papan kayu : 10 mm (1cm) Papan Kanan dan Kiri : 410 mm x 410 mm Papan Depan : 420 mm x 420 mm Papan Belakang : 400 mm x 410mm Papan Atas : 420 mm x 410 mm Papan Bawah : 400 mm x 400 mm
Gambar 3.4 Gambar Desain Penuh Thermal Chamber 13
14 Gambar 3.5 Gambar Desain Papan Atas Thermal Chamber dan Penempatan Lubang Fitting Lampu Heater Gambar 3.6 Gambar Desain Papan Belakang Thermal Chamber
15 Gambar 3.7 Gambar Desain Papan Kiri dan Kanan Thermal Chamber Gambar 3.8 Gambar Desain Papan Dasar Thermal Chamber
16 Gambar 3.9 Gambar Desain Pintu Depan Thermal Chamber Gambar 3.10 Gambar Desain Posisi Peletakan Sensor LM35