BAB III PERANCANGAN SISTEM Alat yang dibuat ini berfungsi untuk membuat udara menjadi lebih bersih, jernih dan sehat serta terbebas dari bakteri yang terkandung di udara, hal ini secara tidak langsung sebagai tindakan pencegahan penyakit yang disebabkan oleh kualitas udara yang buruk. Pada bab ini akan dijelaskan tentang penelitian mengenai air purifier, untuk lebih memudahkan dalam perancangan dan pembuatan sistem alat. Penelitian dilakukan sehingga dapat menentukan perancangan spesifikasi sistem secara umum, membuat sistem diagram balok, kemudian melakukan penerapan dengan pembuatan agar dapat dilakukan penelitian dengan pengujian-pengujian untuk mengetahui bahwa alat bekerja sesuai dengan perencanaan sistem secara keseluruhan. Dalam pengerjaan alat ini, tahap perencanaan dilakukan dengan membaginya menjadi dua kategori, yaitu bagian software dan hardware. Software merupakan bagian yang mengendalikan program kerja alat terutama pada hour meter yang menggunakan mikrokontroler. Hardware yang dimaksud disini adalah perangkat keras berupa komponen - komponen yang digunakan pada alat ini, seperti LCD, Lampu UV, dan sebagainya yang akan bekerja bersamaan software dengan fungsi masing masing dan saling berkaitan sehingga terhubung menjadi suatu sistem yang secara keseluruhan digunakan sebagai air purifier. 3.1. Diagram Balok Diagram balok merupakan suatu bentuk diagram yang digambarkan secara umum berbentuk blok-blok yang mewakili sistem kerja dari masing-masing bagiannya. Pada diagram ini, masing masing bloknya terkoneksi baik secara langsung ataupun tidak sehingga dapat dilihat hubungan antar blok atau antar bagian pada alat. Di bawah ini adalah gambar diagram balok dari air purifier.
Gambar 3.1 diagram balok air purifier Berdasarkan diagram balok di atas, akan dijelaskan cara kerja alat air purifier. Pada dasarnya, objeknya disini adalah udara sekitar. Udara tersebut akan masuk ke dalam alat melalui filter kassa (penyaringan pertama), kemudian di bagian dalam alat, terdapat lampu UV yang akan mematikan bakteri-bakteri yang terkandung pada udara yang masuk tersebut (penyaringan kedua), kemudian udara tersebut akan melewati filter HEPA (penyaringan ketiga). Udara yang telah dijernihkan melalui beberapa penyaringan tersebut akan keluar dalam keadaan baik. Komponen elektronik pusat disini adalah rangkaian kontrol dimana disini digunakan mikrokontroler. Rangkaian kontrol disini akan mengendalikan kerja Lampu UV, Hourmeter, Fan, serta sensor filter. Sistem penyaringan udara yang terjadi pada alat ini melalui 3 tahap dengan beberapa komponen yang berbeda. Sistem penyaringan pertama terjadi pada filter kassa. Filter ini akan menyaring kotoran makro yang terkandung dalam udara yang masuk ke dalam sistem. Kemudian sistem penyaringan kedua terjadi pada ruangan dalam alat dimana terdapat lampu UV yang akan mematikan bakteri-bakteri yang terkandung dalam udara. Hingga tiba pada sistem penyaringan ketiga yang terjadi pada filter HEPA dimana filter ini akan menyaring kotoran mikro yang masih terdapat pada udara. Pada alat ini juga terdapat fan atau kipas. Fan disini berfungsi untuk menarik udara pada ruangan udara (chamber) diantara kedua filter dan mendorongnya keluar melalui saluran udara keluar.
Power supply pada alat ini berfungsi sebagai sumber daya bagi alat. Alat ini juga dilengkapi dengan sensor filter yang berfungsi untuk mengetahui kondisi kelayakan filter untuk tetap digunakan. Hourmeter pada alat ini juga memiliki peranan penting untuk terus menghitung waktu kerja lampu UV yang digunakan. Ini sangat membantu untuk menentukan persiapan penggantian lampu UV setelah lifetime lampu habis. 3.2. Diagram Alir Diagram alir akan menggambarkan proses kerja alat secara kronologis, memberikan informasi proses kerja keseluruhan alat dengan alur kerja sesuai yang diperintahkan. Di bawah ini merupakan diagram alir air purifier yang dapat membantu memberikan informasi alur kerja sejak awal udara masuk, perintah-perintah eksternal, udara dikeluarkan kembali dari alat.
Gambar 3.2 Diagram alir air purifier Pada dasarnya, penjernihan udara yang dilakukan bergantung pada ketiga sistem penyaringan yaitu filter kassa, lampu UV, dan filter HEPA. Masing-masing sistem penyaringan memiliki fungsi yang sama namun dengan target yang berbeda sehingga berbagai partikel yang tidak diinginkan terkandung pada udara dapat diminimalkan secara maksimal. Pada alat ini, lampu UV, sensor filter dan hourmeter akan langsung bekerja pada saat alat diaktifkan, sedangkan fan akan bekerja setelah 1 menit. Hal ini karena disediakannya waktu bagi UV untuk melakukan sterilisasi pada chamber terlebih dahulu sehingga kemudian barulah fan menyala untuk menjalankan sirkulasi udara.
Alat ini diberi kelengkapan berupa sensor untuk filter. Sensor ini selalu aktif untuk mendeteksi kondisi filter yang digunakan, sehingga dapat memastikan bahwa filter yang digunakan adalah filter dengan kondisi baik dan mampu bekerja optimal sehingga memberikan hasil yang maksimal. 3.3. Kelengkapan Alat Power Supply Bagian ini merupakan rangkaian yang berfungsi sebagai pemberi catu daya bagi alat. Pada alat ini, power supply yang digunakan dibagi menjadi 2 bagian yaitu power supply DC dan AC. Power supply DC akan merubah besar tegangan dari PLN menjadi tegangan yang besarnya sesuai dengan yang diperlukan oleh beberapa komponen alat (board). Dalam hal ini, alat ini membutuhkan tegangan DC positif sebesar 5V. Sedangkan power supply AC akan meneruskan tegangan PLN (220 Vac) untuk beberapa komponen seperti Fan dan lampu UV. Mikrokontroler Bagian ini adalah rangkaian yang berisi komponen mikrokontroler dimana berfungsi sebagai pengendali kerja alat. Dalam hal ini, mengendalikan kerja berdasarkan perintah-perintah yang dikirimkan. Dalam hubungannya dengan Kipas, mikrokontroler mengendalikannya dengan menyalakan lampu tersebut setelah 1 menit alat dinyalakan, waktu ini diberikan bagi lampu UV untuk melakukan sterilisasi chamber terlebih dahulu sebelum sirkulasi udara berjalan. Mikrokontroler juga menjalankan dan melakukan penghitungan hour meter, dalam kaitannya dengan kerja lampu UV dimana hourmeter berjalan selama lampu UV bekerja. Hal lain yang dikerjakan mikrokontroler adalah membaca sinyal high atau low dari sensor filter. Hal ini berkaitan dengan kerja sensor filter menggunakan optocoupler dimana sensor akan membaca area didepannya. Apabila terhalang oleh debu/kotoran
pada filter maka terjadi perubahan sinyal yang dikirimkan oleh sensor ke mikrokontroler. Dalam pengendaliannya, dapat disimpulkan hubungan mikrokontroler dengan timer (hourmeter), sensor dan actuator menjadi sistem kerja yang utama. Dimana pada saat mikrokontroler mengaktifkan relay untuk menyalakan lampu UV maka hourmeter bekerja, kemudian sistem melakukan pengecekan filter melalui sensor. Apabila sensor bekerja dan mendeteksi tidak ada kotoran maka mikrokontroler akan mengaktifkan relay sehingga menjalankan kipas dan sistem bekerja. Mikrokontroler yang digunakan pada bagian ini adalat IC ATMega 8 dengan pemrograman code vision. Sensor Bagian ini merupakan rangkaian yang memiliki pasangan antara LED infrared dengan fototransistor yang biasa disebut sebagai optopair atau optocoupler. Optopair ini akan berfungsi untuk terus memantau kondisi filter yang digunakan sehingga dapat mengetahui apabila filter sudah harus diganti atau dibersihkan. Dalam hal ini, sensor bekerja dengan memancarkan sinar infrared yang ke permukaan filter, dimana apabila filter bersih (dalam arti tidak ada kumpulan debu maka infrared tidak akan terpantul dan terdeteksi oleh fototransistor (bagian dari sensor). Sensor ini diharapkan akan bekerja dengan memanfaatkan pantulan infrared dari sensor oleh debu dan kotoran di permukaan filter sehingga terdeteksi (adanya debu dan kotoran tersebut). Fan
Alat ini fungsi utamanya adalah untuk menjalankan sirkulasi udara di dalam alat. Fan akan menarik udara yang ada pada chamber kemudian mendorongnya ke luar melalui saluran udara keluar (outlet). Kerja dari kipas ini sama dengan Lampu UV dimana dikendalikan oleh mikrokontroler. Mikrokontroler akan memerintahkannya untuk bekerja dengan mengaktifkan relay, dimana supply untuk kipas dan lampu UV mengalir melalui kontaktor relay. 3.3.1. Perangkat Keras (Hardware) Seperti yang dijelaskan sebelumnya bahwa perangkat keras di sini merupakan komponen komponen alat yang dapat dilihat secara fisik. Dalam hal ini akan dijelaskan dengan dibagi menjadi beberapa blok agar lebih mudah. Dalam setiap bloknya, akan dijelaskan lebih rinci sehingga lebih jelas maksud, tujuan dan kegunaannya. 3.3.1.1. Rangkaian Power Supply Ini merupakan tegangan catu daya yang berfungsi sebagai sumber tegangan utama pada alat. Gambar 3.3 Rangkaian power supply Seperti yang dijelaskan sebelumnya bahwa rangkaian ini dibagi menjadi dua jenis sumber tegangan, AC dan DC. Sumber tegangan yang digunakan adalah DC 5V dan 12V serta AC 220V. AC 220V digunakan secara langsung melalui switching pada relay yang dikendalikan mikrokontroler. 3.3.1.2. Rangkaian Mikrokontroler
Ini merupakan rangkaian yang mengendalikan dan memerintahkan kerja alat, khususnya dalam mengendalikan kerja fan, hourmeter, lampu UV, dan lainnya. Gambar 3.4 Rangkaian Mikrokontroler Rangkaian ini menggunakan IC mikrokontroler 28 pin yang telah berisi program di dalamnya. Terdapat pula port untuk ISP, dimana digunakan untuk melakukan konektivitas kepada downloader sehingga dapat langsung dihubungkan dan dilakukan penghapusan ataupun download program. Terdapat sebuah pin yang terhubung ke sebuah tombol yang berfungsi untuk reset. Salah satu port lain digunakan untuk tampilan langsung ke LCD. 3.3.1.3. Rangkaian Sensor Sensor pada alat ini digunakan satu set optopair yang merupakan pasangan LED infrared dan fototransistor. Pasangan optopair inilah yang akan terus memantau kondisi filter yang digunakan.
Gambar 3.5 Rangkaian Sensor Pada rangkaian ini terdapat IC 741 yang berfungsi sebagai pengkondisi sinyal dari sensor. 3.3.2. Perencanaan Alat dengan Perangkat Lunak Perangkat lunak merupakan salah satu bagian penting sistem pada air purifier ini. Hal ini dikarenakan sistem kerja masing-masing komponen elektronik dikendalikan oleh software di dalam mikrokontroler. Perangkat lunak yang digunakan disini adalah program dengan code vision yang ditanamkan pada ATMega8. Program ini akan melakukan penghitungan waktu selama lampu UV menyala sebagai hourmeter. Program ini juga melakukan akan menentukan kerja dari masing-masing komponen termasuk untuk proses aktivasi fan yang berjalan setelah 60 detik sejak awal alat dinyalakan. Setelah kelengkapan terpenuhi, baik hardware dan software, maka diharapkan Air purifier bekerja maksimal sesuai dengan tahapan kerja yang direncanakan. Cara kerja alat yang diinginkan adalah pada saat alat dihubungkan ke listrik maka alat masih non-aktif. Setelah saklar power diaktifkan maka alat akan bekerja dengan diawali oleh nyalanya lampu UV dan perhitungan hour meter sedangkan kipas masih dalam keadaan mati. Dalam hal ini hour meter
masih belum ditampilkan pada LCD karena LCD masih menampilkan menu awal yaitu pengecekan filter. Pengecekan filter adalah poin penting, karena jika kondisi filter terdeteksi kotor maka software hanya akan looping dan tidak akan bekerja lebih lanjut. Apabila filter terdeteksi bersih maka LCD akan menampilkan hourmeter dengan lanjutan perhitungan sejak awal lampu menyala, dalam kondisi ini kipas juga menyala sehingga hourmeter bekerja secara keseluruhan. Program akan memulai melakukan perintah sejak awal alat mendapatkan catu daya dan terkoneksi dengan bagian-bagian penting alat untuk melaksanakan perintah dan menjalankan fungsi masing-masing sehingga terkoneksi menjadi sebuah unit air purifier.