BAB III PERANCANGAN ALAT 3.1 Perangkat Keras dan Rangkaian Elektronika Adapun alat yang digunakan yaitu : 1. Sensor HC-SR 04 Sensor ultrasonik dirangkai dengan arduino, seperti pada gambar di bawah ini. Gambar 3.1 Rangkaian Sensor Ultrasonik dengan Arduino 27
Pada gambar 3.1 menerangkan bahwa Pin VCC pada sensor ultrasonik terhubung ke pin 5 V pada arduino, Pin GND pada sensor ultrasonik terhubung ke pin GND pada arduino. Pin trig pada sensor ultrasonik terhubung ke pin 6 pada arduino. Pin echo pada sensor ultrasonic terhubung ke pin 5 pada arduino. 2. Sensor Elektroda Gambar 3.2 Rangkaian Sensor Elektroda Pada gambar 3.2 menjelaskan bahwa : 28
Untuk pin (+) pada sensor elektroda terhubung ke 5 V pada catu daya Untuk pin (-) pada sensor elektroda terhubung ke GND pada catu daya. Untuk pin elektroda terhubung ke plat logam yang di tempatkan pada sumur. Untuk output sensor elektroda terhubung ke pin 9 pada arduino. 3. Arduino UNO R3 Gambar 3.3 Rangkaian Arduino Uno R3 Mikrokontroller yang digunakan adalah arduino uno R3, seperti pada gambar 3.3. dimana arduino uno R3 mempunyai input/output digital dan input analog. 29
4. LCD 20 x 4 Gambar 3.4 Rangkaian Liquid Crystal Display (LCD) Gambar 3.3 menerangkan bahwa rangakaian LCD sebagai berikut : Pin VDD pada LCD terhubung ke 5 V pada arduino. Pin VSS pada LCD terhubung ke GND pada arduino. Pin 0 pada LCD terhubung ke potensiometer bagian tengah. Pin RS pada LCD terhubung ke pin 12 pada arduino. Pin RW pada LCD terhubung ke GND pada ardunio. Pin E pada LCD terhubung ke pin 8 pada arduino. Pin D4 pada LCD terhubung ke pin 7 pada arduino. Pin D5 pada LCD terhubung ke pin 4 pada arduino. Pin D6 pada LCD terhubung ke pin 3 pada arduino. Pin D7 pada LCD terhubung ke pin 2 pada arduino. 30
Pin A pada LCD terhubung ke potensiometer sisi kiri. Pin K pada LCD terhubung ke potensiometer sisi kanan. 5. Power Supply Gambar 3.5 Rangkaian Catu Daya Pada gambar 3.5 menerangkan bahwa : Untuk pin 5 VAC terhubung dengan transformator 6VAC. Untuk pin 12 VAC terhubung dengan transformator 12 VAC. Untuk pin 12 VDC terhubung ke arduino uno. Untuk pin 5 VDC terhubung ke sensor elektroda dan relay-relay 31
. 6. Relay Shield Type relay shield yang digunakan adalah SRD-05VDC-SL-C. Gambar 3.6 Rangkaian Relay Shield Gambar 3.6 menjelaskan bahwa pada rangakaian adalah sebagai berikut : Pin VCC pada relay shield terhubung ke pin 5 V pada arduino. Pin GND pada relay shield terhubung ke pin GND pada arduino. Pin IN pada relay shield terhubung ke pin 13 pada arduino. Relay input terhubung ke tegangan 220 VAC. Relay output terhubung ke mesin pompa air. 32
7. Serial Wifi ESP8266 Gambar 3.7 Rangkaian Serial Wifi ESP8266 Pada gambar 3.7 menjelaskan bahwa rangkaian serial wifi ESP8266 adalah : Pin VCC pada serial wifi ESP8266 terhubung ke pin 3,3 V pada arduino. Pin GND pada serial wifi ESP8266 terhubung ke pin GND pada arduino. Pin RX pada serial wifi ESP8266 terhubung ke pin 10 pada arduino. Pin TX pada serial wifi ESP8266 terhubung ke pin 11 pada arduino. 33
8. Mesin Pompa Air Mesin pompa air yang digunakan adalah mesin pompa yang digunakan pada aquarium dengan type SN-3500. Gambar 3.8 Rangkaian Mesin Pompa Air Pada gambar diatas menjelaskan rangkaian mesin pompa air yang terhubung pada relay, dimana : Relay Input terhubung ke fasa tegangan 220 VAC. Untuk Netral dari tegangan 220 VAC langsung terhubung ke mesin pompa air. 34
9. Kran Air Kran air yang digunakan adalah type UD-08 Gambar 3.9 Rangkaian Listrik Kran Air Gambar 3.9 menerangkan bahwa, kran air dapat berfungsi jika ada tegangan 220 VAC yang masuk. Tegangan yang masuk ke kran air dibantu dengan menggunakan relay. Relay yang digunakan adalah 5VDC. Sumber 5VDC yang tersambung ke lilitan relay diputus dan disambung melalui sakelar. Skema Rangkaian alat kontrol otomatis mesin pompa air: terdiri dari komponen-komponen elektronik yang telah terangkai menjadi suatu alat. Dimana alat tersebut berfungsi untuk mengoperasikan mesin pompa air secara otomatis, dengan menggunakan sensor ultrasonik dan sensor elektroda. Sensor ultrasonik diletakan pada penampungan air, sedangkan untuk sensor elektroda diletakan pada sumber air. Seperti skema rangkaian secara keseluruhan pada gambar 3.10. 35
Gambar 3.10 Skema Rangkaian Kontrol Mesin Otomatis Pompa Air Pada gambar 3.10 menerangkan bahwa prinsip kerja rangkaian secara keseluruhan adalah sebagai berikut : 36
Prinsip kerja rangkaian : Rangkaian ini mempunyai catu daya dengan tegangan 5VDC dan 12VDC. Dimana tegangan 5 volt digunakan pada sensor elektroda. Sedangkan untuk tegangan 12 volt digunakan pada arduino uno. Catu daya untuk sensor ultrasonic HC-SR04, LCD 20x4 dan relay shield menggunakan catu daya 5 volt pada arduino. Prinsip kerja rangkaiannya adalah, pada saat penampung air yang dipasang sensor ultrasonic HC-SR04 dalam keadaan kosong dan sumber air yang dipasang sensor elektroda dalam keadaan kosong, maka mesin pompa air yang melalui relay tidak aktif. Pada saat penampung air dalam keadaan kosong dan sumber air dalam keadaan penuh, maka mesin pompa air yang melalui relay akan aktif. Pada saat penampung air penuh dan sumber air kosong, maka mesin pompa air tidak aktif. Pada saat penampung air dalam keadaan penuh dan sumber air pada sumur dalam keadaan penuh, maka mesin pompa air tidak aktif. Kemudian jarak yang terukur oleh sensor ultrasonik HC-SR04 diteruskan ke Liquid Crystal Display (LCD), sehingga dapat termonitor. Jarak ketinggian antara air dengan sensor ultrasonik yang dideteksi untuk batas atas adalah 5 cm, dan untuk batas bawah adalah 19 cm. sesuai dengan dimensi penampung air. Sedang untuk sensor elektroda berfungsi sebagai pengaman mesin pompa air terhadap panas berlebihan yang mengakibatkan kerusakan, dikarenakan terlalu lama waktu menyala tanpa ada air yang terhisap dari sumber air. 37
3.2 Blok Diagram Hubungan Komponen Utama Blok diagram aplikasi ARDUINO menggunakan masukan Sensor HC-SR 04, Sensor Elektroda, dengan keluaran mesin pompa air, LCD dan direkam melalui jaringan wifi. seperti dilihat pada gambar berikut : Gambar 3.11 Blok Diagram Komponen Utama Pada gambar 3.11 disebutkan mempunyai dua input yang terdiri dari sensor ultrasonic HC-SR04 dan sensor elektroda. Sedangkan keluarannya mempunyai 3 output yang terdiri dari LCD 20x4, mesin pompa air, dan serial wifi esp8266. 3.3 Perangkat Lunak Untuk diagram alir, program aplikasi ARDUINO menggunakan masukan sensor ultrasonic, sensor elektroda dengan keluaran mesin pompa air dan LCD 38
20x4, serta rekaman data melalui jaringan wifi yang oleh serial wifi esp8266. Dimana diagram alir sebagai berikut : Start Inisialisasi LCD dan Sensor Baca ketinggian dan debit air Tampilkan Ke LCD dan WIFI Keadaan air pada tandon dan sumur Mesin Pompa air OFF Mesin Pompa Air ON Gambar 3.12 Diagram Alir 39
Pada gambar 3.12 menjelaskan bahwa urutannya dari start, kemudian proses mengenali LCD dan sensor, kemudian pembacaan ketinggian air pada penampung oleh sensor ultrasonic dan pembacaan debit air pada sumber oleh sensor elektroda. Jika tandon LOW dan sumur LOW, mesin pompa OFF. Jika tandon LOW dan sumur FULL, mesin pompa air ON. Jika tandon FULL dan sumur LOW, mesin pompa air OFF. Jika tandon FULL dan sumur FULL, maka mesin pompa air OFF. Program / Scetch Arduino #include <NewPing.h> #include <LiquidCrystal.h> LiquidCrystal lcd(12, 8, 7, 4, 3, 2); NewPing sonar1(6, 5, 19); // 6 PIN TRIGGER, 5 PIN ECHO, 19 JARAK MAKSIMAL SENSOR #define pingspeed 1000 unsigned int time1; int jarak1; void setup() { lcd.begin(20, 4); 40
lcd.setcursor(0, 0); lcd.print("sakim Project"); lcd.setcursor(0, 1); lcd.print("rancang Bangun"); lcd.setcursor(0, 2); lcd.print("kontrol Otomatis"); lcd.setcursor(0, 3); lcd.print("mesin Pompa Air"); delay(3000); //delay 3 detik pinmode(13,output); Serial.begin(115200); } void loop() { time1 = sonar1.ping(); jarak1 = time1 / US_ROUNDTRIP_CM; //rumus jarak otomatis Serial.print(jarak1); lcd.setcursor(0, 0); lcd.clear(); lcd.print("jarak:"); lcd.setcursor(7, 0); lcd.print(jarak1); lcd.setcursor(10, 0); 41
lcd.print("cm"); delay(500); if(jarak1<=5){ lcd.setcursor(2,2); lcd.print("full"); delay(1500); digitalwrite(13,high); } if(jarak1==10){ lcd.setcursor(2,2); lcd.print("middle"); delay(1500); } if(jarak1>=15){ lcd.setcursor(2,2); lcd.print("low"); delay(1500); digitalwrite(13,low); } } 42
3.4 Perancangan Mekanik Berikut ini merupakan gambar dari model perancangan sistem, tata letak sensor dan kran dalam desain bentuk fisik : Gambar 3.13 Fisik Model Perancangan Alat Bahan mekanik yang digunakan untuk membentuk kotak sebagai tempat komponen-komponen yang telah dirangkai di dalamnya, termasuk instalasi selang air, berbahan jenis akrilik. 43