BAB III PERANCANGAN SISTEM

BAB III PERANCANGAN SISTEM Pada bab ini membahas perencanaan dan pembuatan dari alat yang akan dibuat yaitu Perencanaan dan Pembuatan Pengendali Suhu Ruangan Berdasarkan Jumlah Orang ini memiliki 4 tahapan utama yaitu perancangan perangkat keras, mekanik, elektronik dan perangkat lunak. 3.1 Diagram Blok Alat Berikut ini dijelaskan mengenai diagram blok, beserta perencanaan perangkat keras secara keseluruhan. Perencanaan dan pembuatan pengendali suhu ruangan berdasarkan jumlah orang dapat diperlihatkan pada Gambar 3.1 terlihat beberapa bagian yang penting antara lain : 1. Rangkaian Power supply, sebagai supply tegangan pada tiap-tiap rangkaian. 2. Rangkaian Arduino Uno sebagai pusat pengendali 3. Rangkaian Sensor PIR, sebagai informasi (masukan) yang mendeteksi tidak atau adanya pergerakan. 4. Rangkaian Sensor DHT11, sebagai informasi (masukan) yang mendeteksi suhu dan kelembapan. 5. Rangkaian Driver motor DC, sebagai pengendali kecepatan kipas angin DC. 6. Rangkaian LCD, sebagai informasi yang menampilkan suhu di dalam ruangan dan ada berapa jumlah orang yang ada di dalam ruangan tersebut. 15

16 Gambar 3.1 Diagram Blok Pengendali Suhu Ruangan Berdasarkan Jumlah Orang Secara Keseluruhan Pada diagram blok Pengendali Suhu Ruangan Berdasarkan Jumlah Orang ini, arduino berfungsi sebagai pusat pengendali yang sangat penting. Arduino mendapat masukan sensor yang kemudian diproses dan memberikan keluaran logika 1 (+5 Volt) dan logika 0 (Ground) tergantung dari program yang dimasukkan nantinya. Pada diagram blok Gambar 3.1. terlihat arah panah sensor DHT11mengarah pada arduino, ini berarti arduino mendapat masukan dari sensor DHT11. Masukan yang diberikan pada arduino adalah baris data digital 40 bits, yang terdiri dari 16 bit data temperatur, 16 bit data humidity dan 8 bit data parity yang kemudian diproses oleh arduino. Kemudian arah panah pada PIR juga mengarah pada arduino yang berarti arduino mendapat masukan dari sensor PIR. Sensor PIR ini memberikan tegangan masukan digital selama beberapa mili detik. Pada arduino terdapat anak panah kebawah menuju driver motor yang berfungsi arduino memberikan sinyal PWM ke motor driver. Fungsi dari driver motor adalah sebagai penguat sinyal yang mensuply kipas untuk mengatur hidup matinya kipas serta mengatur kecepatannya. Perancangan sistem peralatan pada pengendali suhu ruangan berdasarkan jumlah orang ini menggunakan dua buah kipas DC, satu buah sensor DHT 11 dan dua buah sensor PIR. Kipas DC disini digunakan untuk mendinginkan ruangan. Bekerjanya kipas DC ini dikontrol oleh arduino. Penggunaan arduino sebagai pusat pengendali adalah untuk mempermudah dalam pengoperasian alat, berikut ini adalah langkah-langkah kerja alat berikut urutan alur kerja program.

17 Pada saat belum ada penekanan saklar power, maka kondisi alat belum ada yang bekerja. Saat saklar dihidupkan, maka Arduino melakukan inilisiasi pada port. Arduino melakukan pembacaan data pada sensor DHT11 dan kemudian data diproses oleh arduino dan menampilkan suhu dan kelembapan pada LCD. Saat sensor PIR 1 (pintu masuk) mendeteksi adanya pergerakan, maka Arduino memproses data tersebut dan menampilkannya ke LCD jumlah orang yang masuk ke dalam ruangan. Jika ada pergerakan lagi pada sensor PIR 1, maka tampilan jumlah orang pada LCD yang masuk ke dalam ruangan bertambah sampai dengan seterusnya. Saat sensor PIR 2 (pintu keluar) mendeteksi adanya pergerakan, maka Arduino memproses data tersebut dan menampilkannya ke LCD sisa orang yang ada di dalam ruangan. Jika ada pergerakan lagi pada sensor PIR 1, maka tampilan jumlah orang pada LCD yang masuk ke dalam ruangan berkurang sampai dengan seterusnya. Untuk kipas angin akan menyala berdasarkan jumlah orang yang ada di dalam ruangan. Apabila tidak orang yang ada didalam ruangan, maka kipas DC 1 dan kipas DC 2 akan mati. Apabila jumlah orang yang ada didalam ruangan 1 sampai dengan 5 maka kipas DC 1 berputar pelan dan kipas DC 2 mati. Apabila jumlah orang yang ada didalam ruangan 6 sampai dengan 10 maka kipas DC 1 dan kipas DC 2 berputar pelan. Apabila jumlah orang yang ada didalam ruangan 11 sampai dengan 15 maka kipas DC 1 berputar kencang dan kipas DC 2 berputar pelan. Apabila jumlah orang yang ada didalam ruangan lebih dari 16, maka kipas DC 1 dan kipas DC 2 berputar kencang. Jika saklar dimatikan, maka semua sistem akan berhenti dan alat tidak akan bekerja.

18 Pada rangkaian sensor PIR dan rangkaian sensor DHT 11 diberi tegangan +5 Volt, sedangkan rangkaian arduino menggunakan tegangan power supply +12 Volt untuk rangkaian driver motor menggunakan tegangan power supply +5 Volt dan +12 Volt. Untuk mengetahui mengenai hubungan antara rangkaian yang direncanakan dalam pembuatan hardware pengendali suhu ruangan berdasarkan jumlah orang secara garis besar pada Gambar 3.1. 3.2 Perancangan Mekanik Pada perancangan mekanik, akan dirancang pengendali suhu ruangan berdasarkan jumlah orang. Perancangan ini disesuaikan dengan kondisi yang diperlukan untuk pengendali suhu ruangan. Perancangan ini dibuat dengan memiliki panjang dan lebar sesuai Gambar 3.2. tentang perancangan pengendali suhu ruangan berdasarkan jumlah orang. Didalam perancangan mekanik ini, peletakan sensor DHT11 di letakkan di tengahtengah ruangan agak berjauhan dengan kipas agar kondisi suhu dan kelembapan di dalam ruangan tersebut benar-benar menggambarkan kondisi yang aktual. Oleh sebab itu sensor DHT11 diletakkan di belakang atas ruangan seperti yang terlihat pada gambar 3.2. Sedangkan pada sisi atas pintu masuk terdapat sensor PIR 1 yang dimana sensor ini berfungsi untuk mendeteksi apabila ada pergerakan oleh manusia yang masuk ke dalam ruangan tersebut. Sedangkan pada sisi atas pintu keluar terdapat sensor PIR 2 yang dimana sensor ini berfungsi untuk mendeteksi apabila ada pergerakan oleh manusia yang ke luar ruangan tersebut. Untuk peletakkan LCD itu tersendiri diletakkan di antara pintu masuk dan keluar sehingga informasi mengenai jumlah orang yang ada di dalam ruangan serta suhu dan kelembapannya dapat dilihat.

19 SENSOR DHT 11 KIPAS 2 SENSOR PIR 1 LCD 2X16 SENSOR PIR 2 KIPAS 1 POWER SUPPLY DRIVER MOTOR PINTU MASUK ARDUINO PINTU KELUAR Gambar 3.2 Disain Sistem Mekanik Pengendali Suhu Ruangan Berdasarkan Jumlah Orang 3.3 Perancangan Elektronik Rangkaian elektonik yang dipakai untuk pengontrol mati, hidup, pelan dan cepatnya kipas ini antara lain rangkaian power supply digunakan untuk supply tegangan yang di butuhkan oleh driver motor, arduino sebagai pusat pengendali, rangkaian sensor PIR, LCD dan rangkaian sensor DHT11. Rangkaian power supply digunakan untuk mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC, rangkaian driver motor digunakan untuk menguatkasn sinyal yang dikeluarkan oleh arduino untuk mengatur nyala dan kecepatan kipas. Sedangkan rangkaian arduino ini digunakan mengatur kerja dari driver motor, sensor PIR, LCD dan sensor DHT 11 dengan bahasa pemograman arduino.

20 MOTOR DIVER KIPAS 1 KIPAS 2 PIR 2 PIR 1 LCD 2X16 12 V DHT 11 5 V 5 V Gambar 3.3 Disain Sistem Elektronik, Sensor, Aktuator dan Prosesor. 3.3.1 Driver Motor Driver motor ini dibuat dengan logika yang mempunyai kondisi bila keadaan dalam ruangan terdapat orang yang di deteksi oleh sensor PIR, maka driver motor akan menghidupkan kipas. Untuk logika di dalam ruangan terdapat 1 sampai dengan 5 orang, maka kipas 1 berputar pelan dan kipas 2 mati. Untuk logika di dalam ruangan terdapat 6 sampai dengan 10 orang, maka kipas 1 dan kipas 2 berputar pelan. Untuk logika di dalam ruangan terdapat 11 sampai dengan 15 orang, maka kipas 1 berputar cepat dan kipas 2 berputar pelan. Untuk logika di dalam ruangan terdapat lebih dari 15 orang, maka kipas 1 dan kipas 2 berputar cepat. Dan apabila tidak ada orang di dalam ruangan, kipas 1 dan kipas 2 tidak berputar. Driver motor digunakan untuk mengontrol hidup, mati, pelan dan cepatnya kipas berputar dengan tegangan supply sebesar +12 Volt dan +5 Volt. Tegangan +5 Volt pada

21 rangkaian Driver motor berfungsi untuk mencatu IC L298 sedangkan tegangan +12 Volt pada rangkaian Driver motor berfungsi mencatu kipas 1 dan kipas 2. Pada rangkaian Driver motor ini terdapat empat dioda. Dioda ini berfungsi sebagai penganman IC L298 apabila terdapat sisa arus yang ditimbulkan oleh putaran kipas DC. Untuk kaki 6 dan 11 pada IC L298 diberikan rangkaian pull up yaitu dengan cara memasang resistor 10K Ohm yang dihubungkan dengan tegangan +5V. Fungsi dari rangkaian pull up ini berfungsi untuk memastikan bahwa logika sinyal yang masuk pada kaki enable 1 dan enable 2 mendapat logika high dan untuk menjaga apabila kaki-kaki tersebut tidak terhubung atau terputus pada suatu logika 1 (high) atau 0 (low), dalam hal ini adalah tegangan mengambang. Gambar 3.4 Rangkaian Driver Motor. Cara kerja driver motor untuk kipas adalah apabila kedua kaki input 1 dan input 2 diberikan logika 1 (high) atau 0 (low), maka kipas tidak berputar. Apabila kaki input 1 diberikan logika 1 (high) dan kaki input 2 diberikan logika 0 (low), maka kipas akan berputar. Apabila kaki input 2 diberikan logika 1 (high) dan kaki input 1 diberikan logika 0 (low), maka kipas tidak berputar. Pada semua logika diatas tidak berfungsi apabila kaki enable diberikan logika 0 (low). Hal ini berlaku juga dengan kaki input 3 dan input 4.

22 3.3.2 Arduino Arduino merupakan sistem kontrol dari keseluruhan sistem kerja pada alat ini. Pada proyek ini digunakan arduino uno, digunakan arduino uno karena bahasa pemrograman tersebut adalah bahasa C yaitu bahasa pemrograman tingkat menengah (bahasa instruksi program mendekati bahasa manusia) sehingga lebih mudah untuk membuat atau menerapkan suatu algoritma program tetapi sudah dimodifikasi dan dibuat lebih sederhana agar mudah digunakan. Kelebihan lainnya adalah setiap pin dalam satu port dapat ditentukan sebagai masukan atau keluaran secara mudah karena didalamnya sudah dilengkapi fasilitas tersendiri untuk inisialisasi. Untuk gambar arduino uno ditunjukkan pada Gambar 3.5. Arduino merupakan platform open source baik secara hardware dan software. Arduino terdiri dari mikrokontroller megaavr Atmega328, dengan menggunakan Kristal osilator 16 Mhz. Catu daya yang dibutuhkan untuk mensupply minimum system arduino dengan tegangan DC 5V. Port arduino Atmega series terdiri dari 20 pin yang meliputi 14 pin I/O digital dengan 6 pin dapat berfungsi sebagai output PWM (Pulse Width Modulation) dan pin I/O analog. Kelebihan arduino adalah tidak membutuhkan flash programmer external karena didalam chip microcontroller arduino telah diisi dengan bootloader yang membuat proses upload menjadi lebih sederhana. Untuk koneksi terhadap komputer dapat menggunakan RS232 to TTL Converter atau menggunakan Chip USB ke serial converter seperti FTDI FT232. Pada sistem minimum Arduino cara komunikasi antara komputer yaitu dengan menggunakan kabel USB printer yang disambungkan ke komputer. Keluaran kabel dari Arduino Uno kemudian disambungkan ke USB komputer. Dalam hal ini, pada saat pemasangan USB ke komputer harus diyakinkan bahwa device ArduinoUno terdeteksi pada komputer. 3.3.3 DHT11 (Sensor Suhu dan Kelembapan) Dalam pembuatan alat ini, kita menggunakan sensor DHT11 yang dimana kaki 2 (data) di berikan sebuah resistor yang kemudian dihubungkan ke tegangan +5 Volt (rangkaian pull up resistor). Kemudian kaki 1 (VCC) diberikan tegangan +5 Volt. Kaki 3 (NC) di biarkan tidak terhubung, sedangkan kaki 4 (GND) di berikan tegangan 0 Volt. Seperti terlihat pada Gambar 3.7. Keluaran dari rangkaian pullup resistor ini nantinya akan dimasukkan ke kaki Arduino pin A5. Rangkaian pullup ini berfungsi agar data yang dikirimkan oleh sensor DHT11 ke Arduino dapat di baca dengan baik. Rangkaian pullup resistor ini berfungsi untuk mengatasi

23 kondisi floating yang terjadi pada suatu rangkaian agar terdefinisi ke sinyal high atau low. Floating adalah kondisi dimana sinyal tidak terdefinisi yang berarti sinyal yang dibaca oleh Arduino adalah random. 3.4 Perancangan Perangkat Lunak Perangkat lunak yang direncanakan adalah perangkat lunak untuk mendukung perangkat keras. Perangkat lunak untuk Arduino dengan menggunakan program Arduino. Pada Gambar 3.1 dapat dilihat gambar bagan dari keseluruhan sistem, dengan penjelasan yang dapat dikelompokkan menjadi algoritma sensor PIR, algoritma DHT11, algoritma Arduino dan algoritma driver motor. Algoritma Sensor PIR (Passive Infra Red). Ketika sensor Passive Infra-Red mendeteksi ada perbedaan suhu dan gerakan pada suatu ruangan maka sensor akan mengirimkan sinyal sebesar +5 Volt ke Arduino yang berarti bernilai logika 1. Nilai logika ini disimpan dalam sebuah variabel yang selanjutnya akan diproses oleh Arduino. Algoritma DHT11. DHT11 disini adalah untuk mendeteksi suhu dan kelembapan pada suatu ruangan. DHT11 ini akan mengirimkan data 40 bits ke kaki Arduino yang dipecah menjadi 5 segments. Setiap segment tersebut berisikan 8 bits,2 segment berisikan data kelembapan, 2 segment berisikan temperature dan satu segement berisikan penjumlahan dari ke empat macam segment tersebut. Segment terakhir ini berfungi untuk mengetahui apakah data yang dikirim apakah sudah benar atau tidak. Data ini kemudian akan diproses oleh arduino. Algoritma Mikrokontroler Mikrokontroler menerima masukan data dari sensor PIR 1. Dan jika data bernilai logika 1 maka mikrokontroler akan menyimpan data tersebut ke jumlah orang yang ada di ruangan sebanyak 1. Kemudian mikrokontroler membaca data jumlah orang yang ada di ruangan, Apabila jumlah orang di dalam ruangan antara 1 sampai dengan 5 orang. Maka mikrokontroler mengirimkan sinyal PWM sebesar 80 bit ke driver motor 1 dan sinyal PWM sebesar 0 bit ke driver motor 2. Apabila jumlah orang di dalam ruangan antara 6 sampai dengan 10 orang. Maka mikrokontroler mengirimkan sinyal PWM sebesar 80 bit ke driver motor 1 dan driver motor 2. Apabila jumlah orang di dalam ruangan antara 11 sampai dengan

24 15 orang. Maka mikrokontroler mengirimkan sinyal PWM sebesar 255 bit ke driver motor 1 dan sinyal PWM sebesar 80 bit ke driver motor 2. Apabila jumlah orang di dalam ruangan antara 16 lebih. Maka mikrokontroler mengirimkan sinyal PWM sebesar 255 bit ke driver motor 1 dan ke driver motor 2. Apabila mikrokontroler menerima masukkan data dari sensor PIR 2 yang bernilai logika 1, maka mikrokontroler akan mengurankan 1 ke data jumlah orang yang ada di dalam ruangan. Apabila Jumlah orang di dalam ruangan tidak ada, maka mikrokontroler mengirimkan sinyal PWM sebesar 0 bit ke driver motor 1 dan driver motor 2. Mikrokontroler juga mengambil data masukan pada DHT 11 dan diproses yang kemudian data tersebut di tampilkan ke dalam LCD. Algoritma Driver Motor Pada saat driver motor menerima masukan sinyal PWM dari mikrokontroler maka driver motor akan memberikan sumber DC 12Volt dengan output mengikuti sinyal PWM ke kipas. Artinya bila mikrokontroler memberikan data 80 bit, maka 80 bit di bagi 255 bit kemudian di kalikan tegangan DC 12 Volt. Nilai sumber tegangan DC yang di dapat kipas adalah 3,76 Volt yang artinya kipas berputar pelan. Apabila data yang dikirimkan sebesar 255 bit, maka tegangan yang di dapatkan kipas adalash sebesar 12 Volt. Dalam hal ini kipas berputar cepat.

25 Mulai Pengukuran suhu dan kelembaban pada Sensor DHT 11 Ya Tidak Tidak Ada pergerakan pada sensor PIR 1 (pintu masuk) atau PIR 2 (pintu keluar) Ya LCD menampilkan data jumlah orang, suhu dan kelembaban dalam ruangan Pengolahan data dengan Arduino Jumlah orang ( 0 ) ( 1-5 ) ( 6-10 ) ( 11-15 ) ( > 15 ) Kipas 1 berputar mati Kipas 2 berputar mati Kipas 1 berputar pelan Kipas 2 berputar mati Kipas 1 berputar pelan Kipas 2 berputar pelan Kipas 1 berputar cepat Kipas 2 berputar pelan Kipas 1 berputar pelan Kipas 2 berputar cepat Selesai Gambar 3.5 Flowchart Sistem.