BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM 3.1. Pengantar Perancangan System Pada bab ini dibahas tentang perancangan dan pembuatan Alat Sistem Monitoring Volume dan Kejernihan Air pada Tangki Air Berbasis Labview Menggunakan NI MyRio-1900. Pembuatan sistem ini akan mempermudah memonitoring kondisi air dalam tangki, dengan menggunakan alat ini, operator dapat mengetahui kondisi peringatan dini apabila ketinggian air pada tangki sudah habis dan tingkat kejernihan air pada tangki secara langsung pada komputer melalui software Labview. Agar sistem tersebut dapat berjalan dengan baik dan sempurna, maka diperlukan perancangan dan pembuatan sistem, baik secara software maupun hardware untuk mendukung keseluruhan sistem yang akan di uji. Alat yang akan digunakan diantaranya NI MyRio-1900 sebagai kontrol dari sistem, sensor Ultrasonik SRF04 sebagai sensor pendeteksi ketinggian air, sensor GE Turbidity sebagai pendeteksi kekeruhan air dan output menggunakan Module relay sebagai saklar pada pompa air, serta PC yang berfungsi sebagai memoniroting dan juga pengontrol jarak jauh menggunakan sambungan nirkabel atai wifi pada software Labview. 3.2. Diagram Blok dan Prinsip Kerja System 3.2.1. Diagram Blok Sistem Studi tentang Rancang Bangun Alat Sistem Monitoring Volume Dan Kejernihan Air Pada Tangki Berbasis Labview Dengan Kontroller Ni Myrio memiliki prinsip kerja sebagaimana digambarkan pada diagram blokseperti pada Gambar 3.1. 26
Power Supply Water Pump Gambar 3.1.Diagram Blok Perancangan Sistem Pada proses awal, perancangan dilakukan pada pembuatan tangki prototype yang telah dibuat sesuai dengan degradasi ukuran dari jarak pendeteksi sensor ultrasonik SRF04 dimana sensor dapat mendeteksi air dalam tangki dan akan membaca frekuwensi jarak sehingga dapat menampilkan pada labview. Setelah perancangan akan diberikan pengalamatan dimana titik minimum dan maksimum kondisi air yang berfungsi pengiriman sinyal deteksi sebagai mengontrol module relay untuk on-off pada waterpump atau pengisian air yang otomatis dengan kontrol NI MyRio. Pada sensor GE Turbidity sendiri sebagai pendeteksi ketika keadaan air keruh atau jernih, sehingga dapat mengetahui kondisi level kejernihan air dalam tangki melalui indikator pada front panel. Semua proses hasil dari pendeteksi sensor sensor ini diterima MyRio dan akan dikontrol melalui software LabView yang dihubungkan melalui wireless atau wifi yang sudah diprogram dan dibuat pada modul NI MyRio-1900 sehingga mampu mengontrol dan memonitoring jarak jauh tanpa kabel mengirim sinyal hasil pendeteksi sensor. Selain itu melakukan pemrograman pada PC sebagai media pengontrol aktifitas monitoring yang merupakan sarana bagi operator untuk mengetahui volume dan kejernihan air pada tangki prototype. Interaksi yang di lakukan oleh sensor akan mengeluarkan tampilan berupa informasi monitoring sesuai kondisi air didalam tangki dengan menggunakan software LabView. 27
3.2.2. Flow Chart Sistem MULAI Mengaktifkan keseluruhan perangkat Mendeteksi Sensor Volume Water high / low T Module relay on/off Y Waterpump on/off Memonitoring kondisi volume dan kejernihan air SELESAI Gambar 3.2.Flowchart Sistem Pada flowchart diatas, untuk memulai pekerjaan sebuah sistem maka harus melakukan tahapan awal yaitu dengan mengaktifkan keseluruhan perangkat, kemudian sensor membaca volume dan kejernihan air setelah itu melakukan pencocokan batas minimum ketinggian air dan kekeruhan air, apabila sensor mendeteksi batas minumum maka relay akan kondisi terhubung sehingga pompa air akan hidup, dan ketika kondisi air keruh ataupun jernih terdeteksi maka sinyal 28
akan mengirimkan ke NI MyRio-1900 sehingga dapat menampilkan indikator kondisi air dalam tangki prototype pada front panel pada software LabView. 3.3. Perancangan dan Pembuatan Mekanik Pada perancangan dan pembuatan mekanik dalam sistem alat monitoring volume dan kejernihan air ini akan dibuat dengan spesifikasi seperti pada Gambar 3.3. Gambar 3.3. Rancangan Mekanik 1. Tangki air prototype yang menyerupai seperti tandon air dengan bahan plat besi berbentuk tabung berdiameter tinggi 60 cm dan lebar 40 cm dengan daya tampung air kurang lebih 75 liter, rancangan ini mempunyai satu lubang pipa di bawah yang berfungsi sebagai keluarnya air dalam tangki dan satu lubang pipa diatas sebagai pengisisan air dari pompa air. 2. Tiang penyangga dengan ukuran lebar 3 cm panjang 40 cm dan tebal 0,3 cm yang berfungsi sebagai tiang penompang penempatan letak dari pada sensor. 3. Sensor ultrasonik SRF04 yang berfungsi sebagai alat ukur ketinggian dan kerendahan kondisi air yang ada didalam tangki. 4. Sensor kekeruhan air yaitu GE Turbidity yang berfungsi sebagai pendeteksi kondisi air disaat air itu keruh. 5. Water pumpatau pompa air disini berfungsi sebagai pengisian air pada tangki disaat kondisi air dalam tangki dititik minimum. 29
6. NI MyRio 1900yang berfungsi sebagai kontroler dari alat, yang memiliki kerja untuk memonitoring volume dan kejernihan air dalam tangki yang mampu diprogram menggunakan sambungan wireless. 7. PC merupakan human interface yang di kontrol melalui NI MyRio 1900 selain itu PC berfungsi sebagai memonitoring dengan melalui software Lab View. 3.4. Perancangan Hardware Pada pembuatan rancang bangun alat sistem monitoring volume dan kejernihan air pada tangki prototype dengan memiliki rangkaian pendukung hardware dengan spesifikasi yang di tunjukkan pada gambar di 3.4. 1. Input 2. Sistem Kontrol Wifi 3. Proses monitoring 4. Output Gambar 3.4. Rangkaian Hardware Tabel penjelasan pada rangkaian hardware dari semua sistem interface terhadap pin kontrol NI MyRio 1900. 30
Tabel 3.1. Penjelasan interface komponen terhadap NI MyRio. No Komponen MXP Connectors A dan B MSP Connectors C 1. Sensor Turbidity 2. Sensor Ultrasonik SRF 04 3. Relay Water Pump V Pin 1 +5V A G Pin 3 AIO Pin 6 AGND VCC Pin 1 +5V Trigger Pin 11 DIO 0 Echo Pin 13 DIO 1 Ground VCC Pin 12 DGND Pin 20 5V IN Pin 18 DIO 7/PWM 1 Ground Pin 19 DGND 3.4.1. Perancangan Sistem Kontrol NI MyRio Menggunakan Wifi Membuat Jaringan Wireless Menggunakan NI MyRIO (MyRIO Toolkit) berikut adalah penjelasan menggunakan salah satu fitur yang dimiliki modul NI MyRio-1900 sebagai jalur akses untuk membuat jaringan nirkabel. Jaringan nirkabel pada NI MyRio-1900 di sini mampu menerima hingga enam klien namun, national instruments menyarankan untuk menghubungkan paling banyak tiga klien untuk suatu jaringan nirkabel. Perancangan sistem kontrol tanpa kabel yang menggunakan wifi disini berfungsi sebagai penghubung antara kontrol modul NI MyRio-1900 terhadap Laptop komputer sehingga tidak lagi menggunakan sambungan kabel seperti modul mikrokontroller yang sudah ada sebelumnya. Artinya modul NI MyRio- 1900 sudah mampu dikontrol dan dimonitoring jarak jauh pada software LabView pada laptop sehingga dapat mempermudah dan mengurangi kerugian terhadap efisiensi waktu. Berikut adalah alur perancangan memprogram sambungan jaringan nirkabel menggunakan modul NI MyRio-1900 terhadap aplikasi LabView pada laptop. 31
1. Gunakan kabel USB untuk menghubungkan NI MyRIO-1900 ke komputer. 2. Klik Configure NI myrio di kotak dialog Monitor USB NI myrio untuk meluncurkan NI Konfigurasi & Pemantauan berbasis web di web browser default. Catatan Jika Anda telah menghubungkan NI myrio ke komputer Anda dan tidak memiliki kotak dialog NI myrio Monitor USB terbuka, Anda dapat membuka browser web Anda dan masukkan http://172.22.11.2 untuk meluncurkan NI Konfigurasi & Pemantauan berbasis Web. 3. Klik tombol Konfigurasi Jaringan untuk menampilkan halamankonfigurasi Jaringan. 4. Pada bagian Adapter Wireless wlan 0, pilih Create jaringan nirkabel dari menu Wireless mode pull-down. 5. Pilih negara di mana Anda berada dari menu pull-down Country. 6. Tentukan nama untuk jaringan nirkabel dalam kotak teks SSID. 7. (Opsional) Pilih channel dari menu pull-down Channel. Catatan Kisaran nilai yang valid dari Channel adalah [1, 11]. Instrumen Nasional merekomendasikan bahwa Anda tentukan untuk 1 Channel. 8. terpilih salah satu dari opsi berikut dari menu pull-down Security: - Open-Membuat jaringan nirkabel publik. - WPA2 Pribadi-Membuat jaringan nirkabel pribadi 9. Jika memilih WPA2 Personal pada langkah sebelumnya, masukkan kredensial keamanan dalam kotak teks frasa sandi WPA. Pastikan bahwa panjang karakter dalam passphrase WPA anda dalam rentang [8, 63]. Anda dapat memilih apakah untuk menempatkan tanda centang di Show Caracter kotak centang. 10. Pilih DHCP Only dari Alamat menu Configure IPv4Address pull-down. 11. Klik Save untuk menyimpan pengaturan jaringan nirkabel. 12. Memverifikasi bahwa Anda dapat menghubungkan klien ke jaringan nirkabel yang dibuat. Wireless LED pada NI MyRIO berubah merah ketika anda mencoba untuk menghubungkan client ke jaringan. Setelah Anda berhasil menghubungkan klien ke jaringan, LED Wireless terus berkedip. Berikut adalah tampilan dari pemrograman pembuatan sambungan wireless pada laptop ketika sudah terhubung pada modul NI MyRio-1900. 32
Gambar 3.5. Tampilan Kontrol Wireless pada Laptop 3.4.2. Perancangan Input Hardware Sensor Ultrasonik SRF04 Gambar 3.6. Perancangan Input Hardware Sensor Ultrasonik SRF04 Gambar diatas merupakan interface antara Ni MyRio dengan Sensor Ultrasonik SRF04. Pada sensor ultrasonik yaitu : VCC +5V. Trigger Echo Ground 33
- Triggerakan dikoneksikan pada Port MXP connector A Ni MyRio pada pin 11 untuk masukan digital. - Echo ke Port MXP Connectors ANi MyRio pada pin 13 untuk masukan digital. - VCCakan di hubungkan pada MXP Connectors A pin 1 dengan besar tegangan +5V. - Ground akan dihubungkan pada MXP Connectors A pin 12 untuk digital Ground. 3.4.3. Perancangan Input Hardware Sensor Turbidity Gambar 3.7. Perancangan Input Hardware Turbidity Sensor Gambar diatas merupakan interface antara Ni MyRio dengan Sensor Kejernihan air. Pada turbidity sensor yaitu : - Vakan di hubungkan pada MXP Connectors A pin 1 dengan besar tegangan +5V. - A ke Port MXP Connectors ANi MyRio pada pin 3 AIO untuk masukan digital. - Ground akan dihubungkan pada MXP Connectors A pin 6AGND untuk digital Ground. 34
3.4.4. Perancangan Output Hardware Relay Module Gambar 3.8. Perancangan Input Hardware Relay Module Gambar diatas merupakan interface antara Ni MyRio dengan Relay module. Pada relay yaitu : - VCCakan di hubungkan pada MXP Connectors A pin 1 dengan besar tegangan +5V. - IN 1 ke Port MXP Connectors ANi MyRio pada pin 11 AIO untuk masukan digital. - Ground akan dihubungkan pada MXP Connectors A pin 8AGND untuk digital Ground. 3.5. Perancangan Perangkat Lunak ( Software ). 3.5.1 Perancangan Sensor Ultrasonik Srf04. Pada tahapan ini perancangan program pada sensor ultrasonik srf04 dengan kombinasi antara sensor dan Ni MyRio pada FPGA LabView. Berikut merupakan tampilan dari front panel hasil dari sensor ultrasonik SRF04. Gambar 3.9.Front Panel Sensor Ultrasonik SRF04 pada LabVIEW 35
Gambar 3.10. Diagram Blok Pemrograman Sensor SRF04 pada LabVIEW 3.5.2. Perancangan Sensor Turbidity. Pada tahapan ini, perancangan program pada sensor turbidity atau sensor kekeruhan air dengan kombinasi antara sensor dan Ni MyRio pada FPGA LabView.Berikut merupakan tampilan dari front paneldari turbidity sensor atau sensor pendeteksi kekeruhan air. Gambar 3. 11. Front Panel Sensor kekeruhan air pada LabVIEW Gambar 3.12. Diagram Blok Pemrograman Sensor kekeruhan air pada LabVIEW 36
3.5.3. Perancangan Output Relay Module Pada tahapan ini, menjelaskan gambar perancangan program pada module relay dengan kombinasi antara sensor dan Ni MyRio pada FPGA LabView. Berikut merupakan tampilan dari front panel dari module relay. Gambar 3.13.Front PanelModule Relay pada LabVIEW Gambar 3.14. Diagram Blok Pemrograman Module Relay pada LabVIEW 3.5.4. Perancangan Proses Monitoring Pada tahapan ini, menjelaskan dimana semua dari sistem komponen dirancang keseluruhan guna mendapatkan hasil proses dari monitoring ketinggian dan kejernihan air dalam tangki protype. Berikut ini adalah sebuah tampilan dari kombinasi antara semua sistem di Ni MyRio pada software FPGA LabView. Berikut merupakan tampilan dari front panel dari proses monitoring. 37
Gambar 3.15.Front Panel monitoring volume dan kejernihan air pada LabVIEW Gambar 3.16. Diagram Blok Pemrograman Monitoring pada LabVIEW 3.6. Perancangan Skala Ukuran Tangki Pada tahapan ini membuat perancangan sistem monitoring tampilan tangki pada software LabView dibuat dengan tampilan skala berdasarkan ukuran tinggi daya tampung air pada tangki prototype sehingga mempermudah pembacaan proses hasil monitoring ketinggian air dalam tangki, berikut ini adalah tampilan monitoring tangki pada LabView dengan skala tinggi 0 sampai 60. 38
Gambar 3.17. Perancangan front panel skala ketinggian tangki 3.7 Perancangan Kalibrasi Level Sensor Kekeruhan Air Pada tahapan ini membuat perancangan sistem monitoring kekeruhan air pada software LabView dibuat dengan tampilan level berdasarkan tingkat kekeruhan air pada tangki prototype sehingga mempermudah pembacaan proses hasil monitoring kekekruhan air dalam tangki dengan cara mengkalibrasi hasil deteksi nilai indikator sensor tubidity dalam bentuk level nilai indikator dengan skala kecil satuan Nephelometric Turbidity Units (NTU), berikut ini tampilan hasil kalibrasi dengan skala kecil satuan kekeruhan air nephelometric turbidity units (NTU) pada software LabView. Gambar 3.18. Perancangan front panel kalibrasi satuan kekeruhan air 39
3.8. Tahapan Pengujian Pada tahapan ini berdasarkan perancangan sistem yang dibuat dilakukan pengujian untuk mengetahui kehandalan dari perancangan alat sistem monitoring volume dan kejernihan air pada tangki air prototypeyang telah dibuat.tahapan pengujian yang dilakukan antara lain : 3.8.1. Pengujian Sensor a. Pengujian sensor Ultrasonik SRF04 Sensor SRF04 yang berfungsi untuk mendeteksi volume air sebagai pembaca jarak antara tinggi tangki ke permukaan air. Jarak yang dibaca atau diterima akan dikirimkan langsung menuju NI-MyRio. Setelah mendapatkan data, NI-MyRio mengolah dan memasukkannya ke dalam PC sehingga dapat memberikan informasi kondisi tinggi rendahnya kondisi air di dalam tangki. b. Pengujian sensor kekeruhan air Turbidity Turbidity sensor yang berfungsi untuk mendeteksi kondisi level kejernihan air dimana kondisi disaat air didalam tangki mengalami kondisi keruh maka sinyal dari sensor akan mengirimkan ke NI-MyRio. Setelah mendapatkan data, NI-MyRio mengolah dan memasukkannya ke dalam PC sehingga dapat mengetahui kondisi level kejernihan air dalam tangki. Dimana semakin keruh kondisi air maka nilai resistansi yang ditampilkan akan semakin kecil. c. Pengujian Relay Module Relay Modul disini berfungsi sebagai suatu saklar ON / OFF sebagai inputan dari pada pompa air DC. Untuk inputan data dari relay sendiri dari NI-MyRio data dari sensor yang telah diproses pada range yang telah ditentukan sebagai pengalamatan cara kerja dari relay. 3.8.2. Pengujian Aplikasi Labview Pada Aplikasi Labview terdapat 3 sistem untuk menjalankan sebuah pemrograman dari kontrol modul NI MyRio-1900 menggunakan sambungan wireless atau sambungan jarak jauh tanpa penghubung kabel 40
sehingga akan mampu menampilkan hasil monitoring pada sistem, diantaranya : - Chassis FPGA target NI-MyRio-1900 pada tahapan ini program yang telah dirangkai dan dirancang melalui Field Programmable Gate Arrayakan di uji dengan menjalankan Run Countinuously. - RT Vis pada tahapan ini program yang dirancang dengan kombinasi FPGA akan di uji dengan menjalankan Run Countinuouslyuntuk mengetahui apakah program yang dilakukan berfungsi. - Project lvproj program yang dirancang dengan kombinasi dari ketiga sistem. 3.8.3. Pengujian Sistem Monitoring Pada aplikasi Labview ini ada 3 mode monitoring yang terdiri dari Monitoring Sensor Ultrasonik SRF04, Monitoring Turbidity Sensor, Monitoring Relay Module sebagai inputan dari pompa air DC. a. Monitoring sensor ultrasonik SRF04 menampilkan skala ketinggian air dalam tangki. b. Monitoring turbidity sensor menampilkan kondisi level kejernihan air pada tangki. c. Monitoring relay module menampilkan ketika pendeteksi sensor medeteksi range yang telah ditentukan sehingga pompa air kapan kondisi menyala dan kondisi mati. 41