BAB 3
PERANCANGAN SISTEM Bab ini akan membahas tentang perancangan sistem yang digunakan dari alat pengukur tinggi bensin pada reservoir SPBU. Dalam membuat suatu sistem harus dilakukan analisa mengenai sistem yang akan dirancang. Perancangan alat akan membahas perancangan awal dimulai dari menentukan jenis sensor dan mikrokontroller yang akan digunakan serta menentukan input dan output. Perancangan selanjutnya adalah mengenai perangkat keras alat pengukur ketinggian bensin pada reservoir SPBU. Selanjutnya akan membahas tentang bagian sistem sensor dalam melakukan pembacaan nilai input yang kemudian akan di kirim ke mikrokontroler ATmega328 yang berfungsi sebagai pusat pemrosesan. Perancangan terakhir adalah perancangan perangkat lunak meliputi program yang dibuat dan juga diagram alir dari sistem. Bagian-bagian pada sistem :
Mikrokontroller ATmega 328 berfungsi untuk membaca data dari sensor ultrasonik, memproses data dan menghasilkan keluaran untuk ditampilkan pada display.
Sensor ultrasonik maxbotix 7367 berfungsi untuk membaca data input yang kemudian akan di proses di Mikrokontroler 328.
Modul LCD digunakan untuk menampilkan data yang telah di proses oleh mikrokontroller. Data yang ditampilkan adalah volume ( yang menunjukkan stok bensin yang tersisa dalam satuan liter), status ( yang menunjukkan HIGH atau LOW) dan jarak ( yang menunjukkan jarak antara sensor dengan permukaan bensin ). 22
23
3.1 Perancangan Perangkat Keras Dalam perancangan alat pengukur tinggi bensin pada reservoir SPBU ini , penulis akan membahas bagaimana sensor dapat membaca data masukkan, dan kemudian pemrosesan yang dilakukan mikrokontroler 328 serta membahas output yang dihasilkan oleh alat. Diagram blok merupakan gambaraan dasar dari rangkaian sistem yang akan dirancang. Setiap diagram blok mempunyai fungsi masing-masing. Adapun diagram blok dari sistem yang akan dirancang adalah sebagai berikut:
Buzzer
Sensor Ultrasonic MB 7367
Atmega 328
LED HIGH
LCD 20 x 4
LED LOW
Gambar 3.1 Blok diagram system yang berjalan Sistem utama pada Alat pengukur tinggi bensin pada reservoir SPBU ini diatur oleh board mikrokontroller ATmega 328 berbasis arduino IDE, Input alat ini dapat di peroleh dari sensor MB 7367 yang berfungsi sebagai sensor utama , data dari sensor tersebut akan diproses mikrokontroller kemudian ditampilkan nilainya pada LCD 20 x 4 yang berisi 3 indikator yaitu :
24
Volume : Menampilkan volume yang terbaca pada sensor yang di peroleh dengan menghitung volume tabung. Jarak
: Menampilkan Jarak yang terbaca sensor, jarak antara sensor dengan
permukaan bensin. Status
: Menampilkan status tangki dalam keadaan HIGH dan LOW.
Gambar 3.2 : Indikator pada LCD 20 x 4 Pada gambar 3.2 menunjukkan output yang di tampilkan LCD 20x4, ketika volume bensin lebih dari 75 liter, maka status yang akan di tampilkan adalah HIGH. Sebaliknya jika volume bensin kurang dari 75 liter, maka status yang akan di tampilkan LOW. Tampilan jarak yang ada pada gambar menunnjukkan pembacaan jarak antara sensor dengan permukaan bensin.
25
Gambar 3.3 Skematik Mikrokontroller 328 ATmega 328 ini merupakan mikrokontroler keluaran dari atmel yang memiliki arsitektur RISC. ATmega 328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan kerja. Mikrokontroller ini memiliki 14 pin input/output digital, serta memiliki beberapa fitur antara lain : •
130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.
•
32 x 8-bit register serba guna
•
Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz
•
32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memory sebagai bootloader
•
Memiliki Electrically Erasable Programmable Read Only Memory (EEPROM) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi
26
permanen karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan. •
Memiliki Static Random Access Memory (SRAM) sebesar 2KB.
•
Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin, 6 diantaranya (Pulse Width Modulation) output
•
Master / Slave SPI Serial interface
(http://library.binus.ac.id/eColls/eThesis/Bab2/2010-2-00444SK%20bab%202.pdf)
Gambar 3.4 Konfigurasi pin ATmega 328 Gambar 3.4 Fungsi pin yang terdapat pada ATmega328 adalah sebagai berikut : •
Serial : 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirim (TX) TTL data serial. Pin ini terhubung pada pin yang koresponding dari USB FTD ke TTL chip serial.
27
•
Interrupt eksternal : 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasian untuk trigger sebuah interrupt pada low value, rising atau falling edge, atau perubahan nilai.
•
PWM : 3,5,6,9,10 dan 11. Mendukung 8-bit output PWM dengan fungsi analogWrite().
•
SPI : 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mensuport komunikasi SPI, yang mana masih mendukung hardware, yang tidak termasuk pada bahasa arduino.
•
LED : 13. Pin ini dibuat untuk koneksi LED ke digital pin 13. Ketika pin ini bernilai High maka LED hidup, ketika pin Low maka LED mati.
3.2
•
Analog : 14, 15, 16, 17, 18, 19. Pin change interrupt.
•
ADC : 23, 24, 25, 26, 27, 28. Pin ADC input channel.
Perancangan Piranti Lunak Alat pengukur tinggi bensin pada reservoir SPBU yang penulis buat ini menggunakan 1 buah
program yaitu pada pemrograman untuk
microcontroller menggunakan framework dari Arduino IDE dan untuk sistem monitoring keadaan pada PC menggunakan software Arduino IDE. untuk Flowchart sistem adalah sebagai berikut :
28
Gambar 3.5 Flowchart sistem yang berjalan
pada gambar 3.5 dapat dilihat diagram alir sistem utama yang dilakukan oleh ATmega 328 sebagai mikrokontroller yang merupakan otak dari sistem. Proses awal dimulai dari inisialisasi, selanjutnya dilakukan pembacaan sensor untuk mendapatkan data berupa nilai ketinggian dari sensor ke permukaan air atau bensin. Selanjutnya sensor akan mengirimkan data yang didapat ke dalam mikrokontroller ATmega 328 yang kemudian dilakukan proses perhitungan dengan menggunakan rumus yang telah dihitung sebelumnya lalu di masukan kedalam algoritma dari codding berupa hasil
29
dari perhitungan luas permukaan tabung yang di kalikan dengan hasil pembacaan sensor maka akan diketahui volume dan tinggi dari bensin atau air. Hasil dari perhitungan tersebut akan diketahui kondisi objek didalam tangki tersebut, jika volume pada tangki lebih dari 75 liter maka tangki tersebut dalam kondisi HIGH oleh sebab itu indicator LED hijau akan menyala dan di tampilkan pada LCD. Apabila kondisi volume tangki kurang dari 75 liter, maka tangki tersebut dalam keadaan LOW, oleh sebab itu indicator LED merah akan menyala dan di tampilkan pada LCD serta buzzer akan aktif untuk memperingatkan bahwa tangki tersebut dalam keadaan LOW.
3.3 Rancang Bangun
Gambar 3.6 rancang bangun tabung penyimpanan A
30
Pada sketsa rancang yang dibuat dalam penelitian menggunakan spesifikasi sebagai berikut : •
Sebuah wadah dengan tinggi 6 cm, yang digunakan sebagai tiang penyanggah untuk sensor, serta di jadikan batas ukur untuk menentukan jarak yang akan dibaca oleh sensor.
•
Wadah dengan diameter 54 cm, dan tinggi 25 cm sebagai alat untuk menampung air dan besin.
•
Sensor di letakkan di tengah pipa agar dapat membaca dengan baik jarak dari objek yang dituju yaitu air dan bensin.
•
Jarak antara sensor dengan dasar dari wadah sebesar 82.5 cm.
Gambar 3.7 rancang bangun tabung penyimpanan B
31
Pada sketsa rancang yang dibuat dalam penelitian menggunakan spesifikasi sebagai berikut : •
2 buah pipa PVC dengan panjang 100 cm, yang digunakan sebagai tiang penyanggah untuk sensor, serta di jadikan batas ukur untuk menentukan jarak yang akan dibaca oleh sensor.
•
Wadah dengan diameter 54 cm, dan tinggi 25 cm sebagai alat untuk menampung air dan besin.
•
Sensor di letakkan di tengah pipa agar dapat membaca dengan baik jarak dari objek yang dituju yaitu air dan bensin.
•
Jarak antara sensor dengan dasar dari wadah sebesar 82.5 cm.
Gambar 3.8 Tangki penampung yang digunakan pada SPBU
32
Gambar 3.9 Sketsa penampung yang digunakan pada SPBU •
Tinggi tabung 1800 mm.
•
Panjang tabung 6866 mm.
•
Kapasitas 15000 Liter.
