BAB III PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM 3. 1
Perancangan Alat
Pada tugas akhir ini penulis merancang alat untuk mengukur pH dengan menggunakan mikroprosesor Arduino dan dapat dibawa dengan perangkat handphone Android. Pada tahap perancangan ini digambarkan sistem arsitektur dari alat, kemudian akan dijelaskan fungsi-fungsi dari alat yang digunakan.
3 4
5Vdc
2
9 VDC
1
Keterangan: 1. Sensor pH 2. Arduino Uno 3. Bluetooth HC-06 4. Perangkat Android
Gambar 3.1 Sistem Arsitektur Alat Pengukur pH
16
17
3.2 Sistem Hardware Sistem hardware adalah perangkat keras yang digunakan dalam perancangan sistem ini. Secara garis besar perangkat keras yang digunakan dalam sistem ini adalah sebagai berikut: 1. Sensor pH 2. Mikroprosesor Arduino Uno 3. Modul Bluetooth HC-06 4. Android Device
3.2.1 Sensor pH. Sensor ini merupakan sensor berbentuk gelas yang berfungsi untuk mengukur kadar pH dari suatu zat cair. Sensor ini mempunyai range pH 1-14, serta dapat menghasilkan output dalam besaran mV. Konstruksi sensor pH dapat dilihat seperti gambar dibawah, dimana bagian untuk mengukur cairan terlindung oleh gelas serta bagian output sensor tersebut menggunakan kabel coaxial dan untuk penyambungan digunakan konektor BNC.
Gambar 3.2 Sensor pH
18
Karakteristik dari sensor pH tersebut berbeda-beda, dimana jika diperlukan data yang akurat maka harus dilakukan kalibrasi dengan mengunakan bahan standar yang sudah di uji di laboratorium, kemudian dibuat tabel output mV. data yang didapat nantinya akan dijadikan sebagai data untuk melakukan perhitungan dalam pemrograman.
Gambar 3.3 Skala pH
19
3.2.2 Mikrokontroler Arduino Uno. Microcontroller Arduino UNO disini berfungsi untuk mengolah analog input serta berfungsi sebagai Analog to Digital Converter (ADC) serta memproses data tersebut dan mengirimkan data tersebut melalui komunikasi serial Tx dan Rx. Alat ini mempunya pin I/O digital, analog input, pin komunikasi serial dan pin power, Namun dalam perancangan ini mikrokontroler Arduino UNO hanya dipakai beberapa pin sebagai berikut: 1) VCC 9 Vdc, disupply oleh adaptor yang dihubungkan melalui power jack. 2) Analog input terminal yang dipakai adalah pin A0. Papan Arduino berisi 6 channel, 10-bit Analog to Digital Converter. Ini berarti bahwa akan memetakan tegangan input antara 0 dan 5 volt menjadi nilai integer antara 0 dan 1023 ini menghasilkan resolusi pembacaan antara. 5 volt / 1024 unit atau, 0,0049 volt (4,9 mV) per unit. Dibutuhkan sekitar 100 mikrodetik (0.0001 s) untuk membaca input analog, sehingga tingkat membaca maksimum adalah sekitar 10.000 kali per detik. 3) Komunikasi data akan dikirim ke Bluetooth module melalui terminal Tx (digital pin 0) dan RX (digital pin 1) 4) Pin power 5 Volt dan GND dipakai untuk suplai tegangan modul bluetooth. 5) Untuk upload dan serial monitor digunakan port USB.
Gambar 3.4 Rangkaian Skematik Mikrokontroler Arduino UNO
20
21
3.2.3 Modul Bluetooth HC-06 Modul ini berfungsi sebagai media komunikasi antara mikroprosesor dan android divais. Dalam perancangan ini tidak diperlukan perubahan program secara khusus karena semuanya hanya pakai mode default sebagai berikut: 1. Device ID: HC-06 2. Baud Rate : 9600 bps 3. Password : 1234
Gambar 3.5 Modul Bluetooth HC-06
3.3
Sistem Software Program Arduino Uno
Dalam merancang program Arduino, ada beberapa hal yang dibahas sebagai berikut: 1) Program untuk Komunikasi Analog Serial:
22
// initialisasi komunikasi serial pada 9600 bits per second: Serial.begin(9600);
Setting ini mengikuti default bluetooth dan disesuaikan dengan serial port pada Device Manager dari USB Serial Converter
2) Perhitungan konversi dari data analog input ke data serial: Kalkulasi dalam pemrograman ini di perlukan untuk melakukan penyesuaian antara skala pengukuran dari analog input dengan pembacaan yang akan ditampilkan di Android.
// perhitungan skala pembacaan nilai pH float asambasa = (((( analogRead(A0) - 95 ) / -138.667 ) * 13 ) + 1) ;
Sebagai gambaran, metoda untuk melakukan kalkulasi dapat dijelaskan seperti dibawah ini: - Sensor pH; Daerah ukur nya adalah pH : 1 – 14, Dengan asumsi outputnya adalah : 464,31 s/d -234,65 mV - Analog to Digital Converter; Analog Input (pin A0)Arduino : 0 – 5 Vdc Digital Output : 0-1023 ( integer ) Jadi dibuatlah persamaan sebagai berikut : pH =
(
)
+ min
23
Misalkan, jika dalam pengkuran pH air keran dikatakan pH nya 7 dengan output yang dihasilkan sebesar 141,74 mV, atau dalam bilangan integer adalah 29, maka digital output yang akan dihasilkan adalah: pH =
(29 − 95) 13 + 1 −138,667
Hasilnya adalah : 7,19 Maka bilangan 7,19 tersebut akan ditampilkan sebagi nilai pH yang akan dikirim dan di tampilkan di Android.
3) Program untuk print tampilan di perangkat Android //print nilai pH Serial.println ("pH:"); Serial.println(asambasa); // cetak keterangan: Serial.println("Keterangan :"); if (asambasa > threshold) Serial.println("BASA"); if (asambasa == threshold) Serial.println("NETRAL"); if (asambasa < threshold) Serial.println("ASAM"); // Convert the analog reading (which goes from 0 - 1023) to a voltage (0 - 5V):
24
int raw = analogRead (A0); float voltage = analogRead (A0) * ((5.0 / 1023.0)*1000); // print out the value you read: Serial.println ("RAW:"); Serial.println (raw); Serial.println ("Analog Input (mV):"); Serial.println (voltage); Serial.println("==================================");
Hasil perancangan tersebut diatas bila di cetak akan tampil seperti gambar adibawah:
Gambar 3.6 Hasil perancangan yang dilihat melalui serial monitor
