BAB III PERANCANGAN ALAT

BAB III PERANCANGAN ALAT 3.1.

Persiapan Perancangan Alat Pada proses persiapan perakitan perangkat harus didukung

dengan peralatan yang lengkap dan standar, agar memudahkan selama perakitan. Dalam melakukan penelitian ini dipergunakan metode rancang bangun serta pengumpulan data yang didapat berasal dari analisis hasil yang diberikan oleh alat. Sebelum merealisasikan alat terlebih dahulu penulis menyusun perancangan sistem secara utuh agar tujuan dari penelitian dapat tercapai. Pada bagian ini, Penulis membagi menjadi beberapa perancangan yang nantinya akan diimplementasikan langkah demi langkah Perancangan ruang mesin Inkubator penetas telur Ruang Mesin penetas dibuat dari bahan multiplek berbentuk kotak persegi dengan ukuran PxLxT (40x30x32) seperti terlihat dibawah ini:

SISTEM PEMANTAUAN SUHU INKUBATOR PENETAS TELUR VIA SMS BERBASIS ARDUINO.

http://digilib.mercubuana.ac.id/

32

Gambar 3.1 Box Mesin Inkubator Penetas Telur

a) Bahan yang digunakan  Papan triplek  Kaca  Skotlet  Engsel pintu b) Peralatan yang digunakan Penggaris Pensil Gergaji Paku dam palu Bor listrik



33

Potong papan multiplek sesuai dengan ukuran yang telah dikehendaki, haluskan sisa pemotongan dengan menggunakan amplas, dilanjutkan dengan menyatukan potongan – potongan tadi dengan menggunakan lem kayu untuk merekatkan antar bagian, kemudian dipaku agar menjadi lebih kuat. Setelah mesin penetas jadi, agar terlihat lebih bagus dan menambah nilai jual bagian luar mesin penetas diberi lapisan kertas eksterior. Selama proses inkubasi dibutuhkan sejumlah energi panas

yang

dibutuhkan untuk menghangatkan telur dalam egg incubator. Kebutuhan energi ini menyesuaikan dengan suhu penetasan serta dimensi egg incubator. Untuk mengetahui kalor yang dibutuhkan terlebih dahulu diperhitungkan volume serta massa udara dengan menggunakan persamaan berikut. 𝑉 = 𝐿. 𝑊. 𝐻

.(1)

Dimana, V= Volume udara dalam egg incubator (𝑚3 ) L = Panjang egg incubator(𝑚) (40cm) W = Lebar (𝑚) (30,5cm) H = Tinggi (𝑚) (32cm) Maka, volume udara adalah 𝑉 = 0,4 .0,305.0,32 = 0,039𝑚3 Selanjutnya adalah menetukan massa udara yang berada di dalam ruang incubator dengan menggunakan persamaan . 𝜌𝑎 =

𝑚𝑎 𝑉

.(2)

Dimana, 𝜌𝑎 = Massa jenis udara = 1.23 𝑘𝑔/𝑚3 (Rajput, 1998) 𝑚𝑎 =Massa udara (𝑘𝑔)



34

𝑉

= Volume egg incubator

Maka massa udara 𝑚𝑎 = 𝜌𝑎 . 𝑉 𝑚𝑎 = 1,23 .0,039 𝑚𝑎 = 0.048 𝑘𝑔 Setelah mengetahui massa udara selanjutnya disubstansikan dengan nilai-nilai yang lainnya. Suhu yang dibutuhkan untuk penetasan telur antar 37-39°C dengan suhu optimum 39°C sedangkan rata-rata suhu ruangan adalah 27°C. Untuk menghitung jumlah kalor dalam ruangan inkubasi dapat menggunakan persamaan sebagai berikut. 𝑄 = 𝑚𝑎 . 𝐶𝑃𝑎 . (𝑇2 − 𝑇1 )

.(3)

Dimana, 𝑄

= Kalor yang dibutuhkan dalam ikcubator (J)

𝑚𝑎 = Massa udara = 0.048 kg 𝐶𝑃𝑎 = Kalor jenis udara = 1005J/kg°C (Eastop, 1993) 𝑇1 = Suhu ruangan 𝑇2 = Suhu optimum incubator Maka 𝑄 = 0.048 . 1005 . (39 − 27) 𝑄 = 48,24(12) 𝑄 = 578,88𝐽 Jika dibandingkan dengan waktu maka daya yang dibutuhkan untuk menghasilkan kalor untuk inkubator dalam setiap jam adalah. 𝑃=

𝑄 𝑡

.(4)

Dimana,



35

P

= Kebutuhan daya untuk mencapai keburuhan kalor (W)

t

= waktu (detik)

Maka

𝑃=

578,88 1

𝑃 = 578,88 𝑊 Daya yang dibutuhkan untuk menjaga egg incubator pada suhu 39°C adalah 675,5 Watt(7). 3.2 Blok Diagram RELAY

HEATER (FIJAR)

DHT 11 LCD 2x16 ARDUINO UNO SIM 900

RELAY

FAN

Gambar 3.2 Diagram Blok Mesin Penetas Telur Otomatis Berdasarkan pada gambar alur di atas ini, maka prinsip kerja dari alat mesin penetas telur sebagai berikut : 1. Perangkat input Sensor DHT11 berfungsi untuk mendapatkan data suhu dan kelembabpan, kemudian dimasukan ke input digital arduino untuk di proses.



36

2. Perangkat Output Lcd berfungsi hasil pembacaan sensor DHT11 akan ditampilkan kedalam LCD (Liquid Crystal Display). Relay untuk menghidupkan lampu fijar (heater) sebagai penghangat ruang inkubator telur dan sebaliknya untuk mematikan lampu fijar apabila suhu didalam ruang inkubator terlalu panas untuk telur. Lampu fijar berfungsi sebagai media penghangatan suhu telur. Relay fan untuk menghidupkan kipas Ketika suhu terlalu tinggi maka kipas akan menyala membuang suhu udara panas didalam ruangan, dan sebaliknya jika suhu terlalu rendah dari set point yang ditentukan maka kipas akan tetap mati. Kipas berfungsi sebagai penurunan suhu ruang inkubator apabila suhu mencapai batas panas yang telah ditentukan setpoint yang baik bagi telur. Modem sim 900 sebagai media pengirim sms untuk mengetahui informasi suhu inkubator .

3. Sistem kontroler Sistem kontroler yang digunakan berbasis mikrokontroler ATmega328 yang akan melakukan proses kontrol perangkat input dan output. Arduino Uno adalah board mikrokontroler berbasis ATmega328. Memiliki 14 pin input dari output digital dimana 6 pin input tersebut dapat digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset. Untuk SISTEM PEMANTAUAN SUHU INKUBATOR PENETAS TELUR VIA SMS BERBASIS ARDUINO.


37

mendukung

mikrokontroler

agar

dapat

digunakan,

cukup

hanya

menghubungkan Board Arduino Uno ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC yang-ke adaptor-DC atau baterai untuk menjalankannya. a) Fitur Arduino Uno Uno berbeda dengan semua board sebelumnya dalam hal koneksi USB-toserial yaitu menggunakan fitur Atmega328U yang diprogram sebagai konverter USB-to-serial berbeda dengan board sebelumnya yang menggunakan chip FTDI driver USB-to-serial.

Gambar 3.3 arduino uno.

Uno Arduino dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal (otomatis).Eksternal (non-USB) daya dapat berasal baik dari ACke adaptor-DC atau baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan dengan menancapkan plug jack pusat-positif ukuran 2.1mm konektor POWER. Ujung kepala dari baterai dapat dimasukkan kedalam Gnd dan Vin pin SISTEM PEMANTAUAN SUHU INKUBATOR PENETAS TELUR VIA SMS BERBASIS ARDUINO.


38

header dari konektor POWER.Kisaran kebutuhan daya yang disarankan untuk board Uno adalah7 sampai dengan 12 volt, jika diberi daya kurang dari 7 volt kemungkinan pin 5v Uno dapat beroperasi tetapi tidak stabil kemudian jikadiberi daya lebih dari 12V, regulator tegangan bisa panas dan dapat merusak board Uno. Pin listrik adalah sebagai berikut:VIN. Tegangan masukan kepada board Arduino ketika menggunakan sumber daya eksternal (sebagai pengganti dari 5 volt koneksi USB atau sumber daya lainnya) 5V Catu daya digunakan untuk daya mikrokontroler dan komponen lainnya 3v3. Sebuah pasokan 3,3 volt dihasilkan oleh regulator on-board GND. Ground pin. b) Input Output Masing-masing dari 14 pin digital di Uno dapat digunakan sebagai input atau output, dengan menggunakan fungsi pinMode (), digitalWrite (), dan digitalRead (), beroperasi dengan daya 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima maksimum 40 mA dan memiliki internal pullup resistor (secara default terputus) dari 20-50 kOhms. Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus:Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) TTL data serial. Pin ini dihubungkan ke pin yang berkaitan dengan chip Serial ATmega8U2 USBto-TTL.Eksternal menyela: 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu interrupt pada nilai yang rendah, dengan batasan tepi naik atau turun, atau perubahan nilai. PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan output PWM 8-bit dengan fungsi analogWrite ().SPI: 10 (SS), 11 (Mosi), 12 (MISO), 13 (SCK). LED: 13. Ada built-in LED terhubung ke pin digital



39

13. Ketika pin bernilai nilai HIGH, LED on, ketika pin bernilai LOW, LED off.Uno memiliki 6 masukan analog, berlabel A0 sampai dengan A5, yang masing-masing menyediakan 10 bit dengan resolusi (yaitu 1024 nilai yang berbeda). Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus: I2C: A4 (SDA) dan A5 (SCL). Dukungan I2C (TWI) komunikasi menggunakan perpustakaan Wire.ArefTegangan referensi (0 sampai 5V saja) untuk input analog. Digunakan dengan fungsi analogReference (). Reset Bawa baris ini LOW untuk me-reset mikrokontroler.

Gambar 3.4 ATmega Pin Mapping c) Komunikasi Uno Arduino memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lainnya. ATmega328 menyediakan UART TTL (5V) untuk komunikasi serial, yang tersedia di



40

pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Sebuah ATmega8U2 sebagai saluran komunikasi serial melalui USB dan sebagai port virtual com untuk perangkat lunak pada komputer. Firmware ’8 U2 menggunakan driver USB standar COM, dan tidak ada driver eksternal yang diperlukan. Namun, pada Windows diperlukan, sebuah file inf. Perangkat lunak Arduino terdapat monitor serial yang memungkinkan digunakan memonitor data tekstual sederhana yang akan dikirim ke atau dari board Arduino. LED RX dan TX di papan tulis akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USB-to-serial dengan koneksi USB ke komputer (tetapi tidak untuk komunikasi serial pada pin 0 dan 1 Sebuah SoftwareSerial library memungkinkan

untuk

berkomunikasi

secara serial pada salah satu pin digital pada board Uno’s(4).



41

3.3 Rangkaian sistem keseluruhan berikut ini adalah gambar rangkaian system keseluruhan.

kipas

AC power

Gambar 3.5 Skema rangkaian keseluruhan



42

heater

3.3.1 Rangkaian module relay heater dan kipas Gambar dibawah ini adalah rangkain module relay yang dipakai pada alat system.

AC power

Gambar 3.6 Rangkaian Module Relay Dimana pin relay yang terhubung ke arduino yaitu : Pin 5v = pin vcc. Pin GND = pin Gnd pada relay. Pin 7 = pin relay untuk kipas. Pin 4 = pin relay untuk lampu heater.



43

3.3.2 Rangkaian DHT11 Dibawah ini adalah rangkaian sensor DHT yang dipakai pada system.

Gambar 3.7 Rangkaian sensor DHT Dimana sensor ini dipakai untuk pendeteksi suhu dalam inkubator telur, pin yang dipakai sebagai berikut : Pin ioref pada arduino

= pin vcc pada sensor module dht

Pin Gnd pada arduino

= pin Gnd pada sensor module dht

Pin 2 pada Arduino

= pin output pada sensor module dht



44

3.3.3 Rangkaian LCD Dibawah ini adalah rangkaian lcd untuk menampilkan keadaan suhu dan kelembaban pada ruang inkubator telur.

AC power

Gambar 3.8 Rangkaian LCD dan Modul I2c

Dimana pin-pin yang dipakai lcd ke arduino dihubungkan dengan modul i2c untuk lebih meringkan pada pemakaian port yang terlalu banyak pin-pin yang dipakai adalah sebagai berikut: Pin LCD 0 – 16 dihubungkan ke pin port I2C 0-16. Pin 5v pada board = pin vcc pada module I2C. Pin Gnd pada board = pin Gnd pada module I2C. Pin SDA pada arduino = pin SDA pada module I2C. Pin SCL pada arduino = pin SCL pada module I2C.



45

3.3.4 Rangkaian Triger SMS Sim900 modul. Untuk dapat mengirimkan SMS, rangkaian pada arduino inkubator akan pengirimkan trigger (sinyal pemicu) ke arduino GSM Shiled. Sinyal tersebut merupakan sinyal digital yang berbentuk HIGH atau LOW. Jika si pemilik mengirim sms dengan kata “CEK” ke GSM shield maka port Tx Rx arduino akan memberikan sinyal HIGH (5 volt) untuk mengirim informasi keadaan suhu melalui sms ke no yang telah ditentukan atau no pemilik inkubator tersebut dan jika tidak ada perintah “CEK” dari hp pemilik inkubator maka sinyal yang keluar dari port (0 Volt) tak ada perintah kirim. Sinyal output dari arduino tersebutlah yang menjadi input dari arduino GSM Shield. Dan bedasarkan sinyal yang didapat tersebut, arduino GSM Shiled akan memperintahkan GSM Shiled untuk mengirimkan SMS atau tidak. Berikut dibawah ini merupakan gambar rangkaian trigger pada arduino Inkubator.

7 6

Gambar 3.9 Rangkaian Sim 900 deangan Arduino Pin –pin Module shield sim 900 yang terhubung ke arduino :



46

Pin Rx pada sim 900 = pin 6 pada Arduino. Pin Tx pada sim 900 = pin 7 pada Arduino. Pin Gnd pada sim 900 = pin Gnd pada Arduino. Pin Vcc pada sim 900 = pin 5 v pada Arduino.

3.4 Aplikasi Program Arduino IDE (Integrated Development Environment) Setelah

proses

rangkaian

selesai

dibuat

langkah

selanjutnya

adalah

membuat program pada apliaksi program arduino IDE (Integrated Development Environment). Buka program aplikasi arduino IDE kemudian bentuk tampilan kerja aplikasi arduino IDE Sketch terlihat seperti gambar 3.10

Gambar 3.10 Program Arduino IDE (Integrated Development Environment)



47

hubungkan Arduino Uno ke komputer dengan menggunakan kabel USB (Universal Serial Bus). Lalu kita dapat mengetikkan program pada lembar kerja Sketch kemudian compile untuk mengecek atau memeriksa apakah kode sudah benar sebelum dikirim ke papan Arduino,

Gambar 3.11 prosesing compile arduino. Selanjutnya hubungkan

Arduino UNO ke komputer dengan

menggunakan kabel USB (Universal Serial Bus). Lalu kita dapat mengetikkan program pada lembar kerja Sketch kemudian compile untuk mengecek atau memeriksa apakah kode sudah benar dikirim(upload) ke arduino.



48

3.6. Flowchart system kerja. START Baca Sensor

Tampil Data ke LCD

suhu>37?

KIPAS = OFF LAMPU = ON

KIPAS = ON LAMPU = OFF

ada sms ?

Baca sms

Sms = “cek”?

Kirim sms kelembaban dan suhu Inkubator

Hapus sms DEALAY 2 detik

STOP

Gambar 3.12 Flowchart kerja system. Penjelasan Flowchart : “STAR” yaitu proses dihidupkanya system kemudian sensor membaca suhu



49

ruangan dan LCD aktif menampilkan suhu dan kelembaban, jika suhu yang terdeteksi mencapai 37 0C maka kipas ON lampu heater OFF jika tidak kipas OFF lampu heater ON kemudian system membaca proses kembali jika ada sms maka system akan membaca jika pesan sms = “cek” maka system memberi sinyal ke sim 900 untuk mengirimkan pesan ke handphone “kelembaban dan suhu inkubator” kemudian system menghapus pesan masuk yang sebelumnya jika pesan sms yang masuk bukan = “cek” maka pesan langsung dihapus, semua proses kerja system berjalan dengan delay 2 detik kemudian system akan membaca ulang kembali ke proses baca suhu sampai system dimatikan “STOP”.



50

BAB III PERANCANGAN ALAT

Recommend Documents