BAB III PERANCANGAN SISTEM
Pada Bab III ini akan dibahas mengenai perancangan alat yang konsep kerja sistem serta komponen-komponen pendukungnya telah diuraikan pada Bab II. Perancangan yang akan dibahas meliputi perancangan perangkat keras, perancangan perangkat lunak dan metode jaringan yang ada pada skripsi ini. Gambar 3.1 menunjukan blok diagram system secara keseluruhan.
Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem
3.1
Cara Kerja Sistem Secara garis besar sistem ini terdiri dari sebuah mikrokontroler yang
mengolah data masukan dari sensor dan RTC, kemudian masukan tadi di olah sehingga mendapat hasil berupa debit ethanol dan jumlah ethanol, dan hasil nya akan disimpan di MMC setiap 8jam. Cara kerja dari alat penghitung jumlah ethanol dengan menggunakan sensor alir akan dijelaskan pada langkah-langkah kerja sistem sebagai berikut : 1. Saat alat pertama kali dinyalakan RTC akan mengupdate waktu saat itu, data berupa tanggal dan waktu akan disimpan dalam rom AVR.
11
2. Pada layar LCD akan keluar perintah untuk memasukkan MMC. Mikrokontroler akan membaca MMC, bila MMC belum terbaca maka perintah untuk memasukkan MMC akan tampil lagi di LCD. 3. Ketika pompa dihidupkan, ethanol akan dipompa sehingga mengaliri sensor, saat turbine pada sensor begerak maka sensor akan mengeluarkan pulsa, dan pulsa tersebut akan diolah oleh mikrokontroler, mikrontroler mengolah pulsa dari sensor menjadi debit ethanol dan jumlah ethanol. 4. Mikrokontroler mengupdate rom yang berupa tanggal, waktu, debit ethanol, dan jumlah ethanol. 5. Setelah rom terupdate maka di LCD akan tertampil data berupa jam, tanggal, debit ethanol, dan jumlah ethanol. 6. Mikrokontroler akan menyimpan data tersebut didalam MMC setiap 8 jam.
3.2
Perancangan Perangkat Keras Pada sub bab ini akan dijelaskan perancangan perangkat keras yang
digunakan oleh sistem. Perangkat keras yang menyusun skripsi ini menjadi satu sistem terdiri dari beberapa bagian yaitu: 1.
Box (meja tempat keseluruhan alat)
2.
Mikrokontroler Atmega 32
3.
RTC DS1307
4.
LCD (Liquid Crystal Display)
5.
Modul MMC
6.
Sensor Alir (Flow Sensor)
3.2.1. Box (meja tempat keseluruhan alat) Pada skripsi ini dirancang dan direalisasikan sebuah box yang berbentuk meja yang berfungsi sebagai tempat kaseluruhan alat (Gambar 3.2). Box ini berfungsi sebagai tempat simulasi dan pengujian alat sementara. Panjang box 76 cm, lebar 47 cm, dan tinggi 46 cm (Gambar 3.3). Pada box ini terdapat pompa air yang berfungsi memompa ethanol sehingga terdapat sirkulasi (Gambar 3.4). Pompa yang digunakan dapat 12
mengalirkan air dengan debit 31 liter/menit. Pipa pvc digunakan sebagai penghubung sehingga ethanol dapat mengalir dan terjadi sirkulasi. Ember digunakan sebagai media penampungan ethanol.
Gambar 3.2. Meja dan Keseluruhan Alat Keterangan gambar: 1. Box mikrokontroler dan sensor 2. Pipa PVC 3. Penampung ethanol 4. Pompa air 5. Meja tempat alat
Gambar 3.3. Meja Tempat Keseluruhan Alat 13
Gambar 3.4. Pompa Air
3.2.2. Mikrokontroler Pada Bab II sudah dijelaskan bahwa dalam perancangan, sistem ini menggunakan mikrokontroler keluarga AVR jenis ATmega32. ATmega32 dipilih karena selain memiliki ADC (Analog Digital Converter) ATmega32 juga meliliki memory yang cukup besar dan port yang banyak. Mikrokontroler ini berfungsi sebagai pengendali utama yang dibuat sehingga semua proses yang meliputi penerimaan dan pengolahan data dari RTC DS1307, pengolahan data dari sensor, dan penyimpanan data pada modul MMC. Gambar 3.5 menunjukkan untai modul mikrokontroler, sedangkan untuk konfigurasi port-port mikrokontroler ditunjukkan pada Tabel 3.1. 14
Gambar 3.5. Untai Modul Mikrokontroler Tabel 3.1 Konfigurasi Penggunaan PIN Atmega 32 Nama Port
Fungsi
PORT A.0
SDA
PORT A.1
SCL
PORT B.4
CS
PORT B.5
MOSI
PORT B.6
MISO
PORT B.7
SCK
PORT C
LCD
PORT D.2
OUT SENSOR
PORT D.3
OUT RTC
15
3.2.3. RTC DS1307 Pada pembuatan alat dalam skripsi ini digunakan RTC jenis DS1307. Dari rangkaian RTC hanya ada 3 pin saja yang digunakan untuk dikoneksikan ke mikrokontroler. Pin-pin tersebut yaitu SDA, SCL, dan SWQ/OUT pada kaki ke 5 dan 6 dari RTC DS1307. Port A.0 dan A.1 pada mikrokontroler digunakan untuk dikoneksikan pada pin SDA dan SCL yang masing-masing telah diberi resistor pull-up sebesar 4K7. Kaki SQW dikoneksikan pada port D.3 yang sebelum nya telah diberi resistor bernilai 4K7 Ohm. Pada rangkaian RTC ditambahkan sebuah baterai sebesar 3,3 V untuk menyuplai rangkaian RTC pada saat tidak ada sumber tegangan yang diberikan oleh mikrokontroler ke rangkaian RTC ini. Rangkaian RTC DS1307 disajikan pada Gambar 3.6.
Gambar 3.6. Rangkaian RTC DS1307
3.2.4. LCD (Liquid Crystal Display) LCD (Liquid Crystal Display) dengan ukuran 4 baris x 20 kolom. LCD berfungsi untuk menampilkan jam,tanggal, debit ethanol, dan jumlah ethanol. Lewat penampil ini pengguna dapat mengetahui hal – hal yang disampaikan oleh mikrokontroler, sehingga pengguna dapat menentukan tindakan yang akan dilakukan. Pin-pin yang terdapat di LCD dikoneksikan
16
mikrokontroler pada port C. Skematik LCD dan LCD 4 baris dan 20 kolomdisajikan pada Gambar 3.7
Gambar 3.7. LCD 4 baris x 20 kolom dan Skematik LCD 3.2.5. Modul MMC Pada bagian recording digunakan SD-MMC Card Data Logger Module. Modul MMC ini akan merekam debit, jam, tanggal. Apabila mikrokontroler tidak mendeteksi MMC pada data logger maka proses recording tidak akan berjalan. Apabila proses recording sudah selesai¸ untuk menghentikan proses tersebut dilakukan suatu perintah yang berfungsi untuk menutup sebuah file yang telah terisi oleh data – data seperti debit, jam, tanggal.Pada modul MMC ini terdapat 6 pin yang tersambung pada mikrokontroler. Antara lain VCC disambungkan di VCC mikrokontroler, GND disambungkan pada ground mikrokontroler, CS disambungkan pada port B.4, MOSI disambungkan pada port B.5, MISO disambungkan pada port B.6, dan SCK disambungkan pada port B.7. Modul MMC akan disajikan pada Gambar 3.8.
Gambar 3.8. Modul MMC 17
3.2.6. Sensor Alir (Flow Sensor) Sensor yang digunakan adalah JYQ-2 Oval Gear Diesel Fuel Flow Meter (Gambar 3.9), ini merupakan sebuah alat penghitung laju aliran air yang sudah jadi tetapi tidak ada fitur- fitur yang dibutuhkan pada skripsi, maka dari itu alat ini dibongkar dan diambil sensornya. Sensor dapat menghitung debit aliran sebesar 120 L/Min dan mempunyai akurasi sebesar 0,5%. Dengan menggunakan tegangan inputan sebesar 5V, sensor ini mempunyai outputan sebesar 0,5V – 4,5V. Gambar 3.10 adalah gambar sensor alir yang sudah dibongkar dan sudah terpasang pada box mikrokontroler.
Gambar 3.9. JYQ-2 Oval Gear Diesel Fuel Flow Meter
Gambar 3.10. Sensor Alir Yang Sudah Dibongkar dan Sudah Terpasang Pada Box Mikrokontroler 18
3.3
Perancangan Perangkat Lunak Pada bagian ini akan dijelaskan tentang perangkat lunak yang ada pada
sistem. Perangkat lunak ini meliputi perancangan perangkat lunak yang ditanamkan pada mikrokontroler Atmega32. Perangkat lunak yang ditanamkan pada mikrokontroler ini berguna untuk mengendalikan semua kegiatan yang dilakukan oleh tiap-tiap komponen sehingga dapat bekerja secara bersama-sama sehingga membentuk suatu sistem. Adapun perangkat lunak ini berperan dalam beberapa fungsi diantaranya pengolahan data yang berasal dari sensor dan RTC, pengolahan konfersi data dan output data pada bagian MMC dan LCD. Gambar 3.11 merupakan diagram alir perangkat lunak.
Gambar 3.11. Diagram alir Perangkat Lunak. 19
Saat tombol power dinyalakan pertama kali mikrokontroler akan melakukan inisialisasi terlebih dahulu. Pertama kali mikrokontroler akan memeriksa apakah terdapat MMC yang menancap pada modul SD-MMC Card Data Logger Module. Apabila tidak ada MMC yang terdeteksi maka pada penampil LCD akan menampilkan pesan “ MASUKKAN MMC”. Ketika MMC terdeteksi akan melanjutkan ke langkah selanjutnya. Selanjutnya mikrokontroler akan membaca data dari sensor, data dari sensor berupa pulsa, saat pulsa hight maka interrupt akan aktif untuk menambah jumlah pulsa. Untuk menghitung jumlah volume dan debit dapat menggunakan rumus sebagai berikut, Volume = jumlah pulsa yang dibaca sensor / jumlah pulsa dalam satu liter vol=jumlahPulsa/288; //=================rumus dalam liter d=(jumlahPulsa%288)*3.47; //===============rumus dalam ml
Debit
= jumlah pulsa saat ini – jumlah pulsa sebelumnya x volume
dalam satu pulsa x 60 new=jumlahPulsa; debit=new*3.47; // 1 pulsa = 3,47 ml if(new>=old) { new=jumlahPulsa-old; lcd_gotoxy(13,0); lcd_putsf("p/s"); lcd_gotoxy(12,0); sprintf(buffer4,"%u",new); //pulsa debit lcd_puts(buffer4); old=jumlahPulsa; }
Bila data dari RTC juga sudah terbaca maka akan tertampil pada LCD jam, tanggal, debit ethanol, dan jumlah ethanol. Interrupt akan menghitung counter setiap 8 jam (28800 detik) dan akan menyimpan data debit ethanol, jumlah ethanol, jam, dan tanggal pada MMC. Proses ini akan berulang terus menerus setiap 8jam.
20
