PEMBUATAN ALAT ‘OTOBILAR’ OTOMATISASI PENSTABIL SUHU AIR PADA KOLAM PEMBIBITAN IKAN MENGGUNAKAN SENSOR LM35 BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA32
NASKAH PUBLIKASI
diajukan oleh Rudy Hermawan 10.21.0479
kepada SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER AMIKOM YOGYAKARTA YOGYAKARTA 2015
ISSN : 2302-3805
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Multimedia 2013 STMIK AMIKOM Yogyakarta, 19 Januari 2013
PEMBUATAN ALAT ‘OTOBILAR’ OTOMATISASI PENSTABIL SUHU AIR PADA KOLAM PEMBIBITAN IKAN MENGGUNAKAN SENSOR LM35 BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA32 Rudy Hermawan), Sudarmawan 2), 1,2)
Teknik Informatika STMIK AMIKOM Yogyakarta Jl Ringroad Utara, Condongcatur, Depok, Sleman, Yogyakarta Indonesia 55283
Email :
[email protected]),
[email protected])
Abstract –Automation technology is now very helpful to human activities, with the automation technology will save time, money and effort. In this case I will discuss automation in stabilizing the water temperature on the breeding of fish, such as catfish, gurami, tilapia, and Garra rufa. Specifications ATmega32 microcontroller which has enough large memory allocations, it is precisely in these automation systems manufacturing. Fingerlings are very susceptible to changes in water temperature, because the temperature is ideal for every type of fish fries are not all the same, it was made Otobilar, a tool that can stabilize water temperatures depend on the degree Celsius are included. It aims to provide maximum results for the survival and growth of fingerlings. This tool works using the keypad setter input as the desired temperature, the LCD as a viewer, LM35 sensor as a water temperature reader, This tool works using the keypad setter input as the desired temperature, the LCD as a viewer, as a reader LM35 temperature sensor water, microcontroller ATmega32 as data processing centers, water heaters and pumps Aquarium Heater as output. When the water temperature has been determined through the input of X degrees Celsius, LM35 sensor sends information to the microcontroller ATmega32 that the water temperature was in accordance with an incorporated or not, and then the information is processed in accordance with the program that has been injected. Heater The heater will turn on for a certain time, followed by a lit aquarium pump drain water that has been heated to the pond fingerlings are. Once the water temperature conditions in the pond fingerlings are met, then the pump will stop. Thus, the expected life chances fingerlings and growth can be increased to the maximum. We make this tool it is hoped will assist the work of humans in daily life especially in the fingerlings.
Daya hidup bibit ikan sangat rentan terhadap perubahan suhu air yang terjadi. Karena suhu ideal bagi tiap jenis bibit ikan tidak sama, maka dibuatlah Otobilar, sebuah alat yang dapat menstabilkan suhu air bergantung dengan derajat Celcius yang dimasukkan melalui papan tombol. Suhu yang berubah - ubah dapat menyebabkan kematian bibit ikan atau dapat membuat pertumbuhan bibit ikan kurang maksimal. Dalam proses otomatisasi pembibitan ikan, terdapat proses mengalirkan air bersuhu lebih lebih tinggi ataupun lebih rendah melalui pompa, bila kondisi suhu air pada kolam ikan sudah terpenuhi maka pompa berhenti mengalirkan dari kolam kontrol. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas, maka dapat dirumuskan masalah sebagai berikut: Bagaimana membuat sebuah alat yang mampu memantau dan menstabilkan suhu air dalam ruangan miniatur (prototipe) bibit ikan secara otomatis. 1.3 Batasan Masalah Dalam pembuatan dan uji coba sistem ini, diberikan beberapa batasan masalah sebagai berikut:
Keywords - Otobilar, automation, microcontrollers, stabilizers, temperature, water, LM35. 1. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Masalah
1
1.
Ruangan bibit ikan sebagai objek uji coba alat disajikan dalam bentuk miniatur dengan bentuk persegi panjang ukuran panjang 50 cm, tinggi 30 cm dan lebar 20 cm. Penggunaan alat dan bahan uji coba (objek ikan) disesuaikan dengan kondisi miniatur ruang bibit ikan.
2.
Sistem miniatur ruang bibit ikan menaikkan suhu air pada bibit ikan jika suhu berada dibawah suhu yang dimasukkan. Sistem ini juga menurunkan suhu air pada bibit ikan jika diatas suhu yang dimasukkan.
3.
Parameter untuk mengkondisikan suhu berdasarkan pada pembaca sensor suhu LM35 dan pemanas menggunakan heater serta pendinginan menggunakan keramik panas dingin.
4.
Diasumsikan volume air pada miniatur kolam tidak berkurang karena faktor penguapan maupun faktor lainnya
dan berdaya rendah sehingga memungkinkan didayai dengan menggunakan baterai3. .
2. Landasan Teori 2.1 Tinjauan Pustaka Berdasarkan literature yang penulis lakukan. Penulis membandingkan dua judul yang hampir sama sebagai tinjauan pustaka, yaitu:. a. Purwarupa Pemutar Sirkulasi Udara Otomatis Berdasarkan Tinggi Rendahnya Suhu Ruangan 1. Kesamaan Skripsi yang penulis buat dengan laporan tugas akhir tersebut adalah pada bagian implementasi penggunaan sensor yaitu menggunakan sensor LM35 dan penggunaan bahasa pemrograman yaitu menggunakan bahasa pemrograman BASCOM. Perbedaannya adalah pada bagian penggunaan mikrokontroler, penulis menggunakan mikrokontroler ATMega32 dan pada bagian implementasi penulis menitik beratkan pada penstabil suhu air. b. Alat Pengontrol Suhu Pada Alat Pemanas Berbasis Mikrokontroller AT89S512. Kesamaan dengan Skripsi yang penulis buat adalah pada batas atas maupun batas bawah yang telah diatur dan dimasukkan dalam mikrokontroller sebagai pusat pengontrol dan menggunakan relay sebagai pengatur mati dan hidup output. Dalam pembuatan skrip yang dimasukkan dalam mikrokontroler juga menggunakan BASCOM.
Gambar 1. Beberapa Bentuk Mikrokontroler Keluarga MegaAVR (atmel.com) 2.3 Perangkat Lunak Perangkat lunak yang digunakan dalam pembuatan alat "Otobilar" otomatisasi penstabil suhu air pada kolam pembibitan ikan menggunakan sensor LM35 berbasis mikrokontroler ATMega32 adalah dengan Bascom AVR.
2.2 Perangkat Keras Perangkat keras atau hardware dapat dikelompokan menjadi dua yaitu: (A) Mekanik, (B) Elektronik. 2.2.1 Mekanik Bagian mekanik adalah bagian – bagian yang menyusun dari Otobilar agar tercipta suatu miniatur dari alat tersebut, seperti: 1. Akuarium Akuarium yang berdimensi panjang 50 sentimeter dan tinggi 30 sentimeter serta lebar 20 sentimeter.. 2. Pompa Pompa akuarium yang berfungsi sebagai pengalir air, yaitu mengalirkan air dari bagian kolam pemanas menuju kolam ikan. Pompa terhubung dengan relay bersama dengan heater / pemanas. 3. Heater / Pemanas Heater atau pemanas air berfungsi untuk memanaskan air dalam kolam pemanas sehingga terpenuhi suatu kondisi oC panas air.
Gambar 2. Tampilan Bascom AVR 3.
Analisis dan Perancangan Sistem
3.1 Analisis Sistem Untuk Sistem ini berfungsi sebagai penstabil suhu air pada kolam bibit ikan, penstabil suhu air bergantung dengan derajat Celcius yang dimasukkan melalui papan tombol. Suhu yang berubah dapat menyebabkan kematian bibit ikan. 3.1.1 Identifikasi Permasalahan Dari hasil pengidentifikasian dapat ditemukan permasalahanpermasalahan yang terjadi pada sistem yang sedang berjalan. Diantaranya adalah: 1. Membuat jalur sistem yang berupa jalur PCB sulit jika di lakukan secara manual, dan tidak semua orang bisa menggambar jalur PCB dengan cara manual. 2. Bahasa pemograman yang mudah di pahami adalah bahasa basic dan Bascom AVR mempermudah dalam membangun sistem ini.
2.2.2 Elektronik Mikrokontroler digunakan sebagai pusat pengontrol peralatan – peralatan elektronik tersebut. Karena itu sangat dibutuhkan suatu mikrokontroler yang berukuran cukup kecil
3.1.2 Analisis Kebutuhan Kriteria yang diharapkan ada dalam pembuatan prototipe ini adalah sebagai berikut: 1
Septina Tri Santoso 2011, Universitas Gadjah Mada Dwi Broto Bagus Setiawan 2009, STMIK Amikom Yogyakarta 2
3
MOh.Ibnu Malik,Belajar Mikrokontroler PIC16F84,2003 hal 1
2
1. 2.
3. 4.
Terdapat tombol yang dapat pengatur alat. Sistem ini mempunyai minimum sistem yang di kendalikan oleh ATMega32 sebagai pengontrol semua kegiatan dan proses input/output. Menggunakan seperangkat komputer yang akan digunakan sebagai media pembuatan program. Penggunaan Bascom AVR yang mempunyai struktur pemograman yang mudah di pahami.
3.1.3 Analisis Kelayakan Sebuah sistem baru sangat membutuhkan pertimbangan dari beberapa unsur menentukan layak atau tidaknya suatu sistem yang baru sebagai alternatif sistem yang sedang berjalan. Terdapat 3 unsur utama dasar untuk menentukan yaitu: 1. Kelayakan Teknologi Alat "Otobilar" Otomatisasi Penstabil Suhu Air pada Kolam Pembibitan Ikan akan semakin murah dan mudah terjangkau oleh semua kalangan masyarakat. 2. Kelayakan Ekonomi Pembuatan prototipe ini tidak membutuhkan biaya yang mahal karena harga tiap komponennya relatif murah. 3. Kelayakan operasional Sistem dirancang sedemikian rupa sehingga mudah digunakan oleh siapa saja.
Gambar 4. Rangkaian Blok Masukan 3.2.2 Blok Catu Daya Rangkaian adaptor dirancang sebagai penyuplai tegangan pada mikrokontroler, LCD dan relay. Mikrokontroler dan LCD membutuhkan 5V DC sedangkan relay dan peltier membutuhkan 12 V DC, serta ADC yang membutuhkan tegangan 5 V DC.
Gambar 5. Rangkaian Catu daya 3.2 Perancangan Perangkat Keras Prototipe "Otobilar" dibagi manjadi tiga blok, yaitu blok masukan, blok proses, dan blok keluaran masing – masing blok mempunyai beberapa komponen: Masukan Proses
3.2.3 Blok Proses Menunjukkan rangkaian kendali mikrokontroler. Sebuah mikrokontroler produk dari Atmel seri ATMega32. Keluaran
Heater / Pompa Peman Air as In Layar pu LCD Kerami t k Panas ke Lingk Dingin nd (Peltierunga ali Gambar 3. Blok Diagram Perangkat Keras ) n luar , Se 3.2.1 Blok Masukan Dalam ns rangkaian blok masukan ini diperoleh dari modul sensor or LM35 yang mengirimkan data ke mikrokontroler ATMega32 L sesuai dengan keadaan suhu air yang dibaca. M 35 Mikro kontro ller ATMe ga32
Gambar 6. Rangkaian Blok Proses 3.2.4 Blok Keluaran Prototipe Pembuatan Alat "Otobilar" Otomatisasi Penstabil Suhu Air pada Kolam Pembibitan Ikan ini memiliki dua buah komponen output yaitu berupa penampil LCD dan relay. 3.2.4.1 Penampil LCD Pada perancangan LCD yang digunakan sebanyak satu buah dengan matriks karakter 16x2.
3
Menggunakan Sensor LM35 Berbasis Mikrokontroler ATMega32 adalah seperti pada gambar dibawah ini.
Gambar 7. Rangkaian Blok LCD 3.2.4.2 Relay Pada perancangan relay dialamatkan pada port D4 dan D5 pada mikrokontroler. Daya yang dibutuhkan relay yaitu 12 V DC.
Gambar 10. Rancangan Keseluruhan Mekanik 3.4 Perancangan Program Berikut adalah skema perancangan program dari Pembuatan Alat "Otobilar" Otomatisasi Penstabil Suhu Air pada Kolam Pembibitan Ikan Menggunakan Sensor LM35 Berbasis Mikrokontroler ATMega32. Dimana program akan dibuat menggunakan Bascom AVR
Gambar 8. Rangkaian Blok Relay 3.2.5 Rangkaian Keseluruhan Pada rangkaian ini merupakan rangkaian keseluruhan dari rangkaian blok masukan, blok proses, blok keluaran.
Gambar 11. Flowchart 4.
Implementasi dan Perancangan
4.1 Implementasi Perancangan Perangkat Keras Pembuatan Perangkat keras merupakan komponen nyata dari rancangan sistem. 4.1.1 Implementasi Pengujian Mikrokontroler ATMega32 Dalam board ini terdapat pin untuk menyambungkan ke dalam IC Downloader yang nantinya akan terhubung ke USB Bus di komputer.
Gambar 9. Rangkaian Keseluruhan 3.3 Perancangan Mekanik Rancangan keseluruhan dari Pembuatan Alat "Otobilar" Otomatisasi Penstabil Suhu Air pada Kolam Pembibitan Ikan
4
4.3 Hasil Percobaan Alat Percobaan alat dilakukan dengan cara mengukur suhu pada kolam ikan dan suhu kolam kontrol. Tabel 1. Hasil Percobaan Alat Menaikkan Suhu Air Malam Hari Menit ke0 5
Suhu Kolam Ikan (derajat Celcius) 20 20
Suhu Kolam Kontrol (derajat Celcius) 20 25
3.
10
20
31
4.
15
20
41
5.
16
23
33
Gambar 13. Implementasi Mikrontroler ATMega32 NO . 1. 2.
4.1.2 Implementasi Pengujian LCD (Liquid Crystal Display) Pengujian LCD berfungsi untuk menguji berfungsi dan tidaknya penampil LCD. Adapun beberapa alat yang digunakan yaitu LCD dan minimum sistem ATMega 32.
Tabel 2. Hasil Percobaan Alat Menurunkan Suhu Air Malam Hari
Gambar 14. Pengujian LCD (Liquid Crystal Display) 4.1.3 Implementasi Keseluruhan Mekanik dan Hardware Prototipe "Otobilar" Otomatisasi Penstabil Suhu Air pada Kolam Pembibitan Ikan Menggunakan Sensor LM35 Berbasis Mikrokontroler ATMega32 secara keseluruhan.
NO .
Menit ke-
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7
0 10 20 30 40 60 110
Suhu Kolam Ikan (derajat celcius) 28 28 28 28 27 27 26
Suhu Kolam Kontrol (derajat celcius) 28 28 28 28 27 27 26
Percobaan alat pada penelitian ini tidak hanya dilakukan dalam kondisi malam hari dengan suhu ruangan 25 derajat celcius saja, namun dengan kondisi siang hari dengan suhu ruangan 28 derajat Celcius . Tabel 3. Hasil Percobaan Alat menaikkan Suhu Air Siang Hari
Gambar 15. Keseluruhan mekanik dan hardware 4.2 Implementasi Pengujian Perangkat Lunak ( Software ) Prototipe "Otobilar" Otomatisasi Penstabil Suhu Air pada Kolam Pembibitan Ikan Menggunakan Sensor LM35 Berbasis Mikrokontroler ATMega32 telah diprogram.
Gambar 16. Tampilan LCD
5
NO .
Menit ke-
Suhu Kolam Ikan (derajat celcius)
1. 2. 3. 4. 5.
0 5 10 15 16
20 20 20 20 22
Suhu Kolam Kontrol (derajat celcius) 20 24 31 41 33
Tabel 4. Hasil Percobaan Alat Menurunkan Suhu Air Siang Hari NO.
Menit ke-
Suhu Kolam Ikan (derajat Celcius)
Suhu Kolam Kontrol (derajat Celcius)
1. 2. 3. 4. 5. 6.
0 10 20 30 40 60
28 28 28 28 28 27
28 28 28 28 28 27
7
110
27
27
5.2 Saran Berdasarkan hasil uji coba ini masih terdapat beberapa kekurangan dan dimungkinkan untuk pengembangan lebih lanjut, diantaranya adalah: 1. Kolam kontrol yang mengatur dalam proses memberikan air panas maupun air dingin untuk kolam ikan sebagai penstabil suhu ditempatkan pada dua buah tempat yang berbeda. 2. Alat ini dapat ditambahkan beberapa fitur tambahan seperti pengatur pH atau derajat keasaman air, pengukur kadar oksigen sehingga lebih lengkap. 3. Menggunakan alat yang mempunyai kemampuan untuk mendinginkan (keramik panas dingin) ataupun alat untuk memanaskan (heater) dengan kapasitas waktu yang sama.
4.4 Kelebihan Dan Kelemahan Alat
Daftar Pustaka
4.4.1 Kelebihan Berikut adalah beberapa kelebihan Alat "Otobilar" Otomatisasi Penstabil Suhu Air pada Kolam Pembibitan Ikan: Dapat diaplikasikan pada berbagai macam jenis bibit ikan, karena suhu ideal dapat diinputkan sendiri. Alat ini praktis karena bentuknya yang kecil sehingga memungkinkan bila diaplikasikan dalam berbagai tempat. Dalam hal ini jika digunakan pada pembibitan ikan dalam akuarium ataupun tempat sejenisnya. Mampu bekerja secara otomatis untuk menstabilkan suhu air kolam bila suhu air kolam dibawah ataupun diatas suhu ideal sesuai dengan batasan suhu yang telah dimasukkan.
[1] Septina Tri Santoso.2011. Purwarupa pemutar udara otomatis berdasarkan tinggi rendahnya suhu.Yogyakarta : Skripsi program S1 jurusan teknik elektro Universitas Gadjah Mada. [2] Heryanto M. ary & Adi wisnu.2008. Pemrograman Bahasa C untuk mikrokontroler ATMega8535. Yogyakarta : Andi Offset. [3] Dwi Broto Bagus Setiawan.2009. Alat pengontrol suhu pada alat pemanas berbasis mikrokontroler.Yogyakarta : Skripsi program S1 jurusan teknik informatika STMIK Amikom Yogyakarta [4] Malik Moh.ibnu.2003. Belajar Mikrokontroler PIC16F84.Yogyakarta: Gava Media. [5] Wahyudi didin.2007. Belajar Mudah Mikrokontroler AT89S52 dengan Bahasa Basic Menggunakan Baskom-8051. Yogyakarta: Andi Offset. [6] Rahardian Surya. 2010. Pengaruh Suhu Pada Budidaya Ikan. http://bibitikan.net/pengaruh-suhu-padabudidaya-ikan/. diakses 10 Oktober 2012.
4.4.2 Kelemahan Setelah dilakukan uji coba, ternyata alat ini juga mempunyai kelemahan. Kelemahan tersebut yaitu proses kemampuan alat untuk mendinginkan (keramik panas dingin) ataupun alat untuk memanaskan (heater) memiliki kapasitas waktu yang berbeda. 5.
Biodata Penulis Rudy Hermawan, memperoleh gelar Sarjana Komputer (S.Kom), Jurusan Teknik Informasi STMIK AMIKOM Yogyakarta, lulus tahun 2015
Penutup
Sudarmawan, memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro (S.T), Jurusan Teknik Elektro STMIK AMIKOM Yogyakarta, lulus tahun 1998. Memperoleh gelar Magister Teknik (M.T) Program Pasca Sarjana Teknik Elektro Universitas Gajah Mada Yogyakarta, lulus tahun 2006. Saat ini menjadi Dosen di STMIK AMIKOM Yogyakarta.
5.1 Kesimpulan Berdasarkan pada latar belakang, perumusan masalah dan hasil pengujian alat pada penelitian ini, maka penulis dapat menarik beberapa kesimpulan, antara lain: 1. Perancangan prototipe ini berhasil sesuai dengan perencanaan. 2. Alat dapat berfungsi dengan baik sebagaimana yang diinginkan. Dibuktikan dengan hasil percobaan pengujian menstabilkan terhadap suhu air dalam tabel hasil percobaan alat.
6
