Pada tahap ini akan dilakukan analisa terhadap data yang diperoleh dari hasil pengukuran. Analisa ini meliputi penguploadan data dalam bentuk grafik sehingga dapat dilihat dan dibuktikan keakuratan hasil pembacaan sensor.
26
3.1.2 Tahap Pembuatan Sistem
Pada tahap ini akan dilakukan pembuatan rangkaian alat yang berfungsi untuk melakukan akusisi data secara otomatis yang diperoleh sensor. Adapun tahapan- tahapan pelaksanaan pada tahap ini sebagai berikut :
a. Mendesain layout rangkaian dengan software Eagle.
b. Mencetak hasil layout pada kertas foto dengan menggunakan printer laser Z.
c. Mencetak hasil cetakan pada PCB dengan cara memanaskanya pada suhu 160 0C kemudian dilarutkan dengan menggunakan larutan FeCl2.
d. Memasang komponen- komponen elektronik sesuai dengan jalur yang telah dibuat pada layout rangkaian.
3.1.3 Tahap Pengukuran, Analisis dan Kesimpulan
Dalam menyusun tugas akhir ini penulis melakukan beberapa penerapan metode penelitian untuk menyelesaikan permasalahan. metode penelitian yang dilakukan adalah dengan cara :
a. Studi pustaka untuk mengumpulkan, mempelajari serta menyeleksi bahan-bahan tentang pemograman berbasis mikrokontroller NodeMCU ESP8266.
b. Pengumpulan data yang berhubungan dengan tugas akhir.
Data yang dibutuhkan adalah data-data tentang komponen-komponen elektronika yang akan digunakan dalam perancangan alat.
c. Analisis Sistem.
Melakukan analisis terhadap program yang akan dibuat serta komponen- komponen elektronika yang digunakan.
d. Perancangan Sistem
Merancang suatu sistem monitoring listrik berbasis mikrokontroller NodeMCU ESP8266. Termasuk interface aplikasi dan perancangan susunan rangkaian elektronika.
e. Impelentasi Sistem (Coding)
Menyusun kode program untuk sistem monitoring berbasis mikrokontroller NodeMCU ESP8266.
f. Testing
Melakukan pengujian sistem yang telah dibuat sehingga dapat melakukan perbaikan sistem apabila ditemukan kesalahan pada sistem.
g. Dokumentasi Sistem
Pembuatan dokumentasi sistem, lengkap dengan analisis yang telah diperoleh.
Analisis Sistem Sedang Berjalan
Bahasa Pemograman yang digunakan pada alat adalah Bahasa Pemograman NodeMCU yang dimana bahasa pemograman NodeMCU adalah sebuah kit elektronik open source yang dirancang khusus dengan kemampuan komputasi yang dapat berinteraksi secara lebih dekat dengan dunia nyata dibandingkan komputer biasa, untuk memudahkan bagi para seniman, desainer, dan siapapun yang tertarik dalam menciptakan objek atau mengembangkan perangkat elektronik yang dapat berinteraksi dengan bermacam-macam sensor dan pengendali NodeMCU dapat di operasikan dengan cara menginstal terlebih dahulu software atau aplikasi pendukung untuk memprogram mikrokontroler arduino berupa program Sederhana, dengan programming environment turunan dari bahasa pemrograman C yang mudah dimengerti.
3.2 Perancangan Sistem 3.2.1 Diagram Blok Sistem
Untuk mempermudah dalam mempelajari dan memahami cara kerja alat ini, maka system perancangan dibuat berdasarkan diagram blok dimana tiap blok mempunyai fungsi dan cara kerja tertentu. Adapun diagram blok dari system yang dirancang adalah sebagai berikut:
28
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem 3.2.2 Perancangan Rangkaian
1. Rangkaian Modul ESP8266-01
Untuk menguhubungkan rangkaian mikrokontroler ke jaringan internet, digunakan modul ESP8266-01. Modul ini dapat dikontrol menggunakan protocol AT Command melalui port UART pada mikrokontroler yang digunakan. Berikut merupakan skematik rangkaian yang digunakan pada alat ini:
Gambar 3.2 Rangkaian Modul ESP8266-01
Modul ESP8266-01 ini bekerja pada supply tegangan 3,3V DC. Untuk itu diperlukan regulator tegangan supply 3,3V untuk mensupply daya pada rangkaian ini. Regulator yang digunakan adalah AMS1117 yang akan meregulasi tegangan input 5V menjadi 3,3V untuk di supply ke modul ESP8266-01.
Node MCU ESP8266 Sensor Water
Flow Meter
LCD Power Supply
Smartphone Blynk
Untuk jalur komunikasi modul ESP8266-01 dengan mikrokontroler juga diperlukan sebuah rangkaian pengubah level tegangan 5V ke 3,3V. Hal ini dikarenakan batas maksimum tegangan logika HIGH yang diperbolehkan pada modul ini adalah 3,3V. Rangkaian pengubah level tegangan 5V ke 3,3V tersebut dibentuk dari transistor BSS138 yang dioperasikan sebagai transistor switching.
Dengan demikian, jika inputnya diberikan logika 1 (5V DC), maka outputnya akan menjadi logika 1 dengan tegangan 3.3V DC. Demikian pula jika logika inputnya adalah 0 (0 V DC), maka outputnya juga bernilai 0 (0 V DC).
Sesuai gambar diatas, pin Drain Q1 (pin RX_UC) dihubungkan ke pin Rx pada port UART mikrokontroler yang digunakan. Pin Drain Q2 (pn TX_UC) dihubungkan ke pin Tx pada port UART mikrokontroler yang digunakan. Melalui kedua pin inilah mikrokontroler akan berkomunikasi dengan modul ESP8266-01.
2. Rangkaian Node MCU ESP8266
Node MCU adalah sebuah platform IoT yang bersifat opensource. Terdiri dari perangkat keras berupa System On Chip ESP8266 dari ESP8266 buatan Espressif System, juga firmware yang digunakan adalah bahasa pemrograman scripting Lua. Istilah Node MCU secara default sebenarnya mengacu pada firmware yang digunakan daripada perangkat keras development kit. Node MCU bisa dianalogikan sebagai board Arduino-nya ESP8266. Untuk memprogram ESP8266 ini sebenarnya diperlukan beberapa teknik dan rangkaian khusus, namun Node MCU telah meringkaskan rangkaian ESP8266 ke dalam sebuah board yang kompak dengan berbagai fitur layaknya mikrokontroler ditambah dengan kapabilitas WiFi juga chip komunikasi USB to Serial. Sehingga, untuk memprogramnya hanya diperlukan ekstensi kabel data USB. Node MCU yang digunakan pada alat ini adalah Node MCU board v1.0 (biasa disebut V2), dimana chip USB to serial yang digunakan adalah CP2102. Berikut merupakan gambar dari rangkaian tersebut.
30
Gambar 3.3 Rangkaian NodeMCU ESP8266 3. Rangkaian Water flow Sensor
Water flow sensor adalah sensor yang digunakan untuk mengukur kecepatan aliran cairan. Output dari sensor ini berupa pulsa High dan Low yang bergantian seiring dengan putaran rotor pada sensor ini. Water flow sensor trediri dari body plastik, rotor (baling-baling) penggerak, dan sensor hall-effect. Ketika cairan melintasi sensor, cairan akan mendorong rotor pada sensor ini, dan menyebabkan rotor berputar. Putaran rotor akan di deteksi oleh sensor hall-effect , dan akan memberikan output berupa pulsa High dan Low. Pulsa ini lah yang nantinya akan di deteksi oleh mikrokontroler untuk dikonversikan menjadi kecepatan alir cairan. Berikut adalah gambar Rangkaian dari Sensor Floe Meter.
Gambar 3.4 Rangkaian Water flow Sensor
Sensor ini mempunyai 3 pin, yaitu pin Signal, pin VCC, dan pin GND.
Untuk membaca sinyal yang dihasilkan oleh sensor ini, cukup menghubungkan pin signal ke pin interrupt dari mikrokontroler. Dan menghubungkan pin VCC dan GND ke supply daya dari rangkaian. Adapun spesifikasi dari sensor ini adalah:
o Tegangan operasional adalah 5V DC o Minimal arus operasional 15mA
o Flow rate yang mampu diukur adalah 1 – 30 L/m o Load capacity 10mA (DC 5V)
o Suhu operasi maksimal 80C o Suhu air maksimal 120C o Kelembapan 35% - 90% RH o Tekanan air maksimal 2.0Mpa
4. Rangkaian Power Supply
Gambar 3.5 Rangkaian Power Supply
Agar alat dapat digunakan, maka dibutuhkan sebuah catu daya yang memberikan daya pada seluruh rangkaian. Sensor, display dan mikrokontroler umumnya menggunakan tegangan 5V DC agar dapat bekerja. Untuk itu dibangun sebuah system power supply yang mempunyai output 5V DC. Rangkaian ini dibangun dari IC LM2576 yang merupakan ic converter penurun tegangan.
Rangkaian jenis ini dipilih karena lebih efisien dibanding dengan linear regulator biasa. LM2576 merupakan IC regulator switching yang mampu memberikan arus
32
3A pada tegangan 5V. Regulator jenis ini hanya memerlukan sedikit komponen tambahan untuk dapat dioperasikan,
5. Rangkaian LCD
Pada alat ini, display yang digunakan adalah LCD (Liquid Crystal Display) 16 x 2. Untuk blok ini tidak ada komponen tambahan karena mikrokontroler dapat memberi data langsung ke LCD, pada LCD Hitachi – M1632 sudah terdapat driver untuk mengubah data ASCII output mikrokontroler menjadi tampilan karakter. Pemasangan potensio sebesar 5 KΩ untuk mengatur kontras karakter yang tampil. Berikut merupakan gambar rangkaian LCD yang dihubungkan ke mikrokontroler NodeMCU ESP8266.
Gambar 3.6 Rangkaian LCD
Rangkaian ini dibangun dari sebuah IC PCF8574T yang berperan untuk mengkonversi perintah yang didapat melalui komunikasi I2C menjadi logika digital di tiap pin outputnya (P0 s.d. P7). Logika – logika digital tersebut lah yang menjadi logika untuk mengaktifkan LCD. Dengan demikian, untuk mengendalikan LCD, mikrokontroler hanya membutuhkan 2 pin yaitu pin SDA dan SCL. Pin 1,2, dan 3 dari IC PCF8574T dihubungkan pada resistor pull-up yang mengakibatkan logikanya selalu bernilai 1. Sesuai dengan datasheet IC ini, jika di pin-pin tersebut diberika logika 1, maka address untuk pemrograman ic ini akan menjadi 0x27. Trimpot R4 digunakan untuk mengatur kontras dari karakter yang muncul pada saat LCD dinyalakan
3.2.3 Perancangan Perangkat Lunak Sistem
Tidak
Ya
Gambar 3.7 Flowchart Sistem Mulai
Hitung pulsa dari sensor
Sudah 1 menit?
Konversi pulsa ke Liter/Menit
Inisialisasi Sensor
Inisialisasi Jaringan
Tampilkan data ke LCD
Kirim data melalui jaringan
Selesai
34
3.3 Pengujian Rangkaian dan Pengukuran Hasil Sistem 3.3.1 Pengujian Rangkaian
1. Pengujian Modul ESP8266-01
Pengujian modul ini dapat dilakukan dengan cara sederhana, yaitu dengan cara menghubungkan GPIO yang terdapat pada modul ini dengan LED. Berikut merupakan gambar rangkaian yang digunakan untuk menguji modul ini:
Gambar 3.8 Pengujian Modul ESP8266-01
Setelah rangkaian tersebut dirangkai, maka di-upload program berikut ini ke modul ESP8266-01
#define LED 2 void setup() {
pinMode(LED, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(LED, HIGH);
delay(500);
digitalWrite(LED, LOW);
delay(500); }
Setelah program dieksekusi, jika modul dalam keadaan baik, maka akan terlihat LED yang dihubungkan pada rangkaian ini akan berkedip dengan jeda waktu 0,5 detik.
2. Pengujian Rangkaian Node MCU
// the loop function runs over and over again forever void loop() { board NodeMCU akan berkedip dengan jeda waktu 1 detik.
3. Pengujian Rangkaian LCD
Untuk melakukan pengujian LCD, maka diperlukan rangkaian mikrokontroler juga sebagai sarana pembantu pengujian. Hal ini diperlukan karena LCD hanya dapat bekerja berdasarkan perintah mikrokontroler.
Agar dapat berkomunikasi, maka dihubungkanlah pin SDA pada IC PCF8574T pada pin A4 rangkaian mikrokontroler, dan pin SCL pada IC PCF8574T dihubungkan pada pin A5 mikrokontroler. Kemudian pada mikrokontroler dimasukkan program berikut:
36
Maka, hasil pengujian akan tampak sebagai berikut:
Gambar 3.9 Pengujian LCD
Tabel 3.1 Pengujian LCD (Liquid Cristal Display)
Pengujian Test Case
4. Pengujian Rangkaian Power Supply
Pengujian rangkaian power supply dilakukan dengan cara memberikan input power supply dengan tegangan 12V DC. Maka output dari power supply akan 5V DC. Pengukuran output ini dilakukan pada titik TP1 seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut:
Gambar 3.10 Pengujian Power Supply
5. Pengujian Pompa
Data pada tabel Pengujian menunjukana dari pompa air DC yang bertujuan untuk menguji coba pompa Ketika relay aktif maka pompa akan aktif dan pada saat relay mati maka pompa akan ikut mati.
Tabel 3.2 Pengujian Pompa Air
Pompa
Tegangan
sumber (Volt) Kondisi Relay Kondisi Pompa
Pompa 12V 12 NO (Normaly
Open)
Aktif
0 NC (normaly
Close)
Mati
BAB 4