METODE PENELITIAN
3.4 Perancangan Rangkaian
3.4.1 Rangkaian Mikrokontroler ATMega328
Mikrokontroler adalah sebuah IC (Integrated Circuit) yang berisi rangkaian
logika kompleks untuk melakukan pemrosesan. Mikrokontroler memiliki memory sehingga dapat menyimpan program untuk melakukan pengontrolan.
Gambar 3.3 Rangkaian Keseluruhan Mikrokontroler ATMega328
Mikrokontroler ATMega328 merupakan mikrokontroler CMOS 8 bit memiliki 28 pin berdaya rendah berbasis AVR yang menggunakan arsitektur RISC. RISC singkatan dari Reduced Instruction Set Computing atau terjemahan bebasnya kumpulan set instruksi komputasi yang disederhanakan, berarti hanya memiliki sedikit perintah atau instruksi.
Berbeda dengan prosesor berbasis CISC (Complex Instruction Set Computing) seperti prosesor Intel yang digunakan pada perangkat komputer desktop ataupun laptop.
Dengan jumlah instruksi yang lebih sedikit, kemampuan pengolahan instruksi mikrokontroler ATMega328 menjadi lebih cepat dikarenakan desain IC lebih sederhana.
Dengan clock 1 Mhz, ATMega328 dapat mengolah instruksi hingga 1MIPS (Million
Instruction Per Second). Jika terapkan clock maksimum hingga 20 MHz maka mikrokontroler ini mampu mengolah instruksi hingga 20 MIPS. Lebih dari cukup untuk sebuah mikrokontroler 8 bit.
Fitur prosesor ATMega328 yang memiliki tegangan kerja 1.8 Volt hingga 5.5 Volt dipersentajai dengan 32 x 8 General Purpose Working Registers dan menyediakan 131 instruksi yang powerful. Sedangkan untuk kebutuhan memori disediakan 32KBytes flash memory, 1 KBytes EEPROM, 2 KBytes SRAM. Pengguna diberikan keamanan software, chip ini dilengkapi programming lock sehingga kode program tidak dapat di-intip setelah di inject ke ATMega328.
Fitur peripheral yang membedakan mikrokontroler dengan IC mikroprosesor.
ATMega 328 menyediakan kemampuan yang dapat diakses langsung ke kaki-kaki pin.
Dua 8-bit Timer/Counters, Satu 16-bit Timer/counter, 8-channel 10-bit ADC untuk kemasan TQFP dan QFN/MLF, 6-channel 10-bit ADC untuk kemasan PDIP, Dua Master/Slave SPI serial interface, Satu programble serial USART, Programmable Watchdog Timer, dan masih banyak lagi. Gambar dibawah memperlihatkan blok diagram ATMega328.
Gambar 3.4 Diagram Blok ATMega328
3.4.2 Rangkaian Relay Driver
Rangkaian Relay driver, dalam hal ini adalah rangkaian yang berhubungan dengan output atau keluaran yang merupakan hasil dari pengolahan data yang telah
dilakukan di mikrokontroler, dan ini juga berdasarkan input yang masuk ke mikrokontroler. Perancangan relay driver ini menggunakan relay 5VDC, dan
digunakan juga IC ULN 2803 yang memiliki 8 port input maupun outputdan dapat pula menggunakan jenis transistor NPN, jika hanya menggunakan 1 Relay cukup menggunakan 1 transistor sebagai rangkaian relaydrivernya agar lebih efektif dalam penggunaanya. Berikut adalah rangkaian dari relay driver dapat dilihat pada gambar 3.5 di bawah ini :
Gambar 3.5 Rangkaian Relay Driver
3.4.3 Rangkaian Solenoid Valve
Solenoid Valve atau katup listrik merupakan elemen control yang paling sering digunakan dalam suatu aliran fluida. Tugas mereka adalah untuk shut off, release, mengalirkan atau mencampurkan fluida. Mereka ditemukan di banyak area aplikasi dunia industry seperti Oil & Gas, steam, petrokimia, pengolahan limbah, dan sebagainya.
Solenoid Valve bekerja secara electromechanically dimana mereka mempunyai kumparan (coil) sebagai penggeraknya. Ketika kumparan tersebut mendapatkan sup-ply tegangan (AC atau DC) maka kumparan tersebut akan berubah menjadi medan magnetsehingga menggerakkan piston (plunger) yang berada di dalamnya.
Gambar 3.6 Bagian Solenoid Valve
Keterangan: (1) Valve Body, (2) Inlet Port, (3) Outlet Port, (4) Coil (kumparan), (5) Coil Windings, (6) Kabel supply tegangan, (7) Piston (Plunger), (8) Spring, (9) Orifice.
Solenoid Valve akan bekerja bila kumparan (coil) mendapatkan supply energy
listrik maka kumparan tersebut akan berubah menjadi medan magnet sehingga menggerakkan piston (plunger) yang ada di dalamnya. Ketika piston tertarik ke atas
maka fluida akan mengalir dari inlet port menuju outlet port.
Gambar 3.7 On/Off Condition Solenoid Valve
Solenoid valve ini dibedakan dalam beberapa jenis, yaitu: (1) Direct – Acting Solenoid Valve, (2) PilotOperated Valves (Servo-assisted), (3) 2 Way Valves, (4) 3 Way Valves, (5) 4 way Valves. Berikut dibawah ini gambar keseluruhan rangkaian solenoid valve.
Gambar 3.8 Rangkaian Solenoid Valve
3.4.4 Rangkaian Keypad Jenis Analog
Keypad adalah saklar-saklar push button yang disusun secara matriks yang berfungsi untuk menginput data seperti, input pintu otomatis, input absensi, input datalogger dan sebagainya. Saklar-saklar push button yang menyusun keypad yang digunakan umumnya mempunyai 3 kaki dan 2 kondisi, kondisi pertama yaitu pada saat saklar tidak ditekan, maka antara kaki 1, 2 dan 3 tidak terhubung (berlogika 1).
Salah satu komponen input yang sering dipakai pada rangkaian elektronik dengan kendali otomatis (automation) adalah keypad. Berikut ini rangkaian selengkapnya:
Gambar 3.9 Rangkaian Keypad Tabel tegangan ouput analognya adalah sebagai berikut:
Tabel 3.1 Tegangan Output Analog
Column Row Vin (V) Vout (V)
1 = 22 3,3 22 6,8 6,8 4,7 5 3,32
2 = 22 3,3 0 6,8 6,8 4,7 5 2,48
3 = 22 0 0 6,8 6,8 4,7 5 2,27
4 = 22 3,3 22 0 6,8 4,7 5 3,13
5 = 22 3,3 0 0 6,8 4,7 5 2,01
6 = 22 0 0 0 6,8 4,7 5 1,72
7 = 22 3,3 22 0 0 4,7 5 2,88
8 = 22 3,3 0 0 0 4,7 5 1,33
9 = 22 0 0 0 0 4,7 5 0,88
* = 22 3,3 22 0 0 0 5 2,67
0 = 22 3,3 0 0 0 0 5 0,65
# = 22 0 0 0 0 0 5 -
Demikianlah rangkaian untuk mengubah penekanan tombol pada keypad menjadi tegangan analog.
3.4.5 Rangkaian Data Logger Disimpan Ke MicroSD
Data logger adalah proses atau cara yang bersifat otomatis guna perekaman maupun pengumpulan data – data baik itu berasal dari sensor atau module elektronika yang bertujuan sebagai bahan data analisa dan pengarsipan. Data logger yaitu sebuah perangkat elektronik untuk menyimpan data sensor, atau data external dari sebuah alat ukur dalam sebuah media penyimpan. Data logger biasa nya memiliki karetaristik low power, memiliki dimensi yang kecil, portabel, dan memiliki SD card dan processor kecil seperti mikrokontroller.
Dalam hal ini, akan dijelaskan bagaimana cara mudah membuat Data logger RTC modul DS3231 menggunakan Arduino dan Kartu memori microSD. Untuk membuat proyek data logger ini dibutuhkan komponen yaitu modul Arduino Uno, RTC DS3231, serta modul kartu SD. Proyek ini akan mencatat data tanggal, waktu dan suhu setiap 5 detik, menyimpannya ke file teks pada kartu memori.
Modul DS3231 adalah modul Real Time Clock (RTC), penerus DS1307, dengan kristal osilator built-in yang membuat modul jauh lebih akurat daripada model sebelumnya. Selain itu, modul ini juga memiliki sensor suhu built-in. Komunikasi modul DS3231 menggunakan antarmuka I2C, dan power supply yaitu dari range 3.3v – 5vdc serta dapat dihubungkan langsung ke mikrokontroler. Selain itu juga terdapat baterai cadangan guna menyimpan data dalam memori DS3231 jika catudaya dicabut.
Berikut Gambar Rangkaian Data Logger RTC :
Gambar 3.10 Rangkaian Data Logger RTC
3.4.6 Rangkaian Liquid Crystal Display (LCD) OLED 1.3 Inch Type 12C
Display LCD OLED adalah salah satu media yang dapat digunakan sebagai display output untuk modul Arduino atau controller lainnya. Memiliki kelebihan yakni kontras pixel yang sangat tajam serta tidak membutuhkan cahaya backlight sehingga hemat dalam konsumsi daya. Kekurangan dari OLED adalah menggunakan single colour ukurannya yang relatif lebih kecil dari LCD Grafik atau dari LCD TFT.
Gambar 3.11Rangkaian LCD OLED 1.3 Inch
Pada alat ini, display yang digunakan adalah LCD (Liquid Crystal Display) 1.3 Inch Type i2C. Untuk block ini tidak ada komponen tambahan karena mikrokontroler dapat memberi data langsung ke LCD, pada LCDHitachi - M1632 sudah terdapat driver untuk mengubah data ASCII output mikrokontroler menjadi tampilan karakter.
Pemasangan potensio sebesar 5 kΩ untuk mengatur kontras karakter yang tampil. nilai yang akan tampil pada LCD display akan dapat dikendalikan oleh Mikrokontroller ATMega 328.Pada program LCD, di perlukan deklarasi register untuk mikrokontroler jenis ATMega 328. Setelah mendeklarasi register, maka program akan masuk ke dalam program utama. Program ini akan menginisialisasi LCD dan akan menampilkan karakter dan tulisan di LCD.
BAB IV