Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMega32 dapat ‘dilihat pada gambar 3.2 di bawah ini :
Gambar 3.2 Rangkaian mikrokontroler ATMega8535
Dari gambar 3.2, Rangkaian tersebut berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC Mikrokontroler ATMega8535. Semua program diisikan pada memori dari IC ini sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki. Pin 12 dan 13 dihubungkan ke XTAL dan dua buah kapasitor. XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler ATMega8535 dalam mengeksekusi setiap perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset (aktif rendah). Pulsa transisi dari tinggi ke rendah akan me-reset mikrokontroler ini.
IC ini nantinya akan berfungsi sebagai pusat kontrol untuk mengeksekusi perintah dan memproses data yang diterima dari sensor fotodioda menampilkan data dalam lcd.
3.3 Rangkaian LCD 16 x2
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 sudah terdapat driver untuk mengubah data ASCII output mikrokontroler menjadi tampilan karakter. Gambar 3.3 berikut merupakan gambar rangkaian LCD yang dihubungkan ke mikrokontroler.
Gambar 3.3 Rangkaian LCD
Dari gambar 3.3 rangkaian ini terhubung ke PC.0... PC.7, yang merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu sebagai Timer/Counter, komperator analog dan SPI mempunyai fungsi khusus sebagai pengiriman data secara serial.
Sehingga nilai yang akan tampil pada LCD display akan dapat dikendalikan oleh Mikrokontroller ATMega8535.
3.4 Rangkaian Power Suplay
Rangkaian ini berfungsi untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian yang ada. Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari dua keluaran, yaitu 5 volt, 12 volt, dan 24 volt. Keluaran 5 volt digunakan untuk menspplay tegangan ke
mikrokontroler, Rangkaian power supplay dapat ditunjukkan pada gambar 3.4 seperti dibawah ini
Gambar 3.4 Rangkaian Power Suplay
3.5 Rangkaian sensor Fotodioda
Gambar 3.5 Rangkaian Sensor Fotodioda
Dari gambar 3.5 diatas, Rangkaian Photodioda digunakan sebagai penangkap gelombang cahaya yang dipancarkan oleh Infrared. Besarnya tegangan atau arus listrik yang dihasilkan oleh photodioda tergantung besar kecilnya radiasi yang dipancarkan oleh infrared. photodioda ini digunakan untuk mendeteksi turbiditas
(kekeruhan) air. Intensitas cahaya yang diterima photodioda akan dikonversi menjadi sinyal tegangan. Sinyal keluaran dari alat ini menunjukkan nilai tegangan yang sebanding dengan kekeruhan air.
3.6 Rangkaian Lengkap
Berdasarkan uraian-uraian yang telah diterangkan pada bagian sebelumnya, maka dibuat rangkaian lengkap dari peralatan. Adapun rangkaian lengkap dari perancangan sistem ini dapat dilihat pada gambar 3.6 berikut ini:
Gambar 3.6 Rangkaian lengkap
3.7 Diagram alir (FLOWCHART)
Keterangan :
Cara kerja alat di mulai dengan start kemudian melakukan inisialisasi dan dilanjutkan dengan pendeteksian kekeruhan air dengan sensor cahaya, selanjutnya pembacaan nilai atau hasil pendeteksian ini akan dikirim ke mikrokontroller ATMega 8535 untuk selanjutnya ditampilkan dalam bentuk tegangan (V) di LCD dan akhirnya proses pun diakhiri.
START
INISIALISASI
DETEKSI KEKERUHAN
KIRIM NILAI KE MIKRO
END TAMPILKAN
LCD (V)
BAB 4
PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM
4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535
Pengujian dilakukan dengan cara memprogram kemudian mengunduh dan menjalankan output dari IC tersebut. Pada awalnya dibuat program sederhana yaitu dengan memprogram port untuk mengeluarkan suatu data di masing-masing port, kemudian mengunduh ke IC target dan menjalankannya pada rangkaian.
Berikut ini adalah program dan gambar yang dhasilkan pada rangkaian mikrokontroler ATMega8535 :
$regfile = "m8535.dat"
$crystal = 8000000
ConfigPortd = Output
Do
Portd = 255 Wait 1 Portd = 0 Wait 1 Loop
End
Gambar 4.1.Mikrokontroller dalam keadaan baik
Jika rangkaian mikrokontroller ATMega 8535 dalam keadaan rusak, maka gambar yang akan ditampilkan seperti berikut :
Gambar 4.1.2. Mikrokontroller dalam keadaan rusak
4.2 Pengujian Rangkaian Sensor Turbidity DFROBOT V1.0
Pengujian dilakukan dengan mendeteksi kekeruhan pada air (kopi) yang sudah divariasi massa dan juga volume nya yang kemudian akan menghasilkan nilai dari pendeteksian yang dilakukan oleh sensor turbidity. Adapun program yang diisikan ke mikrokontroller untuk mendeteksi kekeruhan yang dilakukan oleh sensor turbidity adalah sebagai berikut:
$regfile = "m8535.dat"
$crystal = 8000000
Config Lcdpin = Pin , Db4 = Portc.2 , Db5 = Portc.3 , Db6 = Portc.4 , Db7 = Portc.5 , E = Portc.1 , Rs = Portc.0
Config Lcdbus = 4 Config Lcd = 16 * 2 Cursor Off
Config Adc = Single , Prescaler = Auto , Reference = Avcc
Dim X As Word , Z As Single , Y As String * 5
Cls
Locate 1 , 1 : Lcd "RES:"
Locate 2 , 1 : Lcd "VOL:"
Wait 1
Do
X = Getadc(7) Z = 903-Z
Z = Z*0,0048876 Y = Fusing(z , "#.##") Locate 1 , 5 : Lcd " "
Locate 1 , 5 : Lcd X Locate 2 , 5 : Lcd " "
Locate 2 , 5 : Lcd Y : Lcd "V"
Waitms 500 Loop End
4.2.1 Alat dan bahan :
Alat Bahan
Turbidimeter dan wadah sampel pengujian berwarna hitam
Air PDAM dan kopi
4.2.2 Langkah kerja :
Dipersiapkan peralatan dan bahan yang sudah disediakan.
Dihubungkan alat turbidimeter dengan sumber listrik.
Dilarutkan air PDAM dan massa kopi dimulai dari volume 100 ml, 200 ml, 300 ml 400 ml, dan 500 ml dengan massa kopi dimulai dari 1 gr.
Dilanjutkan penambahan massa kopi dengan variasi massa 2 gr, 3 gr, 4 gr dan 5 gr, tetap dengan volume yang sama yaitu dimulai dari 100 ml, 200 ml, 300 ml, 400 ml, 500 ml.
Dimasukkan air PDAM dan kopi yang sudah divariasikan ke wadah sampel pengujian ( +20 ml )
Dimasukkan sensor turbidity kedalam wadah sampel pengujian dan tunggu sampai nilai kekeruhan nya (NTU) muncul di LCD.
Dicatat nilai yang dihasilkan oleh sensor turbidity.
4.3 Pengujian Rangkaian LCD
Bagian ini hanya terdiri dari sebuah LCD dot matriks 2 x 16 karakter yang berfungsi sebagai tampilan hasil pengukuran dan tampilan dari beberapa keterangan. LCD dihubungkan langsung ke Port C dari mikrokontroler yang berfungsi mengirimkan data hasil pengolahan untuk ditampilkan dalam bentuk alfabet dan numerik pada LCD.
Adapun program yang diisikan ke mikrokontroller untuk menampilkan karakter pada display LCD adalah sebagai berikut:
Locate 1 , 1 : Lcd "RES:"
Locate 2 , 1 : Lcd "VOL:"
Gambar 4.3. Tampilan pada LCD
4.4 Pengujian Rangkaian Power Supply
Pada pengujian yang dilakukan tegangan masukan dari PLN sebesar 220 Volt AC
kemudian masuk ke trafo diubah menjadi 12 Volt AC, kemudian di searahkan ke Dioda sebesar 12 Volt DC. Setelah dilakukan pengukuran maka diperoleh besarnya tegangan keluaran sebesar 5 volt. Dengan begitu dapat dipastikan apakah terjadi kesalahan terhadap rangkaian atau tidak. Jika diukur, hasil dari keluaran tegangan tidak murni sebesar +5 Volt Hasil tersebut dikarenakan beberapa faktor, diantaranya kualitas dari tiap-tiap komponen yang digunakan nilainya tidak murni. Selain itu, tegangan jala-jala listrik yang digunakan tidak stabil.
Tabel 4.3 Tegangan input dan output pada Pengujian Power Supply Vin Vout
12 Volt 4.93 Volt
Gambar 4.4 Pengujian Power Supply
4.5 Pengujian Rangkaian Keseluruhan
Pengujian keseluruhan System dilakukan untuk mengetahui apakah seluruh rangkaian dapat berjalan dengan baik. Pada awalnya LED akan memancarkan sinarnya ke objek yang selanjutnya sensor turbidity akan mendeteksi kekeruhan air sampel yang telah divariasikan massa dan volumenya. Selanjutnya hasil dari pembacaan alat ini akan dibandingkan dengan alat turbidimeter yang standard.
Hasil pengukuran dari sensor dengan turbidimeter standard dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 4.5 Hasil pembacaan sensor turbidity DFROBOT V1.0 dengan turbidity meter XTM 100 Inscien Pro.
Level
(400/4) 369 821 2.60 4.01
(500/4) 393 764 2.49 3.73
(100/5) 124 539 3.80 2.63
(200/5) 229 786 3.29 3.84
(300/5) 297 857 2.96 4.18
(400/5) 346.5 851 2.71 4.15
(500/5) 369 812 2.60 3.96
Keterangan :
Perubahan nilai dari skala NTU ke Tegangan pada Turbiditymeter XTM 100 Inscien Pro didapat dengan cara :
Skala Pembacaan NTU x 5/1023
Perubahan nilai dari skala NTU ke Tegangan pada Sensor Turbidity DFROBOT V1.0 didapat dengan cara :
903 - Skala Pembacaan NTU
Hasil dari 903 - Skala pembacaan NTU x 5/1023
Catatan : 903 = Nilai pengkalibrasian sensor dengan aquadest
4.6 Hasil pembacaan sensor turbidity DFROBOT V1.0 dengan turbidity meter XTM 100 Inscien Pro.
Data pertama : Volume Air (ml)
Massa Pengeruh (gr)
Sensor Turbidity Turbidimeter NTU Tegangan
(v) NTU Tegangan (v)
100 1 400 2.45 744 3.63
200 1 460 2.16 483 2.36
300 1 481.5 2.06 343 1.67
400 1 494 1.99 257 1.25
500 1 500 1.96 209 1.02
Grafik :
Data kedua : Volume Air (ml)
Massa Pengeruh (gr)
Sensor Turbidity Turbidimeter NTU Tegangan
(v) NTU Tegangan (v)
100 2 304 2.92 872 4.26
200 2 400 2.45 747 3.65
300 2 430 2.31 637 3.11
400 2 454 2.19 523 2.55
500 2 468 2.12 437 2.13
Grafik :
Data ketiga : Volume Air (ml)
Massa Pengeruh (gr)
Sensor Turbidity Turbidimeter NTU Tegangan
(v) NTU Tegangan (v)
100 3 221 3.33 782 3.82
200 3 335 2.77 861 4.20
300 3 386 2.52 784 3.83
400 3 416 2.38 690 3.37
500 3 437.5 2.27 606 2.96
Grafik :
Data keempat : Volume Air (ml)
Massa Pengeruh (gr)
Sensor Turbidity Turbidimeter NTU Tegangan
(v) NTU Tegangan (v)
100 4 150 3.68 623 3.04
200 4 265 3.11 843 4.12
300 4 327 2.81 862 4.21
400 4 369 2.60 821 4.01
500 4 393 2.49 764 3.73
Grafik :
Data kelima : Volume Air (ml)
Massa Pengeruh (gr)
Sensor Turbidity Turbidimeter NTU Tegangan
(v) NTU Tegangan (v)
100 5 124 3.80 539 2.63
200 5 229 3.29 786 3.84
300 5 297 2.96 857 4.18
400 5 346.5 2.71 851 4.15
500 5 369 2.60 812 3.96
Grafik :
4.7 Pembahasan
Penelitian yang telah dilakukan adalah bertujuan untuk mengetahui dan memahami tentang pengukuran tingkat kekeruhan air dengan menggunakan sensor turbidity DFROBOT V1.0 dengan alat turbidimeter yang standar yaitu turbidity meter XTM 100 PRO INSCIEN. Pengukuran tingkat kekeruhan yang dilakukan adalah dengan menggunakan sampel air bersih PDAM dengan pengeruhnya adalah kopi. Prinsip kerja dari sensor adalah untuk mengukur kekeruhan, dengan memanfaatkan cahaya. LED pada sensor akan memancarkan cahaya pada air sampel dan cahaya tersebut akan diserap, dipantulkan atau menembus media tersebut. Cahaya yang menembus sampel akan diukur dan ditransfer kedalam bentuk angka dalam skala kekeruhan yaitu NTU.
Seperti yang kita ketahui, ada beberapa alat untuk mengukur kekeruhan yang bisa digunakan. Pada penelitian ini, sensor turbidity yang digunakan adalah DFROBOT V1.0. Sensor ini memiliki beberapa keunggulan yaitu :
Bentuknya yang simple, beratnya yang ringan dan juga mudah dibawa kemana saja.
Sensor dilengkapi dengan pelindung yang anti air, jadi pengukuran kekeruhan yang dilakukan tidak akan merusak sensor.
Penggunaan sensor ini sangat mudah, kita cukup menyimpan sampel pada wadah pengujian untuk selanjutnya dideteksi.
Jadi dengan ukuran sensor yang simple, pengukuran kekeruhan bisa dilakukan dengan akurat, dengan menyesuaikan ukuran sensor dengan wadah tempat pengujian sampel, sehingga sensor hanya mendeteksi sampel tanpa terpengaruh cahaya dari luar. Seperti yang kita ketahui, sensor turbidity sensitive terhadap adanya cahaya dari luar, maka dari itu dibuatlah wadah yang seukuran dengan sensor.
Setelah dilakukan penelitian, dari hasil data yang diperoleh, bisa dilihat dari grafik bahwa kenaikan pada sensor lebih stabil jika dibandingkan dengan hasil dari alat
turbidimeter XTM 100 INSCIEN PRO. Pengukuran dilakukan disaat yang bersamaan dan juga sampel yang sama, akan tetapi pengukuran yang didapat berbeda. Ini tidak mengindikasikan bahwasanya kinerja sensor lebih baik daripada turbidimeter, akan tetapi jika dilihat dari hasil, pembacaan sensor lebih baik.
Kelemahan dari sensor yaitu dalam pembacaan nya, nilai NTU nya jika makin tinggi, maka air yang diukur makin jernih, berbanding terbalik dengan pengukuran pada turbidimeter yang jika nilai NTU nya makin tinggi, maka air yang diukur semakin keruh. Maka dari itu, sensor harus dikalibrasi terlebih dahulu dengan cairan yang jernih, dan yang digunakan adalah aquadest. Jadi nilai dari pengukuran itulah yang selanjutnya akan dikombinasikan ke program agar dengan tujuan pembacaan nilai dari sensor dengan alat turbidimeter bisa sama.
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil perancangan alat hingga pengujian dan pembahasan sistem maka penulis dapat menarik kesimpulan, antara lain :
1. Telah berhasil dirancang sebuah alat yang dapat mendetektsi kekeruhan air menggunakan sensor turbidity DFROBOT V1.0 dengan menggunakan mikrokontroler ATMega 8535. Alat ini bekerja mendeteksi kekeruhan air sampel dengan memanfaatkan sensor fotodioda sebagai sensor cahaya nya. Dalam hal pengukuran, sensor ini memiliki kelemahan yaitu hasil pembacaan nya berbanding terbalik dengan hasil pembacaan pada turbidimeter XTM 100 INSCIEN PRO. sensor ini masih perlu dikalibrasi lagi dengan aquadest untuk mendapatkan nilai offset nya, baru kemudian dikombinasikan dengan program agar hasil yang didapat bisa sama/ linear dengan alat turbidimeter XTM 100 InSCIEN PRO.
2. Kemampuan sensor dalam mengukur kekeruhan air bisa dikatakan stabil.
Ini dapat dilihat dari grafik yang menunjukkan kestabilan nilai pembacaan pada sensor, berbeda dengan alat turbidimeter standar yang bentuk grafik nya sedikit naik turun. Ini membuktikan bahwa dalam hal pembacaan, sensor bisa dijadikan sebagai alat ukur karena pembacaan nya yang stabil. Akan tetapi, ini tidak mengindikasikan bahwa kinerja sensor lebih baik daripada alat turbidimeter yang standar.
5.2 Saran
Setelah melakukan penelitian, diperoleh beberapa hal yang dapat dijadikan saran untuk dilakukan penelitian lebih lanjut yaitu : Untuk pengembangan lebih lanjut, untuk air sampel yang akan diuji kekeruhan
nya sebaiknya diteliti dulu material terlarutnya, karena bisa mempengaruhi pembacaan sensor. Dan juga untuk sampelnya lebih diperbanyak lagi, dan sensor yang digunakan juga sebaiknya pembacaan skala NTU nya linear dengan turbidimeter yang standar, agar tidak dperlukan pemrograman ulang pada sensor yang digunakan.
DAFTAR PUSTAKA
Bishop, Owen.2002. Dasar-dasar Elektronika.Jakarta:Penerbit Erlangga.
Budiharto.W. 2005. Perancangan Sistem dan Aplikasi Mikrokontroler.
Jakarta: PT. Elex Media Komputindo
Daryanto, Drs. 2008. Pengetahuan Teknik Elektronika. Jakarta : Bumi aksara Dipo. CB. 2008. Studi Tingkat Kekeruhan Air. Bogor: Pertanian IPB
Fraden, J. 1996. Handbook of Modern Sensors. California : Thermoscan, Inc.
Leach, D.P., dan A.P. Malvino, 1994, Prinsip-prinsip dan Penerapan Digital, Erlangga, Jakarta.
Putra, A.E., 2004, Belajar Mikrokontroler ATMEGA 8535 (Teori dan Aplikasi), Gava Media, Yogyakarta.
Suhata.2005. Aplikasi Mikrokontroler Sebagai Pengendali Peralatan Elektronik.
Jakarta: Penerbit Elex Media Komputindo
Uldin, Rizal, 2006, Pemanfaatan Rangkaian Pengukur Intensitas Cahaya Untuk Rancang Bangun Alat Pengukuran Tingkat Kekeruhan Air, Semarang : UNS Very, A, dkk, Sistem Pendeteksi Kelayakan Air Minum dalam Kemasan (AMDK)
Sebagai Solusi Alternatif BPOM Berbasis Mikrokontroler. Surabaya: ITS Wardhana, L. 2006. Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR SeriATMega8535.
Simulasi, Hardware dan Aplikasi. Yogyakarta: Penerbit Andi
(http://id.wikipedia.org/wiki/Atmel_AVR)
Lampiran 1
Gambar Rangkaian Keseluruhan Alat
Lampiran 2 Kode Program
/******************************************************
$regfile = "m8535.dat"
$crystal = 8000000
Config Lcdpin = Pin , Db4 = Portc.2 , Db5 = Portc.3 , Db6 = Portc.4 , Db7 = Portc.5 , E = Portc.1 , Rs = Portc.0
Config Lcdbus = 4 Config Lcd = 16 * 2 Cursor Off
Config Adc = Single , Prescaler = Auto , Reference = Avcc
Dim X As Word , Z As Single , Y As String * 5
Cls
Locate 1 , 1 : Lcd "RES:"
Locate 2 , 1 : Lcd "VOL:"
Wait 1
Do
X = Getadc(7) Z = 903-Z
Z = Z*0,0048876
Y = Fusing(z , "#.##") Locate 1 , 5 : Lcd " "
Locate 1 , 5 : Lcd X
Locate 2 , 5 : Lcd " "
Locate 2 , 5 : Lcd Y : Lcd "V"
Waitms 500 Loop
End
/*****************************************************
Locate 1 , 1 : Lcd "RES:"
Locate 2 , 1 : Lcd "VOL:"
/*****************************************************
$regfile = "m8535.dat"
$crystal = 8000000
Config Portd = Output
Do
Portd = 255 Wait 1
Portd = 0 Wait 1 Loop
End
Lampiran 3 Gambar Alat