BAB III RANCANGAN PENELITIAN
3.2 Sistem Pasir Zeolit
Sistem pasir zeolit menggunakan timer satu pada mikrokontroler, timer satu mempunyai kelebihan dalam cacahan yang lebih besar daripada timer lainnya yaitu sebesar 65536. Mikrokontroler akan menggerakkan motor alas permukaan pasir zeolit setelah timer mencacah selama 24 jam, sehingga alas permukaan pasir zeolit akan terbuka
dan pasir zeolit akan jatuh ke bawah. Untuk menghindari hamster jatuh bersama pasir zeolit, maka penulis membentangkan jala – jala 1cm2 di atas permukaan alas pasir zeolit.
Penulis memperkirakan pembuangan pasir zeolit akan berlangsung selama 5 detik. Motor akan bergerak berlawan arah untuk menutup alas permukaan pasir zeolit. Motor akan berhenti pada saat alas permukaan pasir zeolit menekan limit switch yang diletakkan pada posisi alas permukaan yang sedang tertutup dan pengatur suhu akan bekerja kembali.
Gambar 3.1. Diagram Alir Sistem Pasir Zeolit St art
Set Timer
Timer >=24
Motor Alas Berhenti Motor Pasir Zeolit Membuka katup
Limit Switch Katup On?
Motor Pasir Zeolit Berhenti Pengatur Suhu Aktif
Limit Switch On? Pengatur Suhu Mati Motor Alas Menurunkan Papan
Delay 5 Detik
Motor Alas Menaikkan Papan Ya Tidak Ya Ya Tidak Tidak
Setelah alas permukaan pasir zeolit tertutup, maka mikrokontroler akan menggerakkan motor pasir zeolit untuk membuka katup botol pasir zeolit yang masih baru dan pasir zeolit yang baru akan jatuh selama sepuluh detik.
Setelah sepuluh detik maka mikrokontroler akan kembali menggerakkan motor pasir zeolit sampai limit switch pasir zeolit yang diletakkan pada posisi katup semula tertekan untuk menutup katup botol pasir zeolit. Mikrokontroler akan kembali mereset ulang timer menjadi nol dan kembali mencacah selama 24 jam dan melakukan perintah – perintah di atas secara berkala. Gambar 3.1 memperlihatkan diagram alir sistem pasir zeolit agar lebih jelas.
Gambar 3.2. Posisi alas permukaan, limit switch, dan motor
Sistem ini menggunakan masukan berupa trigger dari mikrokontroler ATMEGA 8535 untuk mengaktifkan motor pengisi dan pembuang pasir zeolit. Sistem ini menggunakan rangkaian relay untuk mengendalikan motor pengisi pasir zeolit. Rangkaian yang digunakan pada pengendalian motor pengisi pasir zeolit menggunakan
relay adalah rangkaian latching, pembalik, dan rangkaian pemutus. Rangkaian relay yang
telah diimplementasikan ke dalam rangkaian pengisi pasir zeolit diperlihatkan seperti pada Gambar 3.4.
Gambar 3.4. Rangkaian pengisi pasir zeolit.
Rangkaian pengisi pasir zeolit menggunakan connector delapan pin yang menghubungkan motor, catu dan limit switch dengan konfigurasi sebagai berikut:
1. Pin 1 digunakan untuk ground
2. Pin 2 digunakan untuk PWM sebagai catu untuk motor Q1 TIP31 R1 10k C1 1nF C2 1nF R3 10k Q3 TIP31 C3 1nF R2 10k C4 1nF Q2 TIP31 C5 1nF 1 2 3 4 5 6 7 8 J1 CONN-SIL8 R4 10k R5 10k R6 10k RL1 NTE-R46-12 RL3 NTE-R46-12 RL6 NTE-R46-12 RL4 NTE-R46-12 RL2 NTE-R46-12 D1 1N4001 D2 1N4001 D3 1N4001 D5 1N4001 D4 1N4001 pwm pwm
3. Pin 3 digunakan untuk masukan motor 4. Pin 4 digunakan untuk masukan motor
5. Pin 5 digunakan untuk limit switch penghenti motor
6. Pin 6 digunakan untuk limit switch pembalik arah putaran motor 7. Pin 7 digunakan untuk masukan dari mikrokontroler berupa trigger
8. Pin 8 digunakan untuk VCC
Cara kerja pada rangkaian pengisi pasir zeolit mempunyai tahap sebagai berikut: 1. Rangkaian mendapatkan trigger (pin 7) dari mikrokontroler ATMEGA8535 selama
10 milidetik.
2. Relay RL1 dengan konfigurasi latching akan aktif pada saat mendapat trigger dari
pin 7 (Mikrokontroler ATMEGA8535) .
3. Ketika Relay RL 1 berada dalam kondisi aktif(latching) Relay RL4 akan menghubungkan salah satu masukan motor ke supply sehingga motor jalan membuka katup. Katup membuka, sehingga pasir zeolit dari botol supply mengalir ke kandang sebesar rata – rata 156 gram.
4. Motor aktif sampai limit switch yang terhubung ke pin 6 aktif. Pada saat pin 6 aktif,
relay RL3 akan aktif dan mengalihkan supply yang menuju ke relay RL4 menjadi
menuju ke relay RL2. Relay RL4 menjadi kehilangan supply sehingga mengalihkan masukan motor (+, pin 4) menuju ground dan relay RL2 mendapatkan supply yang menghubungkan masukan motor (-, pin 3) yang lain. Dengan kondisi pin4 off dan pin3 on, motor mengubah arah ke arah yang berlawanan sehingga menutup katup. Kondisi katup yang menutup mengakibatkan terhentinya pendistribusian dari botol
supply menuju kandang.
Resistor yang dipasang pada rangkaian berguna untuk memberi nilai tegangan 0V
(pull down) pada pin basis transistor ketika tidak diberi masukan high, hal ini untuk
mencegah keadaan ambang. Dalam perancangan, nilai arus yang masuk ke kaki basis transistor ditentukan yaitu sebesar 0.5mA (Berdasarkan datasheet, arus yang mengalir pada kaki basis transistor maksimum = 375 mA), dengan demikian nilai R1, R2, R3, R4, R5, dan R6 dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.3) sebagai berikut:
R =
R = .
Kapasitor yang dipasang pada setiap relay berguna untuk menghilangkan ripple
yang berasal dari catu daya switching. Pada datasheet nilai frekuensi pada catu daya switching adalah 50kHz dan relay pada rancangan mengkonsumsi arus sebesar 200 mA. Tegangan ripple pada perancangan ditetapkan sebesar 0.7V. Dengan demikian, nilai kapasitor yang digunakan pada perancangan dapat dihitung dengan persamaan (2.5) sebagai berikut:
C=
C1 = C2 = C3 = C4 = C5 = .
× . ≈ 6µF
Dioda yang dipasang pada setiap relay berguna untuk mengamankan relay agar tidak aktif ketika sumber yang dipasang berlawanan kutup. Arus yang mengalir pada relay adalah sebesar 200mA, maka perancangan menggunakan dioda berjenis IN4001 yang mampu menahan arus balik hingga 1A.
Sistem pasir zeolit juga menggunakan rangkaian relay untuk membuang pasir zeolit yang telah kotor dengan masukan trigger dari mikrokontroler ATMEGA8535. Rangkaian pembuang pasir zeolit diperlihatkan seperti pada Gambar 3.5. Resistor 10kΩ dipasang pada setiap relay rangkaian pembuangan pasir zeolit dengan perhitungan yang sama dengan perhitungan pada rangkaian pengisian pasir zeolit.
Gambar 3.5. Rangkaian pembuang pasir zeolit yang telah kotor.
RL1 NTE-R46-12 RL2 NTE-R46-12 D1 1N4001 D2 1N4001 RL3 NTE-R46-12 D3 1N4001 Q1 TIP31 Q2 TIP31 Q3 TIP31 R1 10k R2 10k R3 10k 1 2 J1 CONN-SIL2 motor D4 1N4001 1 2 3 4 5 J2 CONN-SIL5 3=limit switch 2=limit switch
Konfigurasi connector lima pin yang digunakan pada rangkaian pembuang pasir zeolit adalah sebagai berikut:
1. Pin 1 digunakan untuk supply ground pada rangkaian 2. Pin 2 digunakan untuk limit switch (NC)pemutus arus 3. Pin 3 digunakan untuk limit switch (NC) pemutus arus 4. Pin 4 digunakan untuk trigger dari mikrokontroler 5. Pin 5 digunakan untuk supply VCC pada rangkaian
Cara kerja pada rangkaian pembuang pasir zeolit mempunyai tahap – tahap sebagai berikut:
1. Pin 4 mendapatkan trigger dari mikrokontroler dilanjutkan ke transistor dengan konfigurasi sebagai saklar, pada saat transistor mengalirkan arus dari kolektor ke emitor, tegangan pada kolektor akan menurun sehingga mengaktifkan relay RL1. 2. Pada saat relay RL1 aktif, VCC akan terhubung ke pin common relay. Arus
kemudian mengalir dari common relay menuju ke pin 2, dan melewati limit switch. Arus dari limit switch mengalir ke pin 3 yang terhubung ke basis transistor. Hal ini mengakibatkan relay RL1 akan terus hidup (latching) saat diberi trigger dari mikrokontroler ATMEGA8535.
3. Arus dari pin common relay juga mengalir ke dua transistor lainnya dan mengakibatkan relay RL2 dan relay RL3 aktif. Pada saat relay RL2 aktif maka arus pada catudaya VCC mengalir ke pin motor (+) dan pada saat relay RL3 aktif maka pin motor (-) terhubung ke ground. Dengan kondisi demikian, motor akan aktif. 4. Motor akan membuka alas pasir zeolit dan kemudian menutup alas sesuai dengan
putaran motor. Pada saat motormenutup alas pasir zeolit, alas menekan limit switch
NC yang dipasang pada kondisi alas tertutup. Limit switch NC yang aktif akan memutuskan hubungan arus listrik ke relay RL1, hal ini mengakibatkan terputusnya
supply arus menuju relay RL2 dan relay RL3. Motor kemudian berhenti setelah
supply arus motor yang berasal dari relay RL2 dan relay RL3 mati.
Program timer dibutuhkan untuk membuat program pada sistem pasir zeolit, sebagai berikut:
'---interupsi Timer 1 Const Timerstart = 65536 - 1000
Milidetik = Milidetik + 1 If Milidetik = 3600000 Then Jam = Jam + 1 Milidetik = 0 End If If Jam = 24 Then Hari = Hari + 1 Jam = 0 End If If Hari = 7 Then Minggu = 1 Hari = 0 End If Return
Dengan menggunakan crystal sebesar 8 MHz, setiap instruksi pada program akan berjalan setiap 0.125 mikro detik. Timer menggunakan prescaler 8, yang artinya frekuensi yang digunakan oleh timer adalah seperdelapan dari frekuensi crystal yaitu sebesar 1MHz. Dengan frekuensi sebesar 1MHz, satu cacahan terjadi dalam satu mikro detik. Setiap overflow akan menghasilkan 1 mili detik. Kemudian dijumlah hingga mendapatkan 1 jam, 1 hari, dan 1 minggu. Untuk ketepatan timer dalam mencacah, pada saat mengisi program ke IC diberi pengaturan fuse & bit.
Berdasarkan diagram alir sistem pasir zeolit yang diperlihatkan pada Gambar 3.1
maka program yang digunakan pada sistem pasir zeolit adalah sebagai berikut:
If Pasiraktif <> Hari Then Call Pasir
Pasiraktif = Hari End If
Program di atas merupakan program utama dari sistem pasir zeolit, yang memanggil sub program pasir, dan kemudian menunggu hari berikutnya untuk aktif kembali. Pasir aktif sama dengan hari digunakan agar tidak terjadi pengisian berulang – ulang dalam satu hari.
Pembuka Pasir = 1 Waitms 10 Pembuka Pasir = 0 Waitms 1000 Pengisi Pasir = 1 Waitms 10 Pengisi Pasir = 0 End Sub
Program di atas merupakan sub program pasir, motor pembuang pasir zeolit diberi nilai satu dalam sepuluh mili detik (trigger), kemudian dinolkan kembali. Hal ini mengakibatkan pasir zeolit yang telah kotor dibuang keluar kandang. sepuluh detik setelah pasir zeolit yang kotor dibuang, maka motor pengisi pasir zeolit diberi masukan satu dalam sepuluh mili detik (trigger) dan kemudian dinolkan kembali yang mengakibatkan motor pengisi bekerja untuk mengisi pasir zeolit.