Tahap pengukuran,Analisis dan Kesimpulan 31

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM

3.1 Metodologi Perancangan 30

3.1.3 Tahap pengukuran,Analisis dan Kesimpulan 31

Analisis masalah adalah mengidentifikasi sebuah masalah untuk memperoleh informasi agar dapat diselesaikan. Data-data yang telah diperoleh dari pengujian sensor suhu DS18B20 akan ditampilkan pada LCD. Analisa yang diperoleh adalah data saat alat digunakan pada pengujian yang telah dibuat dan melakukan perbandingan dengan alat standar.

3.2 Perancangan Sistem 3.2.1 Diagram Blok Sistem

Untuk mempermudah perancangan sistem diperlukan sebuah diagram blok sistem yang mana tiap blok mempunyai fungsi dan cara kerja tertentu. Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang adalah sebagai berikut :

Gambar 3.1 Diagram blok sistem

Diagram blok sistem dibuat untuk menggambarkan hubungan input/output dari tiap-tiap komponen kontrol untuk kebutuhan sistem kontrol.

PSA

ARDUINO UNO

SENSOR SUHU

SENSOR PH AIR

POMPA AIR

LCD

CHILLER

Fungsi dari setiap komponen yang digunakan :

1. Arduino Uno merupakan mikrokontroler yang berfungsi sebagai pengontrol atau pengendali rangkaian elektronika dan pada umumnya dapat menyimpan program.

2. Sensor PH Air V1.1 berfungsi untuk menentukan derajat keasaman atau kebasaan dari suatu larutan di aquascape.

3. Sensor Suhu DS18B20 berfungsi untuk mendeteksi suhu atau temperatur.

4. PSA ( Power Supply Adaptor) berfungsi sebaga pemberi tegangan serta arus listrik agar perangkat atau komponen-komponen lainnya dapat berfungsi sebagaimana mestinya.

5. LCD (Liquid Crystal Display) berfungsi untuk menampilkan karakter angka, huruf ataupun symbol dengan konsumsi arus yang rendah.

6. CHILLER adalah sebuah mesin pendingin yg digunakan sebagai alat perpindahan kalor/panas.

7. Pompa Air adalah alat yang memiliki fungsi untuk mendorong air dari satu tempat ke tempat yang lain.

3.2.2 Perancangan Rangkaian Sistem

3.2.2.1 Perancangan Rangkaian Mikrokontroler

Rangkaian ini merupakan otak dari alat yang dibuat. Rangkaian ini menggunakan mikrokontroler sebagai pusat dari pemrosesan data. Berikut gambar rangkaian yang digunakan pada alat ini:

Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroler.

Rangkaian ini terbagi atas 2 bagian utama, yaitu rangkaian minimum mikrokontroler ATMega328 dan rangkaian komunikasi mikrokontroler. Rangkaian minimum mikrokontroler terdiri dari rangkaian Reset yang dibentuk oleh R1, dan kemudian rangkaian pembangkit clock yang terdiri dari kristal Q1 dan 2 buah kapasitor C1 dan C2. Konektor J1 digunakan sebagai jalur pengisian bootloader mikrokontroler. C3 digunakan sebagai filter tegangan yang masuk ke mikrokontroler.

LED1 diperlukan sebagai indikator ada atau tidaknya tegangan pada mikrokontroler Ketika sudah dihubungkan ke power supply. LED2 digunakan sebagai sarana pengujian rangkaian ketika rangkaian sudah dibuat.

Bagian lainnya adalah bagian komunikasi. Rangkaian ini digunakan sebagai jalur untuk memasukkan program ke memori mikrokontroler. Rangkaian ini dibangun dari IC CH340G yang merupakan konverter komunikasi USB ke UART-TTL. Ini diperlukan agar mikrokontroler yang hanya mempunyai fasilitas komunikasi serial UART-TTL dapat berkomunikasi dengan PC yang mempunyai fasilitas port USB. Sebagai pembangkit clock pada rangkaian komunikasi ini, digunakan kristal Q2, dan C4, C5.

3.2.2.2 Perancangan Rangkaian LCD

Berikut merupakan gambar rangkaian LCD yang digunakan pada alat yang dibuat:

Gambar 3.3 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.

3.2.2.3 Rangkaian Power Supply

Berikut merupakan rangkaian power supply yang digunakan pada alat ini:

Gambar 3.4 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 3A pada tegangan 5V. Regulator jenis ini hanya memerlukan sedikit komponen tambahan untuk dapat dioperasikan.

3.2.2.4 Rangkaian Relay

Berikut adalah gambar rangkaian relay yang digunakan:

Gambar 3.5 Rangkaian Relay

Dapat dilihat dari gambar diatas, bahwa hubungan antara pin COM – NC dan COM – NO dari relay dapat diatur sesuai dengan logika digital yang didapat dari pin In rangkaian ini. JP1 digunakan untuk memilih logika digital untuk mengaktifkan relay. Jika pin 2 dan 1 JP1 dihubungkan, maka untuk mengaktifkan relay, dibutuhkan logika 0. Dan sebaliknya, untuk menonaktifkan relay tersebut, diberikan logika 1 pada pin in rangkaian ini. Jika pin 2 dan 3 JP1 yang dihubungkan, maka berlaku sebaliknya.

3.2.2.5 Modul Sensor PH SEN0161

Modul ini akan merubah PH larutan yang ada probenya menjadi tegangan analog. Besar tegangan analog pada output dari rangkaian ini akan dideteksi oleh mikrokontroler. Modul sensor yang digunakan adalah modul SEN0161. Berikut gambar modul sensor dan table koneksi modul sensor PH SEN0161 dan mikrokontroler yang digunakan.

Gambar 3.6 Modul Sensor PH SEN0161 dan Probe

Gambar 3.7 Konfigurasi Pin Modul Sensor PH SEN0161

Tabel 3.1 Koneksi Antara Modul Sensor PH SEN0161 Dengan Rangkaian Mikrokontroler

Pin Modul Sensor PH SEN0161 Rangkaian Mikrokontroler

T0 Tidak Terhubung

D0 Tidak Terhubung

P0 A0

GND GND

VCC VCC

3.2.2.6 Perancangan Rangkaian Keseluruhan Sistem

Gambar dibawah adalah gambar keseluruhan rangkaian sistem kontrol PH air aquascape.

Gambar 3.8 Skematika Rangkaian Keseluruhan

3.2.2.7 Flowchart

Flowchart adalah suatu bagan dengan simbol tertentu yang menggambarkan urutan proses secara mendetail dan hubungan antara suatu proses (intruksi) dengan proses lainnya dalam suatu program, dalam pembuatan sistem yang dilakukan menghasilkan flowchart sebagai berikut:

Tidak

Gambar 3. 9 Flowchart Mulai

Inisialisasi sensor,variabel dan jaringan

Ambil Data PH

Konversi menjadi Nilai PH

Suhu

≥27°C

Hidupkan Chiller

Matikan Chiller

Tampilkan Data di LCD

Kirim data melalui Jaringan Ambil Data

DS18B20

3.3 Perancangan Perangkat Lunak 3.3.1 Arduino AVR

Arduino AVR merupakan software C-cross compiler, dimana program dapa ditulis menggunakan bahasa C.Dengan menggunakan pemrograman bahasa C diharapkan waktu disain (developing time) akan menjadi lebih singkat. Setelah program dalam bahasa C ditulis dan dilakukan kompilasi tidak terdapat kesalahan (error) maka proses download dapat dilakukan. Mikrokontroler AVR mendukung sistem download secara In Sistem Programming (ISP). Untuk selanjutnya fasilitasfasilitas lainnya dapat disetting sesuai kebutuhan dari pemrograman.Mikrokontroller 328 P dapat diprogram dengan software Arduino IDE). Pilih “Arduino Diecimila, Duemilanove, atau Nano w/ ATmega168 ” or

“Arduino Duemilanove atau Nano w/ ATmega328” melalui menu Tools > Board (sesuaikan dengan jenis mikrokontroler yang anda miliki). ATmega168 dan ATmega328 pada Arduino Nano sudah dipaket preburned dengan bootloader yang memungkinkan Anda untuk meng-upload kode baru tanpa menggunakan programer hardware eksternal. Hal ini karena komunikasi yang terjadi menggunakan protokol asli STK500. Anda juga dapat melewati (bypass) bootloader dan program mikrokontroler melalui pin header ICSP (In-Circuit Serial Programming) menggunakan Arduino ISP atau yang sejenis.

Gambar 3.10 Tampilan Jendela Arduino IDE

3.4 Pengujian dan Pembahasan

3.4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler

Agar dapat mengetahui rangkaian mikrokontroler yang dibuat memang sudah dapat beroperasi, maka dilakukanlah pengujian rangkaian mikrokontroler.

Pengujian dilakukan dengan cara memasukkan program ke mikrokontroler, dan kemudian melihat apakah mikrokontroler dapat mengeksekusi program yang dibuat.

Berikut merupakan program yang dimasukkan pada saat pengujian rangkaian mikrokontroler: rangkaian mikrokontroler dengan jeda waktu kedip 1 detik. Jika led yang terhubung pada pin 4 sudah dapat berkedip dengan jeda 1 detik ketika program tersebut dieksekusi mikrokontroler, maka dapat dikatakan rangkaian mikrokontroler yang dibuat sudah dapat bekerja dengan normal.

3.4.2 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:

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,20,4);

void setup() {

lcd.init();

lcd.backlight();

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Hello World!");

}

void loop() {

}

Maka, hasil pengujian akan tampak sebagai berikut:

Gambar 3.11 Hasil Pengujian Rangkaian LCD

3.4.3 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 3.12 Pengujian Rangkaian Power Supply

3.4.4 Pengujian Rangkaian Relay

Untuk menguji rangkaian relay ini, maka pin power supply +5V DC dan GND rangkaian ini dihubungkan pada power supply. Kemudian, dilakukan pengukuran konektivitas pada pin output relay tersebut. Pengukuran konektivitas ini dilakukan pada kondisi seperti yang ditampilkan table dibawah ini:

Posisi

3.4.5 Pengujian Modul Sensor PH SEN0161

Pada prinsipnya, modul sensor PH ini akan mengukur PH dari 0 hingga 14.

Pada PH = 0, diharapkan tegangan output modul sensor ini adalah 0 V dan pada saat PH = 14, tegangan output yang diharapkan adalah 5V sesuai dengan rentang input analog dari mikrokontroler yang digunakan. Agar hasil tersebut dapat diperoleh, maka diperlukan kalibrasi tegangan output pada sensor ini. Untuk mengkalibrasi sensor tersebut, dilakukan Langkah sebagai berikut:

a. Probe pada rangkaian ini dilepas terlebih dahulu dari rangkaian.

b. Rangkaian dihubungkan pada catu daya 5V.

c. Pin BNC pada probe dihubung singkat seperti gambar berikut:

Gambar 3.13 Pengujian Rangkaian Sensor PH

d. Dilakukan pengukuran tegangan pada pin P0 rangkaian Sensor PH

e. Trimpot adjust pada rangkaian diputar agar tegangan output yang diukur menunjukkan 2,5V DC.

43 BAB IV

PEMBAHASAN HASIL PENGUKURAN

4.1 Analisis Pengukuran

Pengukuran dilakukan dengan metode langsung dengan membandingkan nilai alat yang sudah dibuat. Pengukuran yang dilakukan terhadap 10 data dengan waktu yang berbeda-beda. Berikut data dari hasil pengukuran suhu aquascape dalam pemeliharaan ikan Neon.

Gambar 4.1 Gambar Akuarium Ikan Neon

Tabel 4.1 Pengujian Sistem Keseluruhan

NO Waktu

Dari pengujian diatas maka,

1.Jika Temperatur Airnya > Temperatur Ideal Air (27,0) maka chiller akan ON 2.Jika Temperatur Airnya < atau = Temperatur Ideal Air(27,0) maka chiller akan OFF.

4.2 Kalibrasi Alat

Tabel 4.2 Pengujian sistem alat berdasarkan Temperatur.

NO Waktu

Untuk mengukur persentasi ralat dari pengukuran Temperatur air digunakan persamaan sebagai berikut.

7. %ralat = x100% = 3,7%

8. %ralat = x100% = 2,9%

9. %ralat = x100% = 3,7%

10. %ralat = x100% = 0%

Suhu (°C)

Gambar 4.2 Grafik perbandingan Temperatur Air dan Temperatur Ideal Air.

4.3 Program Sistem Keseluruhan

#include <OneWire.h>

#include <DallasTemperature.h>

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

#define ONE_WIRE_BUS A2

#define relay 4

OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);

DallasTemperature sensorSuhu(&oneWire);

0 5 10 15 20 25 30 35

Temperatur Air Temperatur Ideal Air Waktu Percobaan

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);

const int sensorPh = A3;

const float tempStd = 27.00;

float suhu = 0.0;

float VpH = 0.0;

int dataAdc = 0;

void setup() { Serial.begin(9600);

sensorSuhu.begin();

pinMode(relay,OUTPUT);

digitalWrite(relay,LOW);

lcd.init();

lcd.backlight();

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("PH:");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("Temp: C");

}

void loop() {

sensorSuhu.requestTemperatures();

suhu = sensorSuhu.getTempCByIndex(0);

dataAdc = analogRead(sensorPh);

VpH = dataAdc * 0.00488;

if(suhu > tempStd) { digitalWrite(relay,HIGH);

} else {

digitalWrite(relay,LOW);

}

lcd.setCursor(4,0);

lcd.print(" ");

lcd.setCursor(4,0);

lcd.print(VpH);

lcd.setCursor(5,1);

lcd.print(" ");

lcd.setCursor(6,1);

lcd.print(suhu);

Serial.print(suhu); Serial.print(" "); Serial.print(dataAdc);

Serial.print(" "); Serial.print(VpH); Serial.println();

delay(100);

}

48 BAB V PENUTUP

5.1 KESIMPULAN

Berdasarkan pada hasil perancangan yang telah dilakukan maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. prinsip kerja dari Sistem kontrol Suhu dan sistem monitoring Ph Air Aquascape adalah jika memonitoring Ph air berarti mengukur Ph air aquascape dan LCD akan menampilkan Ph air yang diukur. Jika sistem kontrol suhu berarti mengatur suhu air berarti ada nilai suhu air yang harus ditentukan sesuai kebutuhan yaitu semula.jika sudah diatas setpoint yang diinginkan,chiller akan diaktifkan.

2. Sistem Monitoring PH Air Aquascape yaitu Mengukur suhu air dalam aquascape dan ditampilkan nilai pengukurannya di LCD. Sistem Pengontrol Suhu Yaitu menentukan suhu yang harus dikontrol misalnya dalam aquascape suhu yang dikontrol itu jika suhu 27°C. maka chiller akan OFF secara otomatis dan jika suhu diatas 27°C. maka chiller akan ON.

3. Prinsip kerja dari pengontrolan suhu yaitu menentukan suhu yang harus dikontrol misalnya dalam aquascape suhu yang dikontrol itu harus suhu 27°C. Jika suhu air sekarang 28°C maka harus diturunkan ke 27°C. Cara menurunkan suhunya dengan menggunakan Chiller. Mikronya akan mengaktifkan chiller,trus air dialirkan dalam aquarium,dimasukkan ke chiller untuk didinginkan dan air yang sudah dingin tersebut dikembalikan ke aquarium,sampai suhunya pelan-pelan

turun 27°C. Jika suhu nya sudah 27°C chiller akan mati otomatis.Dan ketika chillernya sudah mati otomatis suhu air akan pelan-pelan naik karena pengaruh lampu sama penguruh suhu lingkungan. Makan kembali lagi ke siklus

semula.jika sudah diatas setpoint yang diinginkan,chiller akan diaktifkan.

5.2 SARAN

1. Sebaiknya alat ini dapat dikembangkan dengan penambahan kontroling PH air dapat menjadi pendorong kemajuan teknologi

2. Sebaiknya alat ini dapat diaplikasikan langsung kemasyarakat terlebih ke dunia peternakan ikan hias.

DAFTAR PUSTAKA

Wardoyo,siswo dan Anggoro Suryo Pramudyo.2015. Pengantar Mikrokontroler dan Aplikasi pada arduino. Yogyakarta : Teknosain

Kadir,Abdul.2016.Stratch for arduino (S4A) Panduan untuk mempelajari Elektronika dan pemogrman. Yogyakarta : Andi

Andinamaharani,2014. Pengembangan Ikan dan Tumbuhan dalam Aquascape.

Jakarta : Erlangga

Dr.Ir.Saludin Muis.2013. Prinsip kerja LCD. Yogyakarta : Graha ilmu.

Tirtamihardja Samuel. 1996 Elektronika Digital. Yogyakarta : Erlangga.

Samuel,1999. Penjelasan mengenai Power Supply. Yogyakarta : Graha Ilmu.

Yunita,Sarah.1988. Sensor DS18B20. Yogyakarta : Andi Maharani,2008. Cara kerja chiller. Jakarta : Erlangga.

Jurnal.unsulbar.ac.id/index.ph/saintifik

LAMPIRAN

1.Gambar Skematik Rangkaian Keseluruhan

2.Program Sistem Keseluruhan

#include <OneWire.h>

#include <DallasTemperature.h>

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

#define ONE_WIRE_BUS A2

#define relay 4

OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);

DallasTemperature sensorSuhu(&oneWire);

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);

const int sensorPh = A3;

const float tempStd = 27.00;

float suhu = 0.0;

float VpH = 0.0;

lcd.print(" ");

lcd.setCursor(4,0);

lcd.print(VpH);

lcd.setCursor(5,1);

lcd.print(" ");

lcd.setCursor(6,1);

lcd.print(suhu);

Serial.print(suhu); Serial.print(" "); Serial.print(dataAdc);

Serial.print(" "); Serial.print(VpH); Serial.println();

delay(100);

}

Dalam dokumen SISTEM MONITORING SUHU DAN PH AIR AQUASCAPE DENGAN MEMANFAATKAN CHILLER BERBASIS ARDUINO UNO TUGAS AKHIR (Halaman 43-0)