RANCANG BANGUN ALAT CUCI TANGAN DAN SABUN OTOMATIS DENGAN MEMANFAATKAN SENSOR CAHAYA
BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 328
TUGAS AKHIR
NOVITA SARI 182408033
PROGRAM STUDI D-3 FISIKA DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2021
RANCANG BANGUN ALAT CUCI TANGAN DAN SABUN OTOMATIS DENGAN MEMANFAATKAN SENSOR CAHAYA
BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 328
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas Dan Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Ahli Madya.
NOVITA SARI 182408033
PROGRAM STUDI D-3 FISIKA DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2021
PERNYATAAN ORISINALITAS
RANCANG BANGUN ALAT CUCI TANGAN DAN SABUN OTOMATIS DENGAN MEMANFAATKAN SENSOR CAHAYA
BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 328
TUGAS AKHIR
Saya menyatakan bahwa tugas akhir ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing – masing disebutkan sumber.
Medan, 15Juli 2021
Novita Sari
182408033
i
ii
RANCANG BANGUN ALAT CUCI TANGAN DAN SABUN OTOMATIS DENGAN MEMANFAATKAN SENSOR CAHAYA
BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 328
ABSTRAK
Air adalah salah satu sumber kehidupan bagi makhluk hidup. Alat cuci tangan otomatis merupakan salah satu cara alternatif untuk membersihkan tangan agar kebersihannya lebih terjaga, apalagi pada saat ini ditempat umum tidak disarankan untuk menyentuh sesuatu secara langsung agar tidak terjadinya penularan virus.
Penciptaan alat ini juga bertujuan untuk mempermudah penggunaan dan menghemat pemakaian air ataupun sabun. Sistem pencuci tangan otomatis ini bekerja ketika sensor inframerah (infrared)mendeteksi objek yang mendekati kran air maka pompa air akan membuka dan mengeluarkan air, begitu juga dengan sabun ketika sensor inframerah (infrared)mendeteksi objek pada kran sabun maka pompa akan menekan keluar sabun cair.
Kata kunci : Cuci tangan otomatis, sensor inframerah (infrared), pompa
iii
DESIGN AND BUILD OF AUTOMATIC HAND WASHER AND SOAP USING LIGHT SENSOR BASED ON ATMEGA 328
MICROCONTROLLER
ABSTRACT
Water is a source of life for living things. Automatic hand washing is an alternative way to clean hands so that they are more clean, especially at this time in public places it is not advisable to touch something directly to prevent transmission of the virus. The creation of this tool also aims to make it easier to use and save on the use of water or soap. This automatic hand washing system works when the infrareddetects an object that is approaching the water faucet, the water faucet will open and release the water, as well as soap when the infrareddetectsan object on the soap faucet, the pump will press liquid soap out in turn.
Keywords : Automatic hand washing, infrared, pump
iv
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa dan Maha Penyayang, dengan limpah karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan penyusunan tugas proyek ini dengan judul “RANCANG BANGUN ALAT CUCI TANGAN DAN SABUN OTOMATIS DENGAN MEMANFAATKAN SENSOR CAHAYA BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 328”.
Terimakasih penulis sampaikan kepada :
1. Ibu Dr. Nursahara Pasaribu, M.ScselakuDekan FMIPA USU.
2. Bapak Drs. Takdir Tamba,M.Eng.Sc selaku Ketua Program StudiD3 Fisika FMIPA USU.
3. Drs. AditiaWarman, M.Si selakuSekertaris Program StudiD3 Fisika FMIPA USU
4. Junedi Ginting, S.Si., M.Si selaku Dosen pembimbing laporan Praktik Proyek saya yang telah meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk membimbing dan mengarahkan penulisan menyelesaikan laporan proyek ini.
5. Seluruh Dosen yang telah memberikan ilmu pengetahuan selama perkuliahan, yang membuka cakrawala berfikir serta pegawai tata usaha yang ikut mensukseskan proses belajar mengajar.
6. Teristimewa penulis mengucapkan terimakasih yang sedalam-dalamnya kepada kedua orang tua saya yang telah begitu sabar, memberikan motivasi dalam segala hal, mendoakan saya di setiap saat, dan telah memberikan kepercayaan kepada saya dalam menyelesaikan perkuliahan saya sehingga saya mampu menyelesaikan perkuliahan dan tugas akhir dengan baik.
7. Dan kepada teman/rekansejati/sahabat saya yang sama-samaberjuang, salingmengingatkan, saling membantu.
8. Kepadasemua teman-teman di D-3 Fisika 2018 yang taktersebut kan satu-
persatu, terimakasih atas kerja samanya dari awal PKKMB, acara-acara yang
digelarbersamadanperkuliahansertangelabbersama.
v
Penulis menyadari dalam penyusunan tugas akhir ini masih terdapat kekurangan dan masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis sangat terbuka terhadap saran maupun kritikan dalam sebuah diskusi yang membangun dari pembaca.Akhir kata penulis mengharapkan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Medan, 15Juli 2021
Novita Sari
vi DAFTAR ISI
Halaman
PENGESAHAN TUGAS AKHIR i
ABSTRAK ii
ABSTRACT iii
PENGHARGAAN iv
DAFTAR ISI vi
DAFTAR TABEL viii
DAFTAR GAMBAR ix
DAFTAR LAMPIRAN x
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang 1
1.2. RumusanMasalah 2
1.3. Batasan Masalah 2
1.4. Tujuan Penelitian 3
1.5. Sistematika Penulisan 3
BAB 2 LANDASAN TEORI
2.1. Mikrokontroller Atmega328P 4
2.1.1 Fitur Atmega328 5
2.2. Sensor 5
2.3. LCD 9
2.4. Buzzer 11
2.5. Adaptor 12
2.6. Regulator 15
2.6.1 Fungsi IC Regulator 15
2.6.2 Keunggulan 16
2.6.3 Kekurangan 16
vii
2.7. Pompa 17
BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM
3.1. Metodologi Perancangan 18
3.1.1 Tahapan Persiapan 18
3.1.2 Tahap Pembuatan Sistem 19
3.2.Perancangan Sistem 19
3.2.1 Diagram Blok 19
3.2.2 Perancangan Antar Muka Setiap Blok Diagram 21 3.2.2.1 Perancangan Antar Muka Power Supply
Dengan Atmega328 21
3.2.2.2 Perancangan Antar Muka Sensor Proximity
Dengan Atmega328 22
3.2.2.3Perancangan Antar Muka Atmega328 Dengan LCD 23 3.2.2.4 Perancangan Antar Muka Atmega328 Dengan Buzzer 24 3.2.2.5 Perancangan Antar Muka Atmega328 Dengan Pompa 25
3.1. Perancangan dan Pembuatan PCB 25
3.4 Pengujian Komponen 26
3.4.1 Pengujian Mikrokontroller Atmega328 26
3.4.2 Pengujian Supply Regulator 27
3.4.3 Pengujian LCD 28
3.4.4 Pengujian Buzzer 30
3.4.5 Pengujian Pompa 31
3.4.6 Pengujian Sensor Proximity 32
3.5 Pengujian Sistem 32
3.5.1 Program 32
3.5.2 Rangkaian Keseluruhan Sistem 35
3.5.3 Flowchart Sistem 37
3.5.4 Pembahasan 38
BAB 4 PEMBAHASAN HASIL PENGUKURAN
4.1 Analisa Hasil Pengukuran Dan Pembanding 39
viii
4.1.1 Hasil Pengukuran Dan Pembanding Dengan Alat
Yang Standart 39
4.1.2 Analisa Dan Pembahasan 39
BAB 5 PENUTUP
5.1 Kesimpulan 42
5.2 Saran 42
DAFTAR PUSTAKA 43
LAMPIRAN 44
ix
DAFTAR TABEL
Nomor Halaman Tabel
3.1 Hasil Pengujian Regulator 28
3.2 Hasil Pengujian LCD 30
3.3 Hasil Pengujian Buzzer 31
3.4 Hasil Pengujian Pompa 32
3.5 Hasil Pengujian Sensor Proximity 33
4.1 Data Pengujian dan Pembanding 39
x
DAFTAR GAMBAR
Nomor Halaman Gambar
2.1 Blok Fungsional Sensor atau Transduser 6
2.2 LCD 16 x 2 9
2.3 Adaptor 12
2.4 Rangkaian Adaptor 12
2.5 Rangkaian Rectifier 13
2.6 Half Wafe Rectifier 13
2.7 Full Wafe Rectifier 14
2.8 Elco Filter 14
2.9 IC Regulator 16
3.1 Diagram Blok Sistem 20
3.2 Rangkaian Power Supply 21
3.3 Rangkaian Sensor Photodioda dan Infrared 22
3.4 Rangkaian LCD 16 x 2 23
3.5 Rangkaian Buzzer 24
3.6 Rangkaian Pompa 25
3.7 Rangkaian PCB 26
3.8 Hasil Pengujian Mikrokontroller Atmega328 27
3.9 Hasil Pengujian Rangkaian Regulator 28
3.10 Hasil Pengujian LCD 16 x 2 29
3.11 Hasil Pengujian Sensor Proximity 33
3.12 Rangkaian Keseluruhan Sistem 36
3.13 Flowchart Sistem 37
4.1 Grafik Jarak Sensor Sabun Pembanding vs Alat Rancangan 41
4.2 Grafik Jarak Sensor Air Pembanding vs Alat Rancangan 41
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Halaman Lampiran
1. Gambar Alat 44
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Air merupakan salah satu sumber kehidupan bagi setiap makhluk hidup.Mencuci tangan denganair bersih dan sabun merupakan cara paling sederhana yang terbukti secara ilmiah efektif membantu melindungi dari patogen seperti bakteri, virus dan mikroorganisme lainnya yang berbahaya.Tangan merupakan tempat dalam penyebaran penyakit, seperti penyakit kulit, diare dan penyakit saluran pernapasan atau ISPA yang disebabkan oleh bakteri atau kuman yang menempel pada tangan setelah melakukan akitivitas, maka untuk mencegah penyakit tersebut harus dilakukan cuci tangan setelah melakukan berbagai macam aktivitas, dengan tujuan untuk mencegah penyebaran penyakit.Meskipun demikian, masih banyak orang yang mengabaikan kebersihan karna menganggap tangan yang bersih adalah tangan yang tampak bersih secara kasat mata atau tidak nampak kotoran serta noda di bagian telapak tangan. Pada saat mencuci tangan harus menggunakan air yang mengalir dengan tujuan untuk mencegah kuman atau bakteri menempel kembali ke tangan. Pada umumnya kran yang digunakan untuk mencuci tangan yaitu kran manual dengan cara memutar atau menekan pada kran air. Hal ini yangmembuat kran tidak lagi steril, sehingga dikhawatirkan akan ada kuman atau bakteri yang menempel pada kran air.
S
eiring dengan perkembangan zaman, hampir semua perangkat elektronik
seperti hp, mesin cuci, penyedot debu bahkan rumah hampir semuanya mengadopsi
ilmu robotik atau dikenal dengan teknologi yang lebih canggih, seperti halnya
otomatis. Hal ini menuntut manusia untuk melakukan pekerjaan secara efisien dan
serba mudah dengan melakukan penemuan-penemuan baru yang membuat pekerjaan
menjadi semakin lebih mudah. Ilmu pengetahuan dan teknologi berkembang terus
bahkan dewasa ini berlangsung dengan pesat. Perkembangan itu bukan hanya dalam
hitungan tahun, bulan, atau hari, melainkan jam, bahkan menit atau detik terutama
berkaitan dengan teknologi informasi dan komunikasi yang ditunjang dengan
teknologi elektronika. Pengaruhnya meluas keberbagai bidang kehidupan, pengaruh
2
ini sangat cepat memberikan dampak positif dan dampak negative. Perkembangan ilmu dan teknologi berdampak positif dengan semakin terbuka dan tersebarnya informasi dan pengetahuan dari dan keseluruh dunia menembus batas ruang dan waktu. Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi telah mendorong manusia untuk berusaha mengatasi segala permasalahan yang timbul di sekitarnnya serta meringankan pekerjaan yang ada, dengan adanya kemajuan teknologi mikrokontroler hal-hal tersebut dapat ditekan seminimal mungkin.Penghematan dalam kebutuhan sehari-hari dapat dilakukan dengan efisiensi penggunaan setiap barang, tidak terkecuali penggunaan air dalam kehidupan sehari hari.
Maka dari itu, dengan adanya alat pencuci tangan otomatis ini akan lebih mempermudah dan menghemat penggunaan. Sistem alat ini bekerja dengan meletakkan tangan pada keran sabun atau keran air, pada saat tangan diletakkan di bawah keran, maka cahaya infra merah akan memantulkan cahayanya kembali sehingga mengenai sensor photodioda, dengan demikian sensor dapat mendeteksi tangan yang berada dibawah keran. Ketika tangan telah dibawah keran signal dari photodioda akan dikirim ke mikrokontroller untuk diproses dan mikrokontroller akan mengintruksi pompa untuk aktif. Sehingga dapat membuka kran air dan mengeluarkan sabun tanpa harus melakukan kontak langsung. Alat cuci tangan otomatis ini dapat diaplikasikan di warung makan, swalayan, rumah sakit, rumah, sekolah, dll. Maka dari itu alat yang diciptakan ini untuk mempermudah pencucian tangan yang berjudul “ Rancang Bangun Alat Cuci Tangan Dan Sabun Otomatis Dengan Memanfaatkan Sensor Cahaya Berbasis Mikrokontroller Atmega 328”.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang, maka permasalahan yang diteliti dalam penelitian ini dirumuskan sebagai berikut :
1. Bagaimana prinsip kerja pencuci tangan otomatis?
2. Bagaimana infrared mendeteksi tangan?
3. Bagaimana pompa dc berfungsi untuk mengeluarkan air dan sabun?
1.3 Batasan Masalah
Penelitian yang dilakukan dibatasi ruang lingkup yang lebih rinci agar sesuai
3
dengan topik penelitian maka dari itu peneliti membuat batasan masalah yang akan dibahas, adapun batasan masalah yang dibuat sebegai berikut :
1. Rangkaian mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler arduino uno.
2. Sistem tidak mengatur proses isi ulang air sabun cair pada wadahnya apabila sabun habis.
3. Pompa dc digunakan sebagai pembuka kran air dan sabun.
1.4 Tujuan Penilitian
1. Mengetahui mikrokontroler secara umum dan memahami sensor sensor yang digunakan.
2. Mengetahui desain alat yang efisien untuk pencuci tangan otomatis.
3. Untuk memudahkan pecucian tangan dan tetap terjaga kebersihannya.
1.5 Sistematika Penulisan 1. BAB 1 : PENDAHULUAN
Bab ini membahas latar belakang tugas proyek dan tugas akhir, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, dan sistematika penulisan.
2. BAB 2 : LANDASAN TEORI
Bab ini menjelaskan tentang teori pendukung yang digunakan sebagai pembahasan.
3. BAB 3 : PERANCANGAN DAN PEMBUATAN PROYEK
Bab ini membahas keseluiruhan rancangan alat mulai dari diagram block proyek, fungsi dari setiap komponen yang digunakan, perancangan dan
pembuat pcb dan alat proyek, serta pengujian dan pembahasan proyek.
4. BAB 4 : PENUTUP
Pada bab ini berisi kesimpulan dan saran dari hasil penelitian yang dilakukan.
4
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1 Mikrokontroler Atmega 328P
Mikrokontroler adalah sebuah alat pengendali (kontroler) berukuran mikro atau sangat kecil yang dikemas dalam bentuk chip. Penggunaan mikrokontroler dalam kehidupan sebuah mikrokontroler pada dasarnya bekerja seperti mikroprosesor pada komputer. Keduanya memiliki sebuah CPU yang menjalankan instruksi program, melakukan logika dasar, dan pemindahan data. Arduino Uno adalah board mikrokontroler berbasis ATmega328 (datasheet). Memiliki 14 pin input dari output digital dimana 6 pin input tersebut dapat digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset. Untuk mendukung mikrokontroler agar dapat digunakan, cukup hanya menghubungkan Board Arduino Uno ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC yang-ke adaptor-DC atau baterai untuk menjalankannya.
Mikrokontroller ATmega 328P memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan kerja dan parallelism. Instruksi – instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program. Konsep inilah yang memungkinkan instruksi–
instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register
serbaguna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU (Arithmatic Logic unit)
yang dapat dilakukan dalam satu siklus. Enam dari register serbaguna ini dapat
digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak
langsung untuk mengambil data pada ruang memori data. Ketiga register pointer 16-
bit ini disebut dengan register X ( gabungan R26 dan R27 ), register Y ( gabungan
R28 dan R29 ), dan register Z ( gabungan R30 dan R31 ). Hampir semua instruksi
AVR memiliki format 16-bit. Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16-
bit atau 32-bit. Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang
terpetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini
digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register control Timer/Counter,
5
Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainnya. Register – register ini menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh.(Siti Nur Asiyah,2018)
2.1.1 Fitur Atmega 328
Atmega 328 adalah mikrokontroler keluaran dari atmel yang mempunyaiarsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang mana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer).Mikrokontroler ini memiliki beberapa fitur antara lain :
1) Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanen karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
2) Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
3) Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.
4) 32 x 8-bit register serba guna.
5) Dengan clock 16 MHz kecepatan mencapai 16 MIPS.
6) 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
7) 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock. (Sudjadi, 2005).
2.2 Sensor
Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan
lingkungan fisik atau kimia. Variable keluaran dari sensor yang diubah menjadi
besaran listrik disebut transduser. Pada saat ini, sensor telah dibuat dengan ukuran
sangat kecil dengan orde nanometer. Ukuran yang sangat kecil ini sangat
memudahkan permakaian dan menghemat energi, berikut penjelasan mengenai
macam-macam sensor. Dalam kaitannya dengan sistem elektronis, Sensor dan
transduser pada dasarnya dapat dipandang sebagai sebuah perangkat atau device
yang berfungsi mengubah suatu besaran fisik menjadi besaran listrik, sehingga
6
keluarannya dapat diolah dengan rangkaian listrik atau sistem digital (lihat Gambar 2.1). Dewasa ini, hampir seluruh peralatan modern memiliki sensor di dalamnya.
Gambar 2.1 Blok fungsional sensor/transduser
Terkait dengan perkembangan teknologi yang begitu luar biasa, pada saat ini, banyak sensor telah dipabrikasi dengan ukuran sangat kecil hingga orde nanometer sehingga menjadikan sensor sangat mudah digunakan dan dihemat energinya. Berdasarkan variabel yang diindranya, sensor dikatagorikan kedalam dua jenis : sensor Fisika dan sensor Kimia.
Sensor Fisika merupakan jenis sensor yang mendeteksi suatu besaran berdasarkan hukum-hukum sensor fisika, yaitu seperti sensor cahaya, suara, gaya, kecepatan, percepatan, maupun sensor suhu.
Sensor kimia merupakan sensor yang mendeteksi jumlah suatu zar kimia dengan jalan mengubah besaran kimia menjadi besaran listrik dimana di dalamnya dilibatkan beberapa reaksi kimia, seperti misalnya pada sensor pH, sensor oksigen, sensor ledakan, serta sensor gas.Sensor digunakan dalam kehidupan sehari-hari, dimana aplikasinya mencakup berbagai bidang, yaitu seperti: automobile, mesin, kedokteran, indistri, robot, maupun aerospace. Dalam lingkungan sistem kontrol dan robotika, sensor memberi fungsi seperti layaknya mata, pendengaran, hidung, maupun lidah yang kemudian akan diolah oleh kontroller sebagai otaknya.Berikut adalah beberapa jenis sensor yang dapat dijumpai di lapangan
Sensor proximity
Sensor proximity merupakan sensor atau saklar yang dapat mendeteksi adanya target
jenis logam dengan tanpa adanya kontak fisik. Biasanya sensor ini tediri dari alat
elektronis solid-state yang terbungkus rapat untuk melindungi dari pengaruh getaran,
cairan, kimiawi, dan korosif yang berlebihan. Sensor proximity dapat diaplikasikan
pada kondisi penginderaan pada objek yang dianggap terlalu kecil atau lunak untuk
menggerakkan suatu mekanis saklar.
7
Sensor Magnet
Sensor Magnet atau disebut juga relai buluh, adalah alat yang akan terpengaruh medan magnet dan akan memberikan perubahan kondisi pada keluaran. Seperti layaknya saklar dua kondisi (on/off) yang digerakkan oleh adanya medan magnet di sekitarnya. Biasanya sensor ini dikemas dalam bentuk kemasan yang hampa dan bebas dari debu, kelembapan, asap ataupun uap.
Sensor Sinar
Sensor sinar terdiri dari 3 kategori. Fotovoltaic atau sel solar adalah alat sensor sinar yang mengubah energi sinar langsung menjadi energi listrik, dengan adanya penyinaran cahaya akan menyebabkan pergerakan elektron dan menghasilkan tegangan. Demikian pula dengan Fotokonduktif (fotoresistif) yang akan memberikan perubahan tahanan (resistansi) pada sel-selnya, semakin tinggi intensitas cahaya yang terima, maka akan semakin kecil pula nilai tahanannya. Sedangkan Fotolistrik adalah sensor yang berprinsip kerja berdasarkan pantulan karena perubahan posisi/jarak suatu sumber sinar (inframerah atau laser) ataupun target pemantulnya, yang terdiri dari pasangan sumber cahaya dan penerima.
Sensor Ultrasonik
Sensor ultrasonik bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara, dimana sensor ini menghasilkan gelombang suara yang kemudian menangkapnya kembali dengan perbedaan waktu sebagai dasar penginderaannya. Perbedaan waktu antara gelombang suara dipancarkan dengan ditangkapnya kembali gelombang suara tersebut adalah berbanding lurus dengan jarak atau tinggi objek yang memantulkannya. Jenis objek yang dapat diindera diantaranya adalah: objek padat, cair, butiran maupun tekstil.
Sensor Tekanan
Sensor tekanan - sensor ini memiliki transduser yang mengukur ketegangan kawat,
dimana mengubah tegangan mekanis menjadi sinyal listrik. Dasar penginderaannya
pada perubahan tahanan pengantar (transduser) yang berubah akibat perubahan
panjang dan luas penampangnya.
8
Sensor Kecepatan (RPM)
Proses penginderaan sensor kecepatan merupakan proses kebalikan dari suatu motor, dimana suatu poros/object yang berputar pada suatui generator akan menghasilkan suatu tegangan yang sebanding dengan kecepatan putaran object. Kecepatan putar sering pula diukur dengan menggunakan sensor yang mengindera pulsa magnetis (induksi) yang timbul saat medan magnetis terjadi.
Sensor Penyandi (Encoder)
Sensor Penyandi (Encoder) digunakan untuk mengubah gerakan linear atau putaran menjadi sinyal digital, dimana sensor putaran memonitor gerakan putar dari suatu alat. Sensor ini biasanya terdiri dari 2 lapis jenis penyandi, yaitu; Pertama, Penyandi rotari tambahan (yang mentransmisikan jumlah tertentu dari pulsa untuk masing- masing putaran) yang akan membangkitkan gelombang kotak pada objek yang diputar. Kedua, Penyandi absolut (yang memperlengkapi kode binary tertentu untuk masing-masing posisi sudut) mempunyai cara kerja sang sama dengan perkecualian, lebih banyak atau lebih rapat pulsa gelombang kotak yang dihasilkan sehingga membentuk suatu pengkodean dalam suatu susunan tertentu.
Sensor Suhu
Terdapat 4 jenis utama sensor suhu yang umum digunakan, yaitu thermocouple (T/C),resistance temperature detector (RTD), termistor dan IC sensor. Thermocouple pada intinya terdiri dari sepasang transduser panas dan dingin yang disambungkan dan dilebur bersama, dimana terdapat perbedaan yang timbul antara sambungan tersebut dengan sambungan referensi yang berfungsi sebagai pembanding.
Resistance Temperature Detector (RTD) memiliki prinsip dasar pada tahanan listrik dari logam yang bervariasi sebanding dengan suhu. Kesebandingan variasi ini adalah presisi dengan tingkat konsisten/kestabilan yang tinggi pada pendeteksian tahanan.
Platina adalah bahan yang sering digunakan karena memiliki tahanan suhu,
kelinearan, stabilitas dan reproduksibilitas. Termistor adalah resistor yang peka
terhadap panas yang biasanya mempunyai koefisien suhu negatif, karena saat suhu
meningkat maka tahanan menurun atau sebaliknya. Jenis ini sangat peka dengan
perubahan tahan 5% per C sehingga mampu mendeteksi perubahan suhu yang kecil.
9
Sedangkan IC Sensor adalah sensor suhu dengan rangkaian terpadu yang menggunakan chipsilikon untuk kelemahan penginderanya. Mempunyai konfigurasi output tegangan dan arus yang sangat linear.
2.3 LCD
Liquid Crystal Displayatau yang lebih dikenal dengan sebutan LCD merupakan sebuah komponen yang sering digunakan dalam aplikasi mikrokontroler. Arduino mendukung LCD keluarga Hitachi HD44780.Untuk aplikasi yang menggunakan LCD dibutuhkan pula sebuah potensiometer yang digunakan untuk mengatur tingkat kecerahan dari karakter yang akan ditampilkan di LCD. Pada sebuah LCD dapat ditampilkan angka-angka, huruf huruf, bahkan symbol tertentu. (Sumardi,2013)
LCD mempunyai kegunaan yang lebihdibandingkan dengan seven-segment LED. Ada banyak variasi bentuk dan ukuran LCD yang tersedia jumlah baris 1-4 dengan jumlah karakter per baris8,16, 20,40, dll. Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik.
Gambar 2.2LCD 16×2 (Sumber : modul display lcd 16×2)
LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor.
Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul- molekul yang telah
menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan
membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.
10
Fungsi Pin LCD (Liquid Cristal Display) 16×2 :
1. DB0 – DB7 adalah jalur data (data bus) yang berfungsi sebagai jalur komunikasi untuk mengirimkan dan menerima data atau instruksi dari mikrokontrooler ke modul LCD.
2. RS adalah pin yang berfungsi sebagai selektor register (register sellect) yaitu dengan memberikan logika low (0) sebagai register perintah dan logika high (1) sebagai register data.
3. R/W adalah pin yang berfungsi untuk menentukan mode baca atau tulis dari data yang terdapat pada DB0 – DB7. Yaitu dengan memberikan logika low (0) untuk fungsi read dan logika high (1) untuk mode write.
4. Enable (E), berfungsi sebagai Enable Clock LCD, logika 1 setiap kali pengiriman atau pembacaan data. (Widodo Budiharto, 2008)
Cara Kerja LCD
Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah “0”. Bus data terdiri dari 4- bit atau 8-bit. Jika jalur data 4-bit maka yang digunakan ialah DB4 sampai dengan DB7. Sebagaimana terlihat pada table diskripsi, interface LCD merupakan sebuah parallel bus, dimana hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8-bit dikirim ke LCD secara 4-bit atau 8 bit pada satu waktu. Jika mode 4-bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat sepenuhnya 8-bit (pertama dikirim 4-bit MSB lalu 4-bit LSB dengan pulsa clock EN setiap nibblenya). Jalur kontrol EN digunakan untuk memberitahu LCD bahwa mikrokontroller mengirimkan data ke LCD. Untuk mengirim data ke LCD program harus menset EN ke kondisi high “1” dan kemudian menset dua jalur kontrol lainnya (RS dan R/W) atau juga mengirimkan data ke jalur data bus. Saat jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke
“0” dan tunggu beberapa saat (tergantung pada datasheet LCD), dan set EN kembali ke high “1”. Ketika jalur RS berada dalam kondisi low “0”, data yang dikirimkan ke LCD dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti bersihkan layar, posisi kursor dll). Ketika RS dalam kondisi high atau “1”, data yang dikirimkan adalah data ASCII yang akan ditampilkan dilayar. Misal, untuk menampilkan huruf
“A” pada layar maka RS harus diset ke “1”. Jalur kontrol R/W harus berada dalam
11
kondisi low (0) saat informasi pada data bus akan dituliskan ke LCD. Apabila R/W berada dalam kondisi high “1”, maka program akan melakukan query (pembacaan) data dari LCD. Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status (membaca status LCD), lainnya merupakan instruksi penulisan. Jadi hampir setiap aplikasi yang menggunakan LCD, R/W selalu diset ke “0”. Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur (tergantung mode yang dipilih pengguna), DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 dan DB7. Mengirim data secara parallel baik 4-bit atau 8-bit merupakan 2 mode operasi primer. Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan mode operasi merupakan hal yang paling penting. Mode 8-bit sangat baik digunakan ketika kecepatan menjadi keutamaan dalam sebuah aplikasi dan setidaknya minimal tersedia 11 pin I/O (3 pin untuk kontrol, 8 pin untuk data). Sedangkan mode 4 bit minimal hanya membutuhkan 7-bit (3 pin untuk kontrol, 4 pin untuk data). Bit RS digunakan untuk memilih apakah data atau instruksi yang akan ditransfer antara mikrokontroller dan LCD. Jika bit ini di set (RS = 1), maka byte pada posisi kursor LCD saat itu dapat dibaca atau ditulis. Jika bit ini di reset (RS = 0), merupakan instruksi yang dikirim ke LCD atau status eksekusi dari instruksi terakhir yang dibaca. Misalnya, untuk menampilkan huruf pada layar maka RS harus di set ke 1.
Jalur control R/W harus berada dalam kondisi low (0) saat informasi pada data bus akan di tuliskan ke LCD. Apabila R/W berada dalam kondisi high (1), maka program akan melakukan query (pembacaan) data dari LCD. Intruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status (membaca status LCD), lainnya merupakan intruksi penulisan Jadi hampir setiap aplikasi yang menggunakan LCD, R/W selalu diset ke 0.Jalur data terdiri dari 4 atau 8 jalur (tergantung mode yang di pilih pengguna), mereka dinamakan DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 dan DB7.
2.4 Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah
getaran listrik menjadi getaran suara. Pada umumnya digunakan untuk alarm karena
penggunaannya cukup mudah yaitu dengan memberikan tegangan input maka buzzer
akan mengeluarkan bunyi. Frekuensi suara yang dikeluarkan oleh buzzer yaitu antara
1-5 KHz. Dalam penggunaan rangkaian, dapat digunakan pada tegangan sebesar
antara 6V sampai 12V dan dengan tipikal arus sebesar 25 mA. Pada dasarnya prinsip
12
kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet. Kumparan tadi akan tertarik kedalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya. Karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuatudara bergetar yang akan menghasilkan suara.
(Haryadi, 2006).
2.5 Adaptor
Adaptor adalah rangkaian elektronika yang berfungsi untuk mengubah tegangan AC (arus bolak-balik) yang tinggi menjadi tegangan DC (arus searah) yang lebih rendah.
Gambar 2.3 Adaptor
Pada sebuah adaptor terdapat beberapa bagian atau blok yaitu trafo (transformator),
rectifier (penyearah) dan filter.
13
Gambar 2.4 Rangkaian Adaptor (Sumber : http://belajarelektronika.net/rangkaian- adaptor-12-volt-sederhana/)
Prinsip kerja dari adaptor ini tak jauh berbeda dari adaptor kebanyakan.
Pertama-tama arus AC 220 volt dialirkan menu ke transformator. Kemudian oleh transformator tersebut, arus diturunkan menjadi lebih kecil sesuai dengan ketentuan.
Setelahnya baru arus AC yang memiliki tegangan kecil tersebut diubah menjadi arus DC oleh komponen dioda. Output atau keluaran dari rangkaian ini berupa tegangan 12 volt DC yang bisa langsung disalurkan ke rangkaian lainnya ataupun alat-alat elektronik seperti charger dan lain sebagainya. Sekedar informasi bahwa rangkaian ini menggunakan dioda bridge yang terdiri dari empat buah dioda yang disusun sedemikian rupa.Pada sebuah adaptor terdapat beberapa bagian atau blok yaitu trafo (transformator), rectifier (penyearah) dan filter.
1. Trafo ( Transformator )
Adalah sebuah komponen yang berfungsi untuk menurunkan atau menaikan tegangan AC sesuai kebutuhan. Pada sebuah adaptor, trafo yang digunakan adalah trafo jenis step down atau trafo penurun tegangan.Trafo tediri dari 2 bagian yaitu bagian primer dan bagian sekunder, pada masing-masing bagian terdapat lilitan kawat email yang jumlahnya berbeda. Untuk trafo step-down, jumlah lilitan primer akan lebih banyak dari jumlah sekunder. Lilitan Primer merupakan input dari pada Transformator sedangkan Output-nya adalah pada lilitan sekunder. Meskipun tegangan telah diturunkan, output dari Transformator masih berbentuk arus bolak- balik (arus AC) yang harus diproses selanjutnya.
1. Rectifier (Penyearah )
Gambar 2.5 Rangkaian Rectifier(Sumber : electronics tutorials)
14
Dalam rangkaian adaptor atau catu daya, tegangan yang sudah di turunkan oleh trafo, arusnya masih berupa arus bolak-balik atau AC. Karena arus yang dibutuhkan oleh rangkaian elektronika adalah arus DC, sehingga harus disearahkan terlebih dahulu. Bagian yang berfungsi untuk menyearahkan arus AC menjadi DC pada adaptor disebut dengan istilah rectifier ( penyearah gelombang ). Rangkaian Rectifier biasanya terdiri dari komponen Dioda. Pada rangkaian adaptor rangkaian rectifier ini terdiri dari 2 jenis yaitu:
a. Half Wave Rectifier: menggunakan 1 dioda penyearah
Gambar 2.6Half Wave Rectifier(Sumber : electronics tutorials)
b. Full Wave Rectifier : menggunakan 2 atau 4 dioda penyearah
Gambar 2.7Menggunakan 4 dioda (Sumber : electronics tutorials) 2. Filter (Penyaring)
Filter adalah bagian yang berfungsi untuk menyaring atau meratakan sinyal arus yang keluar dari bagian rectifier. Filter ini biasanya terdiri dari komponen Kapasitor (Kondensator) yang berjenis Elektrolit atau ELCO (Electrolyte Capacitor).
Bentuk gelombang keluaran Gelombang masukan
Gelombang dengan kapasitor
Gelombang tanpa kapasitor
15
Gambar 2.8Elco filter(Sumber : electronics tutorials)
Sebenarnya dengan adanya bagian trafo, rectifier dan filter syarat dari sebuah adaptor sudah terpenuhi, namun terkadang tegangan yang dihasilkan biasanya tidak stabil sehingga diperlukan bagian lain yaitu yang berfungsi untuk menstabilkan tegangan dan mendapatkan tegangan yang akurat. Bagian tersebut adalah bagian regulator atau pengatur tegangan. Untuk menghasilkan tegangan dan Arus DC yang tetap dan stabil , diperlukan bagian Voltage Regulator yang berfungsi untuk mengatur tegangan sehingga tegangan Output tidak dipengaruhi oleh suhu, arus beban dan juga tegangan input yang berasal Output Filter. Voltage Regulator pada umumnya terdiri dari Dioda Zener, Transistor atau IC.
2.6 Regulator
Voltage Regulator atau Pengatur Tegangan adalah salah satu rangkaian yang sering dipakai dalam peralatan Elektronika. Fungsi Voltage Regulator adalah untuk mempertahankan atau memastikan Tegangan pada level tertentu secara otomatis.
Artinya, Tegangan Output (Keluaran) DC pada Voltage Regulator tidak dipengaruhi oleh perubahan Tegangan Input (Masukan), Beban pada Output dan juga Suhu.
Tegangan Stabil yang bebas dari segala gangguan seperti noise ataupun fluktuasi
(naik turun) sangat dibutuhkan untuk mengoperasikan peralatan elektronika terutama
pada peralatan elektronika yang sifatnya digital seperti Mikro kontroler ataupun
Mikro Prosesor. Sirkuit terpadu seri 78xx (kadang-kadang dikenal sebagai LM78xx)
adalah sebuah keluarga sirkuit terpadu regulator tegangan linier monolitik bernilai
tetap. Keluarga 78xx adalah pilihan utama bagi banyak sirkuit elektronika yang
memerlukan catu daya teregulasi karena mudah digunakan dan harganya relatif
murah. Keluarga 78xx adalah regulator tegangan positif, yaitu regulator yang didesain
untuk memberikan tegangan keluaran yang relatif positif terhadap ground bersama.
16
Keluarga 79xx adalah peranti komplementer yang didesain untuk catu negatif. IC78xx dan 79xx dapat digunakan bersamaan untuk memberikan regulasi tegangan terhadap pencatu daya split.(Sutasoma, 2017)
2.6.1 Fungsi
Gambar 2.9IC Regulator
Maksud dari “XX” di IC adalah tegangan yang dihasilkan contohnya IC 7805 untuk menstabilakan tegangan DC +5 Volt
IC 7809 untuk menstabilakan tegangan DC +9 Volt IC 7905 untuk menstabilakan tegangan DC -5 Volt IC 7909 untuk menstabilakan tegangan DC -9 Volt
2.6.2 Keunggulan
Seri 78xx tidak memerlukan komponen tambahan untuk meregulasi tegangan, membuatnya mudah digunakan, ekonomis dan hemat ruang. Regulator tegangan lainnya mungkin memerlukan komponen tambahan untuk membantu peregulasian tegangan. Bahkan untuk regulator bersakelar, selain membutuhkan banyak komponen, juga membutuhkan perencanaan yang rumit.
Seri 78xx memiliki rangkaian pengaman terhadap pembebanan lebih, panas tinggi dan hubungsingkat, membuatnya hampir tak dapat dirusak. Dalam keadaan tertentu, kemampuan pembatasan arus peranti 78xx tidak hanya melindunginya sendiri, tetapi juga melindungi rangkaian yang ditopangnya.
2.6.3 Kekurangan
Tegangan masukan harus lebih tinggi dari tegangan keluaran (biasanya 2-3
volt). Ini membuatnya tidak tepat digunakan untuk penggunaan tegangan rendah, misalnya regulasi 5 volt dari sumber baterai 6 volt tidak akan bekerja dengan 7805.
Sebagaimana regulator linier lainnya, arus masukan sama dengan arus
keluaran. Karena tegangan masukan lebih tinggi daripada tegangan
17
keluaran, berarti ada daya yang diboroskan sebagai bahang. Sehingga untuk keperluan daya tinggi, diperlukan benaman bahang.
2.7 Pompa
Pompa adalah suatu alat atau mesin yang digunakan untuk memindahkan cairan dari suatu tempat ke tempat yang lain melalui suatu media perpipaan dengan cara menambahkan energi pada cairan yang dipindahkan dan berlangsung secara terus menerus. Pompa beroperasi dengan prinsip membuat perbedaan tekanan antara bagian masuk (suction) dengan bagian keluar (discharge). Dengan kata lain, pompa berfungsi mengubah tenaga mekanis dari suatu sumber tenaga (penggerak) menjadi tenaga kinetis (kecepatan), dimana tenaga ini berguna untuk mengalirkan cairan dan mengatasi hambatan yang ada sepanjang pengaliran.
Pompa Air DC merupakan jenis pompa yang menggunakan motor dc dan tegangan searah sebagai sumber tenaganya. Dengan memberikan beda tegangan pada kedua terminal tersebut, motor akan berputar pada satu arah, dan bila polaritas dari tegangan tersebut dibalik maka arah putaran motor akan terbalik pula. Polaritas dari tegangan yang diberikan pada dua terminal menentukan arah putaran motor, sedangkan besar dari beda tegangan pada kedua terminal menentukan kecepatan motor. Pompa Air DC memiliki 3 bagian dasar :
1. Bagian yang tetap/stasioner yang disebut stator. Stator ini menghasilkan medan magnet, baik yang dibangkitkan dari sebuah koil (elektro magnet) ataupun magnet permanen.
2. Bagian yang berputar disebut rotor. Rotor ini berupa sebuah koil dimana arus listrik mengalir.
3. Gear Box yang dipasang pada pompa. Gear box ini didalamnya terdapat gear
yang dipasang pada ujung rotor untuk menghisap air.Gaya elektromagnet pada
motor DC timbul saat ada arus yang mengalir pada penghantar yang berada
dalam medan magnet. Medan magnet itu sendiri ditimbulkan oleh megnet
permanen. Garis-garis gaya magnet mengalir diantara dua kutub magnet dari
kutub utara ke kutub selatan.
18
BAB 3
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM
3.1 Metodologi Perancangan 3.1.1 Tahapan Persiapan
Metode Pelaksanaan dalam penelitian ini secara umum dibagi kedalam 5 tahap yang dirancang menjadi sebuah alat yang disajikan diawal dengan memasang rangka sampai dengan uji coba. Dimulai dari perangkat lunak ataupun perangkat keras dan cara melakukan pengujian.
Tahap tahap perakitan dengan urutan sebagai berikut :
Tahap 1 :Memasang rangka
Pemasangan rangka yaitu memasang rangka yang telah dirancang dan dipotong sesuai dengan bentuk yang dibutuhkan.
Tahap 2 : Menggabungkan alat-alat elektronik dengan rangka
Alat-alat elektronik antara lain ATMEGA 328, proximity, buzzer, lcd 16x2 display, pompa dan rangkaian lainnya dirangkai sesuai dengan perancangan yang telah dibuat, dengan menggabungkan pin-pin yang ada pada setiap bagian elektronik dengan menggunakan kabel agar konfigurasi antar bagian elektronik dapat berinteraksi dengan baik.
Tahap 3 : Pemrograman
Pemrograman dilakukan setelah alat-alat elektronika,mekanik, dan casis/
rangka terpasang dengan benar. Pemrograman dilakukan dengan menggunakan bahasa assembler dengan software compiler ISP.
Tahap 4 : Finishing
Setelah semuanya selesai dengan baik maka tahap selanjutnya adalah dengan
merapikan kabel-kabel dan merapikan rancangan.
19
Tahap 5 : Analisa Data
Pada tahap ini akan dilakukan analisa terhadap data yang diperoleh dari hasil pengukuran. Analisa ini meliputi mengelompokan data dalam bentuk grafik sehingga dapat dilihat dan dibuktikan keakuratan hasil pembacaan sensor.
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 suhu160
0C kemudian dilarutkan dengan menggunakan larutan FeCl2.
d. Memasang komponen- komponen elektronik sesuai dengan jalur yang telah dibuat pada layout rangkaian.
3.2 Perancangan Sistem 3.2.1 Diagram Blok
Perancangan merupakan suatu tahap yang sangat penting didalam penyelesaian pembuatan suatu alat ukur. Pada perancangan dan pembuatan alat ini akan ditempuh beberapa langkah yang termasuk kedalam langkah perancangan antara lain pemilihan komponen yang sesuai dengan kebutuhan serta pembuatan alat. Dalam perancangan ini dibutuhkan beberapa petunjuk yang menunjang pembuatan alat seperti buku teori, data sheet atau buku lainnya. Dimana buku petunjuk tersebut memuat teori-teori perancangan maupun spesifikasi komponen yang akan digunakan dalam pembuatan alat, melakukan percobaan serta pengujian alat.
Tujuan perancangan adalah untuk memudahkan dalam pembuatan suatu alat
serta mendapatkan suatu alat yang baik seperti yang diharapkan dengan
memperhatikan penggunaan komponen dengan harga ekonomis serta mudah didapat
dipasaran. Selain itu, perancangan juga bertujuan untuk membuat solusi dari suatu
20
permasalahan dengan penggabungan prinsip-prinsip elektronik dan mekanik, serta dengan literature dengan proyek yang ada.
Mik rokontrol ler
Sensor keran Proximiti air
LCD
Buzzer
Relay air Power supply
Sensor keran Proximiti sabun
Relay sabun Pompa sabun
Pompa air
Gambar 3.1Diagram Blok Sistem
Berdasarkan diagram blok diatas terdapat beberapa komponen yang cara kerjanya sebagai berikut:
1. Power supply berfungsi untuk menyuplai tegangan langsung kekomponendalam casing yang membutuhkan tegangan Power supply nantinya akan mengalirkan arus listrik untuk komponen-komponen atau hardware pada komputer dengan arus DC menjadi arus searah.
2. Sensor proximity berfungsi untuk mendeteksi objek yang berada di sekitaran sensor. Sensor ini dapat diaplikasikan pada kondisi penginderaan pada objek yang dianggap terlalu kecil atau lunak untuk menggerakkan suatu mekanis saklar. Prinsip kerjanya adalah dengan memperhatikan perubahan amplitudo suatu lingkungan medan frekuensi tinggi
3. ATmega328 merupakan mikrokontroler berfungsi untuk pengontrol atau pengendali rangkaian elektronika dan pada umumnya dapat menyimpan program.
4. LCD berfungsi untuk menampilkan karakter angka, huruf ataupun simbol dengan konsumsi arus yang rendah
Power Supply
Relay Air Relay Sabun
LCD
Buzzer
Sensor Kran Proximity Air
Sensor Kran Proximity Sabun
Pompa Air Pompa
Sabun Mikrokontroller
21
5. Buzzer berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran
suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).6.
Relay berfungsi untuk mengendalikan atau mengalirkan listrik.7. Pompa berfungsi sebagai alat untuk memindahkan fluida dari tempat satu ketempat lainnya yang bekerja atas dasar mengkonversikan energi mekanik menjadi energi kinetik.
3.2.2 Perancangan Antar Muka Setiap Blok Diagram
3.2.2.1 Perancangan Antar Muka Power Supply Dengan ATmega328 Rangkaian power supply berfungsi sebagai sumber tegangan utama dari alat yang akan dibuat. Rangkaian power supply memanfaatkan tegangan dari PLN sebesar 220 VAC dan 10 VAC. Tegangan dari PLN ini terlalu besar, sehingga digunakan trafo step down 5 ampere dengan keluaran tegangannya dibuat 12 VAC.
Output ini telah sesuai dengan menggunakan IC 7805. Selanjutnya tegangan akan disearahkan oleh dioda sehingga tegangan AC dirubah menjadi tegangan DC.
Kapasitor untuk filter sehingga tegangan keluarnya bisa menjadi normal. Komponen penyusun pembuatan power supply ini diantaranya trafo step down, dioda, kapasitor, resistor, dan icregulator. Rangkaianpower supplydengan output 12 VDC dapatdilihat pada gambar berikut ini :
Gambar 3.2 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.
22
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 dioperasi.
3.2.2.2 Perancangan Antar Muka Sensor Proximity Dengan Atmega328 Sensor photodioda dan infrared ini berfungsi sebagai pendeteksi adanya tangan dibawah kran, infrared akan memancarkan cahaya ketika terdeteksi adanya tangan, cahaya infrared akan memantulkan cahayanya kesensor photodioda. Dengan demikian sensor photodioda akan berubah resistansinya dan akan merubah tegangan output pada sensor dan dengan adanya tangan dibawah kran akan terdeteksi. Output sensor berupa analog yang tegangannya bukan logika, jadi output dari sensor tersebut dihubungkan ke pin analog yaitu pin A0 dan A1.
Gambar 3.3 Rangkaian Sensor Photodioda dan Infrared
23
3.2.2.3 Perancangan Antar Muka ATmega328 Dengan LCD (Liquid
Central Display)Pada alat ini display yang digunakan adalah LCD (Liquid CrystalDisplay)16 x 2. Untuk blok ini tidak ada komponen tambahan karena mikrokontroler dapat memberi data langsung ke LCD. Berikut merupakan gambar rangkaian LCD yang digunakan pada alat yang dibuat :
Gambar 3.4 Rangkaian LCD
Dari gambar 3.4 dapat dilihat bahwa LCD 16×2 mempunya 16 pin.
Sedangkan, pengkabelannya adalah sebagai berikut : 1. Kaki 1 dihubungkan dengan GND
2. Kaki 2 dan 15 terhubung dengan VCC (+5V)
3. Kaki 3 dari LCD 16×2 adalah pin yang digunakan untuk mengatur kontras kecerahan LCD.
4. Pin 4 (RS) dihubungkan dengan pin mikrokontroler 5. Pin 5 (RW) dihubungkan dengan GND
6. Pin 6 (E) dihubungkan dengan pin mikrokontroler
7. Sedangkan pin 11 hingga 14 dihubungkan dengan pin mikrokontroler sebagai jalur datanya.
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
24
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.
3.2.2.4 Perancangan Antar Muka ATmega328 dengan Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma. maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).Pada sistem ini menggunakan buzzer berfungsi apabila terdeteksi adanya objek mendekati sensor, buzzer akan berbunyi, dalam sistem ini digunakan sebagai tanda peringatan bahwa sensor mendeteksi adanya objek. Pada blok ini buzzer sebagai output dari mikrokontroller. Pada pin PB5 ATMega328p dihubungkan ke kaki buzzer yang bagian positif sedangkan kaki buzzer yang bagian negatifnya dihubungkan ke ground.
Gambar 3.5Rangkaian Buzzer
25
3.2.2.5 Perancangan Antar Muka ATmega328 dengan Pompa
Pompa adalah suatu alat atau mesin yang digunakan untuk memindahkan cairan dari suatu tempat ke tempat yang lain melalui suatu media perpipaan dengan cara menambahkan energi pada cairan yang dipindahkan dan berlangsung secara terus menerus. Pompa beroperasi dengan prinsip membuat perbedaan tekanan antara bagian masuk (suction) dengan bagian keluar (discharge). Dengan kata lain, pompa berfungsi mengubah tenaga mekanis dari suatu sumber tenaga (penggerak) menjadi tenaga kinetis (kecepatan), dimana tenaga ini berguna untuk mengalirkan cairan dan mengatasi hambatan yang ada sepanjang pengaliran.
Gambar 3.6 Rangkaian Pompa
3.3 Perancangan dan Pembuatan PCB
1.Didesain dan dirancang rangkaian dengan software eagle.
2.Pada software eagle di konversi dari skematik menjadi board sehingga seperti
gambar berikut:
26
3. Di print hasil rangkaian yang didesain pada software eagle menggunakan kertas transfer pcb atau kertas photo.
4. Di siapkan pcb dan digosok dengan kertas pasir.
5. Di siapkan alat strika.
6. Ditempelkan hasil print pada tembaga pcb kemudian di strika dan ditunggu sampai dingin hingga kertasnya lepas sendiri.
7. Siapkan larutan FeCl dan di larutkan ke air secukupnya.
8. Masukkan pcb ke dalam larutan tersebut dan di goyang-goyang sehingga tembaga pada yang tidak tertutup tinta print pada pcb mencair.
9. Cuci pcb hingga bersih dan gosok pakai kertas pasir hingga tinta hilang dan pcb siap di bor.
Gambar 3.6 Rangkaian PCB
3.4 Pengujian Komponen
3.4.1 Pengujian Mikrokontroller ATmega328
Padapengujian ini berhasil dilakukan dengan dikenalinya jenis mikrokontroler oleh program downloader yaitu USBISP dengan IC mikrokontroller Atmega328.
Pemrograman menggunakan mode ISP (In System Programming)
mikrokontroler harus dapat diprogram langsung pada papan rangkaian dan
rangkaian mikrokontroler harus dapat dikenali oleh program downloader.
27
Gambar 3.8 Hasil Pengujian Mikrokontroller ATMEGA328
Gambar 3.8 diatas adalah gambar read signature dari mikrokontroller atmega328. Dengan demikian mikrokontroller telah dirancang dengan rangkaian yang benar, dan dapat di program dengan program yang di inginkan sesuai dengan penelitian ini.
3.4.2 Pengujian Rangkaian Supply Regulator
Rangkaian regulator ini adalah rangkaian yang dapat menstabilkan tegangan walaupun tegangan pada input naik dan turun. Output rangkaian ini di sesuaikan dengan kebutuhan pada mikrokontroller yaitu 5V dengan arus minimal 10mA.
Pengujian rangkaian regulator ini bertujuan untuk mengetahui kelayakan rangkaian di dalam pengaplikasian. Untuk menghindari kerusakan pada mikrokontroller dan komponen pendukung lainya seperti sensor, resistor, transistor dan lain lain.
Pengujian rangkaian regulator ini dengan cara mengukur bagian input dan output
28
pada regulator. Untuk memastikan tegangan output tetap 5V, dibawah ini adalah data tegangan input dan output yang dihasilkan regulator saat diberi supply.
Tabel 3.1 Hasil Pengujian Rangkaian Regutor.
NO Pengujian Input (volt) Output (volt)
1 Pertama 11.69 4.98
2 Kedua 11.69 4.97
3 Ketiga 11.69 4.97
Dibawah ini adalah gambar hasil dari pengukuran dari volt meter pada bagian input dan output regulator.
Gambar 3.9 Hasil Pengujian Rangkaian Regulator
3.4.3 PengujianRangkaian LCD
Pengujian rangkaian LCD ini bertujuan untuk mengetahui kelayakan pakai
LCD. Karena LCD berperan penting pada penelitian ini, untuk mengetahui hasil dari
pembacaan dari sensor. Pengujian rangkaian ini yaitu dengan cara memprogram
mikrokontroller sesuai dengan rangkaian. Rangkaian lcd ini menggunakan modul
konverter i2c ke LCD untuk menghemat pin pada atmega328. Pengujian lcd ini
dengan memprogram mikrokontroller dengan program dibawah ini.
29
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);
void setup() {
lcd.begin();
lcd.backlight();
lcd.print("NOVITA SARI ");
}
void loop(){}
Gambar 3.10Hasil Pengujian LCD
30
Tabel 3.2 Hasil Pengujian LCD
No Pin LCD Tegangan (volt)
1 1 0.00
2 2 4.98
3 3 0.65
4 4 4.97
5 5 0.00
6 6 0.01
7 7 4.98
8 8 4.98
9 9 4.98
10 10 4.98
11 11 0.20
12 12 0.31
13 13 0.15
14 14 0.25
15 15 4.98
16 16 0.00
3.4.4 Pengujian buzzer
Pengujian
dilakukan dengan cara memprogram seperti program dibawah ini, maksud program dibwah yaitu menghidupkan dan mematikan buzzer dengan interval satu detik, dengan demikian diharapkan buzzer dapat berkerja dengan baik.void setup() {
pinMode(13, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(13, HIGH);
31
delay(1000);
digitalWrite(13, LOW);
delay(1000);
}
Dari program diatas maka dilakukan pengecekan menggunakan volt meter.
Tabel 3.3Hasil Pengujian Buzzer
