29
PEMBAHASAN
3.1. Tinjauan Umum Alat
Alat pencuci kaki otomatis ini menggunakan sensor PIR (Passive Infrared
Receiver) dan berbasis mikrokontroler atmega16, sehingga jika jamaah memasuki
tempat pencuci kaki ia akan terdeteksi oleh sensor yang kemudian output dari sensor akan menjadi input bagi mikrokontroler, sehingga mikrokontroler mengeluarkan perintah air keluar secara otomatis hal itu akan menyebabkan kaki jamaah dalam keadaan bersih dan suci.
3.2. Blok Diagram Alat
Untuk menggambarkan keseluruhan alat maka perlu dibuat blok diagram. Blog diagram tersebut menggambarkan cara kerja alat yang sudah dibuat.
30 Untuk penjelasan blok diagram alat yang dibuat adalah sebagai berikut : 1. Blok Input
Blok ini merupakan blok yang berfungsi sebagai inputan yang akan diberikan kepada sistem mikrokontroler. Inputan ini terdiri dari
a. Powor Suply
Blok ini berfungsi sebagai sumber daya untuk disalaurkan kepada semua rangkaian. Pada blok ini terdapat dua tegangan output yaitu tegangan 5VDC dan 12VDC.
b. Sensor PIR
Sensor PIR merupakan inputan yang akan mendeteksi objek yang selanjutnya akan dikirim ke mikrokontroler untuk diproses.
2. Blok Proses
Blok ini merupakan blok yang memproses data dari sensor PIR dan selanjutnya akan dikirim ke rangkaian output. Pada blok proses ini penulis menggunakan IC ATMEGA 16.
3. Blok Output
Blok ini merupakan ouput dari mikrokontroler, output ini akan bisa berjalan setelah mikrokontroler menerima input dan kemudian memprosesnya menjadi intruksi ke rangkaian output. Blok ini terdiri dari Relay 1, 2 dan 3 sebagai pengendali, Pompa Air, Motor DC, dan Kipas.
a. Relay 1, 2 dan 3
Relay 1 merupakan relay yang berfungsi untuk mengaktifkan pompa air. Pompa air ini membutuhkan tegangan AC 220V sehingga memerlukan relay sebagai
saklar pompa tersebut. Relay 2 dan 3 merupakan relay yang berfungsi menjalankan motor DC. Penulis menggunakan dua buah relay untuk menjalankan motor DC secara CW dan CCW.
b. Pompa Air
Pompa air berfungsi sebagai alat untuk memompa air ke tempat pencuci kaki, pada alat prototipe yang penulis buat, penulis menggunakan pompa aquarium.
c. Motor DC
Motor DC berfungsi sebagai alat untuk membuka dan menutup pintu. Motor ini dijalankan secara CW dan CCW.
d. Kipas
Kipas berfungsi sebagai alat pengering kaki, kipas ini mendapatkan inputan dari mikrokontroler ATMEGA 16.
3.3. Gambar Rangkaian
Gambar rangkaian skema keseluruhan pada pembuatan alat pencuci kaki otomatis dapat dilihat pada gambar dibawh ini.
32
Gambar III.2 : Gambar Rangkaian
3.4. Cara Kerja Alat
Secara umum mikrokontroler digunakan untuk menjalankan alat ini menerima sebuah inputan dari sensor PIR yang mendeteksi adanya manusia atau jamaah yang akan masuk kedalam masjid, sensor PIR akan membuat sebuah output kepada pompa Air untu mendorong atau menyemprotkan air ke kaki jamaah, kemudian dilanjutkan ke motor DC yang membuka pintu masjid. Setelah jamaah masuk melewati pintu masjid kipas angin akan menyala yang di letakan di tangga menuju area sholat, kipas angin ini berfungsi untuk mengeringkan kaki jamaah yang sudah tercuci kakinya, setelah itu motor DC akan menutup pintu.
Berikut adalah cara kerja masing-masing rangkaian yang ada pada alat pencuci kaki otomatis :
3.4.1 Catu Daya (Power Supply)
Rangkaian catu daya yang diberi tegangan 220 Volt akan diturunkan tegangannya dengan menggunakan transformator (trafo) step down 2A AC 12 Volt, kemudian terhubung dengan diode bridge sehingga arus AC menjadi DC, lalu tegangan masuk ke kapasitor elco agar noise pada tegangan berkurang, setelah itu tegangan akan masuk kedalam IC Regulator 7805, dimana ia memiliki tiga kaki, yang pertama sebagai input tegangan dari diode bridge yang kedua sebagai ground dan yang ketiga merupakan output 5 Volt, lalu tegangan masuk kembali ke kapasitor.
Pada rangkaian terdapat LED sebagai indikator. Kesimpulan dari rangkaian ini adalah catu daya menghasilkan keluaran +5VDC sesuai dengan apa yang dibutuhkan oleh perangkat lainnya.
34
Gambar III.3 : Catu Daya (Power Supply)
3.4.2 Sensor PIR (Passive Infrared Receiver)
Sensor PIR memiliki fungsi sebagai modul untuk pemberian input data, data dari sensor ini berupa arus listrik. Disaat sensor tidak mendeteksi gerakan manusia maka ia memiliki output 0,5 Vdc atau berlogika 0 (aktif rendah), dan apabila ia mendeteksi gerakan manusia maka tegangan input akan naik menjadi 5 Vdc atau berlogika 1 (satu). Dalam alat yang penulis buat, penulis menggunakan sebuah sensor PIR. Untuk lebih jelasnya akan penulis uraikan dari gambar berikut ini.
Gambar III.4 : Sensor PIR 1
Sensor PIR berfungsi sebagai modul untuk memberi output data, data yang dihasilkan dari sensor PIR adalah arus listrik. Disaat sensor mendeteksi jamaah maka sensor PIR akan memberikan inputan kepada Sistem Minimum yang kemudian akan mengaktifkan relay 1 yang berfungsi untuk menyalakan pompa air, kemudian menyalakan relay 2 yang berfungsi untuk membuka pintu beserta kipas angin akan menyala dan selanjutnya menyalakan relay 3 yang berfungsi untuk menutup pintu.
3.4.3 Rangkaian Kontrol Pompa Air
Pompa air berfungsi untuk mengalirkan air dari bak penampung menuju area cuci kaki. Jenis pompa air yang digunakan memerlukan tegangan AC 220V, sehingga untuk menjalankan pompa air ini digunakan relay sebagai saklar untuk menghidupkan pompa air. Relay bekerja ketika mendapat logika 1 (hight) dari PORT
36 B.1. Sehingga jika relay mendapatkan inputan dari mikrokontroler maka pompa air akan bekerjas.
Gambar III.5 : Rangkaian Kontrol Pompa Air
3.4.4 Motor DC
Motor DC berfungsi untuk membuka dan menutup pintu. Jenis Motor DC yang digunakan memerlukan catu daya yang cukup besar sehingga penulis menggunakan 2 buah relay untuk menggerakan motor DC secara CW (clockwise) dan CCW (counter clockwise). Relay yang pertama untuk menggerakkan motor kearah CW dengan logika inputan 1 (satu) dari PORT B.2. sehingga jika relay pertama menyala akan menggerakan motor DC secara CW yang kemudian membuka pintu. Jenis relay yang kedua jika mendapatkan logika 1 (satu) dari PORT B.3. sehingga relay kedua akan menggerakkan motor DC secara CCW yang kemudian menutup pintu.
Gambar III.6 : Motor DC
3.4.5 Fan Pendingin
Jenis kipas angin yang digunakan adalah jenis kipas angin DC yang memerlukan catu daya sebesar 5V. Kipas angin ini bekerja ketika mendapatkan logika 1 (satu) dari PORT B.4. Fungsi dari kipas angin adalah untuk mengeringkan kaki jamaah.
38
Gambar III.7 : Kipas Angin
3.4.6 Sistem Minimum
Rangkaian sistem minimum (sismin) ini terdiri dari beberapa komponen pendukung seperti kristal, kapasitor elco, kapasitor keramik, resistor dan push button. Komponen-komponen pendukung tersebut memiliki fungsi masing-masing yang berbeda. Kristal memiliki fungsi mengaktifkan gelombang pulsa yang terdapat pada IC Atmega16 dan didukung oleh kapasitor keramik pada kaki Kristal.
Push button berfungsi untuk mereset program yang ada pada IC Atmega16
agar kembali kepada program awal, sedangkan kapasitor elco berfungsi menyaring
noise saat push button ditekan. Untuk pengoperasian sistem minimum maka ia
berlangsung pada sistem minimum Atmega16 dan dari hasil proses akan dikirim ke
output.
Gambar III.8 Sistem Minimum
3.5. Perancangan Program
Alat pencuci kaki otomatis dengan sensor PIR yang penulis buat menggunakan mikrokontroler Atmega 16. Mikrokontroler Atmega 16 memerlukan program untuk menjalankan intruksi-intruksi hardware sesuai dengan konsep alat. Pada penambahan ini penulis akan jelaskan mengenai flowchart program dan kontruksi sistem (Coding).
3.5.1 Flowchart Program
Untuk mempermudah dalam pembuatan alur program pada alat yang penulis buat, maka penulis membuat flowchart sebagai berikut :
40
3.5.2 Penjelasan Coding #include <mega16.h> #include <delay.h>
Digunakan untuk mendeklarasikan file header. Dimana file header ini akan sangat berguna untuk memanggil konfigurasi dasar dalam pemrogramannya. “<mega16.h>” digunakan untuk mendeklarasikan file menggunakan system berbasis ATmega16 seperti penggunaan port dan jumlah kaki IC, dimana kaki IC dari ATmega16 ini berjumlah 40 kaki dengan 4 PORT, setiap PORTnya terdapat 8 kaki IC. Sedangkan “<delay.h>” mendeklarasikan penggunaan perintah delay, dalam program akan terlihat seperti ini: delay_ms(100); dimana delay berfungsi untuk menahan keadaan suatu perintah program sesuai waktu yang ditentukan, dari contoh diatas waktu yang digunakan sebesar 100 millisecon atau 0,01detik.
void main(void) {
Maksud kode diatas adalah menjelaskan bahwasanya main adalah fungsi utama program, dimana maksud dari fungsi adalah pengelompokan program agar terstruktur dan mudah di pahami. Contoh lainnya jika ingin membuat fungsi untuk kode luas segitiga. Maka dapat dibuat :
void luas_segitiga () {
*/ kode yang akan dibuat; /* }
42 PORTA=0x00;
DDRA=0x00;
Diatas menjelaskan bahwasannya PORTA yang berada di kaki 33 s/d 40 diberikan nilai pullup low (0) dengan tegangan 5 VDC dan DDRA adalah konstanta yang memberikan nilai OUTPUT pada PORTA.
PORTB=0x00; DDRB=0xFF;
Sedangkan untuk PORTB yang terdapat dikaki 1s/d 8 diberikan awalan 0 dengan nilai tegangan 0 VDC sedangkan DDRAnya di berikan nilai OUTPUT.
ACSR=0x80; SFIOR=0x00;
Analog Comparator pada sebuah register dituliskan ACSR. Pada kondisi ini pembanding antara masukan tegangan dari luar dibandingan dengan tegangan yang ada didalam. Karena pada alat yang dibuat tidak menggunakan perbandingan maka kode diatas diset pada kondisi mati.
while (1) {
Seperti bahasa pemrograman yang lain. While juga termasuk kedalam perintah perulangan. Dilihat dari kode diatas, perulangan yang dilakukan hanya satu kali.
if(PINA.0==1) {
Ketika PINA.0 dikaki 40 IC ATmega16 yang dihubungkan pada push button diberikan nilai 1 atau ditekan push button nya maka akan menjalankan perintah yang terorganisir dibawahnya dengan batasan kurung kurawal.
{ PORTB.1=1; delay_ms(1300); PORTB.1=0; delay_ms(50); PORTB.2=1; delay_ms(150); PORTB.2=0; PORTB.4=1; delay_ms(700); PORTB.4=0; PORTB.3=1; delay_ms(150); PORTB.3=0; }
PORTB.1 dihubungkan ke relay 1 yang berfungsi untuk menyalakan pompa air selama 1300 millisecon, selanjutnya PORTB.1 diberikan nilai nol (0) sehingga setelah perhitungan delay habis, pompa air akan mati. Setelah pompa air mati maka diberi delay selama 50 milicecon sebelum perintah selanjutnya. Selanjutnya PORTB.2 diberi logika hight (1) yang disambungkan pada relay 2 yang berfungsi
44 untuk memutarkan motor DC dengan putaran CCW (berlawanan arah jarum jam). Motor tersebut digunakan untuk membuka pintu selama 150 millisecon kemudian PORTB.2 diberi logika low (0) yang berfungsi untuk mematikan relay 2.
Setelah itu PORTB.4 diberi logika hight (1) yang berfungsi untuk menghidupkan kipas, kemudian diberi delay selama 700 millisecon hal itu bertujuan untuk memutarkan kipas sebagai pengering kaki. Setelah delay 700 millisecon maka PORTB.4 akan diberi logika low (0) sehingga kipas akan mati. Setelah kipas mati kemudian PORTB.3 yang terhubung ke relay 3 diberi logika hight (1) yang berfungsi untuk memutarkan motor DC secara CW (searah jarum jam) setelah itu diberi delay selama 150 millisecon. Selanjutnya PORTB.3 diberikan logika low (0) dengan demikian motor DC mati.
3.6. Hasil Pengujian a. Pengujian Catu Daya
Pengujian catu daya ini perlu dilakukan untuk memastikan tidak terjadinya kerusakan komponen pada rangkaian akibat kelebihan tegangan. Pengujian ini menggunakan alat pengukur tegangan (multitester) selain menghindari kesalahan karena kelebihan tegangan, pengujian catu daya ini untuk mengetahui apakah rangkaian bekerja dengan baik atau tidak. Dari hasil pengujian didapatkan data sebagai berikut :
Tabel III.1
Hasil Pengujian Dan Pengukuran Catu Daya 5V DC No
Tegangan yang diukur Hasil Pengukuran 1
Tegangan sekunder trafo 12 volt AC
2 Tegangan penyearah sebelum masuk IC
regulator 11,8 volt DC
3
Tegagan keluaran IC regulator 4,7 volt DC
b. Hasil Pengujian Sistem Minimum
Tabel III.2
Hasil Pengujian Sistem Minimum
NO Port Sistem Minimum Kondisi
1 Port A Aktif
2 Port B Aktif
3 Port C Aktif
4 Port D Aktif
Dari tabel diatas menunjukan bahwa seluruh Port Sistem Minimum Atmega16 bekerja dengan baik setelah penulis melakukan pengujian.
46 c. Hasil Pengujian Relay
Tabel III.3 Hasil Pengujian Relay
NO Relay Kondisi
1 Relay 1 Aktif
2 Relay 2 Aktif
3 Relay 3 Aktif
Dari hasil pengujian Relay menunjukan bahwa seluruh Relay bekerja dengan baik setelah penulis melakukan pengujian.
d. Hasil Pengujian Komponen Output
Tabel III.4
Hasil Pengujian Komponen Output
NO Komponen Output Kondisi
1 Kipas Angin Aktif
2 Motor DC Aktif
Dari hasil pengujian komponen output yang pertama yaitu kipas angin bekerja dengan baik yang berfungsi untuk mengeringkan kaki. Untuk pengujian output yang kedua yaitu Motor DC yang berfungsi untuk membuka dan menutup pintu.
3.7. Troubleshooting
Untuk mempermudah dalam analisa kelayakan alat pencuci kaki otomatis, penulis juga menjelaskan sistem troubleshooting supaya mempermudah dalam pengunaan dan mengatasi jika ada permasalahan pada alat.
3.7.1. Permasalahan
1. Air selalu mengalir saat pompa dinyalakan.
2. Pompa selalu dalam kondisi menyala saat pengaktifan pertama. 3. Pintu susah terbuka sedangkan motor sudah aktif
3.7.2. Solusi
1. Menyimpan pompa air lebih rendah daripada area cuci kaki, karena prinsip air mengalir dari tempat tinggi menuju ketempat yang lebih rendah.
2. Mengubah tingkat sensitifitas dan posisi sensor PIR.
3. Merubah jenis karet yang digunakan dengan ukuran kerenggangan yang lebih lebar.
