TUGAS AKHIR
Disusun oleh :
FAUZI KURNIAWAN
0834010201
PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL " VETERAN"
J AWA TIMUR
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Sebagai Per syaratan Dalam Memperoleh Gelar Sar jana Komputer
J ur usan Teknik Infor matika
Oleh :
FAUZI KURNIAWAN
0834010201
PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”
J AWA TIMUR
RANCANG BANGUN SISTEM OTOMATISASI PENGENDALI
SUHU DAN CAHAYA PADA SENI AQUASCPAE
Disusun Oleh :
FAUZI KURNIAWAN
0834010201
Telah Disetujui Mengikuti Ujian Negara Lisan Gelombang III Tahun Akademik 2014/2015
Dosen Pembimbing
Intan Yuniar Purbasari, S.Kom, M.Sc NIP. 380060401981
Mengetahui,
Ketua Program Studi Teknik Infor matika Fakultas Teknologi Industri
Univer sitas Pembangunan Nasional ”Veteran” J awa Timur
RANCANG BANGUN SISTEM OTOMATISASI PENGENDALI
SUHU DAN CAHAYA PADA SENI AQUASCAPE
Disusun Oleh :
FAUZI KURNIAWAN 0834010201
Telah dipertahankan dan diterima oleh Tim Penguji Skripsi Pr ogram Studi Teknik Infor matika Fakultas Teknologi Industri
Univer sitas Pembangunan Nasional ”Veteran” J awa Timur Pada Tanggal 23 Desember 2014
Pembimbing : Tim Penguji :
1. 1.
Intan Yuniar Purbasari, S.Kom, M.Sc Budi Nugroho, S.Kom, M.Kom
NIP. 380060401981 NIP. 380090502051
2.
Intan Yuniar Pur basari, S.Kom, M.Sc NIP. 380060401981
3.
Bar ry Nuqoba, Ssi, M.Kom NPT. 19841102 201212 1 002 Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknologi Industri
Univer sitas Pembangunan Nasional ”Veteran” J awa Timur
Syukur Alhamdulillaahi rabbil ‘alamin terucap kehadirat Allah SWT atas segala limpahan kekuatan-Nya sehingga dengan segala keterbatasan waktu, tenaga, pikiran dan keberuntungan yang dimiliki penyusun, akhirnya penyusun dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Rancang Bangun Sistem Otomatisasi Pengendali Suhu Dan Cahaya Pada Seni Aquascape” tepat waktu. Skripsi dengan beban 4 SKS ini disusun guna diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program Strata Satu (S1) pada jurusan Teknik Informatika, Fakultas Teknologi Industri, UPN ”VETERAN” Jawa Timur.
Melalui skripsi ini penyusun merasa mendapatkan kesempatan emas untuk memperdalam ilmu pengetahuan yang diperoleh selama di bangku perkuliahan, terutama berkenaan tentang penerapan teknologi perangkat bergerak. Namun, penyusun menyadari bahwa Skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penyusun sangat mengharapkan saran dan kritik dari para pembaca untuk pengembangan aplikasi lebih lanjut.
Surabaya, Januari 2015
Ucapan terima kasih ini saya persembahkan sebagai perwujudan rasa syukur atas terselesaikannya Laporan Skripsi. Ucapan terima kasih ini saya tujukan kepada :
1. Allah SWT., karena berkat Rahmat dan berkahNya kami dapat menyusun dan menyelesaikan Laporan Skripsi ini hingga selesai.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Teguh Soedarto, MP selaku Rektor Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.
3. Bapak Sutiyono, MT selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri UPN “Veteran” Jawa Timur.
4. Ibu Intan Yuniar Purbasari, S.Kom, M.Sc. selaku dosen pembimbing pada Proyek Skripsi ini di UPN “Veteran” Jawa Timur yang telah banyak memberikan petunjuk, masukan, bimbingan, dorongan serta kritik yang bermanfaat sejak awal hingga terselesainya Skripsi ini.
5. Keluarga tercinta, terutama kedua orang tua, terima kasih atas semua doa, dukungan serta harapan-harapannya pada saat penulis menyelesaikan Skripsi dan laporan ini. Yang penulis minta hanya doa restunya, sehingga penulis bisa membuat sesuatu yang lebih baik dari laporan ini.
6. Terima kasih buat teman-teman seperjuangan dalam menyusun skripsi.
DAFTAR ISI
1.6 Metodologi Penelitian ... 4
1.7 Sistematika Penulisan ... 6
BAB II : TINJ AUAN PUSTAKA... 8
2.1 Tinjauan Umum ... 8
2.1.1 Flora ... 8
2.1.1.1 Sagittaria Subulata (Dwarf Sagittaria) ... 8
2.1.1.2 Christmas Moss (Vesicularia Montagnei) ... 9
2.1.2 Fauna ... 10
2.2.2 Arduino UNO ... 12
2.2.2.7 Proteksi Arus Berlebih USB ... 19
2.2.2.8 Karakteristik Fisik ... 19
2.2.3 EMS (Embedded Module Series) LCD Display ... 20
2.2.4 DT-Proto Header Shield ... 21
2.2.5 Digital Temperature Sensor DS18B20 ... 23
2.2.6 DT-I/O Quad Relay Board ... 24
2.2.7 Fan DC ... 26
2.2.8 High Power Led ... 27
2.2.9 Potensiometer ... 28
2.2.10 AC/DC Adaptor (Power Supply) ... 29
2.3 Kebutuhan Software ... 31
2.3.1 Perangkat Lunak (Arduino IDE) ... 32
BAB III : METODOLOGI PENELITIAN ... 33
3.2 Diagram Blok Penelitian ... 34
3.2.1 Blok Masukan ... 34
3.2.2 Blok Proses ... 34
3.2.3 Blok Keluaran ... 35
3.3 Perancangan Perangkat Keras ... 35
3.3.1 Rangkaian Mikrokontroler Arduino UNO ... 38
3.3.2 Rangkaian Sensor DS18B20 ... 39
3.3.3 Rangkaian LCD Display ... 39
3.3.4 Rangkaian DT-Proto Header Shield ... 40
3.4 Perancangan Perangkat Lunak ... 41
3.4.1 Perancangan Perangkat Keras Untuk PC ... 41
3.4.2 Perancangan Perangkat Keras Untuk Mikrokontroler ... 42
3.5 Diagram Alur Pemrograman ... 43
3.6 Perancangan Maket ... 45
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN ... 47
4.1 Alat yang Digunakan ... 47
4.1.1 Perangkat Keras ... 47
4.1.2 Perangkat Lunak ... 48
4.2 Prosedur Pembuatan Program ... 48
4.2.1 Menjalankan Aplikasi Arduino ... 48
4.3 Implementasi Coding ... 51
4.5.2 Pengujian Sensor Suhu DS18B20 Pada Akuarium ... 56
4.6 Trial dan Error ... 58
4.7 Analisis Hasil Percobaan ... 58
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN ... 60
5.1 Kesimpulan... 60
5.2 Saran ... 61
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Sagittaria Subulata... 9
Gambar 2.2 Christmas Moss ... 9
Gambar 2.3 Neon Tetra ... 10
Gambar 2.4 Bagian Mikrokontroler ... 11
Gambar 2.5 Board Arduino UNO ... 14
Gambar 2.6 Kabel USB Arduino UNO ... 14
Gambar 2.7 LCD (Liquid Crystal Display) ... 20
Gambar 2.8 Pin I/O DT-Proto Header Shield ... 21
Gambar 2.9 Pin ISP Programmer ... 22
Gambar 2.10 DT-Proto Header Shield... 22
Gambar 2.11 Digital Thermal Probe DS18B20 ... 23
Gambar 2.12 DT-I/O Quad Relay Board 0510 ... 25
Gambar 2.13 Pin IN PORT dan EXT PORT DT-I/O Quad Relay ... 26
Gambar 2.14 Fan DC ... 27
Gambar 2.15 High Power Led ... 28
Gambar 2.16 Potensiometer... 28
Gambar 2.17 Macam-Macam Adaptor ... 29
Gambar 2.18 Konstruksi Dasar Adaptor Dengan TransformatorStep Down 30 Gambar 2.19 Rangkaian Dasar Catu Daya Sistem Switching ... 30
Gambar 2.20 Tampilan Framework Arduino UNO ... 32
Gambar 3.1 Blok Diagram ... 34
Gambar 3.5 Skema Rangkaian LCD Display ... 40
Gambar 3.6 Skema Rangkaian DT-Proto Header Shield ... 41
Gambar 3.7 Flowchart... 43
Gambar 3.8 Perancangan Maket Mikrokontroler ... 45
Gambar 3.9 Arah Aliran Angin Fan DC ... 45
Gambar 3.10 Penampakan Maket Tampak Depan... 46
Gambar 4.1 Aplikasi Arduino pada Desktop Windows ... 48
Gambar 4.2 Tampilan Jendela Arduino ... 49
Gambar 4.3 Setting Downloader FTDI USB ... 49
Gambar 4.4 Setting Board Minimum Sistem... 50
Gambar 4.5 Setting Serial Port Minimum Sistem ... 50
Gambar 4.6 Minimum Sistem dan Akuarium ... 55
Gambar 4.7 Pengujian Alat Standby ... 55
Gambar 4.8 Tampilan LCD Ketika Alat Standby ... 56
Gambar 4.9 Sensor Mendeteksi Perubahan Suhu Air Pada Akuarium ... 56
Gambar 4.10 Tampilan LCD Ketika Sensor Membaca Suhu Rendah ... 57
Gambar 4.11 Tampilan LCD Ketika Sensor Membaca Suhu Tinggi ... 57
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Deskripsi Arduino UNO ... 14
Tabel 3.1 Pin Rangkaian Variabel Resistor ... 36
Tabel 3.2 Pin Rangkaian LCD ... 37
Tabel 3.3 Pin Rangkaian Sensor DS18B20 ... 37
DOSEN PEMBIMBING : Intan Yuniar Pur basar i, S.Kom, M.Sc
ABSTRAK
Pada era globalisasi seperti saat ini perkembangan teknologi berkembang sangat pesat, salah satu perkembangan itu terjadi pada teknologi informatika, teknologi informatika banyak sekali diaplikasikan pada peralatan-peralatan elektronika yang digunakan setiap hari. Dengan kemajuan itulah di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi menghasilkan inovasi baru yang berkembang menuju lebih baik.
Saat ini aktivitas kehidupan perkotaan sangat padat seiring kemajuan zaman. Hal ini menuntut tercipta gaya hidup atau lifestyle masyarakat kota yang selalu berubah. Kesenangan pribadi atau hobi yang sedang berkembang salah satunya adalah aquascape. Aquascape membutuhkan suhu air yang tidak terlalu panas dikarenakan terdapat berbagai macam kehidupan flora dan fauna di dalamnya. Namun di beberapa kota dengan cuaca panas seperti Surabaya pada saat musim kemarau suhu air dalam akuarium dapat mencapai 32°C. Hal ini tentu menjadi kendala bagi para pelaku aquascape.
Untuk itu diciptakan suatu alat yang mampu menstabilkan suhu air dalam akuarium pada saat musim kemarau, dimana dengan menggunakan kipas / fan DC
untuk menjaga suhu air dalam akuarium tetap stabil. Dan juga LED yang berfungsi sebagai pencahayaan pada aquascape. Alat ini bekerja melalui input
dari sensor suhu DS18B20 yang ada pada dalam akuarium untuk mendeteksi suhu air, kemudian diproses oleh mikrokontroler Arduino UNO lalu keseluruhan proses tersebut akan ditampilkan berupa tampilan LCD.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Aquascape merupakan sebuah hasil karya seseorang dalam membuat sebuah desain dalam air, sedangkan aquascaping adalah seni mengatur tanaman air, serta batu, ataupun kayu, dalam cara yang estetis menyenangkan dalam sebuah akuarium, seperti halnya berkebun di bawah air. Biasanya, sebuah aquascape merupakan rumah bagi ikan serta tanaman, meskipun ada kemungkinan untuk menciptakan sebuah
aquascape dengan tanaman saja, atau dengan rockwork atau hardscape
lain dengan tidak ada tanaman.
Perkembangannya dalam beberapa tahun kebelakang, aquascaping
banyak menemui perkembangan dan perubahan dalam berbagai macam hal. Salah satu yang paling menjadi perhatian para penghobi aquascape
adalah terobosan baru dalam keseimbangan antara hobi dan seni.
Beberapa jenis udang hias seperti RCS (Red Cherry Shrimp) tetap bisa hidup sehat di dalam tank (akuarium), akan tetapi efek air yang terlalu panas ini terlihat jelas pada pertumbuhan tanaman. Sebagian tanaman memang tidak terpengaruh pertumbuhannya, akan tetapi pada kebanyakan tanaman lainnya yang memerlukan suhu dingin terlihat jelas ada tanda-tanda tidak tumbuh maksimal. Daun tanaman cenderung berwarna hijau tua atau agak kecoklatan, berdaun tipis dan akar tidak tumbuh sempurna walau tetap tumbuh subur.
Lampu dalam aquascape berfungsi sebagai pengganti sinar matahari. Hal ini disebabkan karena tanaman membutuhkan cahaya untuk fotosintesis agar dapat tumbuh dan berkembang. Setiap tanaman memiliki tingkat rangsangan cahaya yang berbeda-beda untuk tumbuh.
Tipe cahaya dibagi menjadi 3 kelompok, yakni High-light (tingkat pencahayaan tinggi), Mid-light (tingkat pencahayaan sedang) dan Low-light (tingkat pencahayaan rendah).
Salah satu cara untuk mengatasi masalah ini, dibuatlah suatu alat yang dapat membantu menurunkan suhu temperatur air. Alat ini diharapkan dapat mengatasi solusi tentang masalah yang kerap ditemui para aquascaper terutama yang berdomisili di kota yang temperatur udaranya panas.
1.2 Rumusan Masalah
1. Bagaimana merancang dan membuat suatu alat yang dapat mengendalikan suhu air dan cahaya di dalam akuarium.
2. Bagaimana sistem kerja dari sensor suhu yang digunakan pada alat berbasis mikrokontroler.
3. Bagaimana mengaplikasikan mikrokontroler sebagai pusat kontrol alat pengendali suhu dan cahaya dalam air.
1.3 Tujuan Penulisan
Tujuan dari penelitian ini adalah merancang dan membuat suatu instrumentasi yaitu :
1. Merancang dan membuat suatu alat yang dapat mengendalikan suhu air dan cahaya di dalam akuarium.
2. Mengetahui sistem kerja dari sensor suhu yang digunakan pada alat pengendali suhu berbasis mikrokontroler.
3. Mengaplikasikan mikrokontroler sebagai pusat kontrol alat pengendali suhu dan cahaya dalam air.
1.4 Batasan Masalah
Agar masalah dalam penelitian tidak meluas, maka permasalahan dibatasi sebagai berikut :
1. Mikrokontroler yang digunakan adalah Ardunio Uno.
2. Alat ini menggunakan sensor suhu DS18B20 yang bersifat
waterproof.
4. Tidak membahas waktu yang dibutuhkan alat untuk mendinginkan air dalam akuarium secara detail.
1.5 Manfaat
Manfaat yang didapat dari penelitian ini adalah:
1. Memanfaatkan mikrokontroler sebagai pengendali suhu dan cahaya pada aquascape.
2. Mengetahui dan mempelajari cara kerja sensor suhu yang bersifat
waterproof.
3. Diharapkan dapat membantu memecahkan masalah yang ada pada beberapa akuarium yang membutuhkan temperatur dingin.
4. Diharapkan dapat membuat waktu se-efisien mungkin karena terdapat sistem otomatisasi sehingga tidak perlu dilakukan secara manual.
1.6 Metodologi Penelitian
Metodologi yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
a. Metode pustaka
Mencari data-data yang berkaitan dengan alat yang akan dibuat, dari literatur buku-buku, jurnal-jurnal, majalah-majalah elektronika dan situs-situs intenet untuk mempelajari hal-hal sebagai berikut:
1) Karakterisitik mikrokontroler Arduino Uno termasuk cara pemrograman dan interface-nya.
b. Metode perencanaan dan pembuatan alat
Untuk membuat alat ini dilakukan langkah-langkah sebagai berikut: 1) Mencoba-coba alat / rangkaian sesuai dengan data-data yang
telah diperoleh sesuai spesifikasi alat yang diinginkan.
2) Melaksanakan perencanaan tiap-tiap blok diagram dari hasil coba-coba yang dianggap rangkaian paling efektif yang kemudian digabungkan sehingga menjadi satu sistem.
c. Mempersiapkan komponen yang diperlukan, antara lain sebagai berikut :
1) Mikrokontroler Arduino Uno sebagai pengendali sistem. Komponen ini dipakai karena mudah diperoleh dipasaran, bisa digunakan untuk berbagai macam keperluan serta mudah memprogramnya.
2) Sensor suhu DS18B20 (waterproof) sebagai suatu piranti yang mengubah suatu besaran (isyarat/energi) fisik menjadi besaran fisik lain, yang dalam hal ini pengubahan ke bentuk besaran elektrik. Pada sistem ini digunakan sensor suhu yang bersifat
waterproof yaitu sensor suhu DS18B20.
3) LCD Display sebagai penampil suhu yang terdapat dalam akuarium, selain itu juga berfungsi sebagai tanda peringatan ketika suhu air dalam tank (akuarium) sudah melebihi batas. 4) Fan DC, kipas angin 12 volt DC berfungsi untuk mengalirkan
5) High Power Led, sebagai pencahayaan pada aquascape, dimana cahaya adalah bagian penting untuk tanaman agar dapat melakukan fotosintesis.
6) Potensiometer, sebagai input nilai batas suhu yang diinginkan. d. Pembuatan alat
Perakitan tiap blok dan penggabungan tiap blok menjadi satu sistem. e. Pengujian alat
Pengujian alat dilakukan untuk mengetahui apakah sistem yang dibuat telah bekerja dengan baik. Pengujian dilakukan pada tiap-tiap blok, kemudian dilakukan pengujian sistem secara keseluruhan.
f. Konsultasi dengan dosen pembimbing serta mencari sumber informasi yang berhubungan dengan pembuatan tugas akhir.
1.7 Sistematika Penulisan
Adapun sistematika penulisan tugas akhir ini adalah : BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini berisi latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penulisan, manfaat, metodologi penelitian dan sistematika penulisan.
BAB II : TINJ AUAN PUSTAKA
BAB III : METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini membahas tentang realisasi perangkat keras dan diagram alir perangkat lunak.
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini membahas tentang cara pengujian dan hasil pengujian sistem yang telah direalisasikan.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi kesimpulan dan saran-saran pengembangan lebih lanjut dari alat tersebut.
DAFTAR PUSTAKA
TINJ AUAN PUSTAKA
Bab ini akan menjelaskan Tinjauan Umum serta bagian – bagian peralatan yang digunakan yang menyangkut kebutuhan hardware dan kebutuhan software
dalam pembuatan alat untuk pengendali suhu dan cahaya pada aquascape. 2.1 Tinjauan Umum
2.1.1 Flor a
Tanaman yang digunakan pada pembuatan alat untuk pengendali suhu dan cahaya pada aquascape adalah sebagai berikut :
2.1.1.1 Sagittaria Subulata (Dwarf Sagittaria) • Family : Alismataceae
• Genus : Sagittaria • Jenis : Rosette • Suhu : 22-28°C • Pencahayaan : Sedang
• Kecepatan Pertumbuhan : Cepat • Tingkat Kemudahan : Mudah • Origin : Amerika
Gambar 2.1 Sagittaria Subulata
2.1.1.2 Christmas Moss (Vesicularia Montagnei) • Family : Hypnaceae
• Genus : Vesicularia
• Jenis : Moss (lumut) • Suhu : 21-24°C
• Pencahayaan : Rendah – Tinggi • Kecepatan Pertumbuhan : Lambat • Tingkat Kemudahan : Mudah • Origin : Asia
(AquaScaping World : 2009)
Fauna yang digunakan sebagai pendukung dalam pembuatan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
2.1.2.1 Neon Tetr a
• Nama Ilmiah : Paracheirodon Innesi • Family : Characidae
• Temperature : 76-82°F • Ukuran : 1¼ inches • pH : 6.2 – 6.8
• Alkanity : Acidic & soft
• Origin : Amazon basin • (FishChannel : 2013)
Gambar 2.3 Neon Tetra
2.2 Kebutuhan Hardwar e 2.2.1 Pengenalan Mikr okontroler
yang berukuran kecil yang berdaya rendah sehingga sebuah baterai dapat memberikan daya. Mikrokontroler terdiri dari beberapa bagian seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini : (Sahabat Informasi, 2012)
Gambar 2.4 Bagian Mikrokontroler
Pada gambar tersebut tampak suatu mikrokontroler standar yang tersusun atas komponen-komponen sebagai berikut :
A. Central Processing Unit (CPU)
CPU merupakan bagian utama dalam suatu mikrokontroleer. CPU pada mikrokontroler ada yang berukuran 8-bit, ada pula yang berukuran 16-bit. CPU ini akan membaca program yang tersimpan di dalam ROM dan melaksanakannya. B. Read Only Memory (ROM)
RAM merupakan jenis memori, selain dapat dibaca juga dapat ditulis berulang kali. Tentunya dalam pemakaian mikrokontroler ada semacam data yang bisa berubah pada saat mikrokontroler tersebut bekerja. Perubahan data tersebut tentunya juga akan tersimpan ke dalam memori. Isi pada RAM akan hilang jika catu daya listrik hilang.
D. Input / Output (I/O)
Untuk berkomunikasi dengan dunia luar, maka mikrokontroler menggunakan terminal I/O (port I/O) yang digunakan untuk masukan atau keluaran.
E. Komponen Lainnya
Beberapa mikrokontroler memiliki timer/counter, ADC (Analog to Digital Converter) dan komponen lainnya. Pemilihan komponen tambahan yang sesuai dengan tugas mikrokontroler akan sangat membantu perancangan sehingga dapat mempertahankan ukuran yang kecil. Apabila komponen-komponen tersebut belum ada pada suatu mikrokontroler, umumnya komponen tersebut masih dapat ditambahkan pada sistem mikrokontroler melalui port-portnya. (Sahabat Informasi, 2012)
2.2.2 ArduinoUNO
Arduino UNO adalah board berbasis mikrokontroler pada
kristal, koneksi USB, jack power, tombol reset. Pin-pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber tegangan bisa didapat dari adaptor AC-DC atau baterai untuk menggunakannya.
Arduino UNO berbeda dengan semua board sebelumnya karena
Arduino UNO ini tidak menggunakan chip driver FTDI USB-to-serial, melainkan menggunakan fitur dari ATmega16U2 yang diprogram sebagai konverter USB-to-serial. Board Arduino Uno memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut :
• Pinout 1.0 : menambahkan SDA dan SCL pin yang dekat ke pin AREF dan dua pin baru lainnya ditempatkan dekat ke pin RESET, dengan I/O REF yang memungkinkan sebagai buffer untuk beradaptasi dengan tegangan yang disediakan dari board sistem. Pengembangannya, sistem akan lebih kompatibel dengan processor
yang menggunakan AVR, yang beroperasi dengan 5V dan dengan
Arduino karena beroperasi dengan 3,3V. Yang kedua adalah pin yang tidak terhubung yang disediakan untuk tujuan pengembangannya.
• Rangkaian RESET yang lebih kuat.
• ATmega16U2 menggantikan 8U yang digunakan di R2.
Gambar 2.5 Board Arduino UNO
Gambar 2.6 Kabel USB Arduino UNO
Tabel 2.1 Deskripsi Arduino UNO
Mikrokontroler ATmega328
Operating Voltage 5V
Input Voltage (disarankan) 7-12V
Input Voltage (batas) 6-20V
Digital I/O 14 (6 memberikan output PWM)
Analog Input 6
DC Current per I/O 40 mA
DC Current for 3.3V 50mA
Flash Memory 32 KB (ATmega328) 0.5 KB digunakan oleh bootloader
SRAM 2 KB (ATmega328)
EEPROM 1 KB (ATmega328)
Arduino UNO dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal. Sumber listrik dipilih secara otomatis. Eksternal (non-USB) daya dapat berupa baik AC-DC adaptor atau baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan dengan cara menghubungkan plug pusat-positif 2.1mm ke dalam board colokan listrik. Sedangkan untuk baterai dapat dihubungkan ke dalam header pin GND dan Vin dari konektor power.
Board dapat beroperasi pada pasokan daya dari 6 - 20 Volt. Jika diberikan dengan kurang dari 7V, bagaimanapun pin 5V dapat menyuplai kurang dari 5 volt dan board mungkin tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12V regulator tegangan bisa panas dan merusak board. Rentang yang dianjurkan adalah 7–12 volt. Pin catu daya adalah sebagai berikut :
• VIN. Tegangan input ke board Arduino ketika menggunakan sumber daya eksternal (sebagai lawan dari 5 volt dari koneksi USB atau sumber daya lainnya diatur). Anda dapat menyediakan tegangan melalui pin ini tau jika memasok tegangan melalui colokan listrik, mengaksesnya melalui pin ini.
• 5V. Catu daya diatur digunakan untuk daya mikrokontroler dan komponen lainnya di board. Hal ini dapat terjadi baik dari VIN melalui regulator on-board atau diberikan oleh USB.
• 3,3 volt pasokan yang dihasilkan oleh regulator on-board. Arus maksimum yang dapat dilalui adalah 50 mA.
ATmega328 ini memiliki 32 KB dengan 0,5 KB digunakan untuk
loading file. ATmega328 juga memiliki 2 KB dari SRAM dan 1 KB dari
EEPROM. (Sahabat Informasi, 2012)
2.2.2.3 Input dan Output
Masing-masing dari 14 pin digital pada Arduino Uno dapat digunakan sebagai input atau output menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite() dan digitalRead(). Mereka beroperasi di 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima maksimum 40 mA dan memiliki resistor
pull-up internal dari 20-50KΩ . Selain itu beberapa pin memiliki fungsi khusus :
• Serial : 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan memancarkan (TX) serial data TTL (Transistor-Transistor Logic). Pin ini terhubung ke pin yang sesuai dari chip Serial ATmega8U2
USB ke TTL.
• Eksternal Interupsi : 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu interupsi pada nilai yang rendah, tepi naik atau jatuh atau perubahan nilai.
• PWM : 3, 5, 6, 9, 10 dan 11. Memberikan 8-bit PWM output
dengan fungsi analogWrite().
Ketika pin bernilai HIGH, LED menyala, ketika pin bernilai LOW, LED mati.
Arduino Uno memiliki 6 input analog diberi label A0 sampai A5, masing-masing menyediakan 10-bit resolusi (contohnya 1024 nilai yang berbeda). Secara default, 6 input analog tersebut mengukur dari ground
sampai tegangan 5 volt, dengan itu mungkin untuk mengubah batas atas dari rentang dengan menggunakan pin AREF dan fungsi
analogReference(). Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus : • TWI : pin A4 atau SDA dan pin A5 atau SCL.
Mendukung komunikasi TWI dengan menggunakan Wire Library. • AREF
Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan
analogReference().
• RESET
Membawa saluran ini LOW untuk me-reset mikrokontroler. Secara khusus digunakan untuk menambahkan sebuah tombol reset untuk melindungi yang memblok sesuatu pada board. (Sahabat Informasi, 2012)
2.2.2.4 Komunikasi
Arduino Uno memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, Arduino lain atau mikrokontroler lainnya. ATmega328
komunikasi serial melalui USB dan muncul sebagai com port virtual untuk perangkat lunak pada komputer. Firmware Arduino menggunakan USB
driver standar COM dan tidak ada driver eksternal yang diperlukan. Namun, pada windows, file. Inf diperlukan. Perangkat lunak Arduino
termasuk monitor serial yang memungkinkan data sederhana yang akan dikirim ke boardArduino. RX dan TX di board LED akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USB-to-serial dan koneksi USB ke komputer (tetapi tidak untuk komunikasi serial pada pin 0 dan 1). Fungsi ini digunakan untuk melakukan komunikasi interface pada sistem.
ATmega328 juga mendukung komunikasi I2C (TWI) dan SPI. (Sahabat Informasi, 2012)
2.2.2.5 Programming
Arduino UNO dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino.
Pilih Arduino UNO dari tool lalu sesuaikan dengan mikrokontroler yang digunakan. Arduino UNO memiliki bootloader yang memungkinkan anda untuk mengunggah program baru tanpa menggunakan program hardware
eksternal. Ini berkomunikasi menggunakan protokol dari bahasa C.
Sistem dapat menggunakan perangkat lunak FLIP Atmel (windows) atau programmer DFU (Mac OS X dan Linux) untuk memuat
firmware baru. Atau anda dapat menggunakan header ISP dengan
Tombol resetArduino UNO dirancang untuk menjalankan program yang tersimpan dalam mikrokontroler dari awal. Tombol reset terhubung ke ATmega328 melalui kapasitor 100nf. Setelah tombol reset ditekan cukup lama untuk me-reset chip, software IDE Arduino dapat juga berfungsi untuk mengunggah program dengan hanya menekan tombol
upload di softwareIDE Arduino. (Sahabat Informasi, 2012)
2.2.2.7 Proteksi Ar us Ber lebih USB
Arduino UNO mempunyai sebuah sekring reset yang memproteksi
port USB komputer dari hubungan arus pendek dan arus lebih. Walaupun sebagian besar komputer menyediakan proteksi internal sendiri, sekring menyediakan sebuah proteksi tambahan. Jika lebih dari 500 mA diterima
port USB, sekring secara otomatis akan memutuskan koneksi sampai hubungan pendek atau kelebihan beban berkurang. (Sahabat Informasi, 2012)
2.2.2.8 Karakteristik Fisik
Panjang dan lebar maksimum dari PCB Arduino Uno masing-masingnya adalah 2.7 dan 2.1 inci, dengan konektor USB dan power jack
yang memperluas dimensinya. Empat lubang sekrup memungkinkan board
Informasi, 2012)
2.2.3 EMS (Embedded Module Series) LCD Display
EMS LCD Display merupakan modul LCD 16 karakter x 2 baris yang dilengkapi dengan rangkaian kendali backlight. Modul ini mempermudah penggunaan LCD karakter 16x2 dengan hanya menghubungkannya dengan sebuah port I/O pada mikrokontroler atau mikroprosesor. Modul ini dapat digunakan dalam aplikasi-aplikasi yang memerlukan media tampilan jenis LCD seperti jam digital, weather station
dan lain-lain. (Innovative Electronics, 2012)
Gambar 2.7 LCD (Liquid Crystal Display)
Spesifikasi :
• Berbasis LCD 16 karakter x 2 baris dengan antarmuka paralel 4 bit. • Tersedia pin untuk mengendalikan backlight.
• Tersedia variabel resistor untuk pengaturan kontras tampilan. • Pilihan konfigurasi untuk operasi write-only ataupun read/write. • Membutuhkan catu daya +5V DC.
• Kompatibel dengan DT-51 dan DT-AVR Low Cost series serta sistem mikrokontroler/mikroprosesor lain.
2.2.4 DT-Proto Header Shield
DT-Proto Header Shield adalah sebuah modul add-on yang dapat digunakan pada DT-AVR Inoduino, Arduino UNO dan Arduino Mega. Modul ini berfungsi sebagai adapter untuk mengubah tata letak pin I/O pada DT-AVR Inoduino agar kompatibel dengan produk-produk lain yang menggunakan antarmuka melalui header 5x2. (Innovative Electronics, 2012)
Gambar 2.8 Pin I/O DT-Proto Header Shield
Gambar 2.9 Pin ISP Programmer
Gambar 2.10 DT-Proto Header Shield
Spesifikasi :
• Berfungsi sebagai adapter untuk mengubah tata letak pin I/O DT-AVR Inoduino ke dalam bentuk header 5x2.
• Kompatibel dengan Arduino Uno dan Arduino Mega. • Menggunakan header dengan pitch 2,54 mm.
• Memiliki 6 buah header 5x2 hasil konversi. • Memiliki lubang untuk penekanan tombol reset.
• Memiliki ISP header yang dapat dihubungkan dengan ISP header
pada DT-AVR Inoduino.
Sensor suhu DS18B20 merupakan sensor yang memiliki kemampuan tahan air (waterproof). DS18B20 cocok digunakan untuk mengukur suhu pada tempat yang sulit atau basah. Karena output data sensor suhu ini merupakan data digital, maka tidak perlu khawatir terhadap degradasi data ketika menggunakan untuk jarak yang jauh.
DS18B20 menyediakan 9 – 12 bit (yang dapat dikonfigurasi) data.
Karena setiap sensor DS18B20 memiliki silikon serial number
yang unik, maka beberapa sensor DS18B20 dapat dipasang dalam 1 bus. Hal ini memungkinkan pembacaan suhu dari berbagai tempat. Meskipun secara datasheet sensor ini dapat membaca bagus hingga 125°C, namun dengan penutup kabel dari PVC disarankan untuk penggunaan tidak melebihi 100°C. (DallasSemiConductor : 2004)
Gambar 2.11 Digital Thermal Probe DS18B20
Spesifikasi :
• Menggunakan tegangan 3.0V hingga 5.5V.
• Dengan akurasi ±0.5°C pada suhu -10°C hingga +85°C.
komunikasi (plus GND).
• Memiliki nomor identifikasi unik 64 bit. • Sistem alarm untuk batas maksimum suhu.
• Maksimum kecepatan pendeteksian suhu kurang dari 750ms. • Antarmuka 3-wires :
o Kabel merah – VCC. o Kabel hitam – GND. o Kabel kuning – DATA.
• Diameter tutup besi stainless 6mm dengan panjang 35mm. • Diameter kabel : 4mm.
• Panjang kabel : 90cm.
Sensor ini membutuhkan resistor 4.7KΩ antara tegangan dan
signal pin. Dapat juga menggunakan Plugable Terminal sensor adapter
untuk membantu membuat koneksi yang aman. (DallasSemiConductor : 2004)
2.2.6 DT-I/O Quad Relay Board
COMBO series. (Innovative Electronics, 2012)
Gambar 2.12 DT-I/O Quad Relay board 0510
Spesifikasi :
• Terdiri dari 4 relay mekanik tipe SPDT (Single Pole Double Throw). • Kontak relay mampu dialiri arus AC hingga 10 A @240VAC. • Tegangan koil relay : 5 VDC.
• Driver relay menggunakan transistor yang dilengkapi dioda untuk pengaman tegangan balik relay.
• Konfigurasi input active high, logika high (+3,3 - +5 VDC) untuk mengaktifkan relay.
• Terdapat 2 terminal input berupa header 5x2 (IN PORT & EXT PORT) yang kompatibel dengan level tegangan TTL & CMOS.
• Dapat dihubungkan dengan DT-I/O Logic Tester tipe B untuk memantau logika inputrelay.
• Kontak relay (COM, NO, NC) dan terminal tegangan relay
Filter untuk meredam noise dari catu daya koil relay.
• Tersedia 4 lubang spacer 3 mm untuk mempermudah instalasi modul. • Kompatibel penuh dengan DT-51 Low Cost series, DT-AVR Low Cost
series dan DT-COMBO series serta mendukung sistem mikrokontroler yang lain.
Gambar 2.13 Pin IN PORT dan EXT PORT DT-I/O Quad Relay
EXT PORT memiliki fungsi pin yang sama dengan IN PORT namun dengan urutan yang berbeda (IN1-IN4 bertukar posisi dengan 7-10). EXT PORT dapat dihubungkan dengan IN PORT DT-I/O Quad Relay Board lain atau dengan DT-I/O LED Logic Tester. (Innovative Electronics, 2012)
2.2.7 Fan DC
Gambar 2.14 Fan DC
2.2.8 High Power Led
High Power Led adalah lampu LED (led emitting diode) dengan teknologi terbaru yang mampu menghasilkan intensitas cahaya tinggi sekitar 10 - 20 kali lampu pijar dan 1,8 kali lampu cfl / neon. Teknologi
high power led mengalami perkembangan sangat pesat dalam hal meningkatkan intensitas cahayanya dan kini efisiensinya telah mencapai lebih dari 200 lumens / watt (saat ini rata-rata 80–100 watt / lumens). Dengan demikian High Power Led mampu memberikan intensitas cahaya setinggi mungkin dengan konsumsi daya yang kecil. High Power LED
menghasilkan panas yang cukup tinggi (High Heat). Akan tetapi, panasnya bukan berasal dari cahayanya melainkan dari bagian belakang LED tersebut. Sehingga lampu ini membutuhkan heatsink (sirip pendingin).
High Power Led ditunjukkan pada Gambar 2.15 sebagai berikut.
Gambar 2.15 High Power Led
2.2.9 Potensiometer
Potensiometer adalah sebuah jenis resistor yang nilai tahanannya atau hambatannya (resistansi) dapat dirubah atau diatur (adjustable). Potensiometer memiliki 3 terminal, 2 terminal terhubung ke kedua ujung elemen resistif dan terminal ketiga terhubung ke kontak geser yang disebut
wiper. Posisi wiper menentukan tegangan keluaran dari potensiometer. Potensiometer biasanya digunakan untuk menyetel taraf isyarat analog (misalnya pengendali suara pada peranti audio) dan sebagai pengendali masukan untuk sirkuit elektronik. Sebagai contoh, sebuah peredup lampu menggunakan potensiometer untuk mengendalikan pensakelaran sebuah TRIAC, jadi secara tidak langsung mengendalikan kecerahan lampu.
(Elektronika Dasar, 2012)
Adaptor (power supply) membutuhkan sumber daya listrik yang bisa kita peroleh dari berbagai sumber misalnya baterai, solar sel, generator AC / DC dan jala-jala listrik PLN. Adaptor (power supply) merupakan sumber tegangan DC. Sumber tegangan DC ini dibutuhkan oleh berbagai macam rangkaian elektronika untuk dapat dioperasikan. Rangkaian inti dari adaptor (power supply) ini adalah suatu rangkaian penyearah yaitu rangkaian yang mengubah sinyal bolak-balik (AC) menjadi sinyal searah (DC). Proses pengubahan dimulai dari penyearahan oleh diode, penghalusan tegangan kerut (Ripple Voltage Filter) dengan menggunakan condensator dan pengaturan (regulasi) oleh rangkaian regulator. Pengaturan meliputi pengubahan tingkat tegangan atau arus. Pada teknik regulasi pada pembuatan catu daya, kita mengenal teknik regulasi daya linier dan teknik regulasi switching. (Moch Duro, 2012)
Gambar 2.17 Macam-Macam Adaptor
Sistem rangkaian penyearah ada 4 fungsi dasar yaitu :
arus bolak-balik ke arus searah.
3. Filter (condensator), merupakan rangkaian untuk memproses fluktuasi penyearahan yang menghasilkan keluaran tegangan DC lebih rata. 4. Regulasi, parameter yang sangat penting pada catu daya dan regulator
tegangan dengan bahan bervariasi. (Moch Duro, 2012)
Gambar 2.18 Kontruksi Dasar Adaptor Dengan Transformator Step Down
Pada teknologi modern saat ini adaptor (power supply) rata-rata sudah tidak lagi menggunakan transformator step down, dimana tegangan AC diturunkan terlebih dahulu melalui sebuah transformator step down
lalu keluaran trafo disearahkan dengan dioda dan diratakan dengan kapasitor elektrolit (elco). (Moch Duro, 2012)
switching, sinyal AC dari tegangan jala-jala listrik 220V disearahkan lebih dulu menjadi tegangan DC melalui sebuah rangkaian dioda penyearah dan
elco. Tegangan DC hasil penyearahan ini kemudian di saklar on-off secara terus menerus dengan frekuensi tertentu sehingga memungkinkan nilai induktor dari trafo menjadi kecil. Hal ini khususnya untuk memperkecil ukuran power supply. Di dalam penggunaan adaptor ada yang memakai trafo CT biasanya digunakan untuk rangkaian catu daya amplifier atau
speaker aktive. Dan ada pula yang memakai trafo switching biasanya digunakan untuk adaptor charger handphone. Di dalam penggunaan adaptor kita juga harus memperhatikan kondisi adaptor, apakah adaptor itu berfungsi dengan baik atau tidak. Adaptor dengan kondisi yang baik dapat mengoptimalkan kinerja adaptor serta mengurangi dampak konsleting pada adaptor. (Moch Duro, 2012)
2.3 Kebutuhan Softwar e
Software atau perangkat lunak adalah program-program yang diperlukan untuk menjalankan perangkat keras (hardware) dan merupakan komponen di dalam suatu sistem data berupa instruksi untuk mengontrol suatu sistem. Fungsi dari software sendiri yaitu :
a. Mengidentifikasi data
b. Menyampaikan aplikasi program sehingga seluruh device di dalam sistem dapat terkontrol.
Lingkungan open source Arduino memudahkan untuk menulis kode dan mengunggah ke board Arduino. Ini berjalan pada Windows, Mac OS X, dan Linux. Berdasarkan pengolahan, avr-gcc dan perangkat lunak sumber terbuka lainnya.
METODOLOGI PENELITIAN
Pada bab ini akan dijelaskan mengenai proses perancangan sistem pengendali suhu dan cahaya pada aquascape. Proses pembuatan sistem dalam
sub-bab ini akan dibagi menjadi beberapa tahap antara lain : analisa sistem dan perancangan sistem yang meliputi perancangan perangkat keras (hardware) dan perancangan perangkat lunak (software).
3.1 Analisis Sistem
Berdasarkan latar belakang dan perumusan masalah yang terdapat dalam bab sebelumnya dapat diketahui beberapa aspek yang dibutuhkan yaitu :
a. Alat ini dirancang dengan menggunakan mikrokontroler Arduino Uno
sebagai otak atau pengendali utama pada alat.
b. Alat ini dirancang dengan menggunakan sensor suhu DS18B20 yang bersifat waterproof sebagai pendeteksi perubahan suhu air pada akuarium.
3.2 Diagram Blok Penelitian untuk mendeteksi suhu air dalam akuarium dan potensiometer yang berfungsi sebagai input nilai. Adanya nilai suhu tinggi / panas dan rendah / dingin mengakibatkan terjadinya perubahan nilai tegangan output pada sensor. Perubahan nilai tegangan inilah yang akan diproses oleh mikrokontroler Arduino UNO untuk memperoleh output yang diinginkan yaitu menggerakkan fan DC dan High Power Led.
3.2.2 Blok Proses
3.2.3 Blok Keluar an
Blok keluaran terdiri atas LCD Display, fan DC dan High Power Led. LCD Display berfungsi sebagai penampil suhu air pada akuarium, fan DC berfungsi untuk mengalirkan udara ke dalam akuarium saat suhu air dalam akuarium sedang tinggi sedangkan High Power Led berfungsi sebagai membantu tanaman untuk berfotosintesis saat fan DC sedang non-aktif atau tidak bekerja dikarenakan suhu air di akuarium yang masih rendah atau dingin sesuai dengan parameter yang telah ditentukan.
3.3 Perancangan Perangkat Keras
Perancangan perangkat keras (hardware) meliputi : a. Mikrokontroler Arduino UNO.
b. Sensor suhu DS18B20. c. LCD Display.
d. High Power Led.
e. DT-Proto Header Shield.
f. DT-I/O Quad Relay Board.
g. Fan DC.
h. Potensiometer.
Gambar 3.2 Skema Rangkaian Perangkat Keras
Dalam gambar skema rangkaian di atas terdapat pin – pin yang digunakan untuk menyambungkan antara perangkat keras yang satu dengan perangkat keras lainnya, sehingga dapat membentuk suatu rangkaian sistem sesuai dengan yang diinginkan.
Tabel 3.1 Pin Rangkaian Variabel Resistor
Arduino UNO DT-Proto Header Shield Variabel Resistor Pin 5V (POWER) Pin VCC (J3 ANALOG INPUT) Pin1 Pin GND (POWER) Pin GND (J3 ANALOG INPUT) Pin3 Pin A0 (ANALOG IN) Pin A0 (J3 ANALOG INPUT) Pin2
Tabel 3.2 Pin Rangkaian LCD
Arduino UNO DT-Proto Header Shield EMS LCD Display Pin GND (POWER) Pin VCC (J1 I/O PORT 0-7) GND
Tabel rangkaian yang menyambungkan antara mikrokontroler Arduino UNO dengan LCD Display melalui DT-Proto Header Shield dengan menggunakan pin-pin yang terdapat pada masing-masing perangkat keras.
Tabel 3.3 Pin Rangkaian Sensor DS18B20
Arduino UNO DS18B20
Pin GND (POWER) GND
Pin 5V (POWER) VDD
Pin 9 (DIGITAL PWM) DQ
Tabel rangkaian yang menyambungkan Arduino UNO dengan Digital Thermal Probe atau sensor suhu DS18B20.
Tabel 3.4 Pin Rangkaian DT-I/O Quad Relay
Arduino UNO DT-I/O QUAD RELAY BOARD
Pin GND (POWER) GND (J2 EXP PORT)
Pin 5V (POWER) VCC (J2 EXP PORT)
Pin 10 (DIGITAL PWM) Pin 9 (J2 EXP PORT)
Pin 11 (DIGITAL PWM) Pin 10 (J2 EXP PORT)
3.3.1 Rangkaian Mikrokontroler Arduino UNO
Rangkaian mikrokontroler berfungsi untuk mengolah sinyal yang dikirimkan oleh sensor suhu DS18B20 kemudian diolah. Pemeriksaan sensor suhu serta pengaturan untuk menggerakkan fan DC serta menyalakan High Power Led sesuai dengan pembacaan sensor suhu agar dapat berjalan sesuai dengan yang ditentukan. Gambar 3.3 di bawah ini adalah skema rangkaian Arduino UNO.
Gambar 3.3 Skema Rangkaian Mikrokontroler Arduino UNO
Arduino UNO adalah boardArduino revisi terbaru yang merupakan penerus dari Arduino Duemilanove. Sama dengan board sebelumnya
Arduino UNO merupakan board mikrokontroler yang berdasarkan pada
3.3.2 Rangkaian Sensor DS18B20
Sebagai penentu alat ini berjalan otomatis penulis menggunakan sensor suhu DS18B20 yang bersifat waterproof (kedap air).
Gambar 3.4 Skema Rangkaian Digital Thermal Probe DS18B20
3.3.3 Rangkaian LCD Display
Gambar 3.5 Skema Rangkaian LCD Display
3.3.4 Rangkaian DT-Proto Header Shield
DT-Proto Header Shield merupakan sebuah modul add-on untuk
DT-AVR Inoduino. Modul ini juga mendukung Arduino UNO dan Arduino Mega. Modul ini adalah modul adapter untuk mengubah tata letak pin
input / output DT-AVR Inoduino agar kompatibel dengan produk-produk lain yang menggunakan antarmuka melalui header 5x2. ISP HEADER (J5 dan J13) berfungsi sebagai jalur pemrograman secara ISP. J5 dapat dihubungkan ke modul DT-AVR Inoduino sedangkan J13 dapat diberi
Gambar 3.6 Skema Rangkaian DT-Proto Header Shield
3.4 Perancangan Perangkat Lunak
Setelah pembuatan perangkat keras selesai, bagian yang paling penting dalam pembuatan tugas akhir ini yaitu dalam merancang suatu perangkat lunak. Yang mana sangat diperlukan untuk mengatur kerja dari rangkaian keseluruhan. Pada tugas akhir ini, perancangan perangkat lunak dibagi menjadi 2 bagian yaitu :
a. Perancangan perangkat lunak untuk PC.
b. Perancangan perangkat lunak untuk mikrokontroler.
3.4.1 Perancangan Perangkat Lunak Untuk PC
Pada bagian ini menjelaskan tentang perancangan perangkat lunak untuk PC, yang berfungsi untuk mengirim data ke mikrokontroler. Untuk perangkat lunak di sini penulis menggunakan Arduino 1.0.5 for Windows
3.4.2 Perancangan Perangkat Lunak Untuk Mikrokontroler
Sistem pengendali suhu dan cahaya pada aquascape ini diterapkan dengan menjalankan program yang dibangun dengan menggunakan IDE Arduino pada mikrokontroler Arduino UNO, walaupun masih ada beberapa software lain yang sangat berguna selama pengembangan
Arduino. IDE Arduino adalah software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan Java. IDE Arduino terdiri dari :
a. Editor Program
Sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengedit program dalam bahasa processing.
b. Compiler
Sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa processing) menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa memahami bahasa processing, yang bisa dipahami oleh mikrokontroler adalah kode biner. Itulah sebabnya compiler
diperlukan dalam hal ini.
c. Uploader
Sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam
memory di dalam papan Arduino.
Sebuah kode program Arduino umumnya disebut dengan istilah
3.5 Diagram Alur Pemrogr aman
Sistem kerja dari perangkat lunak dapat dilihat pada Gambar 3.7 di bawah ini :
Penjelasan diagram alur / flowchart : a. Awal program.
b. Mendeklarasikan pin LCD, fan DC serta sensor DS18B20, variabel
“data_n”, “data_n1”, “data_n2”, “sensorValue”, “outputValue”
dengan toleransi sebesar 2.
c. Dilanjutkan dengan inisialisasi sensor, LCD, analog (potensiometer), Led dan juga kipas / fan DC.
d. LCD menampilkan “Kontrol Aquascape”.
e. Menunda 3 detik lalu program akan membersihkan tampilan LCD. f. Program akan membaca nilai input dari potensiometer kemudian
menyimpannya pada variabel “outputValue” juga membaca nilai data sensor DS18B20 lalu menyimpannya pada variabel
“temperature”.
g. Tampilan LCD menunjukkan data “set point” yang di-setting
menggunakan potensiometer dan juga data “temperature”.
h. Kemudian mikrokontroler akan memproses dengan algoritma yang telah dimasukkan pada program.
i. Jika nilai suhu air yang terbaca oleh sensor >= (lebih besar atau sama dengan) data_n1, jika “Ya” maka Led akan mati sedangkan kipas akan hidup dan LCD akan menampilkan “Dinginkan Box” j. Kemudian jika nilai suhu air yang terbaca oleh sensor <= (kurang
atau sama dengan) data_n2, jika “Ya” maka Led akan hidup sedangkan kipas akan mati dan LCD akan menampilkan “Panaskan
3.6 Perancangan Maket
Perangkat keras yang dipakai pada tugas akhir ini di tempatkan pada sebuah kotak / box yang terbuat dari plastik. Pada box tersebut terdiri dari LCD Display, DT-I/O Quad Relay board, DT-Proto Header Shield,
Potensiometer serta mikrokontroler Arduino UNO. Pada bagian samping
box terdapat potensiometer dan port power supply mikrokontroler serta
port USB yang digunakan untuk upload program ke Arduino UNO.
L
Gambar 3.8 Perancangan Maket Mikrokontroler
Angin yang dihasilkan oleh kipas / fan DC mengarah pada air akuarium yang ditunjukkan oleh Gambar 3.9.
Gambar 3.10 adalah bentuk tampilan maket alat jika di lihat pada bagian depan, dimana terlihat sensor DS18B20 yang berfungsi sebagai input suhu air yang ada pada akuarium. Sensor tersebut berada pada bagian pinggir akuarium seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini akan dibahas mengenai implementasi dari hasil analisis dan rancangan sistem yang telah dibuat pada Bab III, serta bagaimana cara sistem tersebut dijalankan.
4.1 Alat yang Digunakan
Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai implementasi program, alat-alat yang digunakan yaitu perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software) yang dijabarkan sebagai berikut:
4.1.1 Perangkat Keras
Perangkat keras (hardware) yang digunakan adalah: a. Rangkaian minimum Arduino UNO.
b. Sensor suhu DS18B20 (waterproof). c. LCD Display.
d. High Power Led.
e. Fan DC.
f. DT-Proto header shield.
g. Adaptor (power supply).
4.1.2 Perangkat Lunak
Perangkat lunak (software) yang digunakan adalah:
a. Windows 8.1
b. Arduino 1.0.5 for Windows
4.2 Pr osedur Pembuatan Program 4.2.1 Menjalankan Aplikasi Arduino
Setelah semua instalasi berhasil, maka ada beberapa cara yang harus dilakukan sebelum program dibuat dan dimasukkan ke dalam mikrokontroler, yaitu :
a. Klik dua kali pada aplikasi Arduino yang ada di dekstop(arduino.exe).
Gambar 4.1 Aplikasi Arduino pada Desktop Windows
b. Setelah meng-klik dua kali pada aplikasi Arduino yang ada di dekstop
windows anda maka akan keluar jendela seperti yang ada pada gambar
Gambar 4.2 Tampilan Jendela Arduino
c. Langkah selanjutnya adalah pilih > tools lalu pilih > AVRISP mkII
untuk tipe USB ISP yang digunakan, seperti tampilan pada gambar di
bawah ini.
Gambar 4.3 Setting Downloader FTDI USB
digunakan adalah Arduino Uno. Seperti terlihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 4.4 Setting Board minimum sistem
e. Tahap selanjutnya adalah memilih serial port yang sesuai, serial port
ini bertugas sebagai media untuk mengunduh program ke dalam perangkat minimum sistem, serial port yang digunakan seperti terlihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 4.5 Setting Serial Port minimum sistem
f. Setelah semua tahap dilakukan, maka program siap untuk diunduh ke dalam perangkat minimum sistem.
spesifikasi minimum sistemnya. Langkah berikutnya adalah membuat
listing program yang akan diunduhkan nantinya dengan software Arduino. Langkah berikutnya setelah pengetikan listing program selesai adalah proses compile, yaitu proses pengecekan adanya error pada listing
program yang telah dibuat, jika tidak terdapat error, listing program dapat disimpan. Program tersebut dapat disimpan dengan ekstensi “.ino”
maupun langsung diunggah ke minimum sistem.
4.3 Implementasi Coding
Pada tahap ini akan dibahas mengenai program yang telah dibuat untuk mikrokontroler tersebut. Langkah pertama yang harus dilakukan adalah mendeklarasikan semua fungsi, library, dan delay perintah yang lain dari program yang disusun. Berikut ini adalah potongan program yang merupakan penentuan fungsi pada mikrokontroler dalam pembacaan perintah sebelum ke perintah utama. Serta mendeklarasikan variabel dan pin-pin perangkat keras lain yang terhubung dengan mikrokontroler. #include <OneWire.h> const int analogInPin = A0;
int sensorValue = 0; int outputValue = 0;
Setelah proses deklarasi library dan fungsi selesai, selanjutnya adalah program akan melakukan inisialisasi pin I/O dan graphic LCD lalu mikrokontroler akan menampilkan tulisan “Kontrol Aquarium UNIVERSAL” pada LCD.
Sketch berikut ini adalah program untuk menjalankan fan DC dan juga Led sesuai dengan data nilai input sensor DS18B20. Kemudian akan menampilkan pada LCD Display nilai SP (set point) yang diatur dan juga nilai Output temperature.
void loop() {
float temperature = getTemp(); // Serial.println(temperature);
sensorValue = analogRead(analogInPin); // map it to the range of the analog out:
outputValue = map(sensorValue, 0, 1023, 0, 255);
//--- Algoritma ---//
lcd.print("DINGINKAN BOX"); }
if(temperature <= data_n2){ digitalWrite(LED, HIGH); kemudian mikrokontroler akan mengulangi pembacaan data.
ds.write(0xBE); float TemperatureSum = tempRead / 16;
return TemperatureSum;
}
4.4 Analisis dan Pengujian Hardware
Pada bagian ini akan membahas mengenai pengujian pada
hardware yang telah dirancang. Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui apakah hardware tersebut telah berfungsi dengan benar dan sesuai rencana atau tidak. Pengujian ini ditujukan pada pengujian komponen yang terdapat pada alat serta pengujian sensor suhu DS18B20
berbasis mikrokontroler untuk mengidentifikasi suhu air pada akuarium dan menampilkan set point melalui LCD.
4.5 Pengujian Alat Simulasi
Berikut ini adalah pengujian alat atau komponen yang terdapat pada alat untuk menguji coba jalannya Arduino UNO, potensiometer, fan DC, High Power Led, serta sensor suhu DS18B20 yang dipasangkan pada akuarium. Secara keseluruhan, dari sensor yang mendapatkan input
dapat diketahui batasan nilai suhu air yang diinginkan pada akuarium kemudian menjalankan fan DC dan High Power Led.
Gambar 4.6 Minimum Sistem dan Akuarium
4.5.1 Pengujian Alat Standby
Ketika mikrokontroler mendapatkan input sumber daya listrik maka perangkat elektronik yang terpasang pada minimum sistem yaitu sensor suhu DS18B20, potensiometer dan LCD Display, fan DC, High Power Led akan menyala.
Gambar 4.8 Tampilan LCD ketika alat standby
4.5.2 Pengujian Sensor Suhu DS18B20 Pada Akuarium
Gambar 4.10 Tampilan LCD Ketika Sensor Membaca Suhu Rendah
Mikrokontroler memproses input dari sensor kemudian mengolahnya lalu menampilkan pada LCD. Sensor membaca suhu air pada akuarium sebesar 28°C maka dengan set point sebesar 30 yang telah diatur sebelumnya, akan menyalakan led dan juga dalam waktu yang sama kipas / fan DC akan mati sehingga tampilan pada layar LCD adalah “panaskan box”.
Gambar 4.11 Tampilan LCD Ketika Sensor Membaca Suhu Tinggi
Saat sensor membaca suhu pada akuarium sebesar 32°C maka mikrokontroler akan mematikan led lalu fan DC akan menyala dimana fan DC akan bekerja sesuai fungsinya yaitu mengalirkan udara untuk mendinginkan suhu air pada akuarium.
4.6 Trial dan Error
Jika pada LCD menampilkan -1000 yang artinya sensor tidak dapat membaca suhu air pada akuarium dikarenakan terjadi kesalahan pemasangan kabel yang menghubungkan perangkat keras satu dengan yang lain. Kesalahan pada penghubungan masing-masing perangkat keras juga bisa berakibat fatal yaitu perangkat keras akan rusak dan tak bisa digunakan kembali.
Gambar 4.12 Tampilan LCD Ketika Terjadi Error
4.7 Analisis Hasil Per cobaan
menggunakan dua suhu yang berbeda (tinggi dan rendah) pada air akuarium yang telah terpasang sensor sampai terjadi respon pada mikrokontroler untuk menggerakkan fan DC dan led. Pada alat tersebut terpasang potensiometer untuk mengatur batas set point yang diinginkan.
Adapun diambil kesimpulan dari uji coba adalah sebagai berikut : a. Pengaturan set point pada potensiometer adalah 30.
b. Mikrokontroler akan menggerakkan kipas / fan DC jika suhu yang terbaca oleh sensor dengan nilai lebih dari batas set point yang telah diatur sebelumnya.
c. Mikrokontroler akan menyalakan led saat sensor membaca suhu air pada akuarium dengan nilai kurang dari batas set point yang telah diatur sebelumnya.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari analisa dan uji coba alat yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan.
1. Dalam pembuatan tugas akhir ini dibuat suatu alat yang dapat mengendalikan suhu dalam akuarium secara otomatis dengan bantuan kipas atau fan DC yang berfungsi mengalirkan angin ke arah air yang terdapat dalam akuarium agar kondisi suhu air dalam akuarium tersebut tetap stabil untuk kondisi aquascape.
2. Dalam sistem kerja alat ini digunakan sensor suhu DS18B20
sebagai input nilai suhu yang nantinya akan diolah dalam mikrokontroler dan ditampilkan pada LCD.
5.2 Sar an
Adapun saran untuk pengembangan lebih lanjut dalam pembuatan sistem otomatisasi pengendali suhu dan cahaya pada aquascape ini ada beberapa hal antara lain :
1. Pengembangan sistem dapat di monitoring melalui PC antarmuka VB.net sehingga sistem kerjanya dapat dilihat setiap saat.
2. Rancang bangun sistem otomatisasi pengendali pada aquascape ini dapat ditambahkan fungsi monitoring kadar PH air dalam akuarium.
Aviamax, “High Power Led”, 2014
http://penetasaviamax.blogspot.com/p/blog-page_26.html (2/11/2014) DfRobot, “Digital Waterproof Sensor DS18B20”, 2008.
http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS18B20.pdf (2/11/2014) Elektronika Dasar, “Pengertian Fan DC”, 2012.
http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/prinsip-kerja-motor-dc/
(2/11/2014)
Innovative Electronics, “DT-I/O Quad Relay board”, 2011.
http://www.innovativeelectronics.com/innovative_electronics/download_files/
manual/Manual_DT-IO_Quad_Relay_Board.pdf (2/11/2014) Innovative Electronics, “DT Proto Header Shield”, 2012.
http://innovativeelectronics.com/innovative_electronics/download_files/manu
al/Manual_DT-Proto_Header_Shield.pdf (2/11/2014) Innovative Electronics, “EMS LCD Display”, 2009.
http://www.innovativeelectronics.com/innovative_electronics/download_files/
manual/Manual%20EMS%20LCD%20Display.pdf (2/11/2014) Moh Duro, “Pengertian Adaptor / Catu Daya”, 2012.
http://dien-elcom.blogspot.com/2012/11/pengertian-adaptor-catu-daya.html
(2/11/2014)
Sahabat Informasi, “Mengenal Arduino Uno”, 2012.
http://www.sahabat-informasi.com/2012/07/mengenal-arduino-uno.html
