14 BAB III
PERANCANGAN ALAT
Pada bab ini akan dijelaskan tentang perancangan dari perangkat keras dan perangkat lunak yang digunakan pada sistem.
3.1. Gambaran Sistem
Gambar 3.1 Diagram Blok Perangkat Keras
Pada diagram blok di atas dapat dilihat bahwa terdapat lima sensor sebagai masukan hasil pengukuran yang akan diolah dalam mikrokontroller Arduino Mega. Modul DS3231 digunakan sebagai pewaktu digital untuk mengetahui waktu data hasil pengukuran oleh kelima sensor tersebut yang akan disimpan ke dalam flashdisk. LCD 20×4 akan menampilkan menu pilihan yang digunakan pada saat melakukan pengaturan alat. Keypad 4×4 digunakan untuk memberikan masukkan pada saat melalukan pengaturan alat. Data yang sudah diolah oleh mikrokontroller akan disimpan dengan dua cara yaitu online dan offline. Penyimpanan online dilakukan dengan cara mengirimkan data melalui ESP8266 untuk diteruskan ke platform ThingSpeak dan penyimpanan offline dikirim melalui modul CH376S untuk disimpan kedalam flashdisk dalam bentuk txt. Apabila hasil pengukuran ada yang melebihi ambang batas yang ditentukan
15
pengguna, maka mikrokontroller akan mengirimkan pesan melalui ESP8266 ke platform IFTTT yang selanjutnya akan mengirim notifikasi peringatan ke akun LINE pengguna
3.2. Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras
Pada perancangan alat digunakan box yang terbuat dari plat besi sebagai tempat dan pelindung komponen dari air hujan. Pada bagian depan box terdapat LCD 20×4 untuk menampilkan pilihan menu ketika melakukan pengaturan alat dan disediakan juga keypad 4×4 untuk memberikan masukan pilihan menu saat melakukan pengaturan alat.
Gambar 3.2 Gambar Box Tampak Depan
Pada bagian dalam box terdapat berbagai macam komponen seperti arduino mega2560, DS3231, wemos d1 mini, CH376s dan modul sensor.
16
Gambar 3.3 Gambar Box Tampak Dalam
3.3. Perancangan Elektronika
3.3.1. Mikrokontroller Arduino Mega 2560
Pada perancangan tugas skripsi ini digunakan mikrokontroler arduino mega 2560 sebagai pengendali utama. Konfigurasi penggunaan pin mikrokontroler arduino mega 2560 dapat dilihat pada tabel dibawah ini : DS3231 WEMOS D1 MINI ARDUINO MEGA CH376S MODUL SENSOR pH STEP DOWN LM 2596 MODUL SWITCHING SENSOR MODUL SENSOR EC MODUL SENSOR DO MODUL SENSOR TURBIDITY
17
Tabel 3. konfigurasi pin Mikrokontroler Arduino Mega 2560
Nama Port Fungsi
A0 Terhubung ke sensor PH
A1 Terhubung ke sensor EC
A2 Terhubung ke sensor Turbidity
A8 Terhubung ke TX modul CH376S
A9 Terhubung ke RX modul CH376S
D2 Terhubung ke baris 1 keypad
D3 Terhubung ke baris 2 keypad
D4 Terhubung ke baris 3 keypad
D5 Terhubung ke baris 4 keypad
D6 Terhubung ke kolom 1 keypad
D7 Terhubung ke kolom 2 keypad
D8 Terhubung ke kolom 3 keypad
D9 Terhubung ke kolom 4 keypad
D10 Terhubung ke TX modul Wemos D1 mini D11 Terhubung ke RX modul Wemos D1 mini
D14 (TX3) Terhubung ke RX sensor DO
D15 (RX3) Terhubung ke TX sensor DO
D20 (SDA) Terhubung SDA DS3231 dan LCD 20×4 D21 (SCL) Terhubung SCL DS3231 dan LCD 20×4
D22 Terhubung ke relay 1,2 & 3
D24 Terhubung ke relay 4 & 5
18 3.3.2. Sensor Dissolved Oxygen
Sensor Dissolved Oxygen berfungsi unruk mengukur kadar oksigen yang terlarut dalam air. Hasil pembacaan sensor Dissolved Oxygen akan diproses oleh modul sensor menjadi digital dan dikirimkan melalui serial komunikasi TR RX. Modul switching sensor digunakan untuk mengatur pengukuran sensor Dissolved Oxygen agar pembacaan tidak terganggu oleh sensor lainnya.
Gambar 3.4. Wiring Sensor Dissolved Oxygen
3.3.3. Sensor Analog Electrical Conductivity
Sensor Analog Electrical Conductivity memiliki fungsi untuk mengukur nilai konduktivitas dalam air. Hasil pembacaan sensor Analog Electrical Conductivity akan diproses oleh modul sensor untuk menguatkan sinyal masukan supaya sinyal dapat dibaca oleh arduino. Modul switching sensor digunakan untuk mengatur pengukuran sensor Analog Electrical Conductivity agar pembacaan tidak terganggu oleh sensor lainnya.
19
Gambar 3.5. Wiring Sensor Analog Electrical Conductivity
3.3.4. Sensor Turbidity
Sensor turbidity digunakan untuk mengukur kekeruha dalam air. Didalam sensor terdapat dua led inframerah sebagai transmitter dan receiver. Sensor ini berbeda dengan sensor lainnya yang tahan air, sensor turbidity tidak tahan air pada bagian atas didekat kabel terminalnya. Bagian terminal kabel ditutup supaya sensor tidak kemasukan air.
Gambar 3.6. Wiring Sensor Turbidity
3.3.5. Sensor pH
Sensor pH memiliki fungsi untuk mengukur nilai konduktivitas dalam air. Hasil pembacaan sensor pH akan diproses oleh modul sensor untuk menguatkan sinyal masukan supaya sinyal dapat dibaca oleh
20
arduino. Modul switching sensor digunakan untuk mengatur pengukuran sensor pH agar pembacaan tidak terganggu oleh sensor lainnya.
Gambar 3.7. Wiring Sensor pH
3.3.6. DS18B20
Sensor DS18B20 digunakan untuk mengukur suhu air. Sensor ini memiliki keunggulan tahan terhadap air sehingga dapat dimasukkan dalam air.
Gambar 3.8. Wiring Modul DS18B20
3.3.7. DS3231
DS3231 merupakan modul pewaktu digital. Modul ini digunakan untuk mengetahui waktu pencatatan seluruh hasi pembacaan sensor yang
21
akan dimasukkan dalam flashdisk. Modul ini memiliki baterai cadangan supaya waktu tetap berjalan apabila sumber external mati.
Gambar 3.9. Wiring Modul DS3231
3.3.8. Wemos D1 Mini
Wemos D1 mini merupakan modul dengan mikrokontroller ESP8266. Modul ini digunakan untuk menghubungkan mikrokontroller arduino mega dengan jaringan internet supaya dapat mengirimkan data pembacaan ke ThingSpeak dan mengirim pemberitahuan peringatan ke pengguna.
Gambar 3.10. Wiring Wemos D1 mini 3.3.9. CH376S
CH376S merupakan modul yang digunakan untuk menghubungkan mikrokontroller arduino mega dengan flashdisk. Data hasil pembacaan yang sudah diolah akan disimpan dalam flasdisk dalam
22
format txt. Data yang disimpan ini sebagai data cadangan apabila terdapat data yang tidak terkirim ke ThingSpeak.
Gambar 3.11. Wiring Modul CH376S 3.3.10. LCD 20×4 dan keypad 4×4
LCD 20×4 digunakan untuk menampilkan menu pengaturan untuk mempermudah pengaturan alat. Keypad 4×4 digunakan untuk memberikan masukan dari pengguna ke sistem saat melakukan pengaturan. Nilai masukan yang diberikan akan diproses oleh mikrokontroller dan akan ditampilkan melalui LCD 20×4.
23 3.3.11. Modul Switching Sensor
Modul Switching Sensor ini digunakan untuk menyalakan dan mematikan sensor dengan menggunakan relay yang dikontrol oleh mikrokontroller arduino mega untuk mengatasi pembacaan sensor yang saling menggangu satu sama lain.
Gambar 3.13. Modul Switching Sensor Keterangan pin :
Tabel 4. Keterangan pin modul switching sensor
Pin Keterangan
1 Terhubung ke ground arduino
2 Terhubung ke 5v arduino
3 Terhubung ke pin 5v arduino 4 Terhubung ke pin digital 22 5 Terhubung ke pin data modul sensor DO 6 Terhubung ke pin ground modul sensor DO 7 Terhubung ke pin digital 24
8 Terhubung ke pin analog 0
9 Terhubung ke pin analog 2
24
11 Terhubung ke pin digital 38
12 Terhubung ke 5v sensor DO
13 Terhubung ke ground sensor DO 14 Terhubung ke data probe sensor DO 15 Terhubung ke ground probe sensor DO 16 Terhubung ke data sensor EC
17 Terhubung ke 5v sensor EC
18 Terhubung ke ground sensor EC 19 Terhubung ke ground sensor pH
20 Terhubung ke 5v sensor pH
21 Terhubung ke data sensor pH 22 Terhubung ke Sensor turbidity
23 Terhubung ke DS18B20
3.4 Perancangan Perangkat Lunak
Dalam perancangan alat ini perangkat lunak akan mengolah data hasil pengukuran dan terdapat pengaturan alat yang ditampilkan melalui LCD 20×4 dengan menggunakan masukkan dari keypad 4×4. Hasil pengolahan data pengukuran akan dikirim ke Thingspeak untuk ditampilkan dan disimpan dalam flashdisk untuk data cadangan serta memberi notifikasi chat peringatan ke pengguna melalui aplikasi LINE.
26
Gambar 3.14. Flowchart sistem
27
28
Gambar 3.17. Flowchart menu kalibrasi sensor
Cara kerja dari alat ini adalah saat pertama kali sistem ini berjalan maka pengguna akan diarahkan untuk mengatur password untuk pertama kalinya setelah itu sistem akan berjalan. Apabila nilai ukur sama dengan nol maka sistem akan menyalakan relay satu, dua dan tiga. Jika waktu yang berjalan kurang dari 30 detik maka sistem akan melanjutkan ke proses selanjutnya. Apabila waktu sama dengan 30 detik maka sistem akan memulai pembacaan sensor DO dan turbidity. Selanjutnya ukur akan diubah menjadi satu dan hasil pengukuran ditambahkan dengan pengukuran sebelumnya serta mereset nilai waktu menjadi nol. Apabila nilai ukur sama dengan satu maka sistem akan menyalakan relay empat dan lima. Jika waktu yang berjalan kurang dari 30 detik maka sistem akan melanjutkan ke proses selanjutnya. Apabila waktu sama dengan 30 detik maka sistem akan memulai pembacaan sensor EC, pH dan suhu. Selanjutnya ukur akan diubah menjadi nol dan hasil pengukuran ditambahkan dengan pengukuran sebelumnya. Sesudah menjumlahkan seluruh pengukuran sistem akan menambahkan sampeldan mereset nilai waktu menjadi nol. Setelah berjumlah 10 sampel maka sistem akan diambil hasil rata-rata dari hasil pengukuran.
Setelah mengecek hasil rata-rata pengukuran, sistem akan mengambil waktu sekarang dari modul RTC DS3231 untuk mengetahui waktu data akan
29
disimpan dalam flashdisk. Data yang sudah didapat oleh sistem akan disimpan dalam bentuk file .txt dan juga akan di upload ke Thingspeak. Apabila hasil rata-rata pengukuran berada diluar ambang batas yang ditentukan maka sistem akan mengirimkan notifikasi peringatan kepada pengguna.
Setelah selesai mengirimkan notifikasi ke pengguna maka sistem akan mengatur ulang hasil pengukuran dan jumlah sampel menjadi nol dan kembali melakukan pengukuran. Untuk melakukan pengaturan ambang batas sensor, kalibrasi sensor dan perubahan password, pengguna diharuskan memasukkan password yang sudah diatur pada saat pertama kali sistem ini berjalan dengan melihat melalui layar LCD yang disediakan serta dapat memberikan masukkan melalui keypad yang tersedia. Apabila password yang dimasukkan benar maka LCD akan menampilkan pilihan menu untuk merubah password dan mengatur ambang batas. Pengguna dapat memilih menu dengan menekan pada keypad sesuai pilihan pada menu.
