THINGS NODEMCU ESP8266
LAPORAN TUGAS AKHIR
RUTH DEBORA SIHALOHO 182408068
PROGRAM STUDI D3 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2021
Sistem Monitoring Curah Hujan Menggunakan Tipping Bucket Rain Sensor Berbasis Internet Of Things Nodemcu Esp8266
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas dan Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Ahli Madya
RUTH DEBORA SIHALOHO 182408068
PROGRAM STUDI D3 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2021
Sistem Monitoring Curah Hujan Menggunakan Tipping Bucket Rain Sensor Berbasis Internet Of Things Nodemcu Esp8266
LAPORAN TUGAS AKHIR
Saya menyatakan bahwa laporan tugas akhir ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan 25 Juli 2021
Ruth Debora Sihaloho
182408068
SISTEM MONITORING CURAH HUJAN MENGGUNKAN TIPPING BUCKET RAIN SENSOR BERBASIS INTERNET OF
THINGS NODEMCU ESP8266
ABSTRAK
Abstrak. Currah hujan merupakan salah satu parameter hujan yang dapat diukur.
Curah hujan menunjukkan seberapa besar tinggi air yang ditimbulkan oleh hujan disuatu daerah. Penakar curah hujan digunakan untuk mengukur jumlah curah hujan yang turun ke permukaan tanah per satuan luas. Curah hujan yang diukur sebenarnya adalah tebalnnya atau tingginya permukaan air hujan hujan yang menutupi suatu daerah luasan di permukaan bumi. Salah satu sitem penakar hujan adalah tipping bucket. Tipping bucket bertujuan untuk mendapatkan jumlah curah hujan yang jatuh pada periode dan waktu tertentu.penakar hujan tipping bucket mempunyai luas permukaan corongnya yang beragam seperti 0,1 mm, 0,2 mm,dan lain-lain. Pada penelitian ini resolusi tipping bucket yang digunakan adalah 0,7 mm, dan juga menggunakan sensor efek hall. Sensor efek hall akan di tempelkan pada bagian bawah corong tipping bucket. Sensor akan mendeteksi berapa kali pergerakan yang terjadi pada magnet tipping bucket disaat curah hujan masuk kedalam corong tipping bucket. Mikrokontroler akan membaca data dari sensor efek hall dan menampilkan data curah hujan di LCD.
Kata Kunci: Tipping Bucket, Arduino Uno, Sensor Efek Hall, Modul ESP8266
RAINFALL MONITORING SYSTEM USING TIPPING BUCKET RAIN SENSOR BASED ON INTERNET OF THINGS NODEMCU ESP8266
ABSTRAK
Abstract. Rainfall is one of the rain parameters that can be measured. Rainfall shows how high the water level is caused by rain in an area. Rainfall gauge is used to measure the amount of rainfall that falls to the ground per unit area. The actual rainfall measured is the thickness or height of the rainwater surface that covers an area on the earth's surface. One of the rain gauge systems is the tipping bucket. The tipping bucket aims to get the amount of rainfall that falls in a certain period and time. The tipping bucket rain gauge has various funnel surface areas such as 0.1 mm, 0.2 mm, and others. In this study the resolution of the tipping bucket used is 0.7 mm, and also uses a hall effect sensor. The hall effect sensor will be attached to the bottom of the tipping bucket funnel. The sensor will detect how many times the movement of the tipping bucket magnet occurs when rainfall enters the tipping bucket funnel. The microcontroller will read the data from the hall effect sensor and display the rainfall data on the LCD.
Keywords: Tipping Bucket, Arduino Uno, Hall Effect Sensor, ESP8266 Module
KATA PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Pemurah dan Maha Penyayang, dengan limpah karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan penyusunan Tugas Akhir dengan judul Sistem Monitoring Curah Hujan Menggunakan Tipping Bucket Rain Sensor Berbasis Internet Of Things ESP8266.
Ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada berbagai pihak yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan laporan praktik proyek ini yaitu Kepada:
1 Ibuk Dr.Nursahara Pasaribu,M.SC selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
2 Bapak Drs.Takdir Tamba,M.Eng.Sc selaku Ketua Program Studi D-3 Fisika Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.
3 Bapak Drs. Aditia Warman M.Si selaku sekretaris program studi D-3 Fisika Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.
4 Bapak Dr.Perdinan Sinuhaji,MS selaku Pembimbing yang telah membimbing dan mengarahkan Kepada Penulis dalam menyelesaikan Laporan Proyek.
5 Seluruh staf pengajar/Pegawai Program Studi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
6 Orangtua tercinta ( T.Sihaloho dan N.Hutabarat ) yang telah memberikan bantuan berupa dukungan moral dan material yang sangat membantu dalam menyelesaikan Laporan Proyek.
7 Rekan Fisika Instrumentasi D-3 yang memberikan bantuan penulisan untuk menyelesaikan Laporan.
Medan,15 Juli 2021
Ruth Debora Sihaloho
DAFTAR ISI
PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR ... i
ABSTRAK ... ii
ABSTRACT ... iii
PENGHARGAAN ... iv
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR TABEL ... vi
DAFTAR GAMBAR ... vii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 1
1.3 Batasan Masalah ... 2
1.4 Tujuan ... 2
1.5 Manfaat ... 3
1.6 Metode Penelitian... 3
BAB II LANDASAN TEORI ... 4
2.1 Curah Hujan ... 4
2.2 Tipping Bucket ... 5
2.3 Sensor Secara Umum ... 6
2.4 Sensor Efek Hall ... 6
2.5 Prinsip Kerja Sensor Efek Hall ... 7
2.6 Mikrokontroler Arduino Uno ... 8
2.7 Power Supply ... 9
2.8 LCD 2x16 ... 9
2.9 Bahasa Pemograman ... 13
2.10 Internet Of Things ... 13
BAB III PERANCANGAN SISTEM ... 14
3.1 Diagram Blok Sistem ... 14
3.2 Perancangan Antar Muka dan Blok Sistem ... 14
3.2.1 Rangkaian Mikrokontroler dan USB ... 15
3.2.2 Rangkaian Mikrokontroler dan LCD ... 15
3.2.3 Rangkaian Mikrokontroler dan Tombol ... 16
3.2.4 Rangkaian Mikrokontroler dan Power Supply ... 17
3.2.5 Rangkaian Mikrokontroler dan Sensor Hall ... 18
3.2.6 Rangkaian Mikrokontroler dan ESP8266 ... 19
3.3 Perancangan dan Pembuatan PCB ... 19
3.3.1 fungsi PCB ... 20
3.3.2 Lapisan Pembentuk PCB ... 20
3.3.3 Jenis-jenis PCB ... 21
3.3.4 Alat dan Bahan Pembuatan PCB ... 23
3.3.5 Proses Pembuatan PCB Secara Manual ... 24
3.4 Pengujian Komponen ... 25
3.4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega328 ... 26
3.4.2 Pengujian Rangkaian LCD ... 27
3.4.3 Pengujian Rangkaian Tombol ... 28
3.4.4 Pengujian Rangkaian Power Supply... 29
3.4.5 Pengujian Sensor Hall ... 30
3.5 Flowchart ... 31
3.6 Pengujian Alat ... 31
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 35
4.1 Analisa Hasil Pengukuran ... 35
4.1.1 Tipping Bucket ... 35
4.2 Kalibrasi Alat ... 35
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 36
5.1 Kesimpulan ... 36
5.2 Saran ... 36
DAFTAR PUSTAKA ... 37
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Sensor Efek Hall... 7
Gambar 2.2 Arduino Uno ... 8
Gambar 2.3 LCD 2x16 ... 10
Gambar 2.4 Program Arduino ... 13
Gambar 3.1 Diagram Blok ... 14
Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroler dan USB ... 15
Gambar 3.3 Rangkaian Mikrokontroler Dan LCD ... 16
Gambar 3.4 Rangkaian Tombol ... 17
Gambar 3.5 Rangkaian Mikrokontroler dan PSA ... 18
Gambar 3.6 Rangkaian Mikrokontroler dan Sensor Hall... 19
Gambar 3.7 Rangkaian Mikrokontroler dan ESP8266 ... 19
Gambar 3.8 PCB ... 21
Gambar 3.9 Penyusun Jenis Jenis PCB ... 23
Gambar 3.10 Pembuatan PCB ... 26
Gambar 3.11 LCD ... 28
Gambar 3.12 Pengujian Sensor Hall ... 29
Gambar 3.13 Flowchart ... 30
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Pengujian Rangkaian Tombol ... 29
Tabel 3.2 Pengujian Rangkaian Tombol ... 29
Tabel 3.3 Pengujian Rangkaian Tombol ... 29
Tabel 3.4 Pengujian Rangkaian Power Supply ... 30
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pemanfaatan teknologi dalam kehidupan sehari-hari manusia tidak terlepas dari berbangai sensor. Pemanfaatan system sensor ini mendukung manusia dalam melakukan pekerjaan. Contohnya dalam melakukan pemantauan curah hujan yaitu dengan menggunakan sensor curah hujan. Sensosr curah hujan merupakan sensor yang tersusun dari beberapa flat yang apabila diberi tetesan air akan memberikan perubahan nilai tengangan outputnya. Secara klimatologi curah hujan mempunyai siklus. Memalui analisis dan pengamatan curah hujan yang cukup panjang maka kita dapat mengetahui data curah hujan beserta sifat-sifatnya.
Di Indonesia pada umumnya hujan bersumber dari awan-awan konvektif.
Dan sebagian lagi bersumber dari awan- awan orogafik atau gabungan antra kedua proses tersebut. Oleh karena itu pada bulan-bulan dengan curah hujan yang tinggi akan banyak dijumpai awan-awan potensional. Melalui historis kita akan mempunyai data curah hujan dan sifat-sifatnya. Data curah hujan sangat penting untuk digunakan dalam perencanaan teknik khusuanya untuk bangunan irigasi, bendungan, drainase, perkotaan, pelabuhan, dermaga, dan lain-lain. Oleh karena itu data hujan setiap daerah akan dicatat dan dikumpulkan untuk menghitung perencanaan yang akan dilakukan. Pencatatan curah hujan buasanya dilakukan dibeberapa titik oleh satiun klimatologi. Diperlukan data curah hujan bertahun-tahun dan mendapatkan perhiyungan perencanaan yang akurat., semakin banyak data yang didapatkan maka perhitungan akan semakin akurat. ( Saputra, h. d. 2013 )
Peramalan variasi hujan dapat membantu memberikan informasi yang berpengaruh terhadap perencanaan aktivitas masyarakat dalam kehudupan sehari- hari. Dari data curah hujan yang didapat masyarakat akan dapat menentukan dan membuat perencanaan contohnya dalam bidang pertanian. Para petani akan mudah menentukan jenis tanaman apa yang cocok untuk ditanam pada bulan-bulan tertentu, sehingga hasil pertanian yang didpat akan memuaskan. Untuk itu dengan adanya latar belakang diatas dibuatlah alat dengan menggunakan sensor curah hujan yaitu
“Sistem Monitoring Curah Hujan Menggunakan Tipping Bucket Rain Sensor Berbasis Internet Of Things ESP8266”.
1.2 Rumusan Masalah
1. Bangaimana cara mendapatkan curah hujan menggunakan metode tipping bucket ?
2. Bangaimana cara kerja alat ?
1.3 Tujuan
1. Menentukan curah hujan dengan metode tipping bucket . 2. Mengetahui cara kerja alat .
1.4 Batasan Masalah
Dalam perancangan dan pembuatan tugas proyek ini diberikan batasan masalah sebagai berikut :
1. Metode yang digunakan adalah tipping bucket.
2. Curah hujan akan terdeteksi minimal 0,7 mm.
1.5 Manfaat
Manfaat penelitian ini adalah :
1 Untuk mengetahui cara kerja tipping bucket.
2 Untuk mengetahui data curah hujan yang didapatkan oleh alat.
1.6 Metode Penelitian
Dalam menyelesaikan tugas proyek ini, langkah-langkah yang dilakukan adalah sebagai berikut :
1. Studi Literatur dan Diskusi
Merupakan metode yang dilakukan oleh penulis dengan membaca buku, diskusi dengan dosen pembimbing, mengunjungi dan mempelajari website atau situs-situs yang berhubungan dengan judul.
2. Perancangan Konsep
Metode perancangan desain dan bentuk alat ukur yang dilakukan penulis.
3. Perancangan dan Pembuatan Alat
Merupakan proses dalam membuat alat ukurnya.
4. Analisis dan Pengujian
MetodeAnalisis dan Pengujian dimaksudkan untuk mengetahui sejauh mana alat yang dibuat pada tugas akhir ini dapat berfungsi sesuai dengan yang diharapkan
5. Penyusunan Laporan
Tahap akhir pada tugas proyek ini adalah penyusunan laporan dengan tahap- tahap diatas.
1.7 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah penulisan tugas proyek ini, penulis membuat suatu sistematika penulisan yang terdiri dari :
1. BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi penjelasan mengenai latar belakang pemilihan judul, rumusan masalah,batasan masalah, tujuan praktik proyek, dan sistematika penulisan.
2. BAB II LANDASAN TEORI
Bab ini berisi landasan teori yang menjadikan referensi utama dalam penulisan tugas akhir. Teori yang dibahas berhubungan dengan system yang akan di buat dan juga yang akan digunakan untuk kepentingan analisis dan perancangan
3. BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN PROYEK
Bab ini membahas tentang perancangan prototype alat, fungsi dari setiap komponen yang digunakan, perancangan dan pembuatan PCB, pengujian serta pembahasan proyek.
4. BAB IV PENUTUP
Bab ini menjelaskan tentang kesimpulan dari pengujian dan saran masukan untuk mengembangkan dan melengkapi system yang sudah dibangun untuk masa yang akan mendatang.
BAB II
LANDASAN TEORI 2.1 Curah Hujan
Cuaca didefenisikan sebagai keadaan atmosfer bumi secara keseluruhan pada suatu saat. Dengan demikian kedaan cuaca sangat dipengaruhi oleh parameter suhu, tekanan udara, angin, kelembapan, dan hujan disuatu tempat atau wilayah tertentu selama kurun waktu yang pendek (menit, jam, heri, bulan, tahun). Kondisi cuaca telah memberitahu kita kapan terjadi hujan, berapa suhu udara, berapa kelembapan udara, kecepatan angina dan lain sebagainya. Memperkirakan perubahan cuaca untuk jangka waktu lebuh dari beberapa hari relative sangat sulit karena ketidakpastian yang tinggi. Apalagi topografi wilayah Indonesia yang berbukit-bukit yang menyebabkan suhu, tekanan, angina dan kelembapan bergerak sangat dinamis dan suliut ditebak. Karena sifat ketidakpastian dari cuaca tersebut, berbagai pihak mengembangkan model-model prakiraan cuaca baik untuk kepentingan perhubungan, kelautan, pertanian, kebencanaan dan lain-lain. Curah hujan merupakan uap air yang mengkondensasi dan jatuh dari atmosfer ke bumi dalam segala bentuknya. Jika uap air yang jatuh berbentuk cair disebut hujan dan jika berbentuk padat disebut salju. Hujan merupakan factor terpenting dalam analisis hidrologi. Kejadian hujan dapat dipisahkan menjadi dua kelompok, yaitu hujan aktual dan hujan rancangan. Hujan actual adalah rangkaian data pengukuran di satasiun hujan selama periode tertentu. Hujan rancangan adalah hyetograf hujan yang mempunyai karakteristik terpilih. Hujan rancangan mempunyai karakteristik yang secara umum sama dengan karakteristik hujan yang terjadi pada masa lalu. Sehingga menggambarkan karakteristik umum kejadian hujan yang diharapkan terjadi pada masa mendatang. Curah hujan harian adalah hujan yang jatuh dan tercatat pada stasiun pengamatan curah hujan setiap hari. Data curah hujan harian biasanya dipakai untuk simulasi kebutuhan air tanaman dan kebutuhan waduk. Curah hujan harian maksimum adalah curah hujan harian tertinggi dalam tahun pengamatan pada suatu stasiun tertentu. Data ini biasanya digunakan untuk perancangan bangun hidrolik sungai seperti bending, bendungan, tanggul, pengamanan sungai dan drainase. Curah hujan bulanan adalah jumlah curah hujan harian dalam satu bulan pengamatan pada stsiun curah hujan tertentu. Data ini biasanya dipergunakan untuk simulasi kebutuhan
air dan menetukan pola tanam. Ferekuensi hujan adsalah besarnya kemungkinan suatu besaran curah hujan disamai atau dilampaui. Sebaliknya kata ulang (return period) adalah waktu hipotetik dimana hujan dengan sustu besaran tertentu akan disamai atau dilampaui. Analisis frekuensi didasarkan pada pada sifat statistik data kejadian yang telah lau untuk memperoleh probabilitas besaran hujan dimasa yang akan dating. Dengan anggapan bahwa sifat statistic kejadian hujan yang akan dating masih sama dengan sifat statistic kejadian hujan masa lalu. (Susilo ilyas sadad 2015)
2.1 Gambar Data BMKG
2.2 Tipping Bucket
Ada beberapa tipe alat pengukur curah hujan, yaitu penakar hujan tipe observasi, penakar hujan tipe hellman, dan penakar hujan tipe tipping bucket. Pada lapangan observasi BMKG kebanyakan menggunakan tipe observasi dan penakar hujan tipe hellman, dimana kedua penakar tersebut masih manual. Pada penakar hujan tipe observasi prinsip kerjanya yaitu menampung air hujan pada sebuah penampungan air dan terdapat kran yang berfungsi untuk mengeluarkan air hujan yang tertampung pada penampungan air tersebut. Biasanya petugas akan mengambil sample air hujan pada penakar setiap jam 07.00 menggunakan gelas ukur yang memiliki satuan mm.
sehingga didapatkan data curah hujan pada hari itu. Penakar tipe hellman prinsip kerjanya hampir sama dengan tipe observasi. Tetapi pada penakar tipe hellman dapat merekam berapa lama terjadinya hujan pada hari tersebut, perhitungan akan dilakukan menggunakan jam beker yang diberi pena dan memutar kertas pias.
Penakar hujan tipe tipping bekerja seperti jungkat jungkit yang secara bergantian menampung air hujan, dimana pada setiap jungkitan akan dihitung berapa volume maksimum dapat menampung air hujan hingga terjungkit. Kemudian hasil jungkitan akan dikalikan dengan volume maksimum dan didapatkan nilai curah hujan.
Besarnya curah hujan adalah volume air yang jatuh pada suatu area tertentu.besarnya curah hujab dapat dimasukkan untuk satu kali hujan atau untuk massa tertentu seperti perhari, perbulan, permusim, atau pertahun. Curah hujan yang diperlukan untuk perhitungan suatu rancangan pemanfaatan air.
2.3 Sensor Secara Umum
Sensor adalah suatu komponen peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi gejala-gejala atau sinyal sinyal yang bersal dari perubahan suatu energi seperti energi listrik, energi fisika, energi kimia, energi biologi, energi mekanik, dan sebagainya.contoh dari sensor adalah kemera sebagai sensor pengliahatan, telinga sebagai sensor pendengaran, kulit sebagai sensor peraba, LDR (light dependent re sistance)sebagai sensor cahaya, dan lainnya. Dalam sebuah sistem pengukuran atau sistem instrumentasi, sensor adalah elemen sistem yang secara efektif berhubungan dengan proses dimana suatu variabel sedang diukur dan menghasilkan suatu keluaran dalam bentuk tertentu tergantung pada variabel masukannya, dan dapat digunakan
oleh sistem pengukuran lainuntuk mengenali nilai variabel tersebut. Saat ini sensor dibuat dengan ukuran sangat kecil dengan orde nanometer yang memudahkan pemakaian dan menghemat energi. Sensor adalah komponen listrik yang sifat atau karakter kelistrikannya diambil atau diperoleh melalui besaran listrik.
2.5 Sensor Efek Hall
Sensor efek hall merupakan sensor yang banyak digunakan untuk mendeteksi medan magnet. Sensor tersebut akan menghasilkan tengangan yang propersional dengan kekuatan medan magnet yang diterima oleh sensor tersebut. Sensor ini terdiri dari sebuah lapisan silikon yang berfungsi untuk mengalirkan arus listrik dan duah buah elektroda pada masing-masing sisi silikon. Sensor Hall efek ini sering digunakan sebagai sensor untuk mendeteksi kedekatan (proximity), mendeteksi posisi (positioning), mendeteksi kecepatan (speed), mendeteksi pergerakan arah (directional), dan mendeteksi arus listrik (curret sensing). Dalam bentuk paling sederhana , sensor beroperasi sebagai transduser analog, langsung kembali ke tengangan. Sensor Hall sering dikombinasikan dengan sirkuit yang memungkinkan perangkat bertindak digital (on / off) modus, dan dapat disebut switch dalam konfigurasi ini. Sering terlihat dalam aplikasi industri seperti silinder pneumatik yang digambarkan, mereka juga digunakan dalam peralatan konsumen; misalnya beberapa printer komputer menggunakannya untuk mendeteksi kertas hilang dan penutup terbuka. Ketika keandalan yang tinggi diperlukan, mereka digunakan dalam keyboard. Sensor Hall yang namanya diambil dari nama penemunya berbentuk petak tipis dan ada yang terdiri dari tiga kaki terminal ataupun empat kaki terminal .
2.1 gambar sensor Efek Hall 2.2
2.6 Prinsip Kerja Sensor Efek Hall
Sensor efek Hall pada dasarnya terdiri dari potongan tipis semikonduktor Yang bertipe P dengan bentuk persegi panjang. Bahan semikonduktor yang digunakan biasanya adalah galium arsenide (GaAs), indium antimonide (InSb), indium phosphide (InP) atau indium arsenide (InAs). Potongan tipis semikonduktor dilewati oleh arus listri secatra berkesinambunagan. Ketika didekatkan dengan medan magnet atau ditempatkan pada lokasi bermedan magnet, garis fluks magnet akan menggunakan gaya pada semikonduktor tersebut untuk mengalihkan muatan pembawa (elektron dan holes) ke kedua sisi pelat semikonduktor. Gerakan pembawa muatan ini merupakan hasil dari gaya magnet yang melewati semikonduktor tersebut.
Karena elektron dan holes bergerak masing-masing ke kedua sisi semikonduktor, maka akan timbul perbedaan potensional antara kedua sisi tersebut. Pergerakan elektron yang melalui bahan semikonduktor ini dipengaruhi oleh adanya medan magnet eksternal pada sudut atau posisi yang benar. Bentuk yang terbaik untuk mendapatkan sudut dan posisi yang tepat adalah menggunakan bentuk persegi panjang yang pipih pada komponen sensor Efek Hall ini.
2.7 Mikrokontroler Arduino Uno
Arduino adalah pengendali mikro single board yang bersifat open source, dirancang untuk memudahkan pengguna elektronik dalam berbagai bidang. Arduino uno adalah salah satu produk berlabel arduino yang sebenarnya adalah suatu papan elektronik yang mengandung mikrokontroler ATMega328 ( sebuah keping yang secara fungsionalbertindak seperti sebuah komputer). Piranti ini dapat dimanfaatkan untuk mewujudkan rangkaian elektronik dari yang sederhana hingga yang kompleks.
Pengendalian LED hingga pengontrolan robot dapat diimplementasikan dengan menggunakan papan berukuran relatif kecil ini. Bahkan dengan penambahan komponen tertentu, piranti ini bisa digunakan untuk pemantauan kondisi pasien di rumah sakit dan pengendalian alat-alat dirumah. (Bahrin 2017)
2.2 Gambar Arduino Uno 1. Pin input/output digital (diberi label „0 sampai 13)
Secara umum pin I/O ini adalah pin digital, yakni pin yang bekerja pada tengangan digital (0V sampai 5V) baik untuk input atau output. Namun pada beberapa pin output analog, yang dapat mengeluarkan tengangan analog 0V samapi 5V , pin tersebut 3,5,6,9,10 dan 11, selain itu untuk pin 0 dan 1 juga memiliki fungsi khusus sebagai pin komunikasi serial.
2. Pin input analog (diberi label „A0 samapi A5)
Pim tersebut dapat menerima input tengangan analog antara 0V samapi 5V , tegangan ini akan dipresentasikan sebgai bilangan 0-1023 dalam program.
3. Pin untuk sumber tengan
Kelompok pin ini merupakan kumpulan pin yang berhubungan dengan sumber tegangan, misalnya output 5V, output 3,3V, GND (2pin) dan Vref (tegangan referensi untuk pembacaan ADC internal)
4. IC ATMega328
Seperti yang telah dijelaskan IC ini bertindak sebagai pusat kendali pemprosesan data.
5. IC ATMega16U
IC ini diprogram untuk menagani komunikasi data denga PC melalui port USB.
6. Jack USB
Merupaan socket USB tipe B sebagai penghubung data serial dengan PC.
7. Jack Power
Merupakan soket untuk catu daya eksternal antara 9V sama 12V DC.
8. Port ICSP (In-Circiut Serial Programing)
Serial ini digunakan untuk memprogram arduino tanpa bootloader.
9. Tombol Reset
Digunakan untuk meriset papan mikrokontroler arduino untuk memulai program dari awal.( Bahrin, 2017)
2.8 Power Supply
Catu daya (Power Supply) disebut juga sebagai adaptor adalh sumber tengan DC yang digunakan untuk memberikan tengangan atau daya kepada berbagai rangkaian agar dapat beroperasi. Rangkain pokok dari catu daya tidak lain adalh suatu penyearah yakni suatu rangkaian yang mengubah sinyal bolak-balik (AC) menjadi sinyal searah (DC).
2.9 LCD 2 x 16
Menurut Bintangtyo (2015), LCD (Liquid Cristal Dispaly) berfungsi untuk menampilkan karakter angka, huruf ataupun simbol dengan lebih baik dan dengan konsumsi arus yang rendah. LCD (Liquid Cristal Display) dot matrik M1632 merupakan modul LCD buatan Hitachi. Modul LCD (Liquid Criatal Display) dot matrik M1632 terdiri dari bangian penampil karakter (LCD) yang berfungsi menampilkan karakter dan bangian sistem prosesor LCD dalam bentuk modul dengan mikrokontroler yang diletakan dibagian belakang LCD tersebut yang berfungsi untuk mengatur tampilan LCD serta mengatur komunikasi antara LCD dengan mikrokontroler yang merupakan modul LCD tersebut. LCD M1632 merupakan modul LCD debgan tampilan 2 x 16 (2 baris x 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah.
2.3 Gambar LCD
Konfigurasi pin dari LCD ditunjukkan pada gambar mempunyai karakteristik sebagai berikut:
1. Terdapat 16 x 2 karakter huruf yang bisa ditampilkan.
2. Setiap huruf terdiri dari 5x7 dot-matrik cursor.
3. Terdapat 192 macam karakter.
4. Terdapat 80 x 8 bit display RAM (maksimal 80 karakter).
5. Memiliki kemampuan penulisan dengan 8 bit maupun 4 bit.
6. Dibangun dengan osilator lokal 7. Satu sumber tengangan 5 volt
8. Otamitis reset saat tengan dihidupkan 9. Bekerja pada suhu 0C samapi 55C.
LCD digunakan pada saat ini mempunyai lebar display 2 baris 16 kolom atau biasa disebut sebagai LCD Character 16x2, dengan 16 pin konektor, yang didefenisikan sebagai berikut
:
PIN SIMBOL NILAI FUNGSI 1
2
Vss Vdd/Vcc
- -
Power Supply 0 volt (ground) Power Supply Vcc
3 4
Vee Rs
- 0/1
Seting Kontras
0: Instruksi input / 1: data input
5 6
R/W E
0/1 0->1
0: tulis ke LCD / 1: membaca dari LCD Mebgaktifkan Sinyal
7 8 9 10
DB0 DB1 DB2 DB3
0/1 0/1 0/1 0/1
Data Pin 0 Data Pin 1 Data Pin 2 Data Pin 3 11
12 13 14
DB4 DB5 DB6 DB7
0/1 0/1 0/1 0/1
Data Pin 4 Data Pin 5 Data Pin 6 Data Pin 7 15
16
VB+
VB-
- -
Power 5 Volt (Vcc) Lampu Latar (jika ada) Power 0 Volt (ground) Lampu Latar (jika ada)
Fungsi dari masing-masing pin pada LCD adalah pin pertama dan kedua merupakan pin untuk tenganga supply sebesar 5 volt, untuk pin ketiga harus ditambahkan resistor variabel 4K7 atau 5K ke pin ini sebagai penagatur kontras tampilan yang diiginkan.
Pin ke-empat berfungsi untik memasukkan input command atau input data, jika ingin memasukkan input command maka pin 4 diberikan logic low (0), dan jika ingin memasukkan input data maka pin 4 diberikan logic hihg(1).
Fungsi pin kelima untuk read atau write. Jika diiginkan untukn membaca karakter data atau status informasi dari register (read) maka harus diberi masukan high (1), begitu pula sebaliknya untuk menuliskan karakter data (write) maka harus diberikan masukan low (0). Pada pin ini dapat dihubungkan ke ground bila tidak diiginkan pembacaan dari LCD dan hanya dapat digunakan untuk mentransfer data ke LCD.
Pin keenam berfungsi sebagai enable, yaitu sebagai pengatur transfer command atau karakter data kedalam LCD. Untuk menulis kedalam LCD data di transfer waktu terjadi perubahan dari high ke low. Untuk membaca dari LCD dapat dilakukan ketika terjadi transisi perubahan dari low ke high.
Pin-pin dari nomor 7 sampai 14 merupakan data 8 bit yang dapat ditransfer dalam 2 waktu yaitu 1 kali 8 bit atau 2 kali 4 bit, pin-pin ini akan langsung terhubung ke pin mikrokontroler sebagai input/output. Untuk pin nomor 15-16 berfungsi sebagai backlight
2.10 Bahasa Pemograman
Perkembangan bahasa pemograman dari assembler ke bahasa tingkat tinggi sangat diperlukan untuk menunjang perkembangan system pemograman yang terstruktur. Pemograman mikrokontroler dalam bahasa tingkat tinggin seperti bahasa
“C” atau “BASIC” dapat mempercepat dalam proses pembuatan alogaritma.
Dikarenakan bahsa tingkat tinggi lebih terstruktur jika dibandingkan dengan bahasa assembler. Bahasa tingkat tinggi juga dapat mempercepat pemahaman pemograman mikrokontroler bagi pemula. Disamping ada keunggulan, ada juga kelemahan dalam pemograman dengan bahasa tingkat tinggi, yaitu kapasitas hasil compiler lebih besar dan kecepatan lebih lambat jika dibandingkan dengan bahasa assembler. Hal antar muka antara modul arduino dengan komputer melalui port USB. Ada beberapa keuntungan dengan menggunakan antar muka USB, yaitu selain sebagai transfer data dari komputer ke modul arduino dan sebaliknya juga bisa menyediakn tengangan DC 5 volt untuk modul arduino tersebut. Bahasa pemograman tingkat tinggi yang berbasis open source dapat mempercepat perkembangan bahasa pemograman tersebut.
Gambar 2.4 Program Arduino 2.11 Internet Of Things
Internet Of Things adalah sebuah istilah yang muncul dengan pengerian sebuah akses perangkat elektronik melalui media internet. Akses perangkat tersebut terjadi akibat hubungan manusia dengan perangkat atau perangkat dengan perangkat memanfaatkan jaringan internet. Akses perangkat tersebut terjadi karena keinginan untuk berbagi data, berbagi akses dan juga mempertimbangkan keamanan dalam aksesnya. Internet Of Things dimanfaatkan sebagai media pengembangan kecerdasan akses perangkat didunia industry, rumah tangga dan beberapa sector yang luas dan beragam. Internet of things dapat dikembangkan dengan media perangkat elektronika yang umum seperti arduino untuk keperluan yang spesifik. Iot juga dapat dikembangkan aplikasi terpadu dengan system operasi android. Pengembangan internet of things arduino adalah memanfaatkan board dasar arduino uno atau arduino wifi dan pengembangan board yang mendukung seperti Ethernet dan ESP.
( Sigit Wasiata,2019 )
BAB III
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT PROJEK
3.1 Diagram Blok
Diagram blok merupakan suatu pernyataan hubungann yang berurutan dari suatu atau lebih komponen yang memiliki kesatuan kerja tersendiri, dan setiap blok komponen mempengaruhu komponen yang lainnya. Diagram blok merupakan salah satu cara yang paling sederhana untuk menjelas cara kerja dari suatu system.
Dengan diagram,m blok kita dapat menganalisa cara kerja rangkaian dari merancang hardware yang akan dibuat secara umum. Adapun diagram blok dari system yang dirancang seperti yang diperlihatkan pada gambar.
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem
1. Tipping bucket berfungsi sebagai penampung curah hujan, dimana pada saat hujan turun , maka teetesan hujan akan masuk melalui corong yang terdapat dalam tipping bucket.
2. Curah hujan yang masuk akan jatuh mengenai pegas yang ada didalam tipping bucket sehingga ada pergerakan pada pegas. Sensor hall akan TIPPING
BUCKET
SENSOR
HALL ATMEGA328
LCD 16X2 PSA
ANDROID WIFI
menghitung berapa kali pegas bergerak dan mengubahnya menjadi sinyal listrik, setelah itu dikirim ke mikrokontroler.
3. Mikrokontroler akan mengolah data dan menampilkannya di LCD
4. Mikrokontrler akan tersambung dengan wifi melalui Nodemcu ESP8266 dan mengirimkan data ke android
3.2 Perancangan Antarmuka Setiap Blok Diagram 3.2.1 Rangkaian Mikrokontroler dan USB
Rangkaian ini merupakan otak dari alat yang dibuat. Rangkaian ini menggunakan mikrokontroler ATMega328 sebagai pusat dari pemrosesan data.
Rangkaian ini terbagi atas 2 bagian utama, yaitu rangkaian minimum mikrokontroler ATMega328 dan rangkaian komunikasi mikrokontroler.
Rangkaian minimum mikrokontroler terdiri dari rangkaian Reset yang dibentuk oleh R1, dan kemudian rangkaian pembangkit clock yang terdiri dari kristal Q1 dan 2 buah kapasitor C1 dan C2. Konektor J1 digunakan sebagai jalur pengisian bootloader mikrokontroler. C3 digunakan sebagai filter tegangan yang masuk ke mikrokontroler. LED1 diperulkan sebagai indikator ada atau tidaknya tegangan pada mikrokontroler Ketika sudah dihubungkan ke power supply. LED2 digunakan sebagai sarana pengujian rangkaian ketika rangkaian sudah dibuat.
Bagian lainnya adalah bagian komunikasi. Rangkaian ini digunakan sebagai jalur untuk memasukkan program ke memori mikrokontroler. Rangkaian ini dibangun dari IC CH340G yang merupakan konverter komunikasi USB ke UART-TTL. Ini diperlukan agar mikrokontroler yang hanya mempunyai fasilitas komunikasi serial UART-TTL dapat berkomunikasi dengan PC yang mempunyai fasilitas port USB. Sebagai pembangkit clock pada rangkaian komunikasi ini, digunakan kristal Q2, dan C4, C5.
Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroler dan USB
3.2.2 Rangkaian Mikrokontroler dan LCD
Rangkaian ini dibangun dari sebuah IC PCF8574T yang berperan untuk mengkonversi perintah yang didapat melalui komunikasi I2C menjadi logika digital di tiap pin outputnya (P0 s.d. P7). Logika – logika digital tersebut lah yang menjadi logika untuk mengaktifkan LCD. Dengan demikian, untuk mengendalikan LCD, mikrokontroler hanya membutuhkan 2 pin yaitu pin SDA dan SCL. Pin 1,2, dan 3 dari IC PCF8574T dihubungkan pada resistor pull-up yang mengakibatkan logikanya selalu bernilai 1. Sesuai dengan datasheet IC ini, jika di pin-pin tersebut diberika logika 1, maka address untuk pemrograman ic ini akan menjadi 0x27. Trimpot R4 digunakan untuk mengatur kontras dari karakter yang muncul pada saat LCD dinyalakan.
Gambar 3.3 rangkaian Mikrokontroler dan LCD 3.2.3 Rangkaian Tombol
Tombol yang digunakan adalah sakelar mekanikal. Dengan demikian tidak menutup kemungkinan munculnya logika digital yang tidak diinginkan ketika sakelar ditekan akibat dari adanya kontak mekanik yang terjadi pada sakelar.
Untuk mengatasi hal tersebut, digunakan filter yang dibangun dari resistor 100R dan kapasitor 1uF. Output filter ini dihubungkan pada Schmitt trigger agar pembentukan logika digitalnya lebih baik. Rangkaian Schmitt trigger ini dibangun dari ic 74HC14D. Dengan demikian diharapkan logika digital yang keluar dari rangkaian ini ketika sakelar ditekan dapat dibentuk dengan baik.
Gambar 3.4 Rangkain Tombol
3.2.4 Rangkaian Mikrokontroler dan Power Supply
Agar alat dapat digunakan, maka dibutuhkan sebuah catu daya yang memberikan daya pada seluruh rangkaian. Sensor, display dan mikrokontroler umumnya menggunakan tegangan 5V DC agar dapat bekerja. Untuk itu dibangun sebuah system power supply yang mempunyai output 5V DC.
Rangkaian ini dibangun dari IC LM2576 yang merupakan ic converter penurun tegangan. Rangkaian jenis ini dipilih karena lebih efisien dibanding dengan linear regulator biasa. LM2576 merupakan IC regulator switching yang mampu memberikan arus 3A pada tegangan 5V. Regulator jenis ini hanya memerlukan sedikit komponen tambahan untuk dapat dioperasikan.
Gambar 3.5 Rangkaian Mikrokontroler dan PSA
3.2.5 Rangkaian Mikrokontoler dan Sensor Hall
Salah satu komponen utama yang sangat pentimg dalam pembuatan proyek ini adalah sensor aliran atau sensor hall. Sensor akan mendeteksi setiap tetesan air yang jatuh pada tipping bucket. Setelah itu sensor akan mengrim data ke mikrokontroler sehingga pada LCD kan menampilkan berapa data curah hujan yang didapat. Curah hujan akan dapat dideteksi minimal 0,7 mm.
Gambar 3.6 Rangkaian Mikrokontroler dan Sensor Hall 3.2.6 Rangkaian Mikrokontroler dan ESP8266
Gambar 3.7 Rangakain Mikrokontroler dan ESP8266
ESP8266 merupakan modul wifi yang digunakan untuk menghubungkan mikrokontroler dengan ardroid. Pada alat ini ESP8266 berfungsi sebagai interface antara android dan alat supaya dapat dilakukan monitoring jarak jauh pada alat.
3.3 Perancangan Dan Pembuatan PCB
PCB adalah sebuah papan yang penuh dengan komponen - komponen elektronika yang tersusun membentuk rangkaian elektronik atau tempat rangkaian elektronika yang menghubungkan komponen elektronik yang satu dengan lainnya tanpa menggunakan kabel. Disebut dengan Papan Sirkuit karena diproduksi secara massal dengan cara mencetak. PCB dilapisi lapisan logam (tembaga) yang berfungsi sebagai penghubung antar komponen, Lapisan logam ini nantinya akan menjadi kabel yang tersusun rapi, setelah kita melarutkan pada larutan FerryClorit + air. Printed Circuit Board (PCB) adalah sebuah papan rangkaian yang terbuat dari bahan ebonit (Pertinax) atau fiberglass dimana salah satu sisi permukaannya dilapisi dengan tembaga tipis. Jenis ini umumnya disebut single side karana hanya memiliki satu permukaan yang berlapiskan tembaga.
Berikut merupakan sejarah singkat PCB:
1936 : Paul Eisler, seorang ilmuwan Austria, pertama kali menemukan PCB.
Ia menggunakan papan sirkuit ini untuk pembentukan sebuah radio.
1943 : Amerika Serikat kemudian mengadopsi papan sirkuit ini dalam radio militer dalam jumlah besar.
1948 : Pertama kalinya PCB dikomersialisasikan di Amerika Serikat
1950 : Setelah tahun ini, kemudian PCB telah dapat digunakan secara massal terutama di industri elektronika.
3.3.1 Fungsi PCB
Printed Circuit Board (PCB) yang kedua sisinya digunakan untuk
pembuatan rangkaian yang bersifat kompleks dan rumit, sehingga kedua bagian sisinya dapat difungsikan sebagai jalur – jalur pengawatan, PCB ini juga
berfungsi sebagai dudukan komponen – komponen. Pada saat rangkaian
dihubungkan dengan umber tegangan, maka jalur – jalur pengawatan pada PCB ini
akan berfungsi sebagai penghantar arus listrik.Jalur – jalur pengawatan tersebut akan menghubungkan satu komponen dengan komponen yang lain secara terpadu, sehingga berbentuk suatu rangkaian elektronik.Menggunakan PCB didalam perakitan – perkitan peralatan elektronik, diperoleh keuntungan antara lain :
1. Mudah mencari kerusakan, jika alat tersebut mengalami gangguan.
2. Dapat dibuat peralatan elektronik yang semakin kecil, karana tempat dudukan komponen dapat dipersempit.
3. Sedikit menggnakan kabel.
4. Pada peralatan yang bekerja dengan frekwensi tinggi dapat dicegah terjadinya frekuensi liar
3.3.2 Lapisan Pembentuk PCB
Gambar 3.8 PCB
Walau jika dilihat sekilas PCB hanya berupa sebuah papan, namun papan tersebut ternyata memiliki beberapa lapis dengan bahan material penyusun yang berbeda-beda. Jika diibaratkan, lapisan tersebut mirip dengan kue lapis. Berikut merupakan struktur dan komposisi dari PCB.
a. Substrat (Lapisan Standar)
Bahan lapisan pertama yang biasanya menjadi dasar sebuah PCB disebut dengan substrat, yang dapat berupa FR2 (Flame Resistant) dan FR4.
Flame resistant 2 merupakan istilah yang merujuk pada kertas bonfing resin sintetis. FR2 dibuat dengan cara membuat sehelai kertas diserapi oleh resin plastik. Resin plastik yang digunakan merupakan bahan kimia bernama formaldehida fenol.
Sementara itu, FR4 sendiri terbuat dari anyaman fiberglass yang telah menjalani proses pelapisan dengan resin epoksi. Jika dibandingkan dengan FR2, FR4 memiliki daya serap air lebih rendah, sehingga menjadikannya material dengan daya isolasi baik yang juga memiliki ketahanan terhadap temperatur hingga 140oC. Dengan kualitas ini, PCB berbahan substrat FR4 harganya lebih mahal dibandingkan dengan FR2.
b. Tembaga
Lapisan selanjutnya adalah tembaga pipih yang direkatkan ke bagian substrat dengan cara dilaminasi pada temperatur tertentu. Karena PCB sendiri ada dua jenis, maka jumlah lapisan tembaga bergantung dari jenis PCB tersebut.
Untuk Single Sided PCB, hanya akan dilapisi oleh satu lapisan tembaga di salah satu sisi substrat, sementara untuk Double Sided, di kedua sisinya dilapis dengan tembaga. Perkembangan teknologi saat ini sudah semakin maju sehingga pelapisan tembaga pun disesuaikan denga kebutuhan.
Terdapat pula PCB yang dilapisi hingga 16 lapisan tembaga karena kebutuhan rangkaian elektronik yang diinginkan.
c. Soldermask
Merupakan lapisan setelah tembaga, yang fungsinya menjaga agar lapisan tembaga dan jalur konduktor tidak mengalami kontak yang tak disengaja. Soldermask juga cukup penting untuk mencegah terjadinya solder short (hubungan singkat solder). Pada umumnya, lapisan soldermark memiliki warna hijau, dan ada pula beberapa yang warnanya biru atau merah.
d. Silkscreen
Berfungsi untuk memberikan indikator atau tanda bagi komponen- komponen elektronika yang dirangkai dalam PPCB, sehingga orang pun lebih mudah merangkai sebuah rangkaian. Silkscreen ini biasanya berwarna putih atau hitam, dengan cetakan huruf, angka, dan simbol pada PCB.
3.3.3 jenis-jenis PCB
Gambar 3.9 Penyusun jenis-jenis PCB
Seperti telah disinggung sebelumnya, secara umum PCB dapat dibagi menjadi tiga jenis berdasarkan jumlah layernya, yaitu PCB single layer(single sided) dan PCB double layer (double sided), dan multilayer. Dari ketiga jenis PCB tersebut, kemudian terbagi lagi menjadi beberapa macam.
1. Single Sided PCB : Merupakan jenis PCB yang hanya memiliki satu lapisan komponen tembaga di salah satu sisi substratnya. PCB jenis Single Sided banyak digunakan untuk berbagai rangkaian elektronik sederhana dengan biaya produksi yang relatif murah.
2. Double Sided PCB : Di lain sisi, double side PCB merupakan jenis PCB dengan dua lapisan tembaga di masing-masing sisi substratnya. Biasanya, terdapat lubang-lubang yang berfungsi sebagai penghubung kedua lapisan tembaga tersebut.
3. Multilayer PCB :Memiliki beberapa lapis tembaga (yang jumlahnya lebih dari 2 lapis. Antar lapisan tembaga pada PCB multilayer dipisahkan dengan lapisan insulator. Biasanya digunakan untuk rangkaian elektronik kompleks yang membutuhkan cukup banyak konduktor. Terdapat beberapa jenis multilayer PCB, ada yang 4 , 6, 10, hingga 16 lapis tergantung kerumitan rangkaian.
Selain berdasarkan layer yang dimiliki, PCB juga bisa dikelompokkan berdasarkan fleksibilitasnya, artinya kaku atau tidaknya PCB tersebut untuk sebuah rangkaian.
Berdasarkan fleksibilitasnya, PCB dibagi menjadi 3 macam :
1. Rigid PCB (Kaku) : Artinya, papan rangkaian kaku dan tidak dapat dilenturkan atau dilipat. Berguna untuk bahan substrat yang kaku layaknya fiberglass.
2. Flex PCB (Fleksibel) : Substratnya terbuat dari bahan plastik yang cukup mudah dibengkokkan, dilenturkan, dan diatur. Dengan menggunakan Flex PCB, rangkaian mudah dibengkokkan tanpa merusaknya.
3. Rigid-Flex PCB : Gabungan dari PCB kaku dan fleksibel. Biasanya, beberapa Rigid PCB saling terhubung dengan menggunakan Flex PCB.
3.3.4 Alat dan bahan pembuatan PCB
Alat dan bahan pembuatan PCB adalah sebagai berikut : 1. Papan Pcb
Printed Circuit Board (PCB) adalah sebuah papan rangkaian yang terbuat dari bahan ebonit( Pertinax) atau fiber glass dimana salah satu sisi permukaannya dilapisi dengan tembaga tipis.Jenis ini umumnya disebut single side karana hanya memiliki satu permukaan yang berlapiskan tembaga. Sedangkan PCB yang kedua sisinya digunakan untuk pembuatan rangkaian yang bersifat kompleks dan rumit, sehingga kedua bagian sisinya dapat difungsikan sebagai jalur – jalur pengawatan, PCB ini juga berfungsi sebagai dudukan komponen – komponen.
2. Kertas Milimeter Block
Kertas milimeter block adalah kertas bergaris yang memiliki block kotak bergaris yang telah terukur. Dimana kertas milimeter block dalam pembuatan papan PCB digunakan untuk menggambar gambar rangkaian, gambar tata letak komponen, dan gambar jalur PCB
3. Setrika
Setrika ini berfungsi untuk menggosok gambar rangkaian yang sudah di print ke permukaan papan PCB polos agar dapat digunakan untuk membuat projek tersebut
4. Pelarut Pcb
Bahan Pelarut untuk menghilangkan lapisan tembaga pada papan PCB yang tidak tergambar pola jalur (tidak tertutup tinta) adalah dengan
melakukan etching (pelarutan). Ada beberapa bahan kimia yang dapat dipergunakan untuk etching diantaranya adalah larutan :
1.Feri Clorida (FeCl3) 2.Natrium Sulfat (Na2SO4) 3.Asam Nitrat (HNO3)
4.Asam Clorida + Perhidrosida (HCl + H2O2) 5. Amplas
Amplas (kadang juga disebut kertas pasir) adalah sejenis kertas yang digunakan untuk membuat permukaan benda - benda menjadi lebih halus dengan cara menggosokkan salah satu permukaan amplas yang telah ditambahkan bahan yang kasar kepada permukaan benda tersebut.
6. Pisau Cutter
Cutter memiliki beragam bentuk dan ukuran, ada yang besar, sedang, dan kecil. Ada yang berbentuk bulat, panjang atau seperti gantungan kunci.
Tapi meskipun memiliki berbagai bentuk dan ukuran yang berbeda - beda, fungsi cutter cuma satu, yaitu untuk memotong.
7. Bor Pcb
Bor PCB adalah merupakan bor listrik tangan mini yang digunakan untuk membuat lubang pada PCB, lubang - lubang yang terdapatdi
bantalan PCB
yang berfungsi untuk menaruh kaki komponen elektronika dan skrup ulir.
3.3.5 Proses Pembuatan PCB Secara Manual Tahap perancangan pembuatan pcb
1. Didesain dan dirancang rangkaian dengan software eagle
2. pada software eagle di konversi dari skematik menjadi board sehingga seperti gambar berikut
Gambar 3.10
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.
3.4 Pengujian Komponen
3.4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega328
Agar dapat mengetahui rangkaian mikrokontroler yang dibuat memang sudah dapat beroperasi, maka dilakukanlah pengujian rangkaian mikrokontroler. Pengujian dilakukan dengan cara memasukkan program ke mikrokontroler, dan kemudian melihat apakah mikrokontroler dapat mengeksekusi program yang dibuat. Berikut merupakan program yang dimasukkan pada saat pengujian rangkaian mikrokontroler:
void setup() {
pinMode(4, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(4, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(4, LOW);
delay(1000);
}
Program ditujukan untuk mengedipkan Led yang terhubung pada pin 4 pada rangkaian mikrokontroler dengan jeda waktu kedip 1 detik. Jika led yang terhubung pada pin 4 sudah dapat berkedip dengan jeda 1 detik ketika program tersebut dieksekusi mikrokontroler, maka dapat dikatakan rangkaian mikrokontroler yang dibuat sudah dapat bekerja dengan normal.
3.4.2 pengujian Rangkaian LCD
Untuk melakukan pengujian LCD, maka diperlukan rangkaian mikrokontroler juga sebagai sarana pembantu pengujian. Hal ini diperlukan karena LCD hanya dapat bekerja berdasarkan perintah mikrokontroler. Agar dapat berkomunikasi, maka dihubungkanlah pin SDA pada IC PCF8574T pada pin A4 rangkaian mikrokontroler, dan pin SCL pada IC PCF8574T dihubungkan pada pin A5 mikrokontroler.
Kemudian pada mikrokontroler dimasukkan program berikut:
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,20,4);
void setup() {
lcd.init();
lcd.backlight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Hello World!");
}
void loop() {
}
Maka, hasil pengujian akan tampak sebagai berikut:
Gambar 3.11 LCD
3.4.3 Pengujian Tombol
Untuk melakukan pengujian rangkaian tombol, maka diperlukan pengukuran tegangan pada titik-titik tertentu pada rangkaian seperti gambar berikut:
Gambar 3.12 Rangkaian Pengujian Tombol
Berikut merupakan table hasil pengukuran tegangan pada tiap titik-titik test point:
Tabel 3.1 Pengujian Rangkaian Tombol
Tabel 3.2 Pengujian Rangkain Tombol
Tombol Keadaan
Tegangan pada test point
TP4 TP5 TP6
SW2
Ditekan 0V
DC 5V DC 0V DC Tidak
Ditekan
5V
DC 0V DC 5V DC
Tabel 3.3 Pengujian Rangkaian Tombol
3.4.4 Pengujian Rangkaian Power Supply
Pengujian rangkaian power supply dilakukan dengan cara memberikan input power supply dengan tegangan 12V DC. Maka output dari power supply akan 5V
Tombol Keadaan Tegangan pada test point
TP1 TP2 TP3
SW1
Ditekan 0V
DC 5V DC 0V DC Tidak
Ditekan
5V
DC 0V DC 5V DC
Tombol Keadaan Tegangan pada test point
TP7 TP8 TP9
SW3
Ditekan 0V DC 5V DC 0V DC Tidak
Ditekan 5V DC 0V DC 5V DC
DC. Pengukuran output ini dilakukan pada titik TP1 seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut:
Tabel 3.4 Pengujian Rangkaian Power Supply
Vin ( V ) Vout ( V )
12 Volt 5 Volt
3.4.5 Pengujian Sesor Hall
Sensor hall merupakan alat yang digunakn untuk mendeteksi pergerakan yang terjadi pada magnet tipping bucket. Sensor hall akan menghitung berapa pergerakan magnet tipping bucket dan akan mengirim sinyal ke mikrokontroler. Sehingga akan ditampilkan berapa curah hujan yang didapat persatuan waktu. Seperti pada gambar .
Gambar 3.12 Pengujian Sensor Hall
3.5 Flowchart
Gambar 3.13 Flowchart Mulai
Inisialisasi Variabel Sensor
Inisialisasi Jaringan Wifi
Jumlah Curah Hujan
Tampilkan Data Curah Hujan Di LCD
Kirim Data Melalui Wifi
3.6 Pengujian Alat
Gambar 3.7 Alat
#define BLYNK_PRINT Serial
#include <SoftwareSerial.h>
#include <ESP8266_Lib.h>
#include <BlynkSimpleShieldEsp8266.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#define led 4
#define sensor 3
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);
SoftwareSerial EspSerial(10,11);
ESP8266 wifi(&EspSerial);
char auth[] = "5p2AdpwO7Ut6NPSlXiTYvZU7z8DvIIDb";
char ssid[] = "Rosdiana";
char pass[] = "sukamubebas";
long currentMillis = 0;
long previousMillis = 0;
int interval = 1000;
int timerCounter = 0;
int timerInterval = 60;
volatile int pulseCount = 0;
float curahHujan = 0.0;
void pulseCounter(){
pulseCount++;
}
void setup() { Serial.begin(9600);
EspSerial.begin(9600);
delay(50);
pinMode(led,OUTPUT);
pinMode(sensor,INPUT);
Blynk.begin(auth, wifi, ssid, pass);
delay(50);
lcd.init();
lcd.backlight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Counter: ");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("CH: mm/Jam");
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(sensor), pulseCounter, FALLING);
}
void loop() {
currentMillis = millis();
if(currentMillis - previousMillis > interval){
previousMillis = millis();
timerCounter++;
if(timerCounter >= timerInterval){
timerCounter = 0;
pulseCount = 0;
} }
curahHujan = pulseCount * 0.7;
Blynk.virtualWrite(V1, String(curahHujan,2));
lcd.setCursor(8,0);
lcd.print(" ");
lcd.setCursor(8,0);
lcd.print(pulseCount);
lcd.setCursor(3,1);
lcd.print(" ");
lcd.setCursor(3,1);
lcd.print(curahHujan);
Blynk.run();
delay(50);
} Data alat
Curah Hujan ( mm ) Hitungan Tipping Bucket Waktu
16.8 24 30 s
17,5 25 30 s
16,1 23 30 s
16,8 24 30 s
18,9 27 30 s
BAB IV
PEMBAHASAN HASIL PENGUKURAN
4.1 Analisa Hasil Pengukuran dan Pembanding Dengan Data BMKG 4.1.1 Tipping Bucket
Pengukuran dilakukan dengan membuat hujan buatan selama 30 detik pada alat tipping bucket dan penakar hujan. Pekukuran dilakukan sebanyak lima kali dan membandingkan hasil pengukuran yang didapat alat dengan penakar hujan.
Alat Rancangan (mm) Alat Standar (mm) Waktu Pengambilan
16,8 17 30 detik
17,5 18 30 detik
16,1 17 30 detik
16,8 17 30 detik
18,9 19 30 detik
4.2 Kalibrasi Alat Curah hujan = RR
Persen ralat yang didapat:
1. RR1 = x 100% = -1,1% = 1,1%
2. RR2 = x 100% = -2,7% = 2,7%
3. RR3 = x 100% = -5,2% = 5,2%
4. RR1 = x 100% = -1,1% = 1,1%
5. RR1 = x 100% = -0,5% = 0,5%
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan
Setelah dilakukan perancangan, pengujian, dan analisa system. Maka dapat disimpulkan bebrapa hal yang dapat digunakan untuk perbaikan dan pengembangan selanjutnya, yaitu:
1. Metode tipping bucket adalah salah satu cara yang dilakukan untu menentukan data curah hujan. Curah hujan akan jatuh dan mengenai corong tipping bucket. Curah hujan yang terdeteksi minimal 0.7 mm. pengamatan akan dilakuakn selama satu menit dan data akan ditampilkan pada LCD.
2. Sensor hall akan mendeteksi tetesan air yang masuk melalui corong tipping bucket. Setiap tetesan akan dihutung dan data dikirim ke mikrokontoler.
5.2 Saran
Pembuatan tugas proyek ini tidak lepas dari berbagai macam kekurangan dan kesalahan, maka dari itu agar sitem dapat menjadi lebih baik diperlukan sebuah pengembangan selanjutnya, yaitu:
1. pada perancangan selanjutnya diharapkan rangkaian system dari alat dapat lebih baik lagi.
2. pada perancangan selanjutnya diharapkan dapat menambah komponen atau variabel-variabel lain.
DAFTAR PUSTAKA
Bahrin. (2017). Sistem Kontrol Penerangan Menggunakan Arduino Uno. Gorontalo:
Universitas Ichsan.
Chen, A. (2006). Hardwaremag The Power to Decide. Singapore: Netgear.
Farida Budi Utami, R. (2018). Cara Baru Membaca Cuaca. Bali: World Neighbors.
Saputra, h. d. (2013). perancangan dan pembuatan sensor curah hujan tipe tipping bucket dengan tampilan LCD. Malang : universitas brawijaya.
Sigit Wasista, S. (2019). Aplikasi Internet Of Things (IoT) dengan Arduino dan Android. Yogyakarta: Group penerbitan CV Budi Utama.
Susilo ilyas sadad . (2015). Analisa Karakteristik Curah Hujan . Lampung: Fakultas Teknik Program Studi Sipil.
