9
BAB III
PERANCANGAN SISTEM
Pada bab ini akan dibahas mengenai perancangan dan realisasi dari perangkat keras maupun perangkat lunak dari setiap modul yang dipakai pada skripsi ini.
3.1. Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras
Perangkat keras yang menyusun skripsi ini menjadi satu sistem terdiri dari beberapa bagian yaitu:
1. Mekanik Tabung Pengering 2. Sensor Suhu dan Kelembaban 3. Mikrokontroler Atmega 8535 4. LCD (Liquid Crystal Display)
5. Keypad
6. Elemen Pemanas 7. Untai Saklar
3.1.1. Mekanik Tabung Pengering
Drum pengering cengkeh yang dirancang berdimensi panjang 121 cm dan berdiameter 77 cm. Di dalam drum pengering ini terdapat plat besi yang bertugas untuk mengaduk cengkeh agar cengkeh kering secara merata.
Perangkat keras yang digunakan untuk menunjang kinerja mesin pengering ini adalah elemen pemanas dengan daya maksimal 600 watt. Drum pengering cengkeh dirancang menggunakan elemen pemanas yang akan ditiup dengan
10
Gambar 3.1. Skema realisasi tabung pengering
Keterangan Gambar: 1. Motor AC 2. Kontrol pada alat 3. Drum pengering
4. Saluran udara panas dari blower
3.1.2. Sensor Suhu dan Kelembaban
Untuk melakukan pengukuran suhu dan kelembaban di dalam ruang pengeringan, digunakan sensor SHT 11. Sensor SHT 11 ini merupakan sensor yang dapat melakukan pengukuran suhu dan kelembaban sekaligus. SHT 11 merupakan sensor berteknologi digital, tidak memerlukan kalibrasi dan stabil.
11
SHT 11 mampu melakukan pengukuran suhu dengan kisaran -40℃ – 123,8℃ dengan akurasi ±0.4℃ dan pengukuran kelembaban dengan kisaran 0 – 100%RH dengan akurasi ±3%RH. Karena merupakan sensor digital, maka sensor ini dapat dihubungkan ke mikrokontroler untuk proses perhitungan suhu dan kelembaban. Koneksi dengan mikrokontroler menggunakan fasilitas koneksi interface 2-wire.
Gambar 3.3. Koneksi SHT 11 dengan Pengendali Mikrokontroler
a. Sumber Tegangan
SHT 11 memerlukan sumber tegangan antar 2,4 – 5,5 V. Tegangan yang direkomendasikan adalah 3,3 V. Setelah diberi tegangan, SHT 11 memerlukan waktu 11 ms untuk me-reset data yang artinya tidak boleh ada perintah sebelum mencapai kondisi tersebut.
b. Protokol
Untuk berkomunikasi dengan mikrokontroler, ada 2 pin pada SHT 11 yang dapat digunakan, yaitu:
Pin SCK (Serial Clock Input)
Pin SCK ini berfungsi untuk sinkronisasi koneksi antara mikrokontroler dengan SHT 11. Jika VDD < 4,5 V, maka frekuensi maksimal SCK hanya sampai 1 MHz, tetapi jika VDD > 4,5 V maka frekuensi maksimal dapat mecapai 10 MHz.
Pin DATA
12
terjadi transmisi data dari mikrokontroler ke SHT 11, pin DATA harus stabil ketika pin SCK bernilai 1. Untuk menghindari sinyal yang bertumbukan, mikrokontroler agar mengatur pin DATA bernilai 0. Pin data ini membutuhkan resistor pull-up untuk mengangkat sinyal ke kondisi high.
c. Pengukuran
Setelah mengirim perintah (‘00000101’ untuk kelembaban, dan
‘00000011’ untuk suhu), mikrokontroler harus menunggu sekitar 210 ms
sampai pengukuran selesai. Setelah pengukuran selesai, SHT 11 mengatur pin DATA menjadi low dan masuk ke idle state. Mikrokontroler harus menunggu data siap diambil terlebih dahulu sebelum mengatur pin SCK kembali membaca data. Data hasil pengukuran sensor disimpan sampai data dibaca oleh mikrokontroler. Sensor secara otomatis akan kembali ke Sleep Mode setelah pengukuran dan komunikasi dengan mikrokontroler selesai.
Gambar 3.4. Pemasangan SHT11
3.1.3. Mikrokontroler 8535
bertugas memproses data hasil pengukuran suhu dan kelembaban oleh SHT 11 dan menampilkan nya pada LCD serta mem
Mikrokontroler Atmega 8535 termasuk dalam mikrokontroler keluarga AVR yang diproduksi oleh
Gambar 3.5. merupakan konfigurasi pin mikrokontroler ATMega 8535 dengan penjelasan sebagai berikut:
1. PA0 – PA7 adalah delapan saluran port A. Port ini dapat difungsikan sebagai saluran input/output.
saluran masukan
2. PB0 – PB7 adalah delapan saluran port B. Port in saluran input/output
komparator analog
13
roses data hasil pengukuran suhu dan kelembaban oleh SHT 11 dan menampilkan nya pada LCD serta memproses inputan dari
Mikrokontroler Atmega 8535 termasuk dalam mikrokontroler keluarga AVR yang diproduksi oleh Atmel Corporation. Fasilitas – fasilitas yang dimiliki oleh Atmega 8535 antara lain:
ut/output (PORTA, PORTB, PORTC, PORTD).
Gambar 3.5. Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATMega 8535
. merupakan konfigurasi pin mikrokontroler ATMega 8535 dengan penjelasan sebagai berikut:
PA7 adalah delapan saluran port A. Port ini dapat difungsikan sebagai
input/output. PORT A juga memiliki fungsi khusus yaitu sebagai saluran masukan Analog to Digital Converter (ADC) 10 bit.
PB7 adalah delapan saluran port B. Port ini dapat difungsikan sebagai
input/output. PORT B juga memiliki fungsi khusus sebagai SPI,
analog dan timer/counter.
roses data hasil pengukuran suhu dan kelembaban oleh SHT 11 roses inputan dari keypad.
Mikrokontroler Atmega 8535 termasuk dalam mikrokontroler keluarga AVR fasilitas yang dimiliki oleh
(PORTA, PORTB, PORTC, PORTD).
ikrokontroler ATMega 8535
. merupakan konfigurasi pin mikrokontroler ATMega 8535 dengan
PA7 adalah delapan saluran port A. Port ini dapat difungsikan sebagai PORT A juga memiliki fungsi khusus yaitu sebagai
14
3. PC0 – PC7 adalah delapan saluran port C. Port ini dapat difungsikan sebagai saluran input/output. PORT C juga memiliki fungsi khusus yaitu sebagai komparator analog dan timer/counter.
4. PD0 – PD7 adalah delapan saluran port D. Port ini dapat difungsikan sebagai salurana input/output. PORT D juga memiliki fungsi khusus sebagai komparator analog, saluran interupsi external, dan komunikasi serial.
5. RESET adalah pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.
6. VCC adalah pin yang digunakan untuk memberi masukan daya sebesar 5V. 7. XTAL2 adalah pin masukan external clock.
8. XTAL1 adalah pin masukan external clock.
9. AREF adalah pin masukan tegangan referensi ADC. 10.GND adalah pin ground.
11.AVCC adalah pin untuk masukan tegangan ADC.
Konfigurasi penggunaan port pada mikrokontroler Atmega 8535 pada skripsi ini dijelaskan pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1. Konfigurasi Penggunaan Port pada Mikrokontroler
3.1.4. LCD (Liquid Crystal Display)
LCD pada skripsi ini merupakan salah satu komponen pada bagian interface
15
Gambar 3.6. adalah gambar LCD 16x4 dan tampilan menu pada LCD.
Gambar 3.6. LCD 16 x 4
Konfigurasi pin LCD 16x4 ditunjukkan pada Tabel 3.2.
Tabel 3.2. Konfigurasi pin LCD 16x4
No. Pin
Nama Pin Keterangan
1 Vss Ground
2 Vdd Catu daya LCD 5V.
3 VO Kontras
4 RS Register Select
5 R/W Read/Write
6 E Enable
7 DB0 Data bit 0
8 DB1 Data bit 1
9 DB2 Data bit 2
10 DB3 Data bit 3
11 DB4 Data bit 4
12 DB5 Data bit 5
13 DB6 Data bit 6
14 DB7 Data bit 7
3.1.5. Keypad
Keypad ini merupakan komponen dari bagian
pengguna dapat memberi
Keypad ini dibuat de
ada delapan pin yang akan dihubungkan dengan mikrokontroler, yaitu empat pin baris dan empat pin kolom.
Gambar 3.7.
3.1.6. Elemen Pemanas
Pada perancangan mesin pengering ini digunakan elemen pemanas untuk mengeringkan cengkeh. Untuk mengeluarkan panas yang dihasilkan elemen pemanas maka dipasang blower untuk mengalirkan udara panas agar masuk ke dalam tabung pengering. Tegangan elemen ini adalah 220 VAC dan daya untuk elemen pemanas 600
Elemen pemanas ini be pengering agar sesua
udara, elemen pemanas ini juga digunakan untuk mempertahankan suhu di dalam ruangan jika suhu dari pengguna menginginkan suhu di
16
ini merupakan komponen dari bagian interface. Melalui
pengguna dapat memberi input untuk selanjutnya diproses oleh mikrokontroler. ini dibuat dengan 16 buah tombol yang disusun secara
delapan pin yang akan dihubungkan dengan mikrokontroler, yaitu empat pin dan empat pin kolom. Adapun skema scanning keypad
Gambar 3.7. Skema Scanning Keypad
Elemen Pemanas
Pada perancangan mesin pengering ini digunakan elemen pemanas untuk mengeringkan cengkeh. Untuk mengeluarkan panas yang dihasilkan elemen pemanas maka dipasang blower untuk mengalirkan udara panas agar masuk ke abung pengering. Tegangan elemen ini adalah 220 VAC dan daya untuk
600 watt.
Elemen pemanas ini berfungsi untuk menaikkan suhu udara di dalam ruang agar sesuai dengan suhu yang diinginkan. Selain untuk menaikkan suhu pemanas ini juga digunakan untuk mempertahankan suhu di dalam ruangan jika suhu dari pengguna menginginkan suhu di atas suhu kamar
Gambar 3.8. Elemen Pemanas
. Melalui keypad ini, untuk selanjutnya diproses oleh mikrokontroler.
n secara matrix, sehingga delapan pin yang akan dihubungkan dengan mikrokontroler, yaitu empat pin
scanning keypad ditunjukan oleh
Pada perancangan mesin pengering ini digunakan elemen pemanas untuk mengeringkan cengkeh. Untuk mengeluarkan panas yang dihasilkan elemen pemanas maka dipasang blower untuk mengalirkan udara panas agar masuk ke abung pengering. Tegangan elemen ini adalah 220 VAC dan daya untuk
rfungsi untuk menaikkan suhu udara di dalam ruang Selain untuk menaikkan suhu pemanas ini juga digunakan untuk mempertahankan suhu di dalam
17 3.1.7. Untai Saklar
Untai saklar pada skripsi ini digunakan untuk mengaktifkan komponen – komponen yang aktif pada tegangan AC 220 V. Komponen - komponen tersebut antara lain elemen pemanas, sistem pendingin, lampu.
Untai saklar ini terdiri dari komponen – komponen berupa resistor, transistor TIP 31, relay AC 220V. Gambar untai saklar ini dapat dilihat pada Gambar 3.9.
Gambar 3.9. Untai Saklar
Nilai R1 didapat menggunakan perhitungan sebagai berikut:
V2 = 12V
VCE 4N25 = 0,5V
VA = V2 - VCE 4N25 (3.1)
= 12 – 0,5
= 11,5 V
RRelay = 130Ω
18
Ic= (3.2)
Ic =
Ic = 92,3 mA
IB =
(3.3)
IB = ,
IB = 7,1 mA
R1 = , (3.4)
R1 = , , ,
R1 = ,,
R1 = 1,52kΩ
Nilai R1 didekati dengan R = 1k5 Ω
19 3.2. Perancangan Perangkat Lunak
Pada bagian ini akan dijelaskan tentang perangkat lunak yang ada pada sistem. Perangkat lunak ini meliputi perancangan perangkat lunak yang ditanamkan pada mikrokontroler Atmega 8535.
Perangkat lunak yang ditanamkan pada mikrokontroler ini berguna untuk mengendalikan semua kegiatan yang dilakukan oleh tiap-tiap komponen sehingga dapat bekerja secara bersama-sama sehingga membentuk suatu sistem. Adapun perangkat lunak ini berperan dalam beberapa fungsi diantaranya pengolahan data yang berasal dari pembacaan suhu dan kelembaban oleh SHT11, pengolahan input
dan output data pada bagian interface yaitu keypad dan LCD, serta pengendalian pemanas.
Gambar 3.10. Diagram Alir Inisialisasi Sensor SHT11
20
diambil oleh SHT11 ini selanjutnya akan diproses secara digital oleh mikrokontroler.
Untuk dapat melakukan pemrosesan data-data tersebut, sensor SHT11 harus disambungkan ke board mikrokontroler. Adapun pin yang terhubung dengan mikrokontroler adalah pin SCK dan pin DATA. Pin SCK dihubungkan dengan PORTC.7 dan pin DATA dihubungkan dengan PORTC.6 pada mikrokontroler. Setelah melakukan proses pengambilan data dan pemrosesan data yang telah diambil, mikrokontroler kemudian akan menampilkan hasil pengukuran suhu dan kelembaban melalui LCD. Hasil pengukuran suhu dan kelembaban ini juga dijadikan acuan pada proses pengeringan yang dilakukan.
21
Pada perancangan perangkat lunak ini, pengaturan suhu di dalam ruangan pengeringan berasal dari inputan yang diberikan pengguna melalui bagian
interface yaitu keypad. Masukan yang telah diberikan kemudian ditampilkan pada
