8
3.1. Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras.
Perangkat keras yang menyusun skripsi ini menjadi satu sistem terdiri dari beberapa bagian yaitu:
1. Tabung Larutan Asam Dan Basa 2. Mikrokontroler Atmega 8535
3.1.1. Tabung Larutan Asam dan Basa.
9
Gambar 3.1 Rancangan Mekanik Tabung.
Perancangan drum menggunakan drum plastik yang dikarenakan cairan yang akan ditampung oleh drum adalah larutan kimia, sehingga drum awet.
10 3.1.2 Mikrokontroler 8535.
Mikrokontroler Atmega 8535 digunakan sebagai , kontrol utama didalam sistem alat yang dibuat.Mikrokontroler digunakan sebagai penerima data dari sensor suhu,sensor pH, flow sensor, dan sebagai pengontrol perintah hidup atau tidaknya pompa cairan asam atau basa,dan menjaga agar pH terus stabil di nilai pH 7.0-7.4 .
Mikrokontroler Atmega 8535 termasuk dalam mikrokontroler keluarga AVR yang diproduksi oleh Atmel Corporation. Fasilitas – fasilitas yang dimiliki oleh Atmega 8535 antara lain:
1. Memori flash sebesar 8kB. 2. 512 Byte EEPROM. 3. 512 Byte SRAM.
4. Tiga buah timer/counter. 5. Delapan saluran 10-bit ADC. 6. Serial USART.
7. Interupsi internal/external.
8. 32 saluran input/output (PORTA, PORTB, PORTC, PORTD).
11
Gambar 3.3. 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. PORT A juga memiliki fungsi khusus yaitu sebagai saluran masukan Analog to Digital Converter (ADC) 10 bit. 2. PB0 – PB7 adalah delapan saluran port B. Port ini dapat difungsikan
sebagai saluran input/output. PORT B juga memiliki fungsi khusus sebagai SPI, komparator analog dan timer/counter.
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
12
Tabel 3.1. Konfigurasi Penggunaan Port pada Mikrokontroler.
PORT KONEKSI
PORTA.0 Data ADC Sensor Suhu
PORTA.1 Data ADC Sensor pH
PORTB LCD
PORTD.2 Data Flow Sensor
PORTD.3 Data Flow sensor
PORTC.3 Driver AC mengukur pH air, pada perancangan ini digunakan sensor pH PE-03 yang dapat membaca kadar pH 0-14 dengan ketelitian 59,1 mV per perpindahan nilai pH .
13
Tabel 3.2. Beda Potensial Nilai pH.
Besarnya beda potensial 59,1 mV tersebut memenuhi persamaan
Slope = - 2×3 ��
� � [mV/pH]
Dengan:
R : Ketetapan gas umum (8,314 J/mol.K)
T : Temperatur (oK)
n : Muatan ion H+
F : Ketetapan faraday (9,468.104 Coulombs/mole)
Slope
= -
2 × 3 × 8.314 × 298.1514 3.1.4. LCD (Liquid Crystal Display).
LCD pada skripsi ini merupakan salah satu komponen pada bagian interface yang digunakan untuk menampilkan suhu air, jam, dan pH air. LCD yang digunakan pada skripsi ini merupakan LCD 20x4. LCD ini memiliki 4 baris karakter dan setiap barisnya terdiri atas 20 karakter.
Tabel 3.3. Konfigurasi pin LCD 20x4.
15
Gambar 3.5. LCD 20 × 4.
3.1.5. Pompa Air
Pompa air di alat ini berguna sebagai pemompa cairan asam dan basa yang terletak di dalam drum penampungan.Pompa yang digunakan dalam perancangan alat ini adalah pompa air AC 43 watt yang dapat di letakan didalam air lebih dari 2 meter, yang mempunyai debit 2800 Liter / jam.
16 3.1.6. Sensor LM35
Sensor suhu berfungsi untuk mengetahui temperatur di dalam air.Data temperatur tersebut dikonversi ke dalam data digital yang kemudian diproses oleh mikrokontroler yang kemudian ditampilkan sebagai data suhu air.Sensor yang digunakan adalah LM35, sensor ini diletakan di dalam air bersama sensor pH di dalam balancing tank.
17 3.1.7. Modul Penguat pH
pH meter adalah alat ukur yang sangat sensitif, yang cara kerjanya adalah dari beda potensial yang ditimbulkan oleh elektroda sensor.Arus keluaran dari elektroda sangat kecil dalam orde nano ampere (nA),maka dipergunakan rangkaian penyangga (buffer), yang mempunyai karakteristik penguat yang mempunyai impedansi masukan yang sangat besar.
Modul ini mempunyai 3 pin yang dipakai yaitu pin VCC,pin ground, dan pin ouput data tegangan.
Gambar 3.8. Modul Buffer pH.
3.1.8. Driver Motor
18
Gambar 3.9. Skema Driver AC.
3.1.9. RTC DS1307
RTC berguna sebagai penanda waktu yang harus dilaporkan kepada operator setiap harinya bersamaan dengan nilai data pH air
kolam.Pada pembuatan alat dalam skripsi ini digunakan RTC jenis DS1307. Dari rangkaian RTC hanya ada 2 pin saja yang digunakan untuk dikoneksikan ke mikrokontroler. Pin-pin tersebut yaitu SDA
19
Gambar 3.10. Rangkaian RTC DS1307.
Gambar 3.11. Modul RTC DS1307.
3.1.10. Flow Sensor
Untuk mengetahui debit dan batasan berapa cairan asam atau basa yang akan dipompa kedalam balancing tank, maka digunakan
flow sensor. Sensor ini Menggunakan model YF-S201 yang dapat membaca range debit 1-30 L/menit. Dengan konfigurasi kabel merah
20
Gambar 3.12. Skema Flow Sensor.
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.
21
Gambar 3.13. Diagram Alir Sistem.
Salah satu komponen terpenting pada alat ini adalah sensor pH PE-03. Sensor ini adalah pusat informasi data awal, yang mana setelah mengambil data akan diproses oleh mikrokontroler untuk ditampilkan dalam interface berupa nilai pH. Didalam menu LCD sendiri terdapat bagian tampilan nilai pH, suhu, serta jam, menit, detik, tanggal, bulan, tahun. Setelah itu barulah data akan di cek apakah nilainya kurang dari batas netral, dan apakah melebihi batas netral. Jika pH tidak dalam kondisi netral maka otomatis alat ini akan menetralkan air tersebut, kemudian akan nada rentang waktu untuk alat ini memulai kembali membaca data pH air dari awal lagi.
22
memasukan nilai ADC terhadap nilai pH kedalam chart line Microsoft Excel.seperti Gambar 3.13, dengan cara memasukan 3 sampel nilai, pH 4 di nilai ADC 400, pH 7 di ADC 500, pH 10 di ADC 600.
- Sumbu adalah nilai dari ADC.
- Sumbu Y adalah nilai pH.
