Diagram Blok Penelitian Komputer atau PC

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM

3.1 Diagram Blok Penelitian

Untuk mempermudah dalam mempelajari dan memahami cara kerja alat ini, maka sistem perancangan dibuat berdasarkan diagram blok dimana tiap blok mempunyai fungsi dan cara kerja tertantu. Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang adalah sebagai berikut. Sensor ultrasonik ATMega 8 PC Monitor Tinggi permukaan air RS485 RS485 Ga mbar 3.1 Diagram Blok Penelitian Gambar diatas merupakan gambar diagram blok dari seluruh sistem yang akan dirancang. Dari gambar diatas dapat dijelaskan bahwa sensor mendeteksi ketinggian air dengan sensor ultrasonic. Jarak antara air dan sensor dibaca oleh kontroler kemudian di kalibrasi ke ketingian air. Setelah itu data dimodulasi oleh RS485 kemudian dikirim ke server melalui jaringan yang ada. Pada sisi server data diterima oleh demodulator RS485 dan diubah menjadi sinyal RS232. Sinyal data RS232 kemudian diterima oleh computer PC, computer befungsi mengolah data menjadi grafik dan menyimpan data secara real time dalam database dengan format microsoft excel.

3.2 Rancangan Sistem Kendali

Universitas Sumatera Utara Rancangan sistem kendali terbagi atas dua bagian besar yaitu rancangan hardware atau rangkaian elektronik dan rancangan software atau program. Rancangan hardware terdiri dari beberapa komponen elektronika, misalnya: IC, kontroler, modem RS-485, sensor, dan lain-lain. Berikut ini akan dibahas prinsip kerja dan fungsi dari komponen-komponen utama yang digunakan.

3.2.1 Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8

Mikrokontroler yang digunakan dalam perancangan ini adalah mikrokontroler tipe AVR yaitu ATMega 8. Mikrokontroler diprogram dengan bahasa C dengan editor CV AVR versi 2.04.9 dalam rancangan ini mikrokontroler digunakan sebagai alat pembaca sensor sekaligus kalibrasi data sensor. Input mikrokontroler berasal dari sensor yaitu sensor ultrasonic. Sensor yang digunakan termasuk sensor digital dengan komunikasi dua arah. Input sensor diprogram pada port B yaitu PB.0 dan PB.1 yang ada pada pin 14 dan pin 15. Sedangkan output mikrokontroler adalah data serial yang telah ditentukan port D yaitu PD.0 untuk serial in dan PD.1 untuk serial out. Data serial keluaran mikrokontroler digunakan untuk dikirim ke komputer via jaringan RS- 485. Kecepatan baud rate untuk komunikasi serial mikrokontroler ditentukan pada 9600bps. Kristal yang ada pada pin 9 dan pin 10 adalah masukan kristal osilator untuk mengaktifkan clock sedangkan resistor pada pin 1 dan 7 berfungsi sebagai pull up agar mikrokontroler dapat direset. Konfigurasi keseluruhan dapat dilihat pada gambar rangkaian di bawah ini. Universitas Sumatera Utara 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 PC 6 RESET PD 0 RXD PD 1 TXD PD 2 INT 0 PD 3 INT 1 PD 4 XCKT0 VCC GND PB 6 XTAL1TOSC1 PB 7 XTAL2TOSC2 PD 5 T1 PD 6 AIN0 PD 7 AIN1 PB 0 IC P1 ADC5SCL PC 5 ADC4SCA PC 4 ADC3 PC 3 ADC2 PC 2 ADC1 PC 1 ADC0 PC 0 GND AREF AVCC SCF PB5 MISO PB 4 MOSIOC2 PB 3 SSOC1B PB2 OC1A PB 1 A T M E G A 8 10 K Ω AN 7805 BATERE 12V2AH 220µF25V 10µF25V 100µF50V XTAL 4MHz HC-SR04 Ultrasonic Ping Sensor 2 3 1 4 trigger echo M o d u l R S 4 8 5 5 Volt Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8 3.2.2 Rangkaian Sensor HC-SR04 Sensor merupakan sebuah komponen yang berfungsi mengubah satu besaran ke besaran lain, pada umumnya besaran listrik. Sensor yang digunakan dalam rangkaian adalah sensor yang mendeteksi jarak. Sensor bekerja dengan sinyal ultrasonic dengan frekuensi ±40kHz. Cara kerja sensor ini adalah memancarkan ultrasonic dan menunggu sinyal pantulan jika mengenai suatu objek. Lama waktu pantulan tergantung pada jarak objek dengan mengetahui besar waktu pantulan dapat dicari jarak objek. Apabila kecepatan suara diketahui dengan rumus: Tipe sensor jarak yang digunakan adalah HC-SR04 yang merupakan salah satu sensor yang cukup akurat. Sensor dapat mendeteksi jarak lebih dari 3m. dalam aplikasi ini sensor digunakan untuk mengukur ketinggian air sungai sebagai akuisisi data perubahan level ketinggian air sungai. Berikut adalah konfigurasi pin sensor yang digunakan dalam perancangan sistem. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.3 Rangkaian sensor ultrasonik HC-SR04

3.2.3 Rangkaian Modem RS485

Bagian ini merupakan sebuah modul yang terintegrasi dalam beberapa komponen lainnya. Modul RS485 ini disebut modem karena pada dasarnya alat ini bekerja dengan system modulasi dan demodulasi modem. Fungsi modul RS485 adalah mengantarkan atau mengirim data serial melalui sebuah perantara yaitu kabel jaringan dengan jarak cukup jauh maksimal 2 km data dapat dikirim melalui modem karena data termodulasi sehingga dapat dikirim melalui media kabel tanpa kehilangankerusakan data. Terdapat dua buah modul RS485 yaitu antara pengirim dan penerima data. Input modul tersebut adalah data digital dengan level ttl. Sedangkan output modul adalah sinyal RS232. Pada sisi penerima input modul adalah sinyal RS485 dan otput modul adalah sinyal RS232 sehingga dapat dihubungkan pada computer atau PC pribadi. Untuk mewujudkan hal ini biasanya digunakan sebuah IC SN75176, IC inilah yang menjadi komponen utama Modul RS485 yang didisain untuk komunikasi data. Data yang ditransmisikan oleh IC ini dikirim dalam bentuk perbedaan tegangan yang ada pada kaki A dan B dari SN75176. SN75176 berfungsi sebagai pengirim data atau penerima data tergantung dari kondisi kaki-kaki kontrolnya yaitu DE dan RE. Apabila kaki DE berlogika 0 dan RE berlogika 0, maka SN75176 berfungsi sebagai penerima data sedangkan bila kaki DE berlogika 1 dan Universitas Sumatera Utara RE berlogika 1 maka SN75176 berfungsi sebagai pengirim. Adapun Gambar IC tersebut seperti yang terlihat pada gambar berikut. A T ME G A 8 PD 1 TXD PD 0 RXD Mo dul RS 4 85 Mo dul RS 4 85 PC GND VCC 8 7 3 2 Interconnect Jaringan RS485 +5 V +5 V Reset 1 10 K Ω 9 10 PB 6 XTAL1TOSC1 PB 7 XTAL2TOSC2 XTAL 4MHz Gambar 3.4 Rangkaian Modem RS485 dan susunan pin IC SN75176 Sinyal RS485merupakan sinyal diferesial atau sering disebut differential signal, sinyal ditransmisikan sebagai V+ dan V- dimana pengirim dan peneima tidak perlu referensi yang sama. Perbedaan selisih tegangan saat kondisi logika „0‟ dan logika „1‟ lebih besar. Transmisi sinyal dalam bentuk sinyal diferensial akan lebih kebal terhadap noise disbanding single-ended signal. Berikut adalah gambar sinyal twisted pair untuk sinyal diferensial. Gambar 3.5 Diagram sinyal RS485

3.2.4 Rangkaian Power Supplay

Rangkaian power supplay pada alat ini berfungsi sebagai sumber daya untuk menghidupkaan system. Universitas Sumatera Utara Ground Baterai Ground Ke VCC ATMega 8 An 7805 12V2AH 220µF25V 10µF25V 100µF50V Gambar 3.6 Rangkaian Power supplay. Dalam rangkaian ini peneliti memakai IC regulator 7805 digunakan untuk menurunkaan tegangan 12 volt menjadi 5 volt. Dimana masukan rangkaian ini adalah dari baterai sebesar 12 volt dan keluaran rangkaian ini sebesar 5 volt dan akan di pergunakan untuk menghidupkan system dalam penelitian ini.

3.2.5 Rangkaian Buzzer

Buzzer adalah komponen yang berfungsi mengubah energi listrik menjadi energy suarabunyi. Fungsi buzzer adalah sebagai komponen yang memberikan sinyal peringatan. Buzzer yang digunakan akan mengeluarkan suara sekitar 1 KHz dengan durasi tertentu. Buzzer dihubungkan pada PD.7 pada kaki pin 13 mikrokontroler ATMega8. Gambar 3.7 Rangkaian Buzzer Universitas Sumatera Utara

3.3 Komputer atau PC

PC merupakan alat pendukung dan bukan merupakan bagian rancangan. PC dapat berupa computer desktop atau laptop. Fungsi PC adalah sebagai akuisisi data dan tampilan pada layar monitor data yang terakuisisi secara visual. PC deprogram dengan bahasa pemrograman Visual Basic sebagai system akuisisi data. Input PC adalah port komunikasi serial comport untuk input PC tanpa port serial digunakan perangkat tambahan yaitu adaptor USP-RS232 yang merupakan interfal antara computer dengan rangkaian. M o d u l R S 4 8 5 M o d u l R S 4 8 5 PC Interconnect Jaringan RS485 Monitor 5 V 5 V Gambar 3.8 Rangkaian Modul RS485 ke PC Server 3.4 Diagram Alir Sistem Perancangan software adalah proses perancangan untuk pembuatan program yang nantinya akan dijalankan oleh mikrokontroler. Sebuah mikrokontroler tidak akan bekerja sebelum diberikan program.Sebelum membuat program untuk sistem ini, ada baiknya membuat terlebih dahulu flowchart dari program yang ingin dibuat. Dengan flowchart dapat mengerti kemana arah tujuan program yang akan dibuat. Flowchart dapat dilihat pada gambar 3.9 Universitas Sumatera Utara Start Inisialisasi hardware dan kondisi awal Baca sensor ultrasonik Kalibrasi data sensor Kirim data ke server PC Ketinggian air melampaui batas acuan? Kirim kode merah pada server Kirim kode hijau pada server Tidak Ya Stop Simpan data? Simpan data ke file excel Ya Tidak Gambar 3.9 Diagram Alir Sistem Universitas Sumatera Utara BAB 4 PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM

4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8