Rangkaian Sistem Pengirim Perancangan Perangkat Keras

Sumber daya untuk rangkaian pengirim adalah sumber DC dari accumulator 12 volt. Hal ini dipertimbangkan karena sumber daya yang terdapat pada plant kincir angin adalah accumulator. Papan Arduino Uno Rev3 bekerja pada tegangan maksimal 20 volt, namum batas yang direkomendasikan adalah 7 sampai 12 volt. Untuk memenuhi kebutuhan sumber tegangan yang dibutuhkan mikrokontroler ATmega328 dan sistem lainnya sebesar 5 volt, papan Arduino Uno Rev3 memiliki regulator tegangan 5 volt. Rangkaian catu daya dirancang dengan satu dioda pengaman tipe 1N4007 1 ampere. Dioda tipe ini memiliki batas tegangan balik hingga 1000 volt dengan tujuan jika terjadi kesalahan pemasangan polaritas sumber daya accumulator, maka dioda akan menahan tegangan balik sehingga tidak merusak papan Arduino Uno Rev3 dan komponen yang lain pada sistem pengirim. Kapasitor sebersar 100uF ditetapkan untuk mengatasi jatuh tegangan sumber dan mengurangi riak ripple saat sumber daya yang diberikan tidak dari accumulator yaitu sumber DC 12 volt yang masih memiliki komponen AC. Gambar 3.5. menunjukkan rangkaian catu daya DC sistem pengirim. Gambar 3.5. Rangkaian Catu Daya DC Rangkaian reset eksternal berfungsi untuk reset mikrokontroler ATmega328 dan ATmega16U2 pada papan Arduino Uno Rev3. Rangkaian reset yang dibentuk berdasarkan rangkaian reset pada schematic rangkaian papan Arduino Uno Rev3 yang ditunjukkan pada gambar 3.3. Rangkaian reset terdiri dari komponen resistor sebesar 10 K Ω, dioda tipe 1N4148, kapasitor sebesar 100 nf, dan pin header untuk menghubungkan tombol tekan. Pin reset mikrokontroler adalah aktif rendah, sehingga transisi dari tinggi ke rendah saat tombol reset ditekan akan menyebabkan reset mikrokontroler. Resistor pull-up akan menjaga agar pin reset tidak berlogika rendah secara tidak sengaja. Untuk melindungi pin reset dari derau, ditambahkan kapasitor yang terhubung dengan pin reset dan ground. Dioda berfungsi untuk PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI melindungi komponen internal mikrokontroler dan membatasi tegangan pin reset terhadap ground. Gambar 3.6. menunjukkan rangkaian reset eksternal. Gambar 3.6. Rangkaian Reset Eksternal Rangkaian kartu SD merupakan rangkaian yang berfungsi untuk menghubungkan kartu SD dengan papan Arduino Uno Rev3 dalam proses penyimpanan data. Tegangan catu daya untuk kartu SD adalah 3,3 volt dihubungkan dengan pin power 3,3 volt papan Arduino Uno Rev3. Untuk mengoperasikan kartu SD digunakan jalur komunikasi data Serial Pheripheral Interface SPI masing-masing pin yang digunakan adalah pin 13 SCK, pin 12 MISO, pin 11 MOSI, dan pin 10 SS. Rangkaian kartu SD ditunjukkan gambar 3.7. Gambar 3.7. Rangkaian Kartu SD Persambungan antara papan Arduino Uno Rev3 dengan kartu SD memerlukan penyesuaian tegangan sebesar 3,3 volt, digunakan dengan konsep pembagi tegangan berdasarkan persamaan 2.1. Menetapkan nilai RB R6, R8, dan R10 sebesar 2,2 kΩ maka dapat dihitung nilai RA R5, R7, dan R9. � = � − �� � � = − , −3 = Ω ≅ Ω � = − , −3 = Ω ≅ Ω � = − , −3 = Ω ≅ Ω � = � � + � � , = � + � = − , = , Ω ≅ Ω Jadi nilai R5, R7, dan R9 yang digunakan adalah 1 kΩ merupakan nilai pendekatan dan nilai resistor yang ada dipasaran. Rangkaian indikator LED merupakan rangkaian yang berfungsi untuk menyalakan LED sebagai status sumber daya, terima data, dan kirim data. Masing-masing warna LED yang digunakan adalah merah, hijau, dan putih. Rangkaian LED indikator ditunjukkan pada gambar 3.8. Gambar 3.8. Rangkaian Indikator LED Perancangan rangkaian indikator menggunakan LED berdasarkan persamaan 2.2 rangkaian LED. LED power berwarna merah beroperasi dengan sumber 12 volt, LED terima data berwarna hijau beroperasi dengan sumber 5 volt dari pin 2, dan LED kirim data berwarna putih bekerja dengan sumber 5 volt dari pin 3. Untuk menyalakan masing-masing LED diperlukan tegangan sebesar 1,5 volt dengan arus minimal 10 mA. Maka masing- masing nilai resistansi yang diperlukan rangkaian LED adalah: PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Jadi nilai R1, R2,dan R3 yang digunakan masing- masing adalah 1 kΩ, 330 Ω, dan 330 Ω masing-masing nilai resistor merupakan pendekatan dan nilai ketersedian resistor di pasaran. Pin 0 Rx, pin 1 Tx, dan GND dihubungkan ke sistem data logger melalui perantara kabel dengan urutan masing-masing jalur pin adalah pin Tx sistem data logger ke Rx sistem pengirim, pin Rx sistem data logger ke Tx sistem pengirim dapat tidak dihubungkan dan GND sistem data logger ke GND sistem pengirim.

3.1.1.2. Kotak Sistem Pengirim

Perancangan tempat komponen kotak sistem pengirim bertujuan untuk melindungi rangkaian sistem pengirim ketika sistem pengirim digunakan diluar ruangan. Perancangan kotak komponen dilakukan dengan menyesuaikan dimensi keseluruhan rangkaian sistem pengirim. Indikator LED dan tombol tekan reset eksternal diletakkan dengan susunan yang tepat pada kotak. Jalur komunikasi dengan sistem data logger dirancang dengan pin terminal blok berjumlah tiga jalur. Lubang pada kotak dirancang untuk antena perangkat radio XBee-PRO S2B. Kotak sistem pengirim juga dilengkapi dengan alas karet yang bertujuan untuk menjaga kotak sistem pengirim agar tidak bersentuhan langsung dengan permukaan atau alas tempat kotak sistem pengirim. Gambar 3.9. menunjukkan perancangan kotak sistem pengirim tampak tiga dimensi dari enam sisi. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Gambar 3.9. Perancangan Kotak Sistem Pengirim, a. Bagian Luar Tampak Atas, b. Bagian Luar Tampak Bawah, c. Bagian Luar Tampak Samping Kiri, d. Bagian Luar Tampak Samping Kanan, e. Bagian Dalam Tampak Samping Kiri, f. Bagian Dalam Tampak Samping Kanan a b c d f e Mulai Inisialisasi Port Papan Arduino Ada Data Masuk? Selesai Tidak LED Terima Data Menyala Terhubung Sistem Penerima? Subrutin Pengiriman Paket Data Subrutin Ping LED Terima Data Menyala Simpan Paket Data di Kartu SD Void Loop Menerima Paket Data Sampai “\ n” Ya Tidak LED Kirim Data Padam Kartu SD Terbaca? LED Terima Data Padam LED Kirim Data Menyala Ya Tidak Ya Tidak Ya

3.1.2. Perancangan Perangkat Lunak

3.1.2.1. Diagram Alir Program Utama Sistem Pengirim

Diagram alir program utama sistem pengirim ditunjukkan pada gambar 3.10. Gambar 3.10. Diagram Alir Program Utama Sistem Pengirim Diagram alir program utama merupakan proses sistem pengirim secara keseluruhan yang berfungsi menerima data pengukuran dari sistem data logger dan instruksi pengiriman data yang diterima secara nirkabel ke perangkat sistem penerima. Data yang diterima sistem Mulai Kirim Karakter ‘p’ Data Masuk = ‘y’? Kembali Ya Tidak pengirim dikirimkan sistem data logger dengan waktu pengiriman 10 detik setiap satu paket data. Saat pertama program akan memeriksa perangkat kartu SD, jika tidak terbaca, maka LED terima data dan kirim data akan menyala. Setelah melakukan inisialisasi kartu SD program dirancang untuk menerima data. Jika tidak ada data yang diterima, maka LED terima data padam. Jika ada data yang diterima maka, LED terima data menyala, program dirancang untuk dapat menerima data sampai enter \n, paket data yang diterima akan disimpan pada kartu SD. Sebelum melakukan pengiriman paket data ke sistem penerima, dilakukan pengecekan koneksi nirkabel dengan sistem penerima dengan mengirimkan karakter ‘p’ ping. Jika sistem penerima memberikan jawaban dengan mengirimkan karak ter ‘y’ yes, maka paket data akan dikirimkan ke sistem penerima ditandai dengan LED kirim data menyala. Jika tidak ada balasan dari sistem penerima maka LED kirim data padam, dan paket data akan tersimpan pada kartu SD. Data yang disimpan pada kartu SD akan dikirimkan pada waktu pengiriman selanjutnya saat koneksi dengan sistem penerima terhubung, jika tidak data akan kembali disimpan pada kartu SD.

3.1.2.2. Diagram Alir Subrutin Ping

Diagram alir subrutin ping sistem pengirim ditunjukkan pada gambar 3.11. Gambar 3.11. Diagram Alir Subrutin Ping Diagram alir subrutin ping berfungsi untuk memeriksa sambungan nirkabel dengan sistem penerima. Sistem pengirim akan mengirim karakter ‘p’ ke sistem penerima sebagai perintah “ping”, jika terhubung sistem penerima akan memberi jawaban berupa karakter ‘y’. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Mulai Ambil 1 Paket Data di Kartu SD Kembali Kirim Paket Data ke Sistem Penerima Simpan Paket Data di Kartu SD Data Masuk = ‘o’? LED Kirim Data Menyala Subrutin Ping Ya Tidak Data Masuk = ‘t’? Subrutin Ping Tidak Ya Ambil 1 Paket Data di Kartu SD Kirim Paket Data ke Sistem Penerima LED Kirim Data Menyala

3.1.2.3. Diagram Alir Subrutin Pengiriman Paket Data

Diagram alir subrutin pengiriman paket data dirunjukkan pada gambar 3.12. Gambar 3.12. Diagram Alir Subrutin Pengiriman Paket Data Pengiriman paket data diawali dengan karakter ‘’ bintang dan diakhiri karakter ‘’ sesuai dengan kesepakatan dengan sistem data logger. Setelah satu paket data selesai dikirimkan, sistem penerima memeriksa paket data yang diterima dengan mencocokkan karakter pertama, karakter terakhir, dan jumlah karakter yang diterima. Jika sesuai, maka sistem penerima mengirimkan karakter ‘o’ dapat dilanjutkan mengirimkan paket data selanjutnya, tetapi jika tidak sesuai sistem penerima akan mengirimkan karakter ‘t’, paket data yang dikirimkan tersebut disimpan di kartu SD, sistem akan mengulang pengiriman paket data kembali ke sistem penerima, jika paket data yang dikirimkan tidak sesuai format selama lima kali pengulangan, maka sistem penerima akan mengirimkan karakter ‘o’ yang menyatakan paket data selanjutnya untuk dikirim. Sistem pengirim akan mengirimkan kembali paket data mulai dari prosedur pengiriman paket data yang pertama.

3.2. Perancangan Sistem Penerima

3.2.1. Rangkaian Sistem Penerima

Rangkaian sistem penerima adalah modul pabrikasi XBee USB Adapter. Modul ini berperan sebagai perantara radio XBee-PRO S2B ke sistem komputer melalui USB. Komponen pengdukung perangkat ini adalah modul radio XBee-PRO S2B yang telah dijelaskan pada subbab 3.1.1.1. Modul XBee USB Adapter yang digunakan adalah modul produksi Funduino yang menggunakan IC FT232RL pengganti IC RS232 dan memiliki koneksi port USB tipe mini- B. IC Future Technology Devices International FTDI pada modul memungkinkan komunikasi serial USB ke serial TTL level. Untuk menghubungkan modul dengan laptopPC diperlukan penghantar kabel serial USB ke USB tipe mini-B dan perlu menambahkan install driver FTDI pada laptopPC. Modul beroperasi pada tegangan 5 volt didapatkan melalui port USB laptopPC. Modul XBee USB Adapter dilengkapi dengan IC regulasi tegangan 5 volt ke 3,3 volt untuk tegangan sumber radio XBee-PRO S2B. Modul ini memudahkan konfigurasi perangkat radio sistem pengirim dan penerima yang terhubung laptopPC menggunakan perangkat lunak X-CTU tanpa perlu melalui perantara mikrokontroler dan XBee Shield V1.1.

3.2.2. Kotak Sistem Penerima

Perancangan tempat komponen kotak sistem penerima bertujuan untuk melindungi komponen rangkaian sistem pengirim yaitu modul radio XBee-PRO S2B dan XBee USB Adapter. Perancangan kotak sistem penerima dilakukan dengan mempertimbangkan letak komponen sistem penerima yaitu letak XBee USB Adapter dengan memberi ruang untuk memasukkan kabel USB dan membuat lubang untuk antena radio XBee-PRO S2B. Gambar 3.13. menunjukkan perancangan kotak sistem penerima tampak tiga dimensi dari enam sisi. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI