T1 612007072 BAB III

17

BAB III

PERANCANGAN SISTEM

Pada bab ini akan dibahas mengenai perancangan dan realisasi dari modifikasi kelistrikan pada kendaraan bermotor, perangkat keras maupun perangkat lunak dari setiap modul yang dipakai pada skripsi ini. Gambar 3.1 menunjukan blok diagram sistem secara keseluruhan

Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem

1. Cara Kerja Sistem

Secara garis besar sistem ini terdiri dari sebuah mikrokontroler yang mengolah data masukan dari RTC, kemudian masukan tadi digunakan sebagai jadwal acuan dalam proses pensaklaran pada relay yang telah dipasang pada bagiaan kontak dan starter kendaraan sehingga ketika jadwal tepenuhi maka kendaraan dapat menyala secara otomatis selama durasi yang telah ditentukan oleh pengguna. Selain itu pengguna juga dapat mengetahui kondisi kendaraan melalui notifikasi SMS. Hal ini di karenakan sistem dilengkapi dengan modul GSM sebagi pengirim status ke nomor handphone pemilik kendaraan.

Cara kerja dari sistem otomatisasi pemanasan mesin kendaraan bermotor ini akan dijelaskan pada langkah-langkah kerja sistem sebagai berikut :

18

1. Saat alat pertama kali dinyalakan maka akan ada tampilan jam aktual pada layar LCD. Lalu saat menekan tombol menu, akan tertampil pilihan untuk masukan jam. Menu ini berfungsi saat kita akan memasukan data jam yang baru. Terdapat juga menu untuk memasukan data jam yang dikehendaki untuk menjalankan proses pemanasan dan menu untuk memasukan lama durasi. Setelah semua telah dimasukan maka RTC akan menyimpan data tersebut.

2. Saat jadwal terpenuhi, mikrokontroler mengawasi jalur dari regulator kiprok dan indikator netral sebelum melakukan perintah pasaklaran relay untuk menyalakan kendaraan bermotor. Sistem hanya akan menyalakan kendaraan saat regulator kiprok OFF atau berlogika “0” dan indikator netral atau indikator tuas rem tangan (pada mobil) ON atau berlogika “1”. Hal ini terkait pada sistem pengamanan saat proses pemanasan berlangsung.

3. Ketika proses pemanasan berlangsung maka mikrokontroler akan melakukan penghitungan mundur selama durasi yang telah ditetapkan.

4. Saat proses penghitungan mundur selesai, mesin akan dimatikan secara otomatis.

3.2 Perancangan Perangkat Keras

Pada sub bab ini akan dijelaskan perancangan perangkat keras yang digunakan oleh sistem. Perangkat keras yang menyusun skripsi ini menjadi satu sistem terdiri dari beberapa bagian yaitu:

1. Modifikasi kelistrikan pada kendaraan 2. Komponen power suplay

3. RTC DS1307

4. Mikrokontroler Atmega 32 5. LCD (Liquid Crystal Display) 6. Modul GSM

19 7. Modul input – output

3.2.1 Modifikasi Kelistrikan

Dibutuhkan modifikasi pada kelistrikan kendaraan bermotor terutama pada bagian saklar kontak dan starter agar alat ini mampu bekerja sebagaimana mestinya. Bagian inilah yang nantinya akan diparalel dengan menggunakan driver relay sehingga membentuk untai saklar yang kemudian akan diatur oleh mikrokontroler agar dapat menyalakan kendaraan secara otomatis. Skema modifikasi kelistrikan dapat dilihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Skema Modifikasi Kelistrikan

3.2.2 Komponen Power Suplay

Power untuk supply menggunakan regulator LM2576. LM2576 mempunyai bermacam-macam keluaran tegangan yaitu 3,3 V, 5V, 12V, dan versi adjustable. Dalam pembuatan alat ini, digunakan LM2576 dengan keluaran tegangan 5v. Konfigurasi pin LM2576 disajikan pada Gambar 3.3 dan rangkaian pada gambar 3.4.

20

Gambar 3.3 Konfigurasi pin LM2576

Gambar 3.4 Rangkaian LM2576

Penggunaan regulator LM2576 dengan keluaran 5 Volt ini bertujuan agar tegangan dari baterai (accumulator) dapat digunakan untuk memberi daya pada rangkaian yang akan dirancang. Realisasi rangkaian regulator LM2576 disajikan pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5 Realisasi rangkaian regulator LM2576

3.2.3 RTC 1307

Pada pembuatan 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 dan SCL pada kaki ke 5 dan 6 dari RTC DS1307. Port C.0 dan C.1 pada mikrokontroler digunakan untuk dikoneksikan pada pin SDA

21

dan SCL yang masing-masing telah diberi resistor pull-up sebesar 4K7. Kaki SQW diberikan led yang sebelum nya telah diberi resistor bernilai 220 Ohm untuk penanda detak. Pada rangkaian RTC ditambahkan sebuah baterai sebesar 3,3 V untuk menyuplai rangkaian RTC pada saat tidak ada sumber tegangan yang diberikan oleh mikrokontroler ke rangkaian RTC ini. Rangkaian RTC DS1307 disajikan pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6 Rangkaian RTC DS1307

3.2.4 Mikrokontroler

Pada Bab II sudah dijelaskan bahwa dalam perancangan, sistem ini menggunakan mikrokontroler keluarga AVR jenis ATmega32. ATmega32 dipilih karena selain memiliki ADC (Analog Digital Converter) ATmega32 juga memiliki memori yang cukup besar dan port yang banyak. Mikrokontroler ini berfungsi sebagai pengendali utama dalam sistem yang dibuat sehingga semua proses yang meliputi penerimaan dan pengolahan data dari RTC DS1307, pengendalian semua relay, dan pengiriman data dari modul GSM dikendalikan oleh mikrokontroler ini. Gambar 3.7 menunjukkan untai modul mikrokontroler, sedangkan untuk konfigurasi port-port mikrokontroler ditunjukkan pada Tabel 3.1.

22

Gambar 3.7 Untai modul mikrokontroler

Tabel 3.1 Konfigurasi Penggunaan PIN Atmega 32 Nama Port Fungsi

PORTA.0 Buzzer

PORTA.1 Back light LCD PORTA.2 Starter

23 PORTB.0-7 lcd PORTC.0 scl PORTC.1 sda PORTC.2 act PORTD.0 rx PORTD.1 tx

PORTD.2-6 Switch button

3.2.5 Relay

Beberapa aplikasi pada industri dan kontrol proses membutuhkan relay sebagai elemen kontrol penting. Relay merupakan suatu komponen elektronika yang akan bekerja bila ada arus yang melalui kumparannya sehingga dapat berfungsi sebagai penghubung dan pemutus suatu rangkaian elektronika, ditunjukkan pada Gambar 3.8. Sebuah relay terdiri dari kumparan yang dililitkan pada inti besi dan kontak-kontak penghubung. Apabila kumparan yang melilit inti besi dilalui arus listrik maka akan menimbulkan induksi medan magnet, dan induksi ini akan menarik kontak-kontak penghubung relay.

Gambar 3.8 Skematik relay dan penampang relay

Berdasarkan pada gambar 3.8 bagian utama kontak penghubung relay terdiri dari dua bagian, yaitu :

24

1. Kontak NC (Normally Close) yaitu kontak penghubung dalam kondisi menutup atau terhubung bila relay tidak mendapat masukan tegangan pada kumparannya. Dan sebaliknya, bila diberi tegangan yang mencukupi pada kumparannya, kontak penghubung menjadi terbuka.

2. Kontak NO (Normally Open) yaitu kontak penghubung dalam kondisi terbuka bila relay tidak mendapat tegangan pada kumparannya. Dan sebaliknya, bila diberi tegangan yang mencukupi pada kumparannya, kontak penghubung menjadi tertutup.

Spesifikasi tegangan maksimum relay yang digunakan adalah 12V pada arus DC dengan arus maksimum 10A.

1. Modul Input – Output

Pada rangkaian untuk modul I/O ini terdapat lima tombol sebagai masukan (input), dua relay sebagai keluaran output, LCD sebagai tampilan (display) keluaran, dan buzzer sebagai penanda proses jadwal pemanasan akan dilakukan.

1. LCD

Gambar 3.9 adalah bentuk LCD yang digunakan. Spesifikasi dari LCD yang digunakan:

1. tegangan maksimum : 5V

2. ukuran : 8 karakter x 2 baris 3. controller/driver : SPLC780D

4. dimensi modul : 58 x 32 x 10 mm 5. view area : 37.8 x 16.0 mm

25 6. tipe LCD : STN Yellow Green

Gambar 3.9 LCD 8x2 7. Buzzer

Gambar 3.10 adalah bentuk Buzzer yang digunakan. Spesifikasi dari Buzzer yang digunakan:

8. Dimensi : 12x9.5 mm 9. tegangan rata - rata : 5V

10. tegangan operasional : 3-7 V

11. Resonansi freq : 2300(+/-)300 12. Output suara : 85/10cm dB 13. Arus maksimum : 30 mA

14. Suhu operasi : -20oC s/d 70 oC 15. Suhu penyimpanan : -30oC s/d 80 oC

26 1. Tombol (Push Button)

Gambar 3.11 adalah bentuk tombol yang digunakan. Spesifikasi dari tombol yang digunakan:

2. tegangan operasional : 12V 3. arus operasional : 50mA

4. tinggi : 5 mm

5. gaya tekan maksimum : 160 gf

Gambar 3.11Push Button

Adapun keseluruhan modul input output dapat dilihat pada modul I/O tersebut dapat dilihat pada gambar 3.12

Gambar 3.12 Modul Input Output 3.3 Perancangan Perangkat Lunak

27

Pada bagian ini akan dijelaskan tentang perangkat lunak yang ada pada sistem. Perangkat lunak ini meliputi perancangan perangkat lunak yang ditanamkan pada mikrokontroler Atmega 32. 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 RTC, pengolahan input dan output data pada bagian interface yaitu push button dan LCD.

Gambar 3.13 Diagram Alir Pengaturan Sistem

Pengaturan sistem diawali dari proses memasukan data-data yang akan dijadwalkan. Diawali dengan memasukan jam yang dikehendaki untuk dilakukanya proses pemanasan kendaraan bermotor, setelah itu dilanjutkan

28

dengan memasukan lama durasinya. Pemilik kendaraan juga dapat memasukan nomor handphone jika dikehendaki akan dikirimkanya notofikasi SMS. Hal ini hanya diperlukan satu kali saja, karena setelah memasukan data jam maka RTC akan menyimpan data tersebut. Data ini tidak akan hilang selama baterai CMOS tidak dilepas atau data yang lama tidak ditimpa data yang baru.

Setelah proses memasukan data selesai, pengguna tinggal menunggu jadwal terpenuhi. Saat jadwal terpenuhi maka sistem akan menyalakan kendaraan secara otomatis. Diagram alir proses pemanasan disajikan pada Gambar 3.14.

Gambar 3.14 Diagram Alir Proses Pemanasan

Proses pemanasan diawali dari pengecekan terhadap indikator netral, kalau indikator OFF maka sistem akan membatalkan proses menyalakan kendaraan, namun sebaliknya saat indikator netral dalam kondisi ON maka

29

mikrokontroler akan memerintahkan relay untuk memicu tombol starter agar kendaraan dinyalakan. Mikrokontroler kembali melakukan pengecekan apakah kendaraan dalam kondisi ON setelah melalui proses starter. Jika kendaraan masih dalam kondisi OFF maka mikrokontroler kembali memerintahkan agar relay melakukan proses starter ulang hingga kendaraan mampu di hidupkan. Proses ini berlangsung sebanyak lima kali. Setelah lima kali kendaraan tetap tidak bisa menyala, maka mikrokontroler akan memerintahkan modul GSM agar mengirim notifikasi bahwa kendaraan gagal dinyalakan. Hal ini berbeda saat dalam proses starter ternyata kendaraan dapat dinyalakan, maka akan dilakukan hitungan mundur sesuai lama durasi yang telah kita masukan tadi. Setelah itu kendaraan akan dimatikan secara otomatis.

24

1. Kontak NC (Normally Close) yaitu kontak penghubung dalam kondisi menutup atau terhubung bila relay tidak mendapat masukan tegangan pada kumparannya. Dan sebaliknya, bila diberi tegangan yang mencukupi pada kumparannya, kontak penghubung menjadi terbuka.

2. Kontak NO (Normally Open) yaitu kontak penghubung dalam kondisi terbuka bila relay tidak mendapat tegangan pada kumparannya. Dan sebaliknya, bila diberi tegangan yang mencukupi pada kumparannya, kontak penghubung menjadi tertutup.

Spesifikasi tegangan maksimum relay yang digunakan adalah 12V pada arus DC dengan arus maksimum 10A.

1. Modul Input – Output

Pada rangkaian untuk modul I/O ini terdapat lima tombol sebagai masukan (input), dua relay sebagai keluaran output, LCD sebagai tampilan (display) keluaran, dan buzzer sebagai penanda proses jadwal pemanasan akan dilakukan.

1. LCD

Gambar 3.9 adalah bentuk LCD yang digunakan. Spesifikasi dari LCD yang digunakan:

1. tegangan maksimum : 5V

2. ukuran : 8 karakter x 2 baris 3. controller/driver : SPLC780D

4. dimensi modul : 58 x 32 x 10 mm 5. view area : 37.8 x 16.0 mm

25 6. tipe LCD : STN Yellow Green

Gambar 3.9 LCD 8x2 7. Buzzer

Gambar 3.10 adalah bentuk Buzzer yang digunakan. Spesifikasi dari Buzzer yang digunakan:

8. Dimensi : 12x9.5 mm

9. tegangan rata - rata : 5V

10. tegangan operasional : 3-7 V

11. Resonansi freq : 2300(+/-)300

12. Output suara : 85/10cm dB

13. Arus maksimum : 30 mA

14. Suhu operasi : -20oC s/d 70 oC

15. Suhu penyimpanan : -30oC s/d 80 oC

26 1. Tombol (Push Button)

Gambar 3.11 adalah bentuk tombol yang digunakan. Spesifikasi dari tombol yang digunakan:

2. tegangan operasional : 12V

3. arus operasional : 50mA

4. tinggi : 5 mm

5. gaya tekan maksimum : 160 gf

Gambar 3.11 Push Button

Adapun keseluruhan modul input output dapat dilihat pada modul I/O tersebut dapat dilihat pada gambar 3.12

Gambar 3.12 Modul Input Output 3.3 Perancangan Perangkat Lunak

27

Pada bagian ini akan dijelaskan tentang perangkat lunak yang ada pada sistem. Perangkat lunak ini meliputi perancangan perangkat lunak yang ditanamkan pada mikrokontroler Atmega 32. 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 RTC, pengolahan input dan output data pada bagian interface yaitu push button dan LCD.

Gambar 3.13 Diagram Alir Pengaturan Sistem

Pengaturan sistem diawali dari proses memasukan data-data yang akan dijadwalkan. Diawali dengan memasukan jam yang dikehendaki untuk dilakukanya proses pemanasan kendaraan bermotor, setelah itu dilanjutkan

28

dengan memasukan lama durasinya. Pemilik kendaraan juga dapat memasukan nomor handphone jika dikehendaki akan dikirimkanya notofikasi SMS. Hal ini hanya diperlukan satu kali saja, karena setelah memasukan data jam maka RTC akan menyimpan data tersebut. Data ini tidak akan hilang selama baterai CMOS tidak dilepas atau data yang lama tidak ditimpa data yang baru.

Setelah proses memasukan data selesai, pengguna tinggal menunggu jadwal terpenuhi. Saat jadwal terpenuhi maka sistem akan menyalakan kendaraan secara otomatis. Diagram alir proses pemanasan disajikan pada Gambar 3.14.

Gambar 3.14 Diagram Alir Proses Pemanasan

Proses pemanasan diawali dari pengecekan terhadap indikator netral, kalau indikator OFF maka sistem akan membatalkan proses menyalakan kendaraan, namun sebaliknya saat indikator netral dalam kondisi ON maka

29

mikrokontroler akan memerintahkan relay untuk memicu tombol starter agar kendaraan dinyalakan. Mikrokontroler kembali melakukan pengecekan apakah kendaraan dalam kondisi ON setelah melalui proses starter. Jika kendaraan masih dalam kondisi OFF maka mikrokontroler kembali memerintahkan agar relay melakukan proses starter ulang hingga kendaraan mampu di hidupkan. Proses ini berlangsung sebanyak lima kali. Setelah lima kali kendaraan tetap tidak bisa menyala, maka mikrokontroler akan memerintahkan modul GSM agar mengirim notifikasi bahwa kendaraan gagal dinyalakan. Hal ini berbeda saat dalam proses starter ternyata kendaraan dapat dinyalakan, maka akan dilakukan hitungan mundur sesuai lama durasi yang telah kita masukan tadi. Setelah itu kendaraan akan dimatikan secara otomatis.