Alat Otomatisasi Pemanasan Mesin Kendaraan Bermotor

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 :
17
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
18
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.
19
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
20
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.
21
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
PORTA.3-7
Input konektor
22
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 :
23
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.
Pada
Modul Input – Output
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
24
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
Gambar 3.10 Buzzer
25
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
26
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
27
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
28
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.
29