bab iv perancangan

BAB IV
PERANCANGAN
4.1
Gambaran Umum Sistem
Gambaran umum sistem merupakan penjelasan secara umum tentang
bagaimana sistem pendeteksi kebocoran gas LPG dapat secara otomatis
memberikan informasi jika terjadi kebocoran gas pada suatu ruangan. Berikut
penjelasan secara umum sistem :
Gambar 4.1 Gambaran Umum Sistem
Gambar 4.1 menjelaskan bahwa pada awalnya sensor gas mendeteksi
kebocoran gas kemudian mengirimkan data ke mikrokontroler. Apabila data yang
diterima mikrokontroler sesuai dengan algoritma yang telah di program padanya,
72
73
maka mikrokontroler akan secara otomatis menghidupkan buzzer serta
mengirimkan data ke komputer. Selanjutnya komputer yang telah di program
sebagai operator SMS gateway ini, akan mengirimkan SMS berupa peringatan
kebocoran gas kepada pengguna gas tersebut.
4.2
Alokasi Port Mikrokontroler
Perancangan ini berfungsi sebagai peralatan yang akan berhubung
langsung dengan perangkat deteksi kebocoran gas LPG. Sistem minimum ATMega
32 merupakan pusat pengaturan peralatan input dan output dimana inputnya terdiri
dari sensor gas MQ-5, kemudain peralatan outputnya terdiri dari buzzer dan lampu
LED. Mikrokontroler ATmega 32 memiliki PORT yang terdiri dari pin-pin untuk
menghubungkan peralatan input dan output atau disebut dengan interfacing I/O.
Rangkaian I/O dari mikrokontroler mempunyai kontrol direksi yang tiap bitnya
dapat dikonfigurasikan secara individual, maka dalam pengkonfigurasian I/O yang
digunakan ada yang berupa operasi port ada pula yang dikonfigurasi tiap bit I/O.
Alokasi port pada sistem minimum mikrokontroler ATMega 32 ditunjukkan pada
gambar dibawah ini:
74
RS 232
ATMega 32
LCD
Port D
Port A.0
Sensor MQ-5
Port C.21
Buzzer
Port C.20
Port C.19
Port C.18
Lampu LED
Gambar 4.2 Alokasi Port Mikrokontroler
Tiap-tiap bagian dari diagram blok sistem di atas dapat dijelaskan sebagai berikut:
1. Mikrokontroler ATMega 32 berfungsi sebagai mikrokontroler dan pengolah
data.
2. Komunikasi Serial RS 232 berfungsi untuk menghubungkan dan mengirimkan
data serial dari mikrokontroler ke komputer.
3. Sensor MQ-5 berfungsi sebagai peralatan input untuk mendeteksi kebocoran
gas LPG.
4. Buzzer berfungsi sebagai peralatan output untuk alarm peringatan kebocoran
gas.
5. Lampu LED berfungsi sebagai indikator jika terjadi kebocoran gas.
6. LCD berfungsi menampilkan informasi kadar gas yang terdeteksi.
75
4.3
Rangkaian Skematik Sistem
Analisa rangkaian skematik sistem merupakan analisa prinsip kerja
rangkaian yang disusun untuk merealisasikan sistem elektronik pada sistem
minimum dalam hal ini rangkaian skematik sistem minimum mikrokontroler,
rangkaian catu daya 5v dan rangkaian sensor gas LPG
4.3.1
Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega32
Pembuatan sistem otomatis ini tentu menggunakan pengontrol
sebagai pengendali alat input dan output yaitu menggunakan mikrokontroler
Atmega 32. Sistem minimum mikrokontroler adalah sebuah rangkaian paling
sederhana dari sebuah mikrokontroler agar IC mikrokontroler tersebut bisa
beroperasi dan diprogram. Sistem minimum ini menggunakan mikrokontroler
ATmega 32. Sistem minimum ini terdiri dari rangkaian reset, ISP, clock dan
rangkaian
tambahan
lainnya. Dalam aplikasinya
sistem minimum
mikrokontroler sering dihubungkan dengan rangkaian lain untuk tujuan
tertentu. Pada sistem minimum mikrokontroler yang digunakan terdiri dari
mikrokontroler AVR Atmega 32, mikrokontroler bertugas melakukan proses
deteksi data masukan, mengolah data dan mengatur keluaran sesuai dengan
fungsi alat yang dikehendaki seperti push button, led, buzzer.
Mikrokontroler harus mendapat tegangan 5 volt agar dapat bekerja
dengan sesuai fungsinya, tegangan yang didapat melalui catu daya (power
supply) 5 volt, setelah mendapat catu daya 5v kemudian mikrokontroler telah
terpasang kristal osilator sebagai pembangkit frekuensi saat mikrokontroler
76
melakukan eksekusi sebuah perintah dengan kecepatan 16 Mhz yang artinya
setiap 1 kali clock mikrokontroler dapat mengerjakan 1 perintah dengan
waktu 1/16 Mhz = 0.0625 mikrodetik, kemudian disetiap kaki-kaki port A,
B ,C , D di pasang pin header sebagai penghubung dengan perangkat lainnya
seperti sensor-sensor, kemudian sistem minimum diatas juga dipasang
komponen input dan output sepertii buzzer 5 volt di pin B.0, push button di
pin D.2, D.3, D.7, rangkaian sistem minimum diatas juga dipasang pin
header untuk menghubungkan dengan driver motor, rangkaian sistem
minimum diatas juga terpasang rangkaian reset yang fungsinya untuk
merestart program, sehingga kembali ke program awal. Rangkaian sistem
minimum diatas juga dipasang port ISP untuk memasukan program yang
dibuat ke mikrokotroler melalui programmer K125R, pin yang digunakan
pada ISP adalah pin mikrokontroler yang dibutuhkan adalah pin B.5 (MOSI),
pin B.6 (MISO), pin B.7 (SCK), pin reset, pin vcc dan pin ground.
77
Gambar 4.3 Gambaran skematik ATMega32
4.3.2
Rangkaian Catu Daya 5 volt
Catu daya 5 volt dalam pembangunan sistem pendeteksi ini
sangatlah penting, karena hal ini sangat mempengaruhi kinerja dan stabilitas
dari suatu perangkat yang ada, karena dalam pembangunan sistem
pendeteksis ini banyak bagian yang di catu daya volt. Apabila suatu perangkat
tidak dilengkapi suatu komponen yang mendukung untuk regulasi catu daya
maka tidak heran apabila suatu perangkat tersebut tidak akan bertahan lama,
meskipun pada saat awal pembuatan perangkat tersebut terlihat normal selain
itu catu daya dapat digunakan sebagai pemasok tegangan ke perangkat lainya
yang membutuhkan tegangan. Catu daya 5 volt ini menggunakan IC regulator
LV7805CV dengan kemampuan output arus 1.5 A.
78
Gambar 4.4 Gambaran skematik catu daya 5 volt
Rangkaian diatas terdapat komponen terminal untuk menghungkan
catu daya 5v dengan catu daya sumber yaitu baterai 12 volt, terminal dipasang
sesuai kutub positif dan negatifnya, kemudian terdapat switch ON/OFF untuk
menyambungkan dan memutuskan arus listrik. Kemudian catu daya 5 volt ini
terpasang led untuk indikator dan juga terpasang pin-pin untuk memasok
tegangan ke komponen lainnya seperti sistem minimum mikrokontroler dan
sensor gas LPG.
4.3.3
Rangkaian Serial RS232
RS232 adalah standard komunikasi serial yang digunakan untuk
koneksi periperal ke periperal. Biasa juga disebut dengan jalur I/O (input /
output). Contoh yang paling sering kita temui adalah koneksi antara komputer
79
dengan modem, atau komputer dengan mouse bahkan bisa juga antara
komputer dengan komputer, semua biasanya dihubungkan lewat jalur port
serial RS232.
Standar ini menggunakan beberapa piranti dalam implementasinya.
Paling umum yang dipakai adalah plug / konektor DB9 atau DB25. Untuk
RS232 dengan konektor DB9, biasanya dipakai untuk mouse, modem, kasir
register dan lain sebagainya, sedang yang konektor DB25, biasanya dipakai
untuk joystik game.
Standar RS232 ditetapkan oleh Electronic Industry Association and
Telecomunication Industry Association pada tahun 1962. Nama lengkapnya
adalah EIA/TIA-232 Interface Between Data Terminal Equipment and Data
Circuit-Terminating Equipment Employing Serial Binary Data Interchange.
Gambar 4.5 Rangkaian Skematik RS232
80
4.3.4
Rangkaian LCD 16X2
LCD 16×2 adalah salah satu penampil yang sangat populer
digunakan sebagai interface antara mikrokontroler dengan user nya. Dengan
penampil LCD 16×2 ini pengguna dapat melihat/memantau keadaan sensor
ataupun keadaan jalannya program. Penampil LCD 16×2 ini bisa di
hubungkan dengan mikrokontroler apa saja. Salah satunya dari keluarga AVR
ATMega baik ATMega32,ATMega16 ataupun ATMega8535 dan ATMega
8. Berikut ini adalah skematik diagram / rangkaian LCD 16×2.
Gambar 4.6 Rangkaian Skematik LCD 16x2
Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa LCD 16×2 mempunyai 16
pin. sedangkan pengkabelanya adalah sebagai berikut :
1. Kaki 1 dan 16 terhubung dengan Ground (GND)
2. Kaki 2 dan 15 terhubung dengan VCC (+5V)
81
3. Kaki 3 dari LCD 16×2 adalah pin yang digunakan untuk mengatur
kontras kecerahan LCD. Jadi kita bisa memasangkan sebuah trimpot 103
untuk mengatur kecerahanya. Pemasanganya seperti terlihat pada
rangkaian tersebut. Karena LCD akan berubah kecerahanya jika
tegangan pada pin 3 ini di turunkan atau dinaikan.
4. Pin 4 (RS) dihubungkan dengan pin mikrokontroler
5. Pin 5 (RW) dihubungkan dengan GND
6. Pin 6 (E) dihubungkan dengan pin mikrokontroler
7. Sedangkan pin 11 hingga 14 dihubungkan dengan pin mikrokontroler
sebagai jalur datanya.
4.3.5
Rangkaian Sensor Gas LPG MQ-5
Sensor adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi. Sensor
merupaka jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah variasi mekanis,
magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor
gas MQ-5 adalah tranduser utama yang digunakan dalam rangkaian ini, yang
merupakan sensor kimia atau gas sensor yang memiliki sensitivitas tinggi
terhadap gas propane dan butana, sehingga cocok sebagai monitor atau
pendeteksi dari gas LPG.
Sensor ini membutuhkan dua tegangan masukan yakni tegangan
untuk heater (VH) dan tegangan untuk sirkuit (Vc). Tegangan VH dan Vc
yang dibutuhkan sebesar 5V AC/DC. Tegangan VH diterapkan pada suatu
heater agar mempertahankan element cessing saat temperatur naik dengan
82
optimal. Tegangan untuk sirkuit diterapkan mengikutii ukuran dari tegangan
(VRL) terhadap sebuah beban (RL) yang dihubungkan secara seri dengan
sensor. Sebuah sirkuit yang menambahkan kekuatan biasanya dapat
digunakan untuk memenuhi kebutuhan alat yang akan diterapkannya. Berikut
merupakan gambar skematik sensor gas MQ-5:
Gambar 4.7 Gambaran Skematik Sensor Gas MQ-5
4.4
Perancangan Desain Alat
Dibawah ini adalah gambar perancangan alat pendeteksi kebocoran gas
yang dibangun :
83
Gambar 4.8 Desain Alat Pendeteksi Kebocoran Gas LPG
Tabel 4.1 Nama Peralatan Pada Gambar 4.8
No.
Nama Peralatan
1
Port catu daya baterai
2
Tombol On/Off
3
Port komunikasi serial RS232
4
Sensor gas MQ-5
5
Mikrokontroler AtMega 32
6
Buzzer
7
Lampu LED
8
LCD
84
4.5
Use Case Diagram
Use Case merupakan sebuah teknik yang digunakan dalam pengembangan
sebuah software atau sistem informasi untuk menangkap kebutuhan fungsional dari
sistem yang bersangkutan, Use Case menjelaskan interaksi yang terjadi antara aktor
dari interaksi sistem itu sendiri dengan sistem yang ada, sebuah Use Case
direpresentasikan dengan urutan langkah yang sederhana.
Aktor adalah sesuatu atau seseorang yang ada di luar sistem dan ikut
berperan serta dalam aktifitas sistem. Aktor bisa berupa: End User, perangkat
hardware, bahkan sistem yang lain. Setiap use case merupakan sebuah seri yang
lengkap dari sebuah event kejadian, dilihat dari sudut pandang aktor. Fokus dari
sebuah use case adalah menjelaskan bagaimana mencapai sebuah tujuan atau goal.
Sistem Pendeteksi Kebocoran Gas LPG
Berbasis Mikrokontroler Melalui SMS
Menghidupkan alat
Status
User
Gambar 4.9 Usecase Diagram
85
4.6
Perancangan Prosedur dalam Bentuk Activity Diagram
Perancangan prosedur dapat terlihat jelas dari gambaran – gambaran yang
telah digambarkan pada use case yang meliputi berbagai activity seperti
menghidupkan alat dan status.
4.6.1
Activity Diagram Menghidupkan Alat
Aliran sistem menghidupkan alat pada perangkat ini adalah
sebagai berikut:
1. User menghubungkan mikrokontroler ke catu daya
2. Selanjutnya user menekan tombol On/Off yang terdapat di perangkat
tersebut.
3. Mikrokontroler
menerima
perintah
itu,
kemudian
LCD
menampilkan informasi yang menyatakan bahwa perangkat tersebut
telah aktif.
86
User
Mikrokontroler
Menghubungkan
mikrokontroler ke
catu daya
Menekan tombol On/
Off
Menerima perintah
Mengolah perintah
LCD menampilkan
informasi
Gambar 4.10 Activity Diagram Menghidupkan Alat
4.6.2
Activity Diagram Status
Aliran sistem status pada sistem pendeteksi kebocoran gas LPG
ini adalah sebagai berikut:
1. Sensor gas LPG mendeteksi adanya gas LPG di udara dengan kadar
>200 ppm.
87
2. Kemudian data tersebut diolah oleh mikrokontroler yang
selanjutnya mengaktifkan buzzer dan mengirimkan data serial ke
sistem.
3. Sistem memproses data serial dan selanjutnya mengirimkan SMS
status bahaya kepada user bahwa terjadi kebocoran gas.
4. User mendapatkan SMS status bahaya yang dikirim oleh sistem.
Mikrokontroler
System
User
Sensor mendeteksi
gas LPG > 200 ppm
Tidak
Ya
Aktifkan buzzer
Kirim data serial
Data serial diproses
Kirim SMS
Gambar 4.11 Activity Diagram Status
Terima SMS
88
4.7
Perancangan Prosedur Dalam Bentuk Sequence Diagram
Sequence diagram (diagram urutan) adalah suatu diagram yang
memperlihatkan atau menampilkan interaksi-interaksi antar objek di dalam sistem
yang disusun pada sebuah urutan atau rangkaian waktu. Interaksi antar objek
tersebut termasuk pengguna, display, dan sebagainya berupa pesan/message.
Sequence diagram digunakan untuk menggambarkan skenario atau
rangkaian langkah-langkah yang dilakukan sebagai sebuah respon dari suatu
kejadian/event untuk menghasilkan output tertentu. Sequence diagram diawali dari
apa yang me-trigger aktivitas tersebut, proses dan perubahan apa saja yang terjadi
secara internal dan output apa yang dihasilkan.
Diagram ini secara khusus berasosiasi dengan use case diagram. Sequence
diagram juga memperlihatkan tahap demi tahap apa yang seharusnya terjadi untuk
menghasilkan sesuatu didalam use case. Sequence diagram juga dapat merubah
atribut atau method pada class yang telah dibentuk oleh class diagram, bahkan
menciptakan sebuah class baru. Sequence diagram memodelkan aliran logika
dalam sebuah sistem dalam cara yang visual. Berikut ini merupakan perancangan
prosedur sequence diagram sistem pendeteksi kebocoran gas LPG .
89
4.7.1
Sequence Diagram Menghidupkan Alat
Mikrokontorler
User
1 : Mengubungkan ke catu daya
2 : Menekan tombol On/Off
3 : LCD menampilkan informasi
Gambar 4.12 Sequence Diagram Menghidupkan Alat
90
4.7.2
User
Sequence Diagram Status
Sensor
Mikrokontroler
1 : Mendeteksi gas LPG > 200 ppm
Buzzer
System
2 : Mengaktifkan buzzer
3 : Mengirim data serial
4 : Mengolah data serial
5 : Mengirim SMS
Gambar 4.13 Sequence Diagram Status
4.8
Class Diagram
Class diagram adalah sebuah spesifikasi yang jika diinstansiasi akan
menghasilkan sebuah objek dan merupakan inti dari pengembangan dan desain
berorientasi objek. Class menggambarkan keadaan (atribut atau property) suatu
sistem, sekaligus menawarkan layanan untuk memanipulasi keadaan tersebut
(metoda atau fungsi). Class diagram yang dibuat adalah sebagai berikut :
91
User
Phonebook
ID_User
Username
Password
Add Data()
Update Data()
Delete Data()
View Data()
1
1..*
Nama
No. Telphone
Add Data()
Update Data()
Delete Data()
View Data()
Gambar 4.14 Class Diagram
4.9
Struktur File
Didalam pembuatan program dibutuhkan suatu spesifikasi file yang
dimaksudkan untuk dapat melakukan kegiatan – kegiatan dalam pengaturan dan
pencarian data dan pembuatan laporan yang dapat mempermudah kerja sistem
komputer. Untuk itu sistem pendeteksi kebocoran gas LPG berbasis mikrokontroler
melalui media SMS ini membutuhkan spesifikasi file untuk mempermudah dalam
melakukan pemrograman, yang dapat dilihat dari tabel berikut ini :
1. Tabel User
Nama Tabel
: User
Fungsi
: Menyimpan nama user dan password sebagai hak akses ke
aplikasi.
Primary Key
: Nama
92
Tabel 4.2 Struktur File Kontak
No
Nama File
Tipe Data
Size
1.
ID_User
Text
10
2.
Username
Text
20
3.
Password
Text
20
2. Tabel Kontak
Nama Tabel
: Kontak
Fungsi
: Menyimpan nomor handphone pengguna, untuk tujuan
pengiriman SMS.
Primary Key
: Nama
Tabel 4.3 Struktur File Kontak
No
Nama File
Tipe Data
Size
1.
Nama
Text
20
2.
No. Telphone
Number
-
3. Tabel Status
Nama Tabel
: Status
Fungsi
: Menyimpan kondisi keadaan bahaya kebocoran gas beserta
waktunya ke dalam database.
Primary Key : ID_Status
Tabel 4.4 Struktur File Status
No
Nama File
1.
ID_Status
Tipe Data
Text
Size
10
93
2.
Tanggal
Date
-
3.
Waktu
Time
-
4.
Status
Text
30
4.10 Perancangan Struktur Menu
Struktur menu merupakan bentuk umum dalam suatu perancangan aplikasi
yang dapat memudahkan pengguna dalam menggunakan sistem yang dibangun.
Dengan adanya struktur menu ini, maka proses pengolahan data diharapkan lebih
cepat dilakukan, sehingga keterlambatan dalam penyajian data dapat ditekan
seminimal mungkin.
Struktur menu yang dibuatkan dalam program ini terdiri dari menu – menu
dan sub menunya. Dapat dilihat dari gambar berikut :
Menu Utama
Data User
Phonebook
Monitoring
Laporan Status
Gambar 4.15 Struktur Menu
94
4.11 Perancangan Tampilan Program
Perancangan antarmuka/interface merupakan perancangan form yang
terdapat dalam aplikasi. Dengan adanya perancangan antarmuka ini diharapkan
dapat memudahkan pengguna dalam menjalankan aplikasi yang telah dirancang ini.
Login
Username :
Password :
Login
Cancel
Gambar 4.16 Tampilan Form Login
Pengaturan Koneksi
1. Pilih Port
2. Buka Koneksi
Gambar 4.17 Tampilan Form Pengaturan Koneksi
95
DATA USER
ID User
Pencarian
Username
Cari
Refresh
Password
New
Add
Update
Delete
Cancel
Gambar 4.18 Tampilan Form Data User
PHONEBOOK
Nama
Pencarian
Cari
No.Telp
New
Add
Update
Delete
Cancel
Gambar 4.19 Tampilan Form Phonebook
Refresh
96
Sistem Pendeteksi Kebocoran Gas LPG
Pengaturan
Piilih Port
Port
Connect
Disconnect
Konsentrasi Gas LPG
PPM
Status Keamanan
Gambar 4.20 Tampilan Form Monitoring