BAB III PERANCANGAN ALAT

BAB III
PERANCANGAN ALAT
3.1. Perancangan Sistem Deteksi Level Air
Untuk merancang dan membuat alat kontrol dan monitoring level tanki air
dengan report via SMS ini dibutuhkan beberapa peralatan serta bahan-bahan
antara lain yaitu:
Peralatan:
a. Tang potong
b. Obeng minus (-)
c. Multitester
d. PC atau Laptop dengan software Arduino
e. Kabel USB
Bahan:
a. Arduino Uno
b. GSM Shield SIM900
c. SIM Card
d. Modul ultrasonic HC-SR04
e. Relay Shield
f. Pompa air
g. Adaptor 9VDC
h. Kabel jumper
24
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Penggambaran rangkaian hardware secara Blok Diagram adalah seperti
pada Gambar 3.1. Sebagai input adalah HC-SR04 yang membaca ketinggian /
level air. Proses data dilakukan oleh Arduino dan sebagai output system ini adalah
pompa air. Selain komponen tersebut, ada pula GSM Shield yang dapat bertindak
sebagai input dengan menerima SMS perintah yang dikirimkan oleh nomor ponsel
ataupun dapat bertindak sebagai output dengan mengirimkan SMS info kepada
nomor ponsel.
INPUT
PROSES
OUTPUT
(HC-SR04)
(Arduino Uno)
(Pompa)
INPUT / OUTPUT
(GSM Shield)
Gambar 3.1. Blok diagram system
System Control dan Monitoring Level Tanki Air dengan Report via SMS
ini pada prinsipnya bekerja dengan mendeteksi ketinggian air dalam tanki
menggunakan modul ultrasonic HC-SR04. Pembacan level ini berlangsung secara
terus-menerus.
Pada saat level air kondisi rendah ( < 20% ) maka mikrokontroller akan
menginstruksikan relay bekerja dan menyalakan pompa air untuk mengisi tanki
serta menginstruksikan GSM Shield untuk mengirimkan laporan kondisi level air
20% dan status pompa ON ke nomor telepon seluler petugas.
25
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Pada saat level air sudah penuh ( 100% ) maka mikrokontrller akan
menonaktifkan relay dan pompa air berhenti bekerja serta menginstruksikan GSM
Shield untuk mengirimkan laporan kondisi level air 100% dan status pompa OFF
ke nomor telepon seluler petugas.
Start
Pompa OFF
Baca Level
Air
= 20% ?
No
= 100% ?
Yes
No
Yes
Pompa ON
Pompa OFF
Kirim SMS
“level 20% pompa on”
Kirim SMS
“level 100% pompa off”
End
Gambar 3.2. Diagram alir system
Gambar menunjukkan diagram alir prinsip kerja system control dan
monitoring level tanki air via SMS ini.
26
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Selain control secara otomatis berdasarkan pembacaan level air, sewaktuwaktu petugas juga dapat meminta laporan kondisi air dan pompa dengan
mengirim SMS ke nomor GSM Shield yang digunakan. Untuk mematikan dan
menyalakan pompa secara manual juga dapat dilakukan dengan mengirim SMS ke
nomor GSM Shield yang digunakan.
3.1.1. Sistem Sensor Deteksi Level Air
Pada sistem ini untuk mengukur ketinggian ketinggian air range levelnya
dibuat antara 20% sampai dengan 100%. Piranti yang digunakan adalah modul
ultrasonic HC-SR04.
HC-SR04
100%
tinggi
AIR
20%
Gambar 3.3. Prinsip pengukuran level air
Sebagaimana yang ditunjukkan pada Gambar 3.3, modul HC-SR04
diletakkan di atas tanki dan tidak boleh ada yang menghalangi antara modul
tersebut dengan permukaan air.
27
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Prinsip pengukuran level air adalah dengan mengukur jarak antara modul
HC-SR04 dengan permukaan air di dalam tanki. Semakin besar jarak keduanya,
maka menunjukkan level air semakin rendah. Demikian pula sabaliknya, semakin
pendek jarak keduanya, maka menunjukkan level air semakin tinggi.
Gambar 3.4. Instalasi HC-SR04
Gambar 3.4 merupakan rangkaian perkabelan HC-SR04 dengan Arduino
Uno. Tegangan Vcc dan Ground untuk HC-SR04 diambil dari port 5V dan GND
pada Arduino. Sedangkan Triger dan Echo dihubungkan dengan port 11 dan 12
pada Arduino.
3.1.2. Perancangan Sistem Relay
System On dan Off pompa digerakkan melalui relay shield yang dikontrol
oleh arduino uno. Penggunaan relay ini diperlukan karena keluaran dari port
arduino tidak mampu menggerakkan pompa secara langsung.
Tegangan output dari port arduino adalah 5V DC, sehingga relay yang
digunakan pun harus berspesifikasi 5V DC.
28
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Pompa yang digunakan dalam prototype ini adalah pompa akuarium yang
membutuhkan tegangan 220V.
220 VAC
POMPA
Gambar 3.5. Instalasi relay dan pompa
Koneksi kabel untuk system pompa seperti ditunjukkan pada gambar. Vcc
dan Ground pada Relay Shield diambilkan dari port 5V dan GND pada Arduino.
Sedangkan untuk trigger relay diambil dari port 3 pada Arduino.
Pompa air dihubungkan ke tegangan listrik 220 VAC melalui terminal NO
(Normally Open) pada Relay Shield. Dalam hal ini NO pada relay shield
berfungsi sebagai saklar On-Off untuk pompa air.
Cara kerja adalah saat relay shield mendapatkan trigger dari port 3
arduino, maka relay akan bekerja menarik lidah relay sehingga terminal NO akan
close menghubungkan pompa air ke sumber listrik 220VAC dan pompa bekerja.
Pada saat tidak ada trigger terminal NO akan open memutus aliran listrik ke
pompa air dan pompa tidak bekerja.
29
http://digilib.mercubuana.ac.id/
3.1.3. Perancangan Sistem GSM Shield
Modul GSM/GPRS Shield SIM900 merupakan modul yang digunakan
untuk mengirimkan maupun menerima SMS (Short Message Services) ke telepon
seluler penerima sesuai yang diperintahkan Arduino.
GSM/GPRS Shield SIM900 ini sudah mempunyai konektor dari masingmasing pin yang sudah sesuai dengan pin-pin pada Arduino Uno. Sehingga untuk
merakitnya tidak diperlukan kabel jumper. Modul GSM/GPRS Shield SIM900
tinggal ditancapkan atau ditumpukkan ke Board Arduino Uno, dan koneksi antar
pin sudah sesuai tidak akan terbalik.
Posisi power selector pada GSM/GPRS Shield dapat dipilih dari 2 sumber
yaitu power supply external atau mengambil dari power Arduino Board. Dalam
hal ini yang kita pakai adalah power supply dari Arduino dari pin 5V sehingga
tidak perlu memakai power supply tersendiri.
Untuk transmit data serial dari dan ke Arduno, port Tx dan Rx pada
GSM/GPRS Shield dihubungkan dengan pin 7 dan 8 pada Arduino Uno. Gambar
menunjukkan koneksi rangkaian GSM/GPRS Shield dengan Arduino.
Gambar 3.6. Instalasi GSM Shield
30
http://digilib.mercubuana.ac.id/
3.2. Perancangan Perangkat Lunak
3.2.1. Perangkat Lunak Arduino
Untuk menerancang perangkat lunak arduino dilakukan instalasi driver agar
computer / laptop mengenali perangkat arduino. Caranya adalah dengan
menghubungkan arduino ke computer menggunakan kabel USB. Secara otomatis
computer akan meminta driver. Jika l instalasi driver sudah selesai, maka artinya
computer tersebut sudah mengenali arduino dan siap untuk berkomunikasi dengan
perangkat arduino. Selanjutnya identifikasi port arduino dengan melihat Device
manager pada windows. Misalnya COM3 atau COM4.
Setelah semua langkah tersebut berhasil, maka tahap persiapan software /
program arduino sudah selesai dan siap digunakan.
Gambar 3.7. Jendela Software Arduino
31
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Gambar 3.7 di atas adalah tampilan jendela software arduino yang sudah
berhasil diinstall. Jendela software ini dapat dibuka dengan membuka file
“arduino.exe” pada folder arduino.
3.2.2. Pembuatan Listing Program.
Pogram dibuat pada jendela software arduino menggunakan bahasa C. Dalam
pembuatan coding pada arduino dibagi menjadi 2 blok yaitu:
1). Blok Void setup ()
Berisi kode program yang hanya dijalankan sekali sesaat setelah arduino
dihidupkan atau di-reset. Merupakan bagian persiapan atau instalasi program.
Isi dari void setup () ini harus diawali dengan tanda kurung kurawal buka “{“
dan diakhiri dengan tanda kurung kurawal tutup “}“
2). Blok void loop()
Berisi kode program yang akan dijalankan terus menerus. Merupakan tempat
untuk program utama. Isi dari void setup () ini harus diawali dengan tanda
kurung kurawal buka “{“ dan diakhiri dengan tanda kurung kurawal tutup
“}“
Setelah penulisan coding program arduino selesai, maka berikutnya adalah
mengupload program tersebut ke arduino uno dengan langkah-langkah sbb:
1. Simpan file tersebut dengan masuk ke menu “File” -> “Save”. Beri nama
filenya.
2. Klik tombol “Verify” untuk memverifikasi program tersebut guna
mengetahui apakah penulisan sudah benar ataukah ada kesalahan.
32
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Gambar 3.8. Tombol verify
Pada bagian bawah jendela software arduino akan muncul keterangan “
Done compiling” apabila apabila proses verufy berhasil.
3. Hubungkan arduino board ke computer dengan kabel data USB. Klik
tombol “Upload” dan tunggu sampai proses upload program selesai.
4. Setelah proses upload selesai, maka arduino boleh dicabut dari koneksi ke
computer dan bisa siap digunakan.
33
http://digilib.mercubuana.ac.id/