BAB III haerudin.docx

BAB III PERANCANGAN perancangan sistem otomatisasi level air dibagi menjadi 2 tahapan yakni perancangan hardware dan perancangan software. Untuk perancangan hardware, menggunakan berbagai komponen meliputi; Mikrokontroler AT89S51 Sensor ultrasonic SRF05 Lcd seven segment Power suplay Kran elektrik (solenoid valve) Relay 5Vdc power suplay Sensor Ultrasonic SRF05 Seven segment Relay solenoid valve Mikrokontroller AT89S51 Solenoid valve Gambar 3.1 Diagram Blok Perancangan Hardware Gambar 3.1 merupakan diagram blok perancangan sistem monitoring isolator kabel dengan mikrokontroler arduino. Perancangan Hardware Perangkat hardware ini dibuat menggunakan komponen dan material yang mudah didapat dipasaran 3.1.1 Perancangan Sistem Minimum Otomatisasi Level Air Sistem minimum merupakan rangkaian pcb yang digunakan sebagai tempat mikrokontroler dan komponen pendukung lainnya. Sistem minimum ini dibagi menjadi beberapa bagian yang memiliki fungsi masing masing yang terintegrasi dan dikendalikan oleh mikrokontroler AT89S51. Berikut daftar komponen yang digunakan ; Transformator 9V 2Amp 3 Pcs seven segment Relay 9Vdc SPDT IC AT89S51 dan soket IC regulator tegangan LM7805 Soket Ultrasonic sensor 3 Pcs Transistor A1015 Transistor C458 Cristal oscilator 24Mhz Capasitor 100uf x 2, 100nf x 1, 10nf x 1. Dioda IN4001 x 4 Resistor 10K x 2, 1K x 3, 10Ω x 1. Komponen-komponen tersebut dirangkai kedalam PCB yang sebelumnya sudah dilakukan proses etching dan pencetakan layout. Rangkaian yang digunakan adalah sebagai berikut: Gambar 3.1 Skema Rangkaian Sistem Minimum Otomatisasi Level Air Pembuatan layout rangkaian sistem minimum otomatisasi level air menggunakan software isis proteus. Gambar 3.2 layout sismin otomatisasi level air setelah di print Proses etching PCB atau pencetakan layout ke dalam PCB menggunakan larutan asam kuat Ferrychloride yang biasa digunakan untuk etching PCB. Sebelum dilakukan etching, PCB terlebih dahulu harus disablon dengan layout yang telah dibuat. Gambar 3.3 hasil etching PCB Berikutnya merupakan proses pemasangan komponen dan soket yang silakukan secara teliti agar tidak terjadi kesalahan tata letak komponen. Gambar 3.4 sismin yang siap digunakan tanpa IC AT89S51 3.1.2 Blok Rangkaian Oscilator IC AT89S51 IC AT89S51 merupakan mikrokontroler yang memerlukan komponen penunjang yang digunakan untuk beroperasi. Komponen tersebut tidak hanya digunakan saat pengoperasian namun juga saat pengisian program atau flashing. Blok rangkaian flashing tersebut ditandai dengan adanya komponen cristal oscilator. Cristal oscilator yang digunakan adalah 24MHz, hal ini dikmaksudkan agar IC89S51 bekerja dengan frekuensi kerja mendekati maksimal karena range frekuensi kerja IC89S51 dari 0-33MHz. Gambar 3.5 Blok Rangkaian Oscilator Berikut penjelasan pengawatan pada gambar 3.5 diatas; Pin Xtal (kaki 1) disambung dengan pin 19 IC AT89S51 Pin Xtal (kaki 2) disambung dengan pin 18 IC AT89S51 3.1.3 Blok Rangkaian Sensor Ultrasonic SRF05 Perancangan sensor Ultrasonic SRF05 dengan IC AT89S51 terbilang mudah karena sensor ini termasuk sensor digital yang memiliki kaki data yang bisa langsung dihubungkan dengan IC AT89S51. Sensor Ultrasonic SRF05 memiliki 5 kaki yakni vcc-trigger-echo-out-ground. Berikut gambar rangkaian sensor Ultrasonic SRF05; Gambar 3.7 Blok Rangkaian Sensor Ultrasonic SRF05 Berikut keterangan pengawatan input/output sensor Ultrasonic SRF05 pada IC AT89S51; Pin vcc sensor dihubungkan ke pin vcc 5Vdc Pin TRIG sensor dihubungkan ke pin 29 (P0.0) Pin Echo sensor dihubungkan ke pin 12 (P3.2) INT0 Pin Out sensor tidak dihubungkan Pin GND sensor dihubungkan ke pin Ground 3.1.4 Blok Rangkaian Relay Untuk Solenoid Valve Solenoid valve yang digunankan sebagai aktuator pada sistem otomatisasi level air ini merupakan solenoid valve dengan coil 220Vac. Tegangan catu yang dikeluarkan port input/output mikrokontroler merupakan tegangan DC yang sangat kecil, sehingga memerlukan sebuah relay sebagai kontak bantu dalam pengoperasian kran elektrik atau solenoid valve. Blok rangkaian relay ini memerlukan komponen pembantu berupa transistor switching dengan tipe C458. Penggunaan transistor ini dimaksudkan untuk mengkondisikan tegangan coil negatif (-) relay agar bernilai 0v/ground. pemrograman relay ini dengan menggunakan logika aktif LOW artinya relay akan bekerja jika nilai tegangan pada port 0.2 adalah LOW/0/ground. penggunaan sisi negatif sebagai daerah terkontrol merupakan cara yang efektif agar tidak terjadi drop tegangan pada coil relay sehingga relay akan stabil. Gambar 3.8 Rangkaian Push Button Switch Berikut keterangan pengawatan rangkaian Relay pada sismin otomatisasi level air; Relay coil negatif dihubungkan ke kaki colektor transistor C458 Relay coil positif dihubungkan ke kaki input IC LM7805 power suplay Kaki Basis transistor C458 dihubungkan ke port 0.2 /AD2 Kaki Emitor transistor C458 dihubungkan ke Ground Kontak NO relay dihubungkan ke solenoid valve Kontak COM relay dihhubungkan ke 220VAC Cara kerja solenoid valve yang digunakan pada otomatisasi level air ini menggunakan logika Aktif High artinya jika ada tegangan 220Vac masuk maka piston akan naik masuk ke tengah kawat solenoid, sehingga katup kran akan membuka serta air akan mengalir melalui katup tersebut. Penggunaan kontak NO (Normali Clouse) sebagai kontak karena sistem kontrol pada mikrokontroler menggunakan logika Aktif high artinya jika kondisi relay terdapat tegangan catu maka kontak terhubung adalah NO, sebaliknya jika tidak ada catu tegangan kondisi kontak terhubung adalah NC. 3.1.5 Blok Rangkaian Seven Segment Perangkat otomatisasi level air ini menggunakan sistem user interface berupa 3 buah seven segment. Seven segment yang digunakan pada rangkaian ini merupakan seven segment berjenis Common Anoda. Seven segmen common anoda merupakan seven segmen yang bekerja dengan logika Aktif Low , aktif ketika input bernilai low atau 0. Berikut skema rangkaian masing masing Seven segment; . Gambar 3.9 Skema Perancangan Seven Segment Pada gambar diatas terlihat bahwa sisi anoda seven segmen menggunakan komponen tambahan yakni transistor switching A1015. Transistor ini digunakan agar catu daya 5Vdc tidak langsung masuk ke seven segmen, jika tidak digunakan transistor, ketahanan seven segment akan menurun dan mudah rusak. Keterangan pengawatan Seven Segment; Seven segmen LD1 Kaki A,b,c,d,e,f,g,Dp ( katodha ) seven segment dihubungkan secara urut dari atas kebawah pada pin I/O IC AT89S51 yakni P2.0 (kaki 21 sampai 28) Kaki Anoda dihubungkan ke colektor transistor A1015 Kaki basis Transistor dihubungkan ke kaki ICAT89S51 nomor 24 (P0.5) dengan dipasang resistor 1K secara seri sebagai hambatan. Seven segmen LD2 Kaki A,b,c,d,e,f,g,Dp ( katodha ) seven segment dihubungkan secara urut dari atas kebawah pada pin I/O IC AT89S51 yakni P2.0 (kaki 21 sampai 28) Kaki Anoda dihubungkan ke colektor transistor A1015 Kaki basis Transistor dihubungkan ke kaki ICAT89S51 nomor 25 (P0.4) dengan dipasang resistor 1K secara seri sebagai hambatan. Seven segmen LD3 Kaki A,b,c,d,e,f,g,Dp ( katodha ) seven segment dihubungkan secara urut dari atas kebawah pada pin I/O IC AT89S51 yakni P2.0 (kaki 21 sampai 28) Kaki Anoda dihubungkan ke colektor transistor A1015 Kaki basis Transistor dihubungkan ke kaki ICAT89S51 nomor 26 (P0.3) dengan dipasang resistor 1K secara seri sebagai hambatan. 3.1.6 Blok Rangkaian Power Suplay Blok rangkaian power suplay pada rangkaian otomatisasi level air ini menggunakan penyearah gelombang penuh dengan 4 dioda. Out put yang digunakan pada power suplay ini ada 2 yakni 9Vdc dan 5Vdc. Komponen yang digunakan dalam rangkaian power suplay sebagai berikut; Komponen Power Suplay; Transformator step down 2Amp 9Vac Dioda penyearah IN4001 x 4 Capasitor 1000uf Capasitor 100uf Capasitor 100nf IC LM7805 Gambar 3.10 Power Suplay 12Vac, 2 Ah Pada gambar diatas trafo yang digunakan adalah tipe 0 karena hanya memiliki 0/ground dan tegangan + pada sisi sekundernya. Transformator bertugas untuk menurunkan tegangan dari 220 ke 9 V, tegangan 9V tersebut masih berbentuk tegangan AC. Setelah diturunkan atau di step down dioda IN4001 akan mengubah 9Vac menjadi searah (DC). Output dari dioda ini adalah tegangan DC dengan nilai 9Vdc yang bisa digunakan untuk catu daya relay. Output 9Vdc ini akan diperkecil lagi mengunakan IC LM7805, IC ini merupakan IC regulator yang bekerja pada sisi + (positif) dengan nilai regulasi sebesar 5Vdc. Sebelum dan sesudah proses regulasi LM7805 di pasang capasitor secara pararel untuk menstabilkan arus dan sebagai filter agar keluaran 5Vdc menjadi lebih halus, karena catuan 5Vdc digunakan untuk catuan mikrokontroler, sensor, dan Seven segment. Komponen komponen dengan catuan 5Vdc terutama mikrokontroler memerlukan tegangan yang halus agar tahan lama. 3.1.7 Perancangan Software Pembuatan software sistem otomatisasi level air ini sebelumnya harus dirancang prinsip kerja dan langkah kerja dari sistem tersebut agar penulisan dengan bahasa Assembly lebih mudah. Prinsip dan langkah kerja software ini dapat dilihat pada folwchart berikut; Perancangan software perangkat otomatisasi level air sebagai berikut; Flowchart Gambar 3.11 Flowchart Software Penulisan program untuk mikrokontroler AT89S51 ini menggunakan software bantu yakni Read51 yang mampu sebagai debugger dan simulator. Penulisan software AT89S51 menggunakan bahasa Assembly. Berikut source code assembly sistem otomatisasi level air; Kutipan source code ;Pogram Assembler Pengatur Level Air Otomatis Org 0 Jmp Init ;-------------------------------------- ;Prosedur Tundaan Nyala Display ;-------------------------------------- DelayNyala: MOV 7AH,#200 UlDel: DJNZ 7AH,Uldel RET ;-------------------------------------- ;Inisialisasi ;-------------------------------------- Init: CLR P0.0 ;Trigger untuk modul ultrasonic normal rendah CLR P0.2 ;Non aktiv relay kran otomatis MOV TMOD, #09H ;Set timer0 untuk mode 1 (16 bit) MOV 70H,#0 Mov 71H,#0 Mov 72H,#0 MOV 73H,#0 MOV 74H,#0 MOV 75H,#0 MOV 76H,#0 MOV 77H,#255 MOV 78H,#4 Mulai: DJNZ 77H,Terus01X MOV 77H,#255 DJNZ 78H,Terus01X MOV 78H,#4 SETB P0.3 SETB P0.4 SETB P0.5 MOV P2,#255 MOV TL0,#0 MOV TH0,#0 SETB TR0 ;Hidupkan timer SETB P0.0 ;Beri pulsa trigger pada US MOV 61H,#10 ULPUL: DJNZ 61H,ULPUL ;Lamanya pulsa trigger modul US CLR P0.0 UlTung: JNB P3.2,UlTung ;Tunggu pin Echo US tinggi SETB TR0 UlHit: JB P3.2,UlHit ;Tunggu pin Echo US kembali rendah CLR TR0 ;Matikan timer MOV R1,TH0 ;Baca isi timer 0 MOV R0,TL0 MOV 70H,#7 1JMP ULGES TERUS01X: JMP TERUS01 ULGES: CLR C MOV A,R1 RRC A MOV R1,A MOV A,R0 RRC A MOV R0,A DJNZ 70H,ULGES MOV A,#24 SUBB A,R0 MOV R1,A MOV B,#100 DIV AB MOV 75H,A MOV A,B MOV B,#10 DIV AB MOV 74H,A MOV 73H,B CLR C CJNE R1,#5,LANJUT01 SETB P0.2 JMP LANJUT04 LANJUT01: JNC LANJUT02 SETB P0.2 JMP LANJUT04 LANJUT02: CJNE R1,#20,LANJUT03 JMP LANJUT04 LANJUT03: JC LANJUT04 CLR P0.2 LANJUT04: MOV A,75H CJNE A,#0,Terus01 MOV 75H,#16 MOV A,74H CJNE A,#0,Terus01 MOV 74H,#16 Terus01: INC 76H MOV A,76H ADD A,#72H MOV R0,A MOV A,@R0 MOV 60H,A MOV A,76H CJNE A,#1,Terus02 MOV DPTR,#Angka1 JMP Terus04 Terus02: CJNE A,#2,Terus03 MOV DPTR,#Angka2 JMP Terus04 Terus03: CJNE A,#3,Terus04 MOV DPTR,#Angka1 2Terus04: MOV A,60H MOVC A,@A+DPTR CPL A MOV P2,#255 SETB P0.3 SETB P0.4 SETB P0.5 MOV P2,A MOV A,76H CJNE A,#1,Terus05 CLR P0.5 JMP Terus07 Terus05: CJNE A,#2,Terus06 CLR P0.4 JMP Terus07 Terus06: CJNE A,#3,Terus07 CLR P0.3 Terus07: Call DelayNyala MOV A,76H CJNE A,#3,Terus08 MOV 76H,#0 Terus08: JMP Mulai ANGKA1: DB 0EEH,028H,0CDH,06DH,02BH,067H,0E7H,02CH,0EFH,06FH DB 0AFH,0E3H,0C6H,0E9H,0C7H,087H,000H ANGKA2: DB 077H,041H,03BH,06BH,04DH,06EH,07EH,043H,07FH,06FH DB 05FH,07CH,036H,079H,03EH,01EH,000H END ; ;ANGKA2: DB 077,041H,03BH,06BH,04DH,6EH,07EH,043H,07FH,06FH ; DB 05FH,07CH,036H,079H,03EH,01EH ;ANGKA2 ; p2 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 ; DH . c d e g f a b ; 0 0 1 1 1 0 1 1 1 077H 0 ; 1 0 1 0 0 0 0 0 1 041H 1 ; 2 0 0 1 1 1 0 1 1 03BH 2 ; 3 0 1 1 0 1 0 1 1 06BH 3 ; 4 0 1 0 0 1 1 0 1 04DH 4 ; 5 0 1 1 0 1 1 1 0 06EH 5 ; 6 0 1 1 1 1 1 1 0 07EH 6 ; 7 0 1 0 0 0 0 1 1 043H 7 ; 8 0 1 1 1 1 1 1 1 07FH 8 ; 9 0 1 1 0 1 1 1 1 06FH 9 ; A 0 1 0 1 1 1 1 1 05FH 10 ; B 0 1 1 1 1 1 0 0 07CH 11 ; C 0 0 1 1 0 1 1 0 036H 12 ; D 0 1 1 1 1 0 0 1 079H 13 ; E 0 0 1 1 1 1 1 0 03EH 14 3; F 0 0 0 1 1 1 1 0 01EH 15 ;ANGKA1: DB 0EEH,028H,0CDH,06DH,02BH,067H,0E7H,02CH,0EFH,06FH ; DB 0AFH,0E3H,0C6H,0E9H,0C7H,087H ;ANGKA1 ; p2 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 ; DH e d c . b a f g ; 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0EEH 0 ; 1 0 0 1 0 1 0 0 0 028H 1 ; 2 1 1 0 0 1 1 0 1 0CDH 2 ; 3 0 1 1 0 1 1 0 1 06DH 3 ; 4 0 0 1 0 1 0 1 1 02BH 4 ; 5 0 1 1 0 0 1 1 1 067H 5 ; 6 1 1 1 0 0 1 1 1 0E7H 6 ; 7 0 0 1 0 1 1 0 0 02CH 7 ; 8 1 1 1 0 1 1 1 1 0EFH 8 ; 9 0 1 1 0 1 1 1 1 06FH 9 ; A 1 0 1 0 1 1 1 1 0AFH 10 ; B 1 1 1 0 0 0 1 1 0E3H 11 ; C 1 1 0 0 0 1 1 0 0C6H 12 ; D 1 1 1 0 1 0 0 1 0E9H 13 ; E 1 1 0 0 0 1 1 1 0C7H 14 ; F 1 0 0 0 0 1 1 1 087H 15 20 1