bab iii perancangan sistem 3.1. perancangan...
TRANSCRIPT
35
BAB III
PERANCANGAN SISTEM
3.1. Perancangan Perangkat Keras
Blok diagram yang dibuat pada perancangan tugas akhir ini secara keseluruhan
dapat dilihat pada gambar 3.1.
Gambar 3.1. Diagram Blok Perancangan Perangkat Keras
Cara kerja alat ini memiliki beberapa tahap proses, yaitu sebagai berikut:
a. Keypad sebagai inputan data suhu yang diinginkan agar tetap stabil.
b. Sensor suhu LM35 yaitu mengukur suhu dan mengeluarkan data hasil pengukuran
berupa data analog.
c. ADC sebagai penerjemah data analog dari sensor suhu menjadi data digital agar
dapat diproses oleh mikrokontroler.
d. Keluaran dari ADC akan diproses oleh mikrokontroler ATMega8535 dan hasilnya
di kirimkan ke driver motor DC dan LCD.
e. LCD, berfungsi untuk menampilkan data input dan informasi suhu yang sedang
berlangsung
f. Refrigator sebagai pengkondisian temperatur pendingin.
Motor Driver
2
Motor Driver
1
Kran 1
Motor DC
Motor DC
Motor DC
Motor DC
ADC
Mikrokontroler
ATMega8535
Keypad
LCD 16x2
Sensor 1
Sensor 2
Sensor 3
Sensor 4 Refrigerator Relay
Kran 2
Kran 3
Kran 4
35
g. Driver motor DC. Menterjemahkan perintah yang berbentuk data digital dari
mikrokontroler untuk menentukan aran pergerakan motor DC.
3.1.1. Siklus Refrgerasi
Siklus refrigerasi terdiri dari langkah-langkah:
a. Penyerapan panas pada ruangan temperatur rendah oleh refrigerant cair pada
evaporator.
b. Kompressi uap refrigerant pada kompressor.
c. Pembuangan / pelepasan panas pada ruangan temperatur tinggi, oleh refrigerant
pada kondensor.
d. Ekspansi, pengembalian kondisi uap refrigerant seperti semula (refrigerant cair),
oleh mesin atau katup ekspansi.
Gambar 3.2. Siklus Refrigrasi
35
3.1.2. LM35DZ
LM35DZ adalah jenis sensor suhu yang tegangan outputnya secara linier
proporsional terhadap 0C, dengan resolusi 10 mV /
0C. Pada dasarnya terdapat dua jenis
rangkaian LM35DZ, yaitu rangkaian full scale yang dapat mengukur suhu antara -550C
sampai +150 0C serta rangkaian dasar yang hanya dapat mengukur suhu yaitu antara +2
0C sampai +150
0C. Pada perancangan alat ini perancang menggunakan rangkaian dasar,
seperti dapat dilihat pada gambar 3.3.
Gambar 3.3. Rangkaian Dasar Sensor Suhu LM35DZ
3.1.3. Liquid Crystal Display (LCD)
Pada perancangan sistem, tipe Liquid Crystal Display (LCD) yang digunakan
adalah tipe JHD162A yang merupakan piranti display yang mampu menampilkan
karakter 16 kolom dan 2 baris (16 x 2). Diwah ini adalah rangkaian LCD 16 x 2 :
Gambar 3.4. Rangkaian LCD
35
3.1.4. Keypad 4x4
Dalam perancangan alat ini dibutuhkan sebuah keypad sebagai inputan ke
mikrokontroler yang berfungsi untuk menjalankan suatu aplikasi yang sudah jadi,
dengan adanya keypad dapat menginputkan suatu besaran nilai yang dinginkan dan
selain itu dapat memerintahkan suatu aplikasi agar dapat di proses.
Berikut ini adalah contoh dari Keypad metric 4x4 pada Gambar 3.9 dan
rangkaian keypad pada Gambar 3.5.
Gambar 3.5. Rangkaian Keypad
3.1.5. Pengkondisi Relay
Pengkondisian hidup matinya relay ditentukan dengan besarnya nilai suhu. Bila
nilai suhu dalam ruangan telah mencapai suhu batas bawah maka relay akan mati, dan
hidup kembali pada suhu mencapai batas atas pada input suhu. Relay yang digunakan
bekerja pada tegangan 5 Volt.
Gambar 3.6. Rangkaian Relay
35
Pada saat bit pengendalian tinggi (high) maka arus yang mengalir melewati
lilitan akan menggerakan relay menjadi ON.
3.1.6 Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega8535
Blok Mikrokontroler ATMega8535 berfungsi sebagai alat untuk memproses
inputan yang berasal dari tombol masukan. Selain sebagai alat proses, mikrokontroler
tersebut juga mengontrol blok display yang digunakan sebagai keluaran informasi dari
perubahan suhu yang ada pada dalam lemari pendingin. Berikut ini rangkaian dari
mikrokontroler ATMega8535.
Gambar 3.7. Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535
3.1.7 Downloader Program
Memprogram mikrokontroller ini, dengan men-download file hexa ke flash
memori Atmega8535 menggunakan software PonyProg2000. Untuk dapat menyimpan
program yang telah dibuat pada memory mikrokontroller dibutuhkan perangkat
tambahan yang menghubungkan antara PC dan mikrokontroller.
35
Gambar 3.8. Konfigurasi Kabel Downloader
3.1.8. Driver Motor
Untuk penggerak motor pada perancangan alat ini yaitu dengan menggunakan
komponen utama IC L298N, dengan menggunakan gear box sebagai penggerak katup
kran. L298N merupakan komponen yang bisa menggerakkan motor DC sampai
tegangan 46 Vdc dan arus sebesar 2A untuk tiap kanal. Satu motor dapat dikontrol
dengan 3 pin seperti Aenable, A+ dan A-. Pin output yang menuju motor DC
dihubungkan dengan dioda 1N4004 yang dihubungkan ke sumber Vcc dan ground
motor DC. Skema rangkaian diperlihatkan pada Gambar 3.9.
Gambar 3.9. Rangkaian Driver Motor DC
35
3.1.9. Catu Daya
Untuk mengaktifkan rangkaian-rangkaian elektronika pada alat ini dibutuhkan
supply tegangan dari catu daya sebesar +12V dan +5V. Rangkaian catu daya ini terdiri
dari sebuah transformator dengan keluaran 12Volt, penyearah arus dengan diode bridge
dan tiga buah IC regulator LM7812, LM 7809, LM 7805.
Gambar 3.10. Rangkaian Catu Daya
Tegangan keluaran dari transformator masih dalam bentuk tegangan bolak-balik
(AC), sehingga harus disearahkan oleh penyearah gelombang penuh. Sebelum tegangan
diregulasi, dilewatkan dulu pada tapis atau filter untuk memperkecil ripple. Komponen
filter yang digunakan yaitu kapasitor polar.
Konsep dasar kerja kapasitor ini untuk menyimpan muatan-muatan listrik
sehingga jika diberi tegangan, kapasitor tersebut akan terisi namun tidak seketika penuh
muatan, sebaliknya ketika kapasitor tersebut akan terisi namun tidak seketika penuh
muatan .
Untuk meregulasi tegangan digunakan regulasi tegangan positif yaitu tegangan
12V (78012), 9V (7809), dan 5V (7805). Konfigurasi kaki IC regulator tegangan positif
adalah kaki 1 berfungsi sebagai input, kaki 2 terhubung ke ground dan kaki 3 sebagai
keluaran tegangan positif.
35
3.2. Konfigurasi Sistem
Mikrokontroler digunakan untuk mengimplementasikan instruksi, kemudian
menerima input dari keypad serta sensor suhu dan mengirimkan output untuk
menampilkan suhu ke LCD dan pengendali motor DC, Konfigurasi rangkaian
mikrokontroler diperlihatkan pada Gambar 3.11.
Gambar 3.11. Konfigurasi Port pada ATMega8535
Tabel 3.1. Deskripsi Penggunaan Port
Nama Port Nomor Pin Fungsi
(PA0 – PA3) 40 – 37 Pin input sensor suhu (LM 35)
(PA4 – PA7,
PC0 – PC7)
33 - 36
22 - 29
Pin output untuk mengkondisikan kran (Driver motor 1
dan 2)
(PB0 – PB6) 1 - 7 Pin input untuk masukan dari keypad
(PD0 – PD5) 14 - 19 Pin output untuk menampilkan karakter pada LCD 16x2
(PD6) 20 Pin output untuk menghidupkan dan mematikan mesin
refrigator
35
Port-Port tersebut merupakan Port dari mikrokontroler yang digunakan, yang
merupakan jembatan penghubung dengan instrument yang dikontrol oleh
mikrokontroler.
3.3. Perancangan perangkat lunak
Pada bagian perancangan ini berfungsi untuk mengendalikan keseluruhan sistem
dari alat. Perangkat lunak ini berisikan program yang nantinya disimpan di dalam
mikrokontroler, sehingga mikrokontroler melaksanakan perintah-perintahnya secara
otomatis sesuai dengan urutan program yang dibuat.
35
Tampilkan ke LCD
“Selamat datang”
Star
Declare sub keypad
Declare sub chanel 1
Declare sub chanel 2
Declare sub chanel 3
Declare sub k1a
Declare sub k2a
Declare sub k3a
Declare sub k4a
Declare sub k1b
Declare sub k2b
Declare sub k3b
Declare sub k4b
Init_lcd
Init_ADC
mulai
Gambar 3.12. Flowchar inisialisasi
Program
Gambar 3.13. Flowchart Program
Menampilkan suhu ruangan
Tampilkan
“suhu ruangan”
(*) Input Suhu
A
Temp ADC 0
Temp 1 ADC 1
Temp 2 ADC 2
Temp 3 ADC 3
Temptot =
(temp1+temp2+temp3+temp4) /4
Tampilkan Temptot
ke LCD
Tekan *
Reset portc.6
(relay off)
Mulai
Y
T
35
Gambar 3.14. Flowchart inputan suhu
T
Tampilkan ke LCD
“Suhu atas”
“suhu bawah”
Call keypad
Sa = ax
Y
Y
T
T
Tampilkan
Sa
ke LCD
Sa > 25
Sa < 5
Call keypad
Sb = ax
A
Gambar 3.15. Flowchart pencapaian
suhu bawah
Tampilkan ke
LCD
“ Sa=, sb= ”
Sa=, sb=,
Tampilkan suhu
ruangan
Y
T
Temptot =
(temp1+temp2+temp3+temp4) /4
Call K1b
Call K2b
Call K3b
Call K4b
Stabil
Temptot
<=sb
Tampilkan Temptot ke LCD
set portc.6
proses
Call K1a
Call K2a
Call K3a
Call K4a
T
T
Y
Y Sb >25
Sb < 3
Tampilkan
sb
ke LCD
proses
35
Gambar 3.16. Flowchart Program untuk pengkondisian kran
K1a
Set portc.1
Reset portc.2
Delay 3 detik
Reset portc.1
Reset portc.2
End sub
Kran1 = 1
K2a
Set portc.4
Reset portc.5
Delay 3 detik
Reset portc.4
Reset portc.5
End sub
Kran2 = 1
K3a
Set portc.7
Reset porta.7
Delay 3 detik
Reset portc.7
Reset porta.7
End sub
Kran3 = 1
K4a
Set porta.5
Reset porta.4
Delay 3 detik
Reset porta.5
Reset porta.4
End sub
Kran4 = 1
K2b
Set portc.5
Reset portc.4
Delay 3 detik
Reset portc.5
Reset portc.4
End sub
Kran2 = 0
K3b
Set porta.7
Reset portc.7
Delay 3 detik
Reset porta.7
Reset portc.7
End sub
Kran3= 0
K4b
Set porta.4
Reset porta.5
Delay 3 detik
Reset porta.4
Reset porta.5
End sub
Kran4 = 0
K1b
Set portc.2
Reset portc.1
Delay 3 detik
Reset portc.2
Reset portc.1
End sub
Kran1 = 0
35
Y
Gambar 3.17. Flowchart Program saat penstabilan suhu
T
Y
Y
T
Y
T
Y
T
T
Y
Y
T
T
Y
Y
T
T
Y
Y
T
T
Y
Y
T
T
Y
Y
T
T
Y
Kran3
= 1
Temp2
< = sb
Reset portc.6
Call K3b
Kran2 =
1
Temp1
< = sb
Reset portc.6
Call K2b
Kran1 =
1
Temp3
< = sb
Reset portc.6
Call K4b
Kran1 =
0
Temp
> = sa
Set portc.6
Call K1a
Kran2 =
0
Temp1
> = sa
Set portc.6
Call K2a
Kran3 =
0
Temp2
> = sb
Set portc.6
Call K3a
Kran4 =
0
Temp3
> = sb
Set portc.6
Call K4a
Kran1
= 1
Temp
< = sb
Reset portc.6
Call K1b
Temp = ADC 0
Temp 1 = ADC 1
Temp 2 = ADC 2
Temp 3 = ADC 3
tampilkan
“s1:” Temp
“s2:” Temp 1
“s3:” Temp 2
“s4:” Temp 3
Stabil
Call K1a
Call K2a
Call K3a
Call K4a
Tekan #
Mulai
Y
T
T
35