BAB III PEMBAHASANeprints.umm.ac.id/35658/4/jiptummpp-gdl-ahmadnurul-47088-4-bab3.pdf · driver,...

15
32 BAB III PEMBAHASAN Pada bab ini akan dibahas mengenai perancangan sistem, yang meliputi perangkat keras, dimana bagian ini menunjang dalam pengoperasian sistem sehingga akan diperoleh hasil yang diinginkan. Perancangan perangkat keras meliputi perancangan rangkaian keypad 4x4, rangkaian LCD 16X2, Rangkaian driver, RTC, sensor EC, sensor PH dan rangkaian keseluruhan sistem Arduino Mega. 3.1 Blok Diagram Diagram blok sistem terdiri atas keypad, LCD, modul sensor dan driver yang digunkan sistem. Diagram blok sistem menunjukkan hubungan antara Arduino sebagai pusat kontrol masing-masing sistem dengan peripheral lainnya. Diagram blok sistem ditunjukkan dalam Gambar 3.1. Gambar 3.1 Diagram blok system yang dirancang Dari cara kerja sistem secara keseluruhan, maka dapat di uraikan fungsi tiap- tiap blok diagram adalah sebagai berikut : Keypad 4 X 4 Arduino MEGA2560 Modul Sensor PH DFROBOT SEN0161 LCD 16 X 2 Modul Sensor EC DFR 00300 RTC DS1307 Waterflow Sensor Driver Driver Injector 1 Injector 2 Driver Injector 3 Driver Injector 4 Driver TRIAC Water Pump

Transcript of BAB III PEMBAHASANeprints.umm.ac.id/35658/4/jiptummpp-gdl-ahmadnurul-47088-4-bab3.pdf · driver,...

32

BAB III

PEMBAHASAN

Pada bab ini akan dibahas mengenai perancangan sistem, yang meliputi

perangkat keras, dimana bagian ini menunjang dalam pengoperasian sistem

sehingga akan diperoleh hasil yang diinginkan. Perancangan perangkat keras

meliputi perancangan rangkaian keypad 4x4, rangkaian LCD 16X2, Rangkaian

driver, RTC, sensor EC, sensor PH dan rangkaian keseluruhan sistem Arduino

Mega.

3.1 Blok Diagram

Diagram blok sistem terdiri atas keypad, LCD, modul sensor dan driver

yang digunkan sistem. Diagram blok sistem menunjukkan hubungan antara

Arduino sebagai pusat kontrol masing-masing sistem dengan peripheral lainnya.

Diagram blok sistem ditunjukkan dalam Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Diagram blok system yang dirancang

Dari cara kerja sistem secara keseluruhan, maka dapat di uraikan fungsi tiap-

tiap blok diagram adalah sebagai berikut :

Keypad 4 X 4

Arduino MEGA2560

Modul Sensor PH DFROBOT SEN0161

LCD 16 X 2

Modul Sensor EC DFR 00300

RTC DS1307

Waterflow Sensor

Driver

Driver

Injector 1

Injector 2

Driver Injector 3

Driver Injector 4

Driver TRIAC Water Pump

33

1. Arduino Mega 2560 berfungsi sebagai pengontrol masing-masing sistem

untuk, mengakses jam RTC, membaca sensor dan megendalikan driver.

2. Liquid Cristal Display (LCD) berfungsi untuk menampilkan data yang

diolah oleh sistem arduino.

3. Driver berfungsi sebagai pengendali rangkaian injector dan water pump

melalui arduino.

4. Keypad bertugas untuk menginput data dan seting user pada sistem.

5. Waterflow sensor digunakan sebgai sensor pembaca volume aliran air.

6. RTC DS1307 digunakan untuk membaca data waktu secar realtime.

3.2 Perancangan Alat

Agar dapat mengimplementasikan alat pengendalai nutrisi hidroponik,

dibagi menjadi dua bagian yaitu perancangan mekanik dan perancangan hadware.

Didalam hal ini perancangan meliputi dua hal, yang pertamana adalah

perancangan box dan yang kedua adalah perancangan pada injektor nutri dengan

hidroponik dan peletakan sensor pH dan EC pada tabung nutrisi. Sedangkan

perancangan sistem elektrik meliputi rangkaian driver, RTC, sensor pH, sensor

EC dan keseluruhan sistem Arduino Mega.

3.2.1 Perancangan Mekanik

Dimana dalam perancangan mekanik ini terbagi menjadi dua bagian,

merancangan mekanik box dan perancangan injektor nutri.

3.2.2 Perancangan Mekanik Box

Pada perancangan box ini dibuat dari bahan akrilik dan triplek berwarna

hitam denga total panjang 36 cm , lebar 16 cm dan tinggi 16cm berat box ini

sekitar 0,8 kg.

34

1. Bagian Atas

Dari gambar 3.2 dapat dilihat desain luar alat yang terdiri dari

display LCD, keypad, inpiut EC dan input pH.

Gambar 3.2 Desain box Bagian Atas

2. Bagian Belakang

Pada bagian belakang box terdiri dari lubang output sistem untuk

penyambungan output sistem. Terdapat pulah sumber listrik AC

memberikan supplay listrik ke sistem box . Secara keseluruhan bagian

belakang box dapat dilihat pada gambar 3.3

Gambar 3.3 Desain box Bagian Belakang

35

3. Bagian Samping Box

Pada bagian samping kiri tidak terdapat input atau output hanya

dinding box . Secara keseluruan bagian sampig box dapat dilihat di

gambar 3.4

Gambar 3.4 Desain box Bagian Samping box

3.2.3 Perancangan Mekanik Injektor Nutrisi

Dari gambar 3.5 dapat dilihat injektro terpasang pada tandon

nutrisi dan pipa hidroponik juga jadi satu tabung. Agar injektor nyala

maka dibutuhkan outputan dosis nutri yang suda dibaca oleh sensor pH

dan sensor EC dan memberikan kebutuhan nutrisi yang diinginkan.

Desain mekanik injektor nutri dapat dilihat pada gambar 3.5.

Gambar 3.5 Desain Mekanik Injektor Nutrisi

36

3.2.4 Mekanik Pada Pipa Hidroponik

Mekanik pada pipa hidroponik dipasang dengan tabung nutrisi.

Kemudian air nutri di semburkankan ke atas dalam pipa dengan pompa

air, daya sembur pompa minimal 2 m. Gambar mekanik pipa

hidroponik dapat dilhat pada gambar 3.6.

Gambar 3.6 Desain Pipa Hidroponik

3.2.5 Mekanik Pompa Injektor

Mekanik pompa injektor ini untuk mendorong nutrisi dan pH ke

injektro. Agar dapat menyemburkan nutri dan pH ke dalam tabung

penampung. Gabar mekanik pompa injektor dapat dilihat pada gambar 3.7

Gabar 3.7 Mekanik Pompa Injektor

37

3.2.6 Mekanik Hidroponik Keseluruhan

Sistem pengendali hidroponik ini berjalan saat sensor pH dan EC

ada perubahan dosis yang disetting sesuai jenis tanaman hidroponik.

Gamabar mekanik hidroponik keseluruhan dapat dilihat pada gambar

3.8

Gambar 3.8 Mekanik Hidroponik keseluruhan

3.3 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)

Untuk perancangan perangkat keras (Hardware) meliputi perancangan

rangkaian sistem serta analisis rancangannya. Dalam perancangan ini, terlebih

dahulu dibuat diagram blok secara keseluruhan yang kemudian dirancang

penjabaran tiap bloknya.

3.3.1 Perancangan rangkaian LCD

Bagian penampil informasi pada perancangan block diagram adalah

menggunakan LCD 16X2, dimana agar sistem yang dikendalikan oleh

microcontroller ARDUINO MEGA2560 dapat diketahui dan dimengerti oleh

manusia, maka diperlukan sebuah penampil informasi LCD. LCD digunakan

untuk menampilkan menu-menu registrasi pada sistem dan perintah-perintah yang

dipantau manusia dalam melakukan pengontrolan terhadap pintu yang dikontrol.

LCD yang digunakan adalah LCD M1632 yang mampu menampilkan karakter 2

38

baris 16 Karakter. Adapun pin koneksi rangkaian LCD terhadap Controller

(MCU) ditunjukkan pada Gambar 3.9

Gambar 3.9 Rangkaian LCD

Potensio 10K pada rangakain LCD diatas merupakan pembagi tegangan

yang dihubungkan ke pin VEE LCD. Pin ini berfungsi untuk mengatur kontras

LCD sesuai keinginan. Untuk pin WR digroundkan karena sifatnya hanya menulis

dari MCU ke LCD, sementara pin 15 dan 16 adalah input tegangan LED

Backlight LCD, sehingga LCD dapat kelihatan terang meskipun malam hari.

3.1.1 Perancangan Keypad 4x4

Pada perancangan alat ini, untuk proses masukan seting kelembaban dari

user, maka diguakan keypad 4X4. Adapun konfigurasi pin-pin yang dipakai

rangkaian keypad terhadap microcontroller ARDUINO MEGA ditunjukkan pada

Gambar 3.10:

Gambar 3.10 Perancangan Keypad 4x4

PWM COMUNICATION

DIG

ITA

L

ANALOG IN

ATMEGA256016AU 1126

TX

0

TX

3

TX

2

TX

1

SD

A

SC

L

RX

0

RX

3

RX

2

RX

1

PD

0/S

CL

/IN

T0

21

PD

1/S

DA

/IN

T1

20

PD

2/R

XD

1/I

NT

21

9P

D3

/TX

D1

/IN

T3

18

PH

0/R

XD

21

7P

H1

/TX

D2

16

PJ

0/R

XD

3/P

CIN

T9

15

PJ

1/T

XD

3/P

CIN

T1

01

4

PE

0/R

XD

0/P

CIN

T8

0P

E1

/TX

D0

/PD

O1

PE

4/O

C3

B/I

NT

42

PE

5/O

C3

C/I

NT

53

PG

5/O

C0

B4

PE

3/O

C3

A/A

IN1

5P

H3

/OC

4A

6P

H4

/OC

4B

7

PH

5/O

C4

C8

PH

6/O

C2

B9

PB

4/O

C2

A/P

CIN

T4

10

PB

5/O

C1

A/P

CIN

T5

11

PB

6/O

C1

B/P

CIN

T6

12

PB

7/O

C0

A/O

C1

C/P

CIN

T7

13

AR

EF

PA0/AD022

PA1/AD123

PA2/AD224

PA3/AD325

PA4/AD426

PA5/AD527

PA6/AD628

PA7/AD729

PC6/A1431

PC5/A1332

PC4/A1233

PC3/A1134

PC2/A1035

PC1/A936

PC0/A837

PD7/T038

PG2/ALE39

PG1/RD40

PG0/WR41

PL742

PL643

PL5/OC5C44

PL4/OC5B45

PL3/OC5A46

PL2/T547

PL1/ICP548

PL0/ICP449

PB3/MISO/PCINT350

PB2/MOSI/PCINT251

PB1/SCK/PCINT152

PB0/SS/PCINT053

PK

7/A

DC

15

/PC

INT

23

A1

5P

K6

/AD

C1

4/P

CIN

T2

2A

14

PK

5/A

DC

13

/PC

INT

21

A1

3P

K4

/AD

C1

2/P

CIN

T2

0A

12

PK

3/A

DC

11

/PC

INT

19

A1

1P

K2

/AD

C1

0/P

CIN

T1

8A

10

PK

1/A

DC

9/P

CIN

T1

7A

9P

K0

/AD

C8

/PC

INT

16

A8

PF

7/A

DC

7/T

DI

A7

PF

6/A

DC

6/T

DO

A6

PF

5/A

DC

5/T

MS

A5

PF

4/A

DC

4/T

CK

A4

PF

3/A

DC

3A

3P

F2

/AD

C2

A2

PF

1/A

DC

1A

1P

F0

/AD

C0

A0

RE

SE

T

PC7/A1530

ARD1

ARDUINO MEGA2560 R3

D7

14

D6

13

D5

12

D4

11

D3

10

D2

9D

18

D0

7

E6

RW

5R

S4

VS

S1

VD

D2

VE

E3

LCD1LCD 16x2

vcc

VR1

10K

PWM COMUNICATION

DIG

ITA

L

ANALOG IN

ATMEGA256016AU 1126

TX

0

TX

3

TX

2

TX

1

SD

A

SC

L

RX

0

RX

3

RX

2

RX

1

PD

0/S

CL

/IN

T0

21

PD

1/S

DA

/IN

T1

20

PD

2/R

XD

1/I

NT

21

9P

D3

/TX

D1

/IN

T3

18

PH

0/R

XD

21

7P

H1

/TX

D2

16

PJ

0/R

XD

3/P

CIN

T9

15

PJ

1/T

XD

3/P

CIN

T1

01

4

PE

0/R

XD

0/P

CIN

T8

0P

E1

/TX

D0

/PD

O1

PE

4/O

C3

B/I

NT

42

PE

5/O

C3

C/I

NT

53

PG

5/O

C0

B4

PE

3/O

C3

A/A

IN1

5P

H3

/OC

4A

6P

H4

/OC

4B

7

PH

5/O

C4

C8

PH

6/O

C2

B9

PB

4/O

C2

A/P

CIN

T4

10

PB

5/O

C1

A/P

CIN

T5

11

PB

6/O

C1

B/P

CIN

T6

12

PB

7/O

C0

A/O

C1

C/P

CIN

T7

13

AR

EF

PA0/AD022

PA1/AD123

PA2/AD224

PA3/AD325

PA4/AD426

PA5/AD527

PA6/AD628

PA7/AD729

PC6/A1431

PC5/A1332

PC4/A1233

PC3/A1134

PC2/A1035

PC1/A936

PC0/A837

PD7/T038

PG2/ALE39

PG1/RD40

PG0/WR41

PL742

PL643

PL5/OC5C44

PL4/OC5B45

PL3/OC5A46

PL2/T547

PL1/ICP548

PL0/ICP449

PB3/MISO/PCINT350

PB2/MOSI/PCINT251

PB1/SCK/PCINT152

PB0/SS/PCINT053

PK

7/A

DC

15

/PC

INT

23

A1

5P

K6

/AD

C1

4/P

CIN

T2

2A

14

PK

5/A

DC

13

/PC

INT

21

A1

3P

K4

/AD

C1

2/P

CIN

T2

0A

12

PK

3/A

DC

11

/PC

INT

19

A1

1P

K2

/AD

C1

0/P

CIN

T1

8A

10

PK

1/A

DC

9/P

CIN

T1

7A

9P

K0

/AD

C8

/PC

INT

16

A8

PF

7/A

DC

7/T

DI

A7

PF

6/A

DC

6/T

DO

A6

PF

5/A

DC

5/T

MS

A5

PF

4/A

DC

4/T

CK

A4

PF

3/A

DC

3A

3P

F2

/AD

C2

A2

PF

1/A

DC

1A

1P

F0

/AD

C0

A0

RE

SE

T

PC7/A1530

ARD1

ARDUINO MEGA2560 R3

1 2 3

654

8 9

=

7

++C

ON0

A

B

C

D

1 2 43

39

Pada Perancangan rangkaian keypad sebagaimana Gambar 3.10

menggunakan metode scanning baris yang dilakukan oleh perangkat lunak,

dimana pada proses tersebut 4 baris dari keypad diisi dengan cara hanya salah satu

baris yang bernilai nol, sementara baris lain berlogika 1, dengan demikian untuk

mengetahui salah satu tombol yang ditekan, sistem arduino melakukan pembacaan

kolom untuk mengetahui apakah penekanan tombol terhadap data yang diberikan

pada baris keypad.

3.3.2 Perancangan RTC DS1307

Untuk proses penghitung waktu pada perancangan, maka pada alat ini

dibutuhkan sebuah RTC, adapun RTC yang digunakan adalah RTC keluaran

Dallas Semiconductor tipe DS1307, yaitu sebuah chip RTC yang menggunakan

komunikasi serial I2C bus. Adapun rangkaian RTC DS1307 ditunjukan pada

Gambar 3.11

Gambar 3.11 Rangkaian RTC DS1307

Nilai crystal 32,768Khz ditentukan dengan mengacu pada lembar datasheet,

sementara itu baterai 3V yang digunakan menggunakan lithium 3V CR2032 untuk

melakukan proses update time pada saat catu daya utama RTC dinonaktifkan.

RTC DS1307 diakses secara serial menggunakan interface I2C, sehingga hanya

membutuhkan dua jalur yaitu clock dan data yang pada perancangan ini.

PW

MC

OM

UN

ICA

TIO

N

DIGITAL

AN

AL

OG

IN

AT

ME

GA

25

60

16

AU

11

26

TX0

TX3

TX2

TX1

SDA

SCL

RX0

RX3

RX2

RX1

PD0/SCL/INT021

PD1/SDA/INT120

PD2/RXD1/INT219

PD3/TXD1/INT318

PH0/RXD217

PH1/TXD216

PJ0/RXD3/PCINT915

PJ1/TXD3/PCINT1014

PE0/RXD0/PCINT80

PE1/TXD0/PDO1

PE4/OC3B/INT42

PE5/OC3C/INT53

PG5/OC0B4

PE3/OC3A/AIN15

PH3/OC4A6

PH4/OC4B7

PH5/OC4C8

PH6/OC2B9

PB4/OC2A/PCINT410

PB5/OC1A/PCINT511

PB6/OC1B/PCINT612

PB7/OC0A/OC1C/PCINT713

AREF

PA

0/A

D0

22

PA

1/A

D1

23

PA

2/A

D2

24

PA

3/A

D3

25

PA

4/A

D4

26

PA

5/A

D5

27

PA

6/A

D6

28

PA

7/A

D7

29

PC

6/A

14

31

PC

5/A

13

32

PC

4/A

12

33

PC

3/A

11

34

PC

2/A

10

35

PC

1/A

93

6P

C0

/A8

37

PD

7/T

03

8P

G2

/AL

E3

9P

G1

/RD

40

PG

0/W

R4

1P

L7

42

PL

64

3P

L5

/OC

5C

44

PL

4/O

C5

B4

5P

L3

/OC

5A

46

PL

2/T

54

7P

L1

/IC

P5

48

PL

0/I

CP

44

9P

B3

/MIS

O/P

CIN

T3

50

PB

2/M

OS

I/P

CIN

T2

51

PB

1/S

CK

/PC

INT

15

2P

B0

/SS

/PC

INT

05

3

PK7/ADC15/PCINT23A15

PK6/ADC14/PCINT22A14

PK5/ADC13/PCINT21A13

PK4/ADC12/PCINT20A12

PK3/ADC11/PCINT19A11

PK2/ADC10/PCINT18A10

PK1/ADC9/PCINT17A9

PK0/ADC8/PCINT16A8

PF7/ADC7/TDIA7

PF6/ADC6/TDOA6

PF5/ADC5/TMSA5

PF4/ADC4/TCKA4

PF3/ADC3A3

PF2/ADC2A2

PF1/ADC1A1

PF0/ADC0A0

RESET

PC

7/A

15

30

ARD1ARDUINO MEGA2560 R3

VBAT3

X11

X22

SCL6

SDA5

SOUT7

U1

DS1307

X132,768Khz

BATTERAY3V

40

3.3.3. Perancangan Waterflow sensor

Pada sistem pengukur aliran air menggunakan sensor rotari enkoder

yang dihubungkan langsung dengan mekanik degan menggunakan induksi

magnet pada baling – baling kemudian mengerakkan optocoupler didalamnya.

seperti pada gambar 3.12 berikut :

Gambar 3.12 Mekanik sistem sensor waterflow

Prinsip kerja dari mekanik ini adalah aliran air akan memutar blade (fan)

yang terhubung ke magnet permanent sehingga putaran baling baling sensor rotari

encoder. Putaran rotari enkoder tersebut menghasilkan pulsa yang kemudian akan

dicounter menggunakan mikrokontroller pada arduino. Rotary enkoder yang

digunakan pada rancang bangun ini dari jenis incremental dengan resolusi 16

pulsa setiap satu kali putaran penuh. Dan dibangun menggunakan rangkaian

optocoupler dan piringan hole disk sebagai penghasil pulsa. Output dari encoder

selanjutnya dihubungkan ke arduino sebagaimana ditunjukkan pada gambar 3.13:

Gambar 3.13 Rangkaian sensor aliran air

PW

MC

OM

UN

ICA

TIO

N

DIGITAL

AN

AL

OG

IN

AT

ME

GA

25

60

16

AU

11

26

TX0

TX3

TX2

TX1

SDA

SCL

RX0

RX3

RX2

RX1

PD0/SCL/INT021

PD1/SDA/INT120

PD2/RXD1/INT219

PD3/TXD1/INT318

PH0/RXD217

PH1/TXD216

PJ0/RXD3/PCINT915

PJ1/TXD3/PCINT1014

PE0/RXD0/PCINT80

PE1/TXD0/PDO1

PE4/OC3B/INT42

PE5/OC3C/INT53

PG5/OC0B4

PE3/OC3A/AIN15

PH3/OC4A6

PH4/OC4B7

PH5/OC4C8

PH6/OC2B9

PB4/OC2A/PCINT410

PB5/OC1A/PCINT511

PB6/OC1B/PCINT612

PB7/OC0A/OC1C/PCINT713

AREF

PA

0/A

D0

22

PA

1/A

D1

23

PA

2/A

D2

24

PA

3/A

D3

25

PA

4/A

D4

26

PA

5/A

D5

27

PA

6/A

D6

28

PA

7/A

D7

29

PC

6/A

14

31

PC

5/A

13

32

PC

4/A

12

33

PC

3/A

11

34

PC

2/A

10

35

PC

1/A

93

6

PC

0/A

83

7

PD

7/T

03

8

PG

2/A

LE

39

PG

1/R

D4

0

PG

0/W

R4

1

PL

74

2

PL

64

3

PL

5/O

C5

C4

4

PL

4/O

C5

B4

5

PL

3/O

C5

A4

6

PL

2/T

54

7

PL

1/I

CP

54

8

PL

0/I

CP

44

9

PB

3/M

ISO

/PC

INT

35

0

PB

2/M

OS

I/P

CIN

T2

51

PB

1/S

CK

/PC

INT

15

2

PB

0/S

S/P

CIN

T0

53

PK7/ADC15/PCINT23A15

PK6/ADC14/PCINT22A14

PK5/ADC13/PCINT21A13

PK4/ADC12/PCINT20A12

PK3/ADC11/PCINT19A11

PK2/ADC10/PCINT18A10

PK1/ADC9/PCINT17A9

PK0/ADC8/PCINT16A8

PF7/ADC7/TDIA7

PF6/ADC6/TDOA6

PF5/ADC5/TMSA5

PF4/ADC4/TCKA4

PF3/ADC3A3

PF2/ADC2A2

PF1/ADC1A1

PF0/ADC0A0

RESET

PC

7/A

15

30

ARD3ARDUINO MEGA2560 R3

6

5

4

1

2

ENCODER

R R

5V

41

Keterangan :

Working Voltage :5V-24V

Maximum Current :15 mA (DC 5V)

Weinght :43 g

Flow Rate Range :0.5 ~ 60 L/min

Operating Temperatur :00C – 80

0C

Operating Humidity :35% ~ 90% RH

Operating Pressure :under 1,75 Mpa

Store Temperatur :-250C~+80

0C

Store Humidity :25%~90% RH

3.3.4 Perancangan rangkaian sensor ph

Untuk membaca keasaman dan basa yang terkandung pada air, maka

diperlukan sensor Ph. Pada perancangan ini sensor Ph digunakan untuk membaca

kualitas air dimana modul yang digunakan adalah sensor pH type DFROBOT

SEN0161. Bentuk keluaran sensor Ph adalah tegangan analog sehingga output

pada modul dapat dibaca menggunakan input ADC (Analog) pada minimum

sistem arduino. Adapun perancangan rangkaian arduino pada modul Ph

ditunjukkan pada gambar 3.14:

Gambar 3.14 Rangkaian Modul Ph DFROBOT SEN0161

3.3.5 Perancangan rangkaian sensor Electro Conductivity (EC)

Untuk membaca kepekatan pupuk atau laruan nutrisi yang terkandung

pada air tanaman hidroponix, maka diperlukan sensor EC. Sensor EC

MODUL PHmeter

BNC

Vcc

Vout

GND

5V

Probe PH

DFROBOT SEN0161

PW

MC

OM

UN

ICA

TIO

N

DIGITAL

AN

AL

OG

IN

AT

ME

GA

25

60

16

AU

11

26

TX0

TX3

TX2

TX1

SDA

SCL

RX0

RX3

RX2

RX1

PD0/SCL/INT021

PD1/SDA/INT120

PD2/RXD1/INT219

PD3/TXD1/INT318

PH0/RXD217

PH1/TXD216

PJ0/RXD3/PCINT915

PJ1/TXD3/PCINT1014

PE0/RXD0/PCINT80

PE1/TXD0/PDO1

PE4/OC3B/INT42

PE5/OC3C/INT53

PG5/OC0B4

PE3/OC3A/AIN15

PH3/OC4A6

PH4/OC4B7

PH5/OC4C8

PH6/OC2B9

PB4/OC2A/PCINT410

PB5/OC1A/PCINT511

PB6/OC1B/PCINT612

PB7/OC0A/OC1C/PCINT713

AREF

PA

0/A

D0

22

PA

1/A

D1

23

PA

2/A

D2

24

PA

3/A

D3

25

PA

4/A

D4

26

PA

5/A

D5

27

PA

6/A

D6

28

PA

7/A

D7

29

PC

6/A

14

31

PC

5/A

13

32

PC

4/A

12

33

PC

3/A

11

34

PC

2/A

10

35

PC

1/A

93

6P

C0

/A8

37

PD

7/T

03

8P

G2

/AL

E3

9P

G1

/RD

40

PG

0/W

R4

1P

L7

42

PL

64

3P

L5

/OC

5C

44

PL

4/O

C5

B4

5P

L3

/OC

5A

46

PL

2/T

54

7P

L1

/IC

P5

48

PL

0/I

CP

44

9P

B3

/MIS

O/P

CIN

T3

50

PB

2/M

OS

I/P

CIN

T2

51

PB

1/S

CK

/PC

INT

15

2P

B0

/SS

/PC

INT

05

3

PK7/ADC15/PCINT23A15

PK6/ADC14/PCINT22A14

PK5/ADC13/PCINT21A13

PK4/ADC12/PCINT20A12

PK3/ADC11/PCINT19A11

PK2/ADC10/PCINT18A10

PK1/ADC9/PCINT17A9

PK0/ADC8/PCINT16A8

PF7/ADC7/TDIA7

PF6/ADC6/TDOA6

PF5/ADC5/TMSA5

PF4/ADC4/TCKA4

PF3/ADC3A3

PF2/ADC2A2

PF1/ADC1A1

PF0/ADC0A0

RESET

PC

7/A

15

30

ARDUINOARDUINO MEGA2560 R3

42

menggunakan satuan mmhos/cm atau satuan daya penghantar listrik. Pada

perancangan ini sensor EC digunakan sensor EC type DFROBOT DFR00300.

Bentuk keluaran sensor EC adalah tegangan analog sehingga output pada modul

dapat dibaca menggunakan input ADC (Analog) pada minimum sistem arduino.

Adapun perancangan rangkaian arduino pada modul EC ditunjukkan pada gambar

3.15:

Gambar 3.15 Rangkaian Modul Electro Conductivity (EC)

3.3.6 Perancangan rangkaian Driver Injector

Pada perancangan ini Injector dirancang mengunakan injector sepda motor

matic honda beat FI 110 dan mempunyai tegangan suplay sebesar 12VDC,

sementara itu tegangan sistem ARDUINO yang bertindak sebagai pengendali

injector adalah 5V, maka untuk mengontrol injector diperlukan rangkaian driver

yang pada rancangan ini menggunakan perantara Optocoupler sebagai pemisah

beda tegangan antara rangkaian driver injector dan minimum sistem Arduino.

Pada perencanaan driver injector dari alat yang akan dirancang, injector yang

digunakan mempunyai resistansi coil sekitar 50Ω dan membutuhkan catu daya

sebesar 12volt DC, dengan demikian, maka arus yang diperlukan injector adalah :

I = BuzzerRcoil

VCC

_ =

50

12 = 0,24 Amper.

Sementara itu perancangan rangkaian driver injector ditunjukkan dalam

Gambar 3.16

MODUL EC meter

BNC

Vcc

Vout

GND

5V

Probe EC

DFROBOT DFR00300

PW

MC

OM

UN

ICA

TIO

N

DIGITAL

AN

AL

OG

IN

AT

ME

GA

25

60

16

AU

11

26

TX0

TX3

TX2

TX1

SDA

SCL

RX0

RX3

RX2

RX1

PD0/SCL/INT021

PD1/SDA/INT120

PD2/RXD1/INT219

PD3/TXD1/INT318

PH0/RXD217

PH1/TXD216

PJ0/RXD3/PCINT915

PJ1/TXD3/PCINT1014

PE0/RXD0/PCINT80

PE1/TXD0/PDO1

PE4/OC3B/INT42

PE5/OC3C/INT53

PG5/OC0B4

PE3/OC3A/AIN15

PH3/OC4A6

PH4/OC4B7

PH5/OC4C8

PH6/OC2B9

PB4/OC2A/PCINT410

PB5/OC1A/PCINT511

PB6/OC1B/PCINT612

PB7/OC0A/OC1C/PCINT713

AREF

PA

0/A

D0

22

PA

1/A

D1

23

PA

2/A

D2

24

PA

3/A

D3

25

PA

4/A

D4

26

PA

5/A

D5

27

PA

6/A

D6

28

PA

7/A

D7

29

PC

6/A

14

31

PC

5/A

13

32

PC

4/A

12

33

PC

3/A

11

34

PC

2/A

10

35

PC

1/A

93

6P

C0

/A8

37

PD

7/T

03

8P

G2

/AL

E3

9P

G1

/RD

40

PG

0/W

R4

1P

L7

42

PL

64

3P

L5

/OC

5C

44

PL

4/O

C5

B4

5P

L3

/OC

5A

46

PL

2/T

54

7P

L1

/IC

P5

48

PL

0/I

CP

44

9P

B3

/MIS

O/P

CIN

T3

50

PB

2/M

OS

I/P

CIN

T2

51

PB

1/S

CK

/PC

INT

15

2P

B0

/SS

/PC

INT

05

3

PK7/ADC15/PCINT23A15

PK6/ADC14/PCINT22A14

PK5/ADC13/PCINT21A13

PK4/ADC12/PCINT20A12

PK3/ADC11/PCINT19A11

PK2/ADC10/PCINT18A10

PK1/ADC9/PCINT17A9

PK0/ADC8/PCINT16A8

PF7/ADC7/TDIA7

PF6/ADC6/TDOA6

PF5/ADC5/TMSA5

PF4/ADC4/TCKA4

PF3/ADC3A3

PF2/ADC2A2

PF1/ADC1A1

PF0/ADC0A0

RESET

PC

7/A

15

30

ARDUINOARDUINO MEGA2560 R3

43

Gambar 3.16 Rangkaian Driver Injector

Alasan pengunaan IC optocoupler ini adalah untuk pengisolasian rangkaian

kontrol dengan beban supaya tidak terjadi gangguan pada saat sistem bekerja.

Dalam rangkaian ini juga terdapat dioda yang berfungsi untuk melewatkan arus

balik coil Injector pada saat perubahan kondisi dari keadaan ON ke OFF supaya

tidak merusak transistor (2N2222A). Dioda yang digunakan sebaiknya yang

mempunyai kemampuan melewatkan arus lebih besar dari besarnya arus balik

coil injector yang akan melewatinya.

Transistor yang digunakan sebagai driver dipilih dengan pertimbangan arus

collector maksimum yang besarnya 3 kali. Dengan kebutuhan arus tersebut maka

dipilih transistor type 2N2222A sebagai driver. Dari datasheet diketahui bahwa

transistor tipe 2N2222A memiliki arus kolektor sebesar 800mA. Dalam

perencanaannya kedua transistor (2N2222A) didarlington untuk penguatan yang

besar yakni perkalian dari penguatan kedua transistor tersebut .

Ditetapkan drop tegangan pada Vce_opto = 1V (saturation).

Maka R2 atau RB dapat dicari dengan rumus:

Rb= b

beoptocecc

I

VVV *2)(

Dimana Ib= Ic_opto

untuk Ic dapat dicari dengan menetapkan berapa Ib / β dari tiap- tiap

transistor.

Ic= Ib. (β1. β2)

Sedangkan Iint dapat dicari dengan :

Iint= intR

Vcc

Untuk semua perencanaannya dapat dilihat sebagai berikut:

R1

180

6

5

4

1

2

OPTOCOUPLER

4N35

D11N4001

R2

27k

Q12N2222A

Q22N2222A

12V

PWM COMUNICATION

DIG

ITA

L

ANALOG IN

ATMEGA256016AU 1126

TX

0

TX

3

TX

2

TX

1

SD

A

SC

L

RX

0

RX

3

RX

2

RX

1

PD

0/S

CL

/IN

T0

21

PD

1/S

DA

/IN

T1

20

PD

2/R

XD

1/I

NT

21

9P

D3

/TX

D1

/IN

T3

18

PH

0/R

XD

21

7P

H1

/TX

D2

16

PJ

0/R

XD

3/P

CIN

T9

15

PJ

1/T

XD

3/P

CIN

T1

01

4

PE

0/R

XD

0/P

CIN

T8

0P

E1

/TX

D0

/PD

O1

PE

4/O

C3

B/I

NT

42

PE

5/O

C3

C/I

NT

53

PG

5/O

C0

B4

PE

3/O

C3

A/A

IN1

5P

H3

/OC

4A

6P

H4

/OC

4B

7

PH

5/O

C4

C8

PH

6/O

C2

B9

PB

4/O

C2

A/P

CIN

T4

10

PB

5/O

C1

A/P

CIN

T5

11

PB

6/O

C1

B/P

CIN

T6

12

PB

7/O

C0

A/O

C1

C/P

CIN

T7

13

AR

EF

PA0/AD022

PA1/AD123

PA2/AD224

PA3/AD325

PA4/AD426

PA5/AD527

PA6/AD628

PA7/AD729

PC6/A1431

PC5/A1332

PC4/A1233

PC3/A1134

PC2/A1035

PC1/A936

PC0/A837

PD7/T038

PG2/ALE39

PG1/RD40

PG0/WR41

PL742

PL643

PL5/OC5C44

PL4/OC5B45

PL3/OC5A46

PL2/T547

PL1/ICP548

PL0/ICP449

PB3/MISO/PCINT350

PB2/MOSI/PCINT251

PB1/SCK/PCINT152

PB0/SS/PCINT053

PK

7/A

DC

15

/PC

INT

23

A1

5P

K6

/AD

C1

4/P

CIN

T2

2A

14

PK

5/A

DC

13

/PC

INT

21

A1

3P

K4

/AD

C1

2/P

CIN

T2

0A

12

PK

3/A

DC

11

/PC

INT

19

A1

1P

K2

/AD

C1

0/P

CIN

T1

8A

10

PK

1/A

DC

9/P

CIN

T1

7A

9P

K0

/AD

C8

/PC

INT

16

A8

PF

7/A

DC

7/T

DI

A7

PF

6/A

DC

6/T

DO

A6

PF

5/A

DC

5/T

MS

A5

PF

4/A

DC

4/T

CK

A4

PF

3/A

DC

3A

3P

F2

/AD

C2

A2

PF

1/A

DC

1A

1P

F0

/AD

C0

A0

RE

SE

T

PC7/A1530

ARD3

ARDUINO MEGA2560 R3

INJ

Injector

Ke driver Injector 2

Ke driver Injector 3

Ke driver Injector 4

Driver Injector 1

44

Dalam pengukuran diketahui Rint= 50 Ω

Maka:

Iint= 50

12V = 0,24 A= 240mA

Maka kita harus mencari transistor yang mempunyai Ic lebih besar dari

Iint. Untuk itu dipilih transistor 2N222 yang memiliki Ic = 800mA.

Karena Ib_TR2 = Ic_TR1, Maka:

Ic TR1=

2TRIc

=50

800mA = 0,016A

Ib TR1 =

1TRIc

=50

016,0 A = 0,00032A

Dengan demikian nilai Rb dapat ditentukan dengan rumus:

Rb = 1

)( 2

TR

optoce

Ib

VbeVVcc

=A

V

00032,0

)3,1*23,012(

= A

V

00032,0

1,9 = 28437 Ω ≈ 27KΩ (harga R dipasaran)

Untuk nilai R1 dapat dicari dengan rumus:

R1 =LED

LEDoh

I

VV

Dimana nilai VLED =1,5 V,

45

VOH = 4,2V (untuk kondisi IOH = 20mA pada tegangan 5V)

dan ILED sebesar 16mA

Maka R1 = mA

V

16

)5,12,4( = 168. 75Ω ≈ 180Ω

sehingga didapat nilai R1 = 180Ω (dipasaran).

3.3.7 Perancangan Driver TRIAC

Rangkaian TRIAC merupakan driver yang terdiri dari gabungan 2 buah

SCR dan digunakan untuk mengontrol beban AC serta proses pensaklarannya

bebas dari unsur mekanik sebagaimana relay yang menggunakan coil untuk

menarik kontak. Karena tanpa unsur mekanik, maka beban yang ditangani dapat

diswitcing dalam kecepatan tertentu. Untuk mengaktifkan TRIAC, maka pin Opto

TRIAC diberikan picuan. Adapun perancangan driver TRIAC dengan mengacu

typical application datasheet ditunjukkan pada Gambar 3.17.

Gambar 3.17 Rangkaian Driver TRIAC

Rangkaian Driver TRIAC menggunakan OptoDiac MOC 3021, nilai

resistansi 330 ohm pada rangkaian diatas ditentukan berdasarkan lembar datasheet

MOC3021 untuk penangan beban resistive (RL) yang ditangani TRIAC

1

2

6

4

OPTOTRIAC

MOC3021

TRIACQ4004L4

R1

10k

R_IN220

5V

MOTOR POMPA AIR

220V AC

PWM COMUNICATION

DIG

ITA

L

ANALOG IN

ATMEGA256016AU 1126

TX

0

TX

3

TX

2

TX

1

SD

A

SC

L

RX

0

RX

3

RX

2

RX

1

PD

0/S

CL

/IN

T0

21

PD

1/S

DA

/IN

T1

20

PD

2/R

XD

1/I

NT

21

9P

D3

/TX

D1

/IN

T3

18

PH

0/R

XD

21

7P

H1

/TX

D2

16

PJ

0/R

XD

3/P

CIN

T9

15

PJ

1/T

XD

3/P

CIN

T1

01

4

PE

0/R

XD

0/P

CIN

T8

0P

E1

/TX

D0

/PD

O1

PE

4/O

C3

B/I

NT

42

PE

5/O

C3

C/I

NT

53

PG

5/O

C0

B4

PE

3/O

C3

A/A

IN1

5P

H3

/OC

4A

6P

H4

/OC

4B

7

PH

5/O

C4

C8

PH

6/O

C2

B9

PB

4/O

C2

A/P

CIN

T4

10

PB

5/O

C1

A/P

CIN

T5

11

PB

6/O

C1

B/P

CIN

T6

12

PB

7/O

C0

A/O

C1

C/P

CIN

T7

13

AR

EF

PA0/AD022

PA1/AD123

PA2/AD224

PA3/AD325

PA4/AD426

PA5/AD527

PA6/AD628

PA7/AD729

PC6/A1431

PC5/A1332

PC4/A1233

PC3/A1134

PC2/A1035

PC1/A936

PC0/A837

PD7/T038

PG2/ALE39

PG1/RD40

PG0/WR41

PL742

PL643

PL5/OC5C44

PL4/OC5B45

PL3/OC5A46

PL2/T547

PL1/ICP548

PL0/ICP449

PB3/MISO/PCINT350

PB2/MOSI/PCINT251

PB1/SCK/PCINT152

PB0/SS/PCINT053

PK

7/A

DC

15

/PC

INT

23

A1

5P

K6

/AD

C1

4/P

CIN

T2

2A

14

PK

5/A

DC

13

/PC

INT

21

A1

3P

K4

/AD

C1

2/P

CIN

T2

0A

12

PK

3/A

DC

11

/PC

INT

19

A1

1P

K2

/AD

C1

0/P

CIN

T1

8A

10

PK

1/A

DC

9/P

CIN

T1

7A

9P

K0

/AD

C8

/PC

INT

16

A8

PF

7/A

DC

7/T

DI

A7

PF

6/A

DC

6/T

DO

A6

PF

5/A

DC

5/T

MS

A5

PF

4/A

DC

4/T

CK

A4

PF

3/A

DC

3A

3P

F2

/AD

C2

A2

PF

1/A

DC

1A

1P

F0

/AD

C0

A0

RE

SE

T

PC7/A1530

ARD1

ARDUINO MEGA2560 R3

46

sebagaimana pada alat ini, sementara untuk mencari nilai resistansi input (Rin)

dapat dihitung sebagai berikut:

Diketahui:

ILED : 15 mA (datasheet)

VLED : 1,2 Volt (datasheet)

VOL_ATMEGA : 0,7 (tegangan output saat low ARDUINO/datasheet)

Vcc : 5 volt

Maka besarnya Rin dapat ditentukan sebagaimana berikut:

Rin = I_led_opto

V - V - Vcc 6OL_ATMEGA1LED =

mA15

7,02,15 =

015.0

1.3=206Ω ≈ 220Ω

Sementara itu karena input anode dihubungkan ke vcc, maka proses

penyalaan driver triac akan aktif saat input dari mikro (logika low / 0), sehingga

arus ac akan mengalir melalui triac menuju pompa saat input optotriac berlogika 0

dan akan off saat input berlogika high (1/ 5V).