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