BAB III

PERANCANGAN SISTEM ALAT

Untuk menjalankan tugasnya dengan baik suatu sistem harus memliki urutan dan deskripsi kerja yang jelas untuk setiap bagian yang membangun sistem tersebut, mulai dari penerimaan masukan, pengplahan data sampai penampilan hasil pengolahan. Diagram blok berikut akan menunjukan urutan sistem yang akan dirancang.

Cara Kerja Sistem Blok Diagram Alir         

Default Data Input

Data awal dimasukkan melalui bagian ini, data ini digunakan sebagai data pembading. Sehingga nanti data yang dimasukkan ini akan dibandingkan dengan data yang terbaca oleh sensor ultrasonic. Data yang dimasukkan adalah data dari keypad matrik yang akan dimasukkan ke mikrokontroler. Selanjutnya oleh mikrokontroler, data tesebut akan diterjemahkan. Data dari keypad dirubah menjadi data 8 bit. Data default yang dimasukkan hanya sekali, pada saat setting alat. Data tersebut merupakan data yang digunakan sebagai pembanding. Data ini yang akan terus menerus digunakan sebagai acuan.

Sensor Ultrasonic

Sensor ultrasonic berfungsi sebagai input element. Sensor ultrasonic akan memancarkan sinyal ke permukaan air, dan permukaan air akan memantulkan sinyalnya. Dan sensor penerima akan menerima sinyal dari pantulan tersebut. Yang nantinya sinyal itu akan dioper ke mikrokontroler..Sensor ini dipasang pada satu ujung pipa, dan ujung pipa yang lain berada didalam air. Sehingga saat sensor memancarkan sinyal, tidak banyak gangguan dari luar. Dan air yang masuk ke dalam pipa juga tidak mengalami gangguan, baik berupa aliran gelombang air (riak) ataupun angin yang akan menyebabkan air bergerak-gerak.

ADC (Analog to Digital Converter)

ADC juga sebagai input element bersama sensor ultrasonic. ADC berfungsi sebagai converter, mengubah data analog ke data digital. Dari data hasil pembacaan sensor ultrasonic,yang datanya masih berupa data analog, diubah ke data digital 8 bit. Yang nantinya akan diolah oleh mikrokontroler, selanjutnya akan dibandingkan dengan data yang diberikan oleh user (data default).

Mikrokontroler

Mikrokontroler bekerja sebagai komparator, yang akan membandingkan data dari sensor ultrasonic sebagai masukan dengan data default yang telah dimasukkan oleh user sebagai data pembandingnya. Hasil dari pembandingan ini, akan menyebabkan driver motor bekerja. Sehingga akan menggerakkan pintu air, apakah pintu membuka atau pintu menutup.

Mikrokontroler juga bekerja sebagai control utama dari sistem, yang akan mengendalikan seluruh peralatan yang ada. Mikrokontroler akan mengendalikan motor, yang nantinya akan menggerakkan pintu air, dan juga akan mengirim serta menerima sms dari modem.

Modem

Modem berfungsi sebagai pengirim SMS , yang akan mengirim SMS berupa default data yang telah dimasukkan user, serta menerima SMS informasi ketinggian air yang terbaca oleh sensor ultrasonic. Sehingga bisa dibaca oleh operator maupun user. Modem ini berfungsi sebagai salah satu output dari system. Yang hanya menapilkan data hasil pembacaan dan hasil pengolahan dari mikrokontroler.

Driver Motor

Driver ini berfungsi sebagai penghubung antara mikrokontroler dengan pintu air bendungan. Driver ini difungsikan sebagai penggerak pintu air. yang di-control oleh mikrokontroler.

Pintu Air

Pintu air sebagai controlled system, yang akan digerakkan oleh motor. Berdasar hasil yang diperoleh dari mikrokontroler, bila air dalam bendingan terlalu berlebih, maka driver motor akan menggerakkan motor dan pintu air akan membuka. Begitu juga sebaliknya, bila air dalam bendungan sudah sama dengan data default yang di berikan user, maka driver motor akan menggerakkan motor yang akan mengakibatkan pintu air menutup.

Ketinggian Air Bendungan

Sebagai controlled system, ketinggian air dalam bendungan akan selalu terjaga. Air dalam bendungan tidak akan berlebihan, karena sudah dikontrol oleh pintu air ini. Bila air berlebihan, air akan dialirkan keluar melalui pintu air, yang selanjutnya akan dialirkan ke sungai.

3.1  Desain sistem

Cara Kerja  Desain Sistem

          Sensor ultrasonic yang terhubung dengan mikrokontroler akan mendeteksi pasang dan surutnya air pada waduk. Di saat air pada waduk mulai pasang dengan jarak yang di tentukan di program sensor ultrasonic tersebut yang dapat mendeteksi jarak obyek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonic dengan frekuensi 40 KHz dan kemudian mendeteksi pantulannya. Signal tersebut langsung dapat menghubungkan dengan mikrokontroler melalui kabel yang terhubung ke control room (mikrokontroler).Setelah signal masuk ke I/O di portA mikrokontroler langsung mengeksekusi dengan program yang ada. Lalu program tersebut akan mencari nomer handphone tujuan yang sudah di masukan dalam program, kemudian di konversikan dalam bentuk string ke sms yang akan di kirimkan melalui modem tujuannya  secara otomatis mengirimkan info kepada handphone yang mementau pasangnya air pada waduk (user), isi pesannya yaitu air dalam keadaan pasang info tersebut yang telah terkirimkan ke nomer handphone.Di saat itu pula mikrokontroler dengan programnya menggerakan motor steper (pintu pada waduk) saat sensor ultrasonik mendeteksi jarak air mulai pasang dengan jarak yang ada di dalam program, lalu pintu waduk pun terbuka, dan air pada wadukpun mengalir.

Kemudian saat air pada waduk mulai surut sensor ultrasonic mendeteksi air pada jarak yang di tentukan  dalam program, sensor ultrasonic tersebut kemudian mendeteksi pantulannya. lalu signalpun langsung menghubungkan dengan mikrokontroler melalui kabel yang terhubung ke control room (mikrokontroler). Kemudian mikrokontroler dengan programnya memerintahkan modem secara otomatis mengirimkan infonya lagi kepada handphone yang mementau surutnya air pada waduk, isi pesan tersebut yaitu air dalam keadaan surut, info yang telah di kirimkan ke nomer handphone (user).

          Lalu mikrokontroker tersebut dengan programnya  menggerakan motor stepernya lagi (pintu pada waduk) saat sensor ultrasonic mendeteksi jarak air mulai surut dengan jarak yang ada di dalam printah program, lalu pintu waduk pun tertutup, dan air pada wadukpun terhenti.

3.2 Perencanaan  Flowchart sistem

Cara Kerja Diagram Flowchart

Dalam alat pemantauan pasang dan surut  air ini digunakan mikrokontroller sebagai pembanding data input ketinggian default dari user dengan data ketinggian air yang telah dibaca oleh sensor. Sensor yang dipakai yaitu sensor ultrasonik karena gelombang ultrasonik dapat memantul pada permukaan air dan sensor ultasonik memiliki keakuratan yang bagus. Membaca ketinggian air oleh sensor ultrasonik ini menggunakan prinsip lamanya pantulan gelombang tersebut atau intensitas kekuatan pantulannya. Output dari modul sensor ultrasonik ini akan dikonversi datanya menjadi data digital oleh ADC  per satuan waktu, dan data tersebut akan masuk sebagai data input dari sensor pada komparator yaitu mikrokontroler.

Untuk proses pertama user (petugas air) akan memberi input ketinggian air yang diinginkan pada keypad matriks dan data tersebut akan dibaca oleh mikrokontroler sebagai data input user. Mikrokontroler yang telah diprogram akan selalu membanding data dari sensor dan data dari user, kedua data tersebut sebelumnya dikonversi menjadi data 8 bit atau data 16 bit dan jenis mikrokontroler yang nyaman untuk proses ini yaitu mikrokontroller jenis AVR (AT Mega16).

Ada tiga kondisi output dari hasil pembandingan data masukan,

Pertama apabila kondisi air pada 12cm maka mikrokontroler akan memberi sinyal output atau perintah pada driver motor untuk diam atau tetap pada kondisi tersebut (motor tidak bekerja) akan tetapi mokrokontroler akan menginformasikan ke modem.

Kedua apabila kondisi air pada 17 cm maka mikrokontroler akan memberi sinyal output atau perintah pada driver motor untuk untuk diam atau tetap pada kondisi tersebut (motor tidak bekerja) akan tetapi mokrokontroler akan menginformasikan ke modem

Ketiga apabila data kondisi air pada 24cm maka mikrokontroler akan memberi sinyal output atau perintah pada driver motor untuk membuka pintu air (motor bekerja) serta mengirimkan sms pada modem dan menunggu sampai kondisi air surut yg kemudian pintu akan tertutup.

Setiap instruksi atau pembandingan data ini dilakukan terus-menerus setiap satuan waktu (contoh per sepuluh detik) sehingga apabila motor sedang bekerja (membuka atau menutup) dan ketinggian air sudah kembali ke ketinggian yang diinginkan maka dengan segera pintu air akan mempertahankan kondisi tersebut hingga perubahan selanjutnya.

          Output atau sinyal dari mikrokontroler ini akan diterima oleh driver motor. Data digital dari mikrokontroller ini masih lemah dan fungsi dari driver motor ini untuk menguatkan atau menggerakkan motor gearbox yang dipasang pada pintu air. Prinsip kerja driver motor ini yaitu mengatur arah putar motor gearbox ini sehingga motor pintu air ini bisa berfungsi untuk membuka dan menutup pintu air ini dengan mudah.

3.3 Catu Daya

Catu daya yaitu digunakan untuk nenberikan tegangan dan sumber daya arus searah (DC) Pada tiap-tiap rangkaian dalam sistem. Rangkaian catu daya dalam sitem ini  terdiri dari 4 buah dioda silicon in 4001, sebuah LED, sebuah kapasitor 4700 uf / 50 volt, sebuah kapasitor 100 nf, sebuah resistor 1 Kohm, sebuah IC penstabil tegangan dan sebuah transformator. Transformator yang di gunakan berkapasitas 1A dengan tegangan primer 220 volt AC dan tegangan sekunder 12 volt AC. IC penstabil tegangan yang di gunakan adalah IC 7812 yang di gunakan untuk mensetabilkan tegangan sebesar +12 volt yang di gunakan untuk mengaktifkan rangkaian.

Rangkaian ATmega 16

Rangkaian ini memiliki 16 Kbyte self programming Flash Program Memory,   SRAM 1 Kbyte, EEPROM 512 Byte, 8 Channel 10-bit A/D converter, interface JT AD untuk onchip-debug, sampai 16 MPS throughput pada 16 Mhz, dan 2,7-5,5 volt operasi.

Konfigurasi pin ATMEGA 16 contoh gambarnya bisa dillihat dibawah ini. Dari gambar tersebut dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin ATMEGa 16 sebagai berikut:

VCC	Merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya.2.
GND	Merupakan pin ground
Port  A (PA0..PA7)	Merupakan pin I/O dua aran dan pin masukan ADC
Port  B (PB0..PB7)	Merupakan pin I/O dua arah dan fungsi khusus yaitu Timer/Counter, komparator analog, dan SPI.
Port  C (PC0..PC7)	Merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,yaitu TWI, komparator analog, dan Timer Oscilator
Port  D (PD0..PD7)	Merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,yaitu komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial.
RESET	Merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler
XTAL1 dan XTAL2	Merupakan pin masukan clock eksternal.
AVCC	Merupakan pin masukan tegangan ADC
AREF	Merupakan pin masukan tegangan referensi ADC