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).