Selasa, 27 Januari 2015

Pompa Air Otomatis Berbasis ARM

Pompa Air Otomatis Berbasis ARM
Baliyan Izazava1, Nourobby Aulada2, Retno Handayani3, Samuel BETA4
 Prodi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektronika Politeknik Negeri Semarang
Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, 50275
E-mail : 1 baliyanizazava94@gmail.com , 2 robbyolda@gmail.com , 3retno11rehand@gmail.com
4 sambetak2@gmail.com
Intisari - Untuk mempermudah orang dalam proses menunggu pengisian air di dalam tandon, dibutuhkan alat otomatis untuk menghidupkan atau mematikan pompa. Maka dalam proyek ini dibuatlah aplikasi ARM (Advanced RISC Machine) menggunakan masukan sensor  ultrasonik HC-SR 04 dan luaran LED, LCD, dan pompa air. Sensor ultrasonik HC-SR 04 digunakan untuk mengukur ketinggian level air. LED digunakan sebagai indikator level air. LCD untuk menampilkan volume air dalam tandon. Pompa air digunakan untuk mengisi ulang air ke dalam tandon. Relay digunakan mengontrol Pompa Air hidup atau mati secara otomatis. Sedangkan ARM sebagai kontroler dan pemroses sinyal.
Kata Kunci : ARM, Sensor Ultrasonik HC-SR04, Relay, Pompa Air Otomatis, Indikator Level Air, Display Volume Air.
Abstract – To facilitate the people in the process of waiting for filling water in the reservoir, automated tools needed to turn on or turn off the pump. So in this project was made application ARM (Advanced RISC Machine) using Ultrasonic sensor HC-SR04 as input and output LEDs, LCD and water pump. Ultrasonic Sensor HC-SR04 is used to measure the height of the water level. LEDs is used as water level indicators. LCD used to display the water volume in the reservoir.  Water Pump used to refill water into reservoir automatically. Relay used to control Water Pump turned on or off automatically. While ARM as a controller and signal processing.
Keywords : ARM, Ultrasonic Sensor HC-SR04, Relay, Automatic Water Pump, Water Level Indicator, Water Volume Display.
  

I.     Pendahuluan


Air merupakan salah satu kebutuhan pokok yang harus ada setiap harinya. Pada saat ini masih banyak orang yang memanfaatkan pompa air untuk mengisi tandon air yang ada di rumah atau di gedung-gedung perkantoran. Di zaman yang serba cepat dan zaman serba otomatis seperti sekarang ini orang-orang cenderung sering lupa atau sering malas untuk menunggu tandon airnya penuh karena kesibukan yang mereka kerjakan.
Kemudian dibuat pompa air otomatis berbasis ARM untuk memudahkan orang-orang yang masih menggunakan tandon air sebagai sumber penyimpanan airnya. Dengan menggunakan pompa air otomatis berbasis ARM ini tidak perlu lagi untuk menunggu tandon airnya penuh.

II.     Tinjauan Pustaka


Untuk mengetahui berbagai komponen dan peralatan yang dibutuhkan, maka disusunlah tinjauan pustaka sebagai acuan dalam merancang dan membuat aplikasi menggunakan ARM  cortexM0 ini.

A.     Sensor HC-SR04

Gelombang ultrasonik adalah gelombang dengan besar frekuensi diatas frekuensi gelombang suara yaitu lebih dari 20 KHz. Seperti telah disebutkan bahwa sensor ultrasonik terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonik yang disebut transmitter dan rangkaian penerima ultrasonik yang disebut receiver. Sinyal ultrasonik yang dibangkitkan akan dipancarkan dari transmitter ultrasonik. Ketika sinyal mengenai benda penghalang, maka sinyal ini dipantulkan, dan diterima oleh receiver ultrasonik. Sinyal yang diterima oleh rangkaian receiver dikirimkan ke rangkaian mikrokontroler untuk selanjutnya diolah untuk menghitung jarak terhadap benda di depannya (bidang pantul). Prinsip kerja dari sensor ultrasonik ditunjukkan dalam gambar dibawah ini.

Gambar 1. Prinsip Kerja Gelombang Ultrasonik
Pada Pompa Air Otomatis yang dibuat, alat ini digunakan sebagai sensor untuk mengukur ketinggian air.

B.     LED

LED adalah singkatan dari Light Emiting Dioda, merupakan komponen yang dapat mengeluarkan emisi cahaya.LED merupakan produk temuan lain setelah dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang menerjang sambungan P-N juga melepaskan energi berupa energi panas dan energi cahaya. LED dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan cahaya. Untuk mendapatkan emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.

Gambar 2. LED
       Pada Pompa Air Otomatis yang dibuat, LED digunakan sebagai indikator level air pada tandon, yang mana LED hijau untuk level tinggi, LED kuning untuk level sedang, LED merah untuk level rendah.

C.     Pompa Air

Water pump atau pompa air merupakan elemen yang berfungsi untuk menyerap sekaligus mendorong air yang terdapat pada sistem pendinginan sehingga dapat bersikulisasi pada mesin. Rongga-rongga mesin yang dilewati sirkulasi akan mendinginkan suhu dinding pada booring silinder. Hal ini secara otomatis dapat menaikkan suhu mesin dan untuk selanjutnya proses pendinginan dilakukan dibagian radiator. Kelancaran sirkulasi air pendingin harus benar-benar dijaga sebab apabila kelancaran sirkulasi air terganggu dengan adanya karat atau kotoran-kotoran lain dapat menimbulkan kenaikan temperatur mesin atau bahkan menimbulkan kerusakan pada mesin. Pompa air dapat bekerja setelah mesin dihidupkan sebab pompa air bekerja melalui bantuan v-belt. V -belt berfungsi untuk menggerakkan kipas yang mengalirkan air ke seluruh rongga-rongga mesin. Salah satu kerusakan yang terjadi pada pompa air adalah putusnya benda yang bertugas menggerakkan kipas ini.

Gambar 3. Pompa air
          Pada Pompa Air Otomatis yang dibuat, pompa ini berfungsi untuk mengisi tandon secara otomatis saat level air mencapai level rendah, kemudian berhenti secara otomatis saat level air mencapai level tinggi.

D.     LCD (Liquid Crystal Display)

LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan diberbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator, atau pun layar komputer. Pada postingan aplikasi LCD yang dugunakan ialah LCD dot matrik dengan jumlah karakter 2 x 16. LCD sangat berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat.

Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah : 

a.Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris. 

b.Mempunyai 192 karakter tersimpan. 

c.Terdapat karakter generator terprogram. 

d.Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit. 

e.Dilengkapi dengan back light.




Gambar 4. Bentuk Fisik LCD 16 x 2

      Pada Pompa Air Otomatis yang dibuat, LCD digunakan untuk menampilkan volume air dalam tandon.

E.     Relay

     Relay pada dasarnya adalah sakelar yang membuka dan menutupnya ( open dan closenya) dengan tenaga listrik melalui coil relay yang terdapat di dalamnya.    Pada awalnya sebuah relay di anggap memiliki coil/lilitan tembaga/cooper yang melilit pada sebatang logam, pada saat coil di beri masukan arus/ tegangan listrik/elektrik maka coil akan membuat medan elektromagnetik yang mempengaruhi batang logam di dalam lingkarannya tersebut untuk menjadikannya sebuah magnet. 

Gambar 7. Relay HSR
            Pada Pompa Air Otomatis, relay digunakan untuk mengaktifkan pompa dan mematikan pompa sesuai dengan kondisi level air pada tandon. Saat tandon pada level rendah relay akan close sehingga mengaktifkan pompa. Saat tandon pada level tinggi relay akan open kembali sesuai kondisi awal yaitu Normally Open (NO).

F.     ARM CortexM0

ARM adalah prosesor dengan arsitektur set instruksi 32­bit RISC (Reduced Instruction Set Computer) yang dikembangkan oleh ARM Holdings. ARM merupakan singkatan dari Advanced RISC Machine.


Gambar 6. Keluarga Mikroprosesor ARM

Mikroprosesor ARM mempunyai beberapa keluarga untuk menjangkau berbagai aplikasi, salah satunya adalah ARM Cortex Prosesor Embedded (ARM Cortex Embedded Processors). Prosesor­-prosesor di keluarga seri Cortex­M telah dikembangkan khusus untuk domain mikrokontroler, dimana permintaan untuk kecepatan, determinasi waktu proses, dan manajemen interrupt bersama dengan jumlah gate silikon minimum (luas silikon yang minimum menentukan harga akhir prosesor) dan konsumsi daya yang minimum sangat diminati, seperti ARM Cortex­M0 yang merupakan prosesor untuk menggantikan aplikasi mikrokontroler 8­/16­bit dengan tipe ARM NUC120
ARM NUC120 merupakan sebuah modul mikrokontroler 32-bit berbasis ARM CortexM0.  ARM NUC 120 BOARD dilengkapi dengan program bootloader sehingga tidak membutuhkan divais programmer terpisah. NUC120 dapat beroperasi dengan kecepatan CPU sampai 48MHz. Telah dilengkapi dengan Full Speed USB 2.0 Device Controller yang sangat fleksibel dan dapat dikonfigurasi untuk berbagai aplikasi berbasis USB.

Gambar 7. DT-ARM NUC120RDBN

Spesifikasi       :
  1. Berbasis NUC120RD2BN dengan Flash memory APROM sebesar 64 Kbyte, 8 Kbyte SRAM, 4 Kbyte Data Flash.
  2. Memiliki kemampuan IAP (In Applicaton Programming) dan ISP (In System Programming) melalui bootloader software pada LDROM.
  3. Tersedia jalur SWD (Serial Wire Debug) yang dapat digunakan untuk debugging serta programming.
  4. Dapat diprogram langsung melalui jalur USB.
  5. Mendukung Peripheral DMA mode.
  6. Memiliki 8 channel ADC dengan resolusi 12 bit.
  7. Memiliki 4 buah timer 32 bit.
  8. Memiliki fungsi Watchdog dan RTC.
  9. Dilengkapi dengan 4 buah hardware PWM dengan resolusi 16 bit.
  10. Memiliki masing-masing 2 kanal jalur komunikasi UART, SPI, dan I2C.
  11. Memiliki 1 channel I2C.
  12. Tersedia antarmuka USB dan UART RS-485.
  13. Terdapat sensor suhu built-in dengan range -40 - 125°C  dengan resolusi 1°C. Sensor ini memiliki gain -1.76mV/°C dan offset 720 mV pada suhu 0°C.
  14. Memiliki hingga 45 jalur GPIO yang masing-masing dapat dikonfigurasi pull-up/ pull-down resistor, repeater mode, input inverter, dan open-drain mode.
  15. Terdapat 22 MHz internal osilator.
  16. Frekuensi osilator eksternal sebesar 12 MHz dan fitur PLL sampai dengan 48 MHz.
  17. Frekuensi osilator eksternal sebesar 32.768 KHz yang dapat digunakan untuk fungsi RTC dan Low Power Mode.
  18. Tersedia rangkaian reset manual.
  19. Bekerja pada tegangan 3,3 – 5,5 V.
  20. Dilengkapi dengan regulator 3,3 V dan 5 V dengan arus maksimum 800 mA
  21. Tersedia pilihan catu daya input : catu daya eksternal 6,5 – 12 VDC (via regulator), catu daya eksternal 3,3 – 5,5 VDC (tanpa melalui regulator), atau menggunakan sumber catu daya dari jalur USB.


III.     PERANCANGAN ALAT


A.     Perangkat Keras dan Rangkaian Elektronika

Adapun sistem yang digunakan yaitu :
1.      Sensor HC-SR 04
2.      LED
3.      LCD 16x2

B.     Blok Diagram Hubungan Komponen Utama

Blok diagram aplikasi ARM menggunakan masukan sensor cahaya dengan luaran motor dapat dilihat pada
gambar dibawah ini :

Gambar 7. Blok Diagram Komponen Utama

C.     Perangkat Lunak

Untuk diagram alir, program aplikasi ARM menggunakan masukan sensor ultrasonik dan keluaran LED dan LCD 16x2.


Gambar 8. Diagram Alir

IV.     Pengujian Alat


A.     Pengujian Sensor HC SR-04

Pengujian ini bertujuan untuk mendapatkan nilai tegangan input yang kemudian dijadikan sebagai bit masukan pada pengkondisian sinyal.


V.     KESIMPULAN

Setelah melakukan percobaan, pengambilan data, dan penganalisaan terhadap data yang telah didapat pada proyek ini, maka didapatkan kesimpulan yaitu sebagai berikut:
1.    ARM dapat memudahkan kita dalam kehidupan sehari-hari terutama untuk instrumentasi sebagai mikrokontroler yang canggih.
2.    Manfaat sensor ultrasonic banyak sekali, salah satunya yaitu sebagai sensor pendeteksi jarak dengan menangkap sinyal berbentuk suara ultrasonik.
3.    Pompa air otomatis berbasis ARM ini  memudahkan orang-orang yang masih menggunakan tandon air sebagai sumber penyimpanan airnya, dengan menggunakan pompa air otomatis berbasis ARM ini tidak perlu lagi untuk menunggu tandon airnya penuh

REFERENSI

[1]     http://ilmubawang.blogspot.com/2012/11/sensor-ultrasonik-hc-sr04.html
[2]  http://www.kelas-mikrokontrol.com/e-learning/mikrokontroler/mengenal-arm-cortex%C2%ADm0.html
[3]     Manual DT-ARM NUC120 Board.pdf


Nama penulis Baliyan Izazava. Penulis dilahirkan di Kediri, tanggal 11 Agustus 1994. Penulis telah menempuh pendidikan formal di TK  Ganesha Jember, SD Muhammadiyah Banyuwangi, SMPN 1 Giri, dan SMAN 1 Glagah. Tahun 2012 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2012 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.12.2.02. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa melalui via email: baliyanizazava94@gmail.com .



Nama penulis Nourobby Aulada. Penulis dilahirkan di Semarang, tanggal 23 Agustus 1995. Penulis telah menempuh pendidikan formal di MI Nurul Yaqin, SMPN 1 Semarang, dan SMAN 1 Semarang. Tahun 2012 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2012 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.12.2.13. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa melalui via email: robbyolda@gmail.com .


Nama penulis Retno Handayani. Penulis dilahirkan di Semarang, tanggal 11 Agustus 1994. Penulis telah menempuh pendidikan formal di TK  Pertiwi 12 Cangkiran, SDN  Cangkiran 01, SMPN 1 Boja, dan SMAN 1 Boja. Tahun 2012 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2012 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.12.2.15. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa melalui via email: retno11rehand@gmail.com .



Nama pengajar Samuel BETA, Beliau merupakan dosen Program Studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Semarang. Email : sambetak2@gmail.com









Diposting oleh di

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Posting Komentar (Atom)