Selasa, 16 Februari 2016

PENJAGA STABILITAS LEVEL AIR BERBASIS ARM

Posted by Elektronika Polines on 12:11 PM , Tidak ada komentar

PENJAGA STABILITAS LEVEL AIR BERBASIS ARM

Joe Antonius Hartono Susilo 1, Lutfil Khakim 2, Marzha Puspa Ayudia 3, Samuel BETA4
 Prodi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektronika Politeknik Negeri Semarang
Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, 50275
E-mail : 1 joeantonius66@gmail.com, 2 lutfilkhakim82@gmail.com
3 marzhapuspa@gmail.com , 4 sambetak2@gmail.com


Intisari - Untuk mempermudah orang dalam proses pengisian air di dalam tandon, dibutuhkan alat otomatis untuk menghidupkan atau mematikan pompa air dan selenoid. Maka dalam proyek ini dibuatlah aplikasi ARM (Advanced RISC Machine) menggunakan masukan sensor  Mercury Switch, luaran Selenoid dan Pompa air. Sensor Mercury Switch digunakan untuk mengukur ketinggian level air pada tandon maupun bak air. Selenoid digunakan untuk menghidupkan atau mematikan secara otomatis. Pompa air sebagai keluaran atau pengisi tandon. Sedangkan ARM sebagai kontroler dan pemroses sinyal.
Kata Kunci : ARM, Sensor Mercury Switch, Selenoid.
 Abstract – To simplify the process of charging the water in the reservoir , automated tools needed to turn on or turn off the pump and solenoid . So in this project was made applications ARM (Advanced RISC Machine) using sensor inputs Mercury Switch , water pump , output Selenoid . Mercury Switch Sensor is used to measure the height of the water level in the tendon as well as a water bath . Water pump as input . Solenoid is used to turn on or off automatically. While ARM as a controller and signal processing .

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. Selain itu ditambahkan sensor pendeteksi ketersediaaan air pada sumur sehingga dapat mengamankan pompa air apabila sumur dalam keadaan kering.

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 Mercury Switch

Mercury switch atau yang biasa sering disebut dengan switch air raksa ini merupakan saklar yang berfungsi untuk membuka dan menutup sebuah sirkuit listrik ketika dimiringkan pada sudut tertentu. Pada hal ini kita menggunakan mercury switch sebagai alat untuk mengukur stabilitas ketinggian level air pada tandon maupun bak mandi. Ketika dimiringkan sedikit logam cair mercury membuat kontak dengan elektroda logam untuk menutup sirkuit.
                                                          Gambar 1. Mercury Switch
Keuntungan dari switch ini adalah bahwa kontak tertutup, sehingga oksidasi dari titik kontak tidak mungkin. Di lokasi berbahaya , mengganggu sirkuit tidak akan memancarkan percikan yang dapat menyulut gas yang mudah terbakar. Kontak tetap bersih, dan bahkan jika busur internal yang dihasilkan, permukaan kontak yang diperbarui pada setiap operasi, sehingga kontak tidak aus. Bahkan setetes merkuri memiliki resistansi rendah, sehingga switch dapat membawa sejumlah manfaat saat ini dalam ukuran kecil. Sensitivitas penurunan gravitasi menyediakan fungsi penginderaan yang unik, dan cocok untuk yang sederhana, mekanisme rendah untuk operasi manual atau otomatis. Switch tenang, karena tidak ada kontak yang tiba-tiba snap bersama. Massa drop merkuri bergerak dapat memberikan lebih dari pusat efek untuk menghindari berceloteh sebagai saklar dimiringkan. Beberapa kontak dapat dimasukkan dalam amplop untuk dua atau lebih sirkuit.
Kekurangan dari switch ini, Switch merkuri memiliki tingkat operasional yang relatif lambat karena inersia drop merkuri, sehingga mereka tidak digunakan ketika banyak siklus operasi yang diperlukan per detik. Switch merkuri sensitif terhadap gravitasi sehingga mungkin tidak cocok di perangkat portable atau mobile yang dapat mengubah orientasi atau bergetar itu. Senyawa merkuri yang sangat beracun dan terakumulasi dalam rantai makanan , sehingga merkuri tidak diizinkan di banyak desain baru. amplop kaca dan elektroda kawat mungkin rapuh dan membutuhkan fleksibel mengarah untuk mencegah kerusakan amplop. Penurunan raksa membentuk elektroda umum, sehingga sirkuit tidak andal terisolasi dari satu sama lain jika saklar multipole digunakan.

B.  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 2. 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.
C. Selenoid
Solenoid valve merupakan katup yang dikendalikan dengan arus listrik baik AC maupun DC melalui kumparan / selenoida. Solenoid valve ini merupakan elemen kontrol yang paling sering digunakan dalam sistem fluida. Seperti pada sistem pneumatik, sistem hidrolik ataupun pada sistem kontrol mesin yang membutuhkan elemen kontrol otomatis. Contohnya pada sistem pneumatik, solenoid valve bertugas untuk mengontrol saluran udara yang bertekanan menuju aktuator pneumatik (cylinder). Atau pada sebuah tandon air yang membutuhkan solenoid valve sebagai pengatur pengisian air, sehingga tandon tersebut tidak sampai kosong.
 Prinsip Kerja Solenoid Valve
Gambar 4. Solenoid Valve
Solenoid valve akan bekerja bila kumparan/coil mendapatkan tegangan arus listrik yang sesuai dengan tegangan kerja (kebanyakan tegangan kerja solenoid valve adalah 100/200VAC dan kebanyakan tegangan kerja pada tegangan DC adalah 12/24VDC). Dan sebuah pin akan tertarik karena gaya magnet yang dihasilkan dari kumparan selenoida tersebut. Dan saat pin tersebut ditarik naik maka fluida akan mengalir dari ruang C menuju ke bagian D dengan cepat. Sehingga tekanan di ruang C turun dan tekanan fluida yang masuk mengangkat diafragma. Sehingga katup utama terbuka dan fluida mengalir langsung dari A ke F. Untuk melihat penggunaan solenoid valve pada sistem pneumatik.

D. 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 4. 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 8. 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.
  22. Dilengkapi dengan regulator 3,3 V dan 5 V dengan arus maksimum 800 mA
  23. 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 Mercury Switch
2.      Selenoid
3.      Pompa Air

B.     Blok Diagram Hubungan Komponen Utama

Blok diagram aplikasi ARM menggunakan masukan pompa air dan Sensor Mercury Switch dengan luaran selenoid dapat dilihat pada
gambar dibawah ini :
Gambar . Blok Diagram Komponen Utama

C.     Perangkat Lunak

Untuk diagram alir, program aplikasi ARM menggunakan masukan sensor Mercury Switch dan keluaran Selenoid dan pompa.
Gambar 8. Diagram Alir 

IV.     Pengujian Alat

A.     Pengujian Sensor Mercuy  Switch

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 Mercury Switch  
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]     https://telinks.wordpress.com/2010/04/24/perancangan-sensor-ketinggian-air-tandon/
[4]     Manual DT-ARM NUC120 Board.pdf

Nama penulis Joe Antonius Hartono Susilo. Penulis dilahirkan di Semarang, tanggal 18 April 1995. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD Kanisius 01 Pati, SMP Negeri 3 Pati, dan SMA Negeri 2 Pati. Tahun 2013 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2013 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. 3.32.13.2.12. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa melalui via email: joeantonius66@gmail.com

Nama penulis Lutfil Khakim. Penulis dilahirkan di Semarang, tanggal 26 November 1994. Penulis telah menempuh pendidikan formal di MI Al Wathoniyah, SMP Negeri 15 Semarang, dan SMK Negeri 5 Semarang. Tahun 2013 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMK. Pada tahun 2013 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. 3.32.13.2.13. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa melalui via email: lutfilkhakim82@gmail.com .
Nama penulis Marzha Puspa Ayudia. Penulis dilahirkan di Semarang, tanggal 12 Maret 1996. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD Negeri Sendangmulyo 01 Semarang, SMP Muhammadiyah 3 Semarang, dan SMA Negeri 15 Semarang. Tahun 2013 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2013 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. 3.32.13.2.14. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa melalui via email: marzhapuspa@gmail.com .
Nama pengajar Samuel BETA. Beliau mengajar di program studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Semarang. Email : sambetak2@gmail.com

Download Jurnal and Program Here





Tidak ada komentar :

Posting Komentar

Langganan: Posting Komentar ( Atom )