Contoh Perancangan menggunakan mikrokontroller

PERANCANGAN DENGAN MIKROKONTROLLER

Perancangan Umum Sistem

Rancangan bangun ini nantinya akan digunakan untuk mengukur kekeruhan pada air kotor sebelum masuk biosand filter. Pada pengukuran kekeruhan menggunakan fotodioda sebagai receiver dan led sebagai transmitter. Dan hasil dari biosand filter juga diukur kembali temperatur serta kekeruhannya. Hal ini dilakukan untuk dapat mengetahui kualitas air bersih bidang pengujian secara fisik pada pengolahan air bersih yang menggunakan biosand filter.

Perancangan Perangkat Keras (Hardware)

Dalam perencanaan alat pada perangkat keras (hardware) dilakukan perencanaan pada sistem mekanik dan juga sistem perencanaan pada elektronika. pada perencanaan sistem elektronika dilakukan beberapa perencanaan terhadap rangkaian elektronika yang digunakan untuk mendriver dan mengontrol daripada sistem mekanik.

Perancangan Catu Daya

Catu daya merupakan sumber tenaga yang dibutuhkan suatu rangkaian elektronika untuk bekerja. besarnya suplai daya tergantung spesifikasi alat masing – masing. Pada sistem pengendalian ini, catu daya digunakan untuk mengaktifkan sensor – sensor pada rangkaian. Rangkaian membutuhkan suplai daya sebesar +12V. Gambar 3.2 merupakan rangkaian catu daya yang dapat memenuhi rangkaian tersebut. inputan rangkaian ini adalah tegangan 220 V, dengan menggunakan LM 7912 dan 7812. Rangkaian ini menghasilkan keluaran sebesar -12V dan +12 V.

Perancangan Sensor Kekeruhan (Fotodioda)

Pengolah sistem analog digunakan rangkaian seperti pada Gambar 3.4 yaitu rangkaian pengolah sensor kekeruhan berbasis fotodioda dengan rangkaian penguat diferensial-non inverting. Terdapat sepasang transmitter dan receiver yang berperan sebagai basis sensor pengindraan tingkat kekeruhan. Transmiter pada rangkaian digunakan LED dan receiver adalah fotodioda. Rangkaian pengolah tegangan hasil bacaan fotodioda digunakan sistem penguat diferensial-non inverting.

Cara kerja : rangkaian fotodioda ini digunakan untuk mendeteksi turbidity (kekeruhan) air, yaitu dengan cara melewatkan air diantara receiver dan transmitter. Arus pada fotodioda sangat tergantung pada intensitas cahaya yang mengenai permukaan fotodioda dan kecil sekali dipengaruhi oleh tegangan yang dipasang pada rangkaian fotodioda. Karena tegangan yang dihasilkan pada keluaran sangat kecil maka diberikan rangkaian penguatan differensial dan penguatan non inverting. Intensitas cahaya yang diterima fotodioda akan dikonversi menjadi sinyal tegangan. Sinyal keluaran dari alat ini menunjukkan nilai tegangan yang sebanding dengan kekeruhan air.

Minimum Sistem ATmega8535

Rangkaian skematik sistem mikrokontroler ATmega 8535 dapat diilustrasikan seperti dilihat pada Gambar 3.5. Proses kerja mikrokontrol dioprasikan dengan pola sinyal yang dibangkitkan oleh crystal momolitik (XTAL) 8MHz. Pola kecepatan frekuensi XTAL mempengaruhi dari proses eksekusi alur algoritma yang tersimpan dalam mikrokontrol.

Pin 9 merupakan masukan reset (aktif rendah). Pulsa transisi dari tinggi ke rendah akan me-reset mikrokontroler ini. Untuk mendownload file heksadesimal ke mikrokontroler, Mosi, Miso, SCK, Reset Vcc dan GND dari kaki mikrokontroler dihubungkan ke konektor yang akan dihubungkan ke ISP programmer. Dari ISP programmer inilah dihubungkan ke computer melalui port paralel. Kaki mosi, miso, sck, reset, Vcc dan Gnd pada mikrokontroler terletak pada kaki 6, 7, 8, 9, 10 dan 11. Apabila terjadi keterbalikan pemasangan jalur ke ISP programmer, maka pemrograman mikrokontroler tidak dapat dilakukan karena mikrokontroler tidak akan bisa merespon.

Pada rangkaian LCD seperti diatas yang terdiri atas Gnd, Vcc, Contract, Reset, RW (Read/write), Enable, DB4-DB7 dan dihubungkan langsung dengan konektor yang kompatibel dengan mikrokontroler. Fungsi pada potensiometer (VR1) pada rangkaian adalah untuk mengatur gelap/terangnya karakter yang ditampilkan pada LCD. Untuk konektor no 1 dan 2 dihubungkan ke power supply 5 volt dan ground.

Perancangan Perangkat Lunak

Perancangan software digunakan untuk mengolah perubahan sinyal output dari dua sensor yaitu sensor suhu dan kekeruhan air yang telah dikondisikan. Untuk melakukan pengolahan data ini sinyal anlog dari output op-amp dilakukan konversi ke digital terlebih dahulu. Setelah dikonversi maka pengolahan data dari output LM741 dilakukan oleh mikrokontroler ATMega 8535 yang mengubah data tegangan menjadi nilai suhu dan kekeruhan yang ditampilkan pada LCD. Resolusi ADC menentukan ketelitian nilai hasil konversi ADC. Sebagai contoh : ADC 8 bit akan memiliki output 8 bit data digital, ini berarti sinyal input dapat dinyatakan dalam 255 (2n-1) nilai diskrit.

Prinsip kerja ADC adalah mengkonversi sinyal analog ke dalam bentuk besaran yang merupakan rasio perbandingan sinyal input dan tegangan referensi. Sebagai contoh, tegangan referensi 5 volt, tegangan input 3 volt rasio input terhadap referensi adalah 60%. Jadi jika menggunakan ADC 8 bit dengan skala maksimum 255, akan didapatkan sinyal digital sebesar 60% x 255 = 153 (bentuk desimal) atau 10011001 (bentuk biner).

Sinyal analog yang telah dikonversikan menjadi digital merupakan representasi dari nilai tegangan pada pengukuran suhu dan kekeruhan. Nilai ini akan dikonversikan sebagai nilai suhu dan kekeruhan yang akan ditampilkan pada display LCD. Flowchart perancangan software dapat dilihat pada Gambar 3.7. Perancangan software ini digunakan compiler Code Vision AVR yang digunakan untuk mengcompile dan membuat kode hexa yang akan didownload ke mikrokontroler. Pada Gambar 3.8 diperlihatkan tampilan editor dari software CodeVision AVR yang digunakan untuk mengcompile, membuat kode hexa dan mendownload ke mikrokontroler. Bahasa pemrograman yang digunakan oleh 

Code Vision AVR adalah bahasa pemrograman C.