BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Di zaman modern seperti sekarang ini, selain untuk meringankan kerja
manusia, alat-alat yang digunakan oleh manusia diharapkan mempunyai nilai
lebih dari pada hanya untuk meringankan kerja manusia. Nilai lebih itu antara lain
adalah kemampuan alat tersebut untuk lebih menghemat tenaga dan waktu yang
diperlukan manusia dalam melakukan suatu kegiatan.
Sistem komputer mampu mengendalikan sebuah rangkaian alat elektronika
dengan menggunakan IC yang dapat di program yang disebut teknologi
mikrokontoler. Untuk dapat membangun aplikasi yang berbasis mikrokontroler
dibutuhkan perangkat keras dan perangkat lunak pendukung. Kedua hal tersebut
tidak dapat dipisahkan dalam mewujudkan aplikasi digital yang akan dibangun.
Untuk pembuatan perangkat keras dibutukan proses yang dapat mengontrol dan
mengolah data. Disini digunakan mikrokontroler yang merupakan processor
sederhana yang mempunyai fungsi yang sama dengan mikroprocessor.
Kegiatan yang sering dilakukan didalam kehidupan rumah tangga, dan
biasanya sering lupa menutup tirai pada malam hari, dan membuka gorden pada
siang hari disaat tinggal berpergian dari pagi hingga malam. Untuk mengatasi
masalah tersebut perlu adanya sistem kontrol otomatis untuk membuka dan
menutup tirai/ gorden, dengan cara membuat sistem gorden otomatis. Sistem
kendali otomatis gorden bekerja saat pada pagi hari dan sore hari. Pada pagi hari,
gorden akan membuka, sedangkan pada sore hari gorden akan menutup.
1
1.2 Tujuan
Tujuan dari penelitian adalah merancang sebuah program sebagai solusi
alternatif untuk diaplikasikan pada sistem pengendali buka tutup gorden yang
dulunya dikerjakan secara manual. Sistem ini meliputi penggunaan sensor cahaya
atau LDR yang secara otomatis membuka dan menutup gorden.
1.3 Ruang Lingkup
Ruang lingkup penelitian dibatasi pada rancangan dan implementasi
rangkaian mikrokontroler sebagai alat pengontrol motor dc dengan bahasa
pemograman Basic-Compiler.
Adapun software yang digunakan dalam rancangan pengendali gorden
otomatis ini antara lain BASCOM-AVR IDE, Proteus ISIS7 Profesional.
1.4 Manfaat
Diharapkan Sistem Pengendali Buka Tutup Gorden Berbasis
Mikrokontroller memberikan manfaat sebagai berikut :
Memudahkan serta menghemat tenaga dan waktu bagi pengguna di saat
berpergian, apabila terang gorden akan membuka dan menutup disaat gelap atau di
sore hari.
2
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Pustaka
2.1.1 Pengertian Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai
masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus
dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis
data. Sekedar contoh, bayangkan diri Anda saat mulai belajar membaca dan
menulis, ketika Anda sudah bisa melakukan hal itu Anda bisa membaca tulisan
apapun baik buku, cerpen, artikel dan sebagainya, dan Andapun bisa pula menulis
hal-hal sebaliknya. Begitu pula jika Anda sudah mahir membaca dan menulis data
maka Anda dapat membuat program untuk membuat suatu sistem pengaturan
otomatik menggunakan mikrokontroler sesuai keinginan Anda. Mikrokontroler
merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan
elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Secara harfiahnya bisa
disebut "pengendali kecil" dimana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya
banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan CMOS
dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh
mikrokontroler ini. Dengan penggunaan mikrokontroler ini maka :
a. Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas
b. Tersedianya Input-Output
c. Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar dari
sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi
d. Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompak
Namun demikian tidak sepenuhnya mikrokontroler bisa mereduksi
komponen IC TTL dan CMOS yang seringkali masih diperlukan untuk aplikasi
kecepatan tinggi atau sekedar menambah jumlah saluran masukan dan keluaran
(I/O). Dengan kata lain, mikrokontroler adalah versi mini atau mikro dari sebuah
3
komputer karena mikrokontroler sudah mengandung beberapa periferal yang
langsung bisa dimanfaatkan, misalnya port paralel, port serial, komparator,
konversi digital ke analog (DAC), konversi analog ke digital dan sebagainya hanya
menggunakan sistem minimum yang tidak rumit atau kompleks. (Lamel. 2006,
Pemograman Mikrokontroler AT8535 Dengan C/C++ dan assembler.Yogyakarta).
2.1.2 Motor DC
Gambar 1. MotorDC
Motor DC atau Motor Arus Searah adalah mesin listrik yang mengubah
energi listrik arus searah menjadi energi mekanik. Terdapat 2 (dua) prinsip dasar
yang melatarbelakangi kerja motor DC. Yang pertama yaitu adanya aliran arus
yang melewati sebuah konduktor atau penghantar. Dimana, akan timbul medan
magnet mengelilingi penghantar tersebut. Arah garis gaya magnet (fluks magnet)
ini sesuai kaidah tangan kiri yang ditunjukan pada gambar 2. Ibu jari menan-
dakan arah arus elektron yang mengalir dan jari-jari menunjukan arah dari
garis gaya magnet (fluks) yang mengelilingi penghanta.
Gambar 2. Kaidah tangan kiri
4
Yang kedua adalah gaya pada penghantar bergerak dalam medan
magnet. Besarnya gaya yang didesakkan untuk menggerakkan berubah
sebanding dengan kekuatan medan magnet, besarnya arus yang mengalir pada
penghantar, dan panjang penghantar.gaya tersebut sering disebut gaya Lorentz.
DC itu sendiri. Pada Motor DC biasa, akan berputar dan berputar terus
selama power supply ada. Tidak ada rangkaian cerdas tertentu yang diperlukan
untuk mengendalikan motor tersebut, kecuali hanya memperlambat putaran atau
membalik putaran, dengan menerapkan polaritas balik elemen utama motor DC
adalah:
1. Magnet
2.Armatur ataurotor
3. Commutator
4.Sikat (Brushes)
5.As atau poros (axle)
Cara Pengendalian Motor DC Dengan Mikrokontroler metode O N / O FF.
MetodeON/OFF adalah metode pengendalian motorDC yang paling
sederhana. Dalam metode ini kita tinggal mengalirkan arus kepada kedua terminal
motorDC dengan beda tegangan sesuai spesifikasi tegangan motor DC. Kecepatan
motor DC yang didapatkan akan maksimal (100%).
Biasanya pada metode ini banyak digunakanrelay sebagai alat bantu bagi
mikrokontroler untuk switch ON/OFF. Relay SPDT ini dikendalikan oleh kaki
mikrokontroler melaluitran sistor penguat, karena arus dari kaki mikrokontroler
biasanya tidak cukup kuat untuk mengendalikanr elay secara langsung.
MotorDC atau dengan istilah lain dikenal sebagai dinamo merupakan motor
yang paling sering digunakan untuk mobile robot motorDC tidak berisik dan dapat
memberikan daya yang memadai untuk tugas-tugas berat. MotorDC standar
berputar secara bebas.
5
Untuk mengetahui berapa banyak putaran, biasanya digunakan mekanisme
feedback menggunakan shaft encoder. Gambar berikut menampilkan skema motor
DC yang dapat memperoleh arus yang memadai dari penguatan dua buah transistor.
Sinyal yang kita berikan keinput transistor akan mengaktifkan transistor, lalu arus
yang memadai dapat menggerakkan motor DC kearah yang kita inginkan.
Gambar 3. MotorDC dengan denganTransistor Penguat
Pada beberapa aplikasi ini kita ingin agar motor dapat Berjalan dengan arah
maju dan mundur atau Memodifikasi kecepatan motor tersebut.
Oleh karena itu, dibutuhkan apa yang disebut sebagai H-B ridge, yang dapat
dipenuhi menggunakantran sistor daya. Namun saat ini sudah banyak IC yang
berfungsi sebagai H-Bridge dengan arus yang cukup besar. PWM (Pulse width
modulation) adalah metode canggih untuk mengatur kecepatan motor dan
menghindarkan rangkaian mengkomsumsi daya yang berlebih.PWM dapat
mengatur kecepatan motor, karena tegangan yang diberikan dalam selang waktu
tertentu saja. PWM ini dapat dibangkitkan dengan memodifikasi pada software.
(http://rohimston.blogspot.com/2010/07/motor-dc.html).
6
2.1.3 Pengertian LDR
R esistor yaitu Light dependent resistor (LDR). Resistansi LDR akan
berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya atau yang
ada disekitarnya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10MΩ dan dalam
keadaan terang sebesar 1KΩ atau kurang. LDR terbuat dari bahan semi konduktor
seperti kadmium sulfida. Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh
menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat.
Artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan.
Dengan sifat LDR yang demikian, maka LDR (Light Dependent Resistor)
dapat digunakan sebagai sensor cahaya. Contoh penggunaannya adalah pada lampu
taman dan lampu di jalan yang bisa menyala di malam hari dan padam di siang hari
secara otomatis. Atau bisa juga kita gunakan di kamar kita sendiri.
(http://www.nanangdesign.inc.md/download/LDR_Light_Sensor.pdf).
Dalam aplikasi, dianjurkan untuk mengukur nilai Rmax dan Rmin dari
LDR. Pengukuran Rmax dilakukan saat gelap (‘agak gelap’) dan pengukuran
Rmin dilakukan saat terang. Resistansi LDR sekitar 10 megaohm di tempat gelap
dan turun menjadi 150 ohm di tempat yang terang. Apabila LDR terkena sinar
maka tahanannya turun. Apabila tidak terkena sinar maka tahanannya naik.
(Daryanto, 2004. Hal 79-80).
2.1.3.1 Prinsip Kerja LDR
Light Dependent Resistor (biasa disebut LDR), terdiri dari sebuah cakram
semikonduktor yang mempunyai dua buah elektroda pada permukaannya. Pada saat
gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram tersebut menghasilkan elektron bebas
dengan jumlah yang relatif kecil. Sehingga hanya ada sedikit elektron untuk
mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya redup LDR menjadi
konduktor yang buruk, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang besar
pada saat gelap atau cahaya redup.
7
Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron yang lepas dari atom
bahan semikonduktor tersebut. Sehingga akan ada lebih banyak elektron untuk
mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya terang LDR menjadi
konduktor yang baik, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang kecil
pada saatcahaya terang.
Gambar 4. sensor cahaya (LDR)
2.1.4 Sistem Control
Sistem kendali atau sistem kontrol (control system) adalah suatu alat
(kumpulan alat) untuk mengendalikan, memerintah, dan mengatur keadaan dari
suatu sistem. Istilah sistem kendali ini dapat dipraktekkan secara manual untuk
mengendalikan stir mobil pada saat mengendarai/menyetir mobil, misalnya dengan
menggunakan prinsip loloh balik. Dalam sistem yang otomatis, alat semacam ini
sering dipakai untuk peluru kendali sehingga peluru akan mencapai sasaran yang
diinginkan. Banyak contoh lain dalam bidang industri / instrumentasi dan dalam
kehidupan kita sehari-hari dimana sistem ini dipakai. Alat pendingin (AC)
merupakan contoh yang banyak kita jumpai yang menggunakan prinsip sistem
kendali, karena suhu ruangan dapat dikendalikan sehingga ruangan berada pada
suhu yang diinginkan.
8
2.1.5 Limit Switch
Limit switch adalah salah satu sensor yang akan bekerja jika pada bagian
actuator nya tertekan suatu benda, baik dari samping kiri ataupun kanan,
mempunyai micro switch dibagian dalamnya yang berfungsi untuk mengontakkan
atau sebagai pengontak, gambar batang yang mempunyai roda itu namanya actuator
lalu diikat dengan sebuah baud, berfungsi untuk menerima tekanan dari luar, roda
berfungsi agar pada saat limit switch menerima tekanan, bisa bergerak bebas,
kemudian mempunyai tiga lubang pada body nya berfungsi untuk tempat dudukan
baud pada saat pemasangan di mesin.
Gambar 5. Limit Switch
2.1.5.1 Cara Kerja Limit switch
Ketika actuator dari Limit switch tertekan suatu benda baik dari samping
kiri ataupun kanan sebanyak 45 derajat atau 90 derajat ( tergantung dari jenis dan
type limit switch ) maka, actuator akan bergerak dan diteruskan ke bagian dalam
dari limit switch, sehingga mengenai micro switch dan menghubungkan kontak-
kontaknya, pada micro switch terdapat kontak jenis NO dan NC seperti juga sensor
lainnya, kemudian kontaknya mempunyai beban kerja sekitar 5 A, untuk
dihubungkan ke perangkat listrik lainnya, dan begitulah seterusnya, selain itu limit
switch juga mempunyai head atau kepala tempat dudukan actuator pada bagian atas
dari limit switch dan posisinya bisa dirubah-rubah sesuai dengan kebutuhan.
(Kilian, Christopher T, Modern Control Technology, (West Publishing Co : 1996).
9
2.1.6 IC (integrated circuit)
IC (integrated circuit) adalah komponen semikonduktor ekuivalensi dari
ratusan atau bahkan ribuan komponen lain. Tetapi IC mempunyai komponen
terpisah, rangkaian dibentuk pada sekeping kecil silikon.
Dengan cara ini rangkaian yang sangat rumit dapat dibuat pada ruangan
yang sangat kecil. Ada dua komponen utama rangkaian terpadu yaitu : TTL
(Transistor Transistor Logic) dan CMOS (Complementary Metal Oxide
Semiconductor). Kedua komponen rangkaian terpadu ini meliputi IC Digital.
Keluarga CMOS juga meliputi IC-IC analog dari beberapa IC yang memiliki
rangkaian analog dan digital pada chip yang sama.
2.1.6.1 IC TTL (Integrated Circuit Transistor Transistor Logic)
Transistor dalam IC digital dibuat pada keping silikon dengan cara yang
sama dengan IC analog. Kondisi dua keadaan (ON/FF) adalah jantung dari logika
digital dan komputer digital. Dengan mengendalikan kondisi ON/OFF transistor
pada IC digital, dapat dibuat berbagai fungsi logika. Ada tiga fungsi logika dasar
yaitu AND, OR dan NOT seperti yang telah dibahas pada sub judul gerbang logika.
IC ini merupakan tegangan sumber antara 4,75 Volt-5,25 Volt sehingga banyak
digunakan pada rangkaian-rangkaian digital.
2.1.7 Pengenalan Mikrokontroler AT8535
Banyak sekali fitur-fitur yang ada pada mikrokontroler AT8535 sebut saja
pada kecepatantransf er data, mikro ini sangat cepat (high performance) dan low
powernya 8bit. Serta dapat baca tulis sebanyak 100,000 kali. Jadi mikro ini dapat
dif lash sebayak 100 ribu kali, tentu ini akan membuat mikro ini memiliki
kemampuan yang lebih dan fasilitas 32 I/O lines serta jumlah keseluruhan pin yaitu
40 pin. Tegangan yang dibutuhkan mikrokontroler tipe ini yaitu -4,5 – 5,5 Vol.
(Lamel. 2006, Pemograman Mikrokontroler AT8535 Dengan C/C++ dan
assembler.Yogyakarta).
10
2.1.8 Kontruksi Mikrokontroler AT8535
Gambar 6. Pin-Pin IC AT8535
Beberapa fungsi pin AT8535 adalah
1. VCC merupakan pin masukan untuk catu daya
2. GND merupakan pin ground
3. PORTA(PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC
4. PORTB(PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus
(timer/counter, komparator analog dan SPI)
5. PORTC(PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan fungsi khusus (TWI,
komparator analog dan timer oscilator)
6. PORTD(PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan fungsi khusus (komparator
analog, interupsi eksternal dan komunikasi serial)
7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler
8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal
9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC
10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC
(Dins. 2010. Http://WordPress/Depok Instruments, 20 Agustus 2010).
11
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Metode Penelitian
Metode penelitian yang digunakan adalah menggunakan Metode Penelitian
bidang Hardware Programming yang disajikan pada gambar 7:
Gambar 7. Metode Penelitian Bidang Minat Hardware Programming
12
3.1.1 Perencanaan Proyek Penelitian (Proyek Penelitian)
Dalam perencanaan proyek penelitian, hal penting yang harus ditentukan
dan dipertimbangkan diantaranya ;
a. Penentuan topik penelitian
Dalam penelitian ini topik yang diambil “SISTEM PENGENDALI BUKA TUTUP GORDEN BERBASIS
MIKRO KONTROLER”
b. Perkiraan kebutuhan alat dan bahan
Spesifikasi perangkat keras dan perangkat lunak yang digunakan
dalam pembuatan alat menggunakan 1 motor agar dapat dikendalikan oleh
mikrokontroler.
3.1.2 Penelitian (Research)
Setelah perencanaan telah matang, dilanjutkan dengan penelitian awal dari
aplikasi yang akan dibuat , mulai dari pemilih dan pengetesan komponen (alat dan
bahan), kemungkinan rancangan awal dan akhir.
3.1.3 Penetesan Komponen (Parts Testing)
Dalam pengetesan komponen dilakukan pengetesan alat terhadap fungsi
kerja komponen berdasarkan kebutuhan dari aplikasi yang akan didesain.
Pengetesan alat ini antara lain hardware dan software penunjang.
3.1.4 Desain Sistem Mekanik (Mechanical Design)
Dalam perancangan perangkat keras, desain mekanik merupakan hal
penting yang harus dipertimbangkan. Pada umumnya kebutuhan aplikasi terhadap
desain mekanik antara lain :
a. Bentuk dan ukuran PCB (Printed Circuit Borrad)
Ukuran PCB akan dibuat seuai dengan jumlah komponen dan
sekuat mungkin sesuai dengan tempat rangkaian.
b. Dimensi dan massa keseluruhan sistem
Untuk dimensi dan massa keseluruhan sistem dibuat seminimal
13
mungkin agar dapat memberikan kenyamanan pada pengguna.
c. Ketahanan dan fleksibilitas terhadap linkungan
Alat ini didesain secara terbuka tetapi dibuat sekokoh mungkin
sehingga dapat mudah buntuk dipindahkan.
d. Penempatan modul-modul elektronik
Dalam perancangan desain alat ini penempatan modul-modul elektronik
secara terpisah .
3.1.5 Desain Sistem Listrik (Electrical Design)
Dalam desain sistem listrik terdapat beberapa hal yang harus diperhatikan,
antara lain :
a. Sumber catu daya
Alat ini menggunakn catu daya 12 Volt (power supply) untuk
seluruh modul mikro dan motor dc tersebut.
b. Desain driver untuk pendukung aplikasi
Dalam desain driver sistem , menggunakan bahasa pemograman Basic
yang akan di tanamkan ke dalam IC mikrokontroler, dimana bahasa Basic
ini harus di compiler ke dalam bentuk hex.
3.1.6 Desain Software (Software Design)
Desain perangkat lunak pada aplikasi ini menggunakan software
BASCOM-AVR IDE dan Proteus ISIS Profesional. BASCOM-AVR IDE
merupakan perangkat lunak yang digunakan untuk pembuatan program dengan
bahasa pemograman Basic denag type. bas yang kemudian di konversikan ke
dalam bentuk .hex untuk melakukan downloadernya menggunakan
USB_AVR_Downloader.
14
3.1.7 Tes Fungsional (Functional Test)
Tes fungsional dilakukan terhadap integrasi sistem listrik dan software
yang telah didesain. Tes ini dilakukan untuk meningkatkan performa dari
perangkat lunak untuk pengontrolan desain listrik dan meminimalisasi terjadinya
error (Bug) dari sofware tersebut.
3.1.8 Integrasi Atau Perakitan (Integration)
Modul yang telah diintegrasi dengan software di dalam kontollernya,
diintegrasi dalam struktur mekanik yang telah dirancang . Lalu dilakukan tes
fungsional keseluruhan sistem.
3.1.9 Tes Fungsionalkeseluruhan Sistem (Overall Testing)
Pada tahapan ini dilakukan pengetesan fungsi dari keseluruhan sistem dari
semua alat yang telah didesain apakah alat tersebut telah valid dengan program
dan ketentuan yang diharapkan.
3.1.10 Optimasi Sistem (Optimization)
Optimasi dilakukan untuk meningkatkan performa dari aplikasi yang
dirancang dengan melakukan uji coba ulang dengan beberapa kali ketentuan
sehingga menghasilkan hasil yang maksimal.
BAB IV
15
PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI
Dalam bab ini akan membahas perancangan pengendali buka tutup gorden
berdasarkan metode penelitian yang digunakan, mulai dari perencanaan proyek
penelitian sampai dengan integrasi sistem.
4.1 Perencanaan Proyek Penelitian (Project Planning)
Dalam perencanaan proyek penelitian, terdapat beberapa hal penting yang
harus ditentukan dan dipertimbangkan, antara lain :
1. Penentuan topik penelitian
Dalam penelitian ini topik yang diambil adalah ”SISTEM PENGENDALI BUKA TUTUP GORDEN BERBASIS MIKROKONTROLER”
2. Estimasi kebutuhan alat dan bahan Pada tahap ini dilakukan estimasi kebutuhan alat dan bahan yang akan
digunakan dalam penelitian. Spesifikasi kebutuhan alat dan bahan yang
digunakan antara lain :
a. Komputer
Processor Intel Pentium IV 2,5 GHz , RAM DDR2 1GB, Hardisk
80GB, monitor, keyboard dan mouse sebagai inputan.
b. Komponen yang dibutuhkan
1. Motor Dc
2. Resistor
3. Kapasitor
4. LDR
5. Modul IC ATmega 8535 AVR
6. PCB
7. Micro Switch
8. Kabel Serial to USB Downloader
c. Komponen software
16
1. Windows XP (Sistem Operasi)
2. Bascom_AVR (Compiler)
3. Proteus ISIS profesional (Simulasi rangkaian)
4.2 Penelitian (Research)
Setelah perencanaan telah matang, dilanjutkan dengan penelitian awal dari
aplikasi yang akan dibuat. Pada tahap penelitian dilakukan perancangan awal
rangkaian buka tutup tirai/gorden untuk memastikan bahwa rangkaian ini dapat
diintegrasikan dengan sistem yang telah dijalankan sebelumnya .
4.2.1 Gambaran Umum Sistem
Alat yang akan dirancang dan di implementasikan ini dapat membaca
program dari sensor ke mikro. pada dasarnya alat ini terdiri dari dari beberapa
bagian, diantaranya :
1. Catu daya yaitu untuk memberi tegangan atau masukkan arus yang akan
disalurkan pada rangkaian tersebut.
2. Rangkaian LDR sebagai pengontrol buka tutup gorden
3. Rangkaian modul mikrokontroler AVR sebagai sistem akusisi data analog
menjadi digital dengan menggunakan IC ATmega 8535.
17
Gambar 8. Skema rangkaian LDR yang dihubungkan dengan modul
mikrokontroler ATmega 8535 AVR
4.2.2 Prinsip Kerja Sistem
Rangkaian ini mempunyai prinsip kerja sebagai berikut : Ketika sinyal
cahaya (LDR) datang atau dihubungkan maka tombol dalam menutup dan tombol
luar akan membuka gorden/tirai atau sebaliknya ketiak gorden di buka maka
tombol dalam akan menutup kembali gorden/tirai yang telah disetting dengan
program yang telah ditanamkan pada mikrokontroler tersebut.
4.3 Penetesan Komponen (Part Testing)
Pada tahap ini dilakukan pengetesan komponen- komponen yang akan
digunakan berfungsi dengan baik atau sebaliknya. Pengetesan komponen dilakukan
menggunakan multimeter.
a. Pengetesan menggunakan program :
Mikrokontroler ATmega 8535
pengetesan pada modul mikro ATmega32 dilakukan dengan
merangkai skematik sistem minimum mikrokontroler. Kemudian
dilakukan proses pembacaan dan penulisan program pada
mikrokontroler dengan menggunakan kabel serial to USB juga
berfungsi sebagai modul downloader.
18
Gambar 9. Pengetesan modul Serial to USB dengan BASCOM AVR dengan
mengecek ATMega 8535
b. Pengetesan menggunakan multimeter :
1. Motor Dc
2. Resistor
3. Kapasitor
4. Modul IC ATmega 8535 AVR
5. Micro Switch
6. PCB
4.4 Desain Sistem Mekanik (Mechanical Design)
Dalam perancangan perangkat keras, desain mekanik merupakan hal penting
yang harus dipertimbangkan. Pada umumnya kebutuhan aplikasi terhadap desain
mekanik antara lain :
a. Bentuk dan ukuran PCB (Printed Circuit Board)
Untuk rangkaian mikrokontroler dan ukuran PCB yang digunakan sesuai
dengan jumlah rangkaian yang dibutuhkan.
b. Dimensi dan massa keseluruhan sistem
Untuk dimensi dan massa keseluruhan sistem dibuat seminimal mungkin,
agar dapat mengefisienkan dan meminimalisasi dana yang digunakan serta
memberikan kenyamanan pada pengguna.
c. Ketahanan dan fleksibilitas terhadap lingkungan
Alat ini di didesain fleksibel sehingga dapat di tempatkan diberbagai
ruangan karena alat ini digunakan dalam ruangan yang tidak terpenuhi
dengan cuaca ekstrim.
d. Penempatan modul dan motor
Dalam perancangan desain alat ini, penerapan modul-modul elektronik
tidak memakan banyak tempat, dibuat dan didesain seminimalis mungkin
agar tidak memakan tempat pada alat yang menggunakan motor dc.
19
4.4.1 Perancangan Hardware (Alat)
Perancangan hardware secara umum digambarkan pada blok diagram
seperti gambar yang terlihat pada gambar berikut ini :
Gambar 10. Blok Diagram rangkaian gorden
Keterangan blok diagram tersebut adalah saat cahaya terdeteksi oleh LDR
atau sensor cahaya program akan terbaca oleh mikro dan micro switch sebagai
output kemudian mikro akan membaca perintah yang nantinya motor berputar dan
motor bergerak membuka atau menutup gorden.
4.5 Desain Sistem Listrik ( Electrical Design)
Dalam desain sistem listrik terdapat beberapa hal yang harus diperhatikan, antara
lain :
a. Sumber catur daya (seperti baterai atau power suplly)
Catur daya yang akan digunakan pada rangkaian ini sebesar 12V. dimana
pemakaian modul mikrokontroler ATMega 8535 bekerja pada 12V untuk port
ADC mengakusisi data masukan dari motor dc.
b. Kontroler yang akan digunakan
Kontroler yang akan digunakan dalam penelitian ini, mengunakan salah satu
produk ATMEL yaitu ATMega 8535 yang mempunyai 40 pin dengan 4 port
20
yaitu PORTA, PORTB, PORTC dan PORTD.
c. Desain driver untuk pendukung aplikasi ini menggunakan beberapa software,
diantaranya :
1. Mengunakan Basic Compiler AVR untuk mengkonpresikan listing program
dalam bentuk pemograman basic ke dalam bentuk hex. Hasil konfrensi
bahasa pemograman basic kemudian di downloadkan kedalam IC
mikrokontroler.
2. Menggunakan Proteus ISIS Profesional untuk merancang rangkaian layout
elektronik ke dalam PCB.
d. Desain sistem control yang akan diterapkan
Sistem control menggunakan pemograman bahasa basic untuk mengakusisi data
analog dari motor dc. Modul mikrokontroler AVR lah yang berfungsi sebagai
akusisi data yang masuk dari output berupa tegangan hingga diakusisi menjadi
bilangan heksa desimal.
21
Gambar 11. Flowchart sistem
Keterangan flowchart di atas adalah ketika memulai tahap awal inisialisasi
22
merupakan proses membaca sensor yang nantinya akan bekerja pada sensor cahaya
apakah cahaya ada atau tidak, jika cahaya tertangkap oleh sensor gorden akan
membuka secara otomatis dan bila tidak sensor akan menutup gorden. Kemudian
bila terdapat kesalahan maka program akan kembali ke sensor dan sensor akan
membaca lagi perintah bila program terbaca dengan benar maka program tersebut
telah selesai dan siap digunakan.
4.6 Desain Hardware Melalui Software ( Software Design)
Perangkat lunak yang ada umumnya dibutuhkan dalam perancanagn
perangkat keras yaitu software untuk merancang rangkain motor dc yang
dibutuhkan dengan modul mikro.
Pada proses ini digambarkan software untuk merancang rangkaian sensor
LDR.
Gambar 12. Tampilan Proteus ISIS Profesional dengan gambar rancangan
23
MotorDC
Keterangan dari gambar diatas yaitu proteus yang merupakan sebuah
software untuk mendesain PCB (Printed Circuit Board) yang juga dilengkapi
dengan simulasi pspice pada lever skematik sebelum PCBnya dicetak kita akan
tahu apakah PCB yang aka kita cetak sudah benar atau tidak, sedangkan ISIS itu
sendiri digunakan untuk keperluan pendidikan dan perancangan yang
mengkombinasikan program membuat skematik desain rangkaian dengan program
ARES (Advanced Routing and Editing Software) untuk membuat layout PCB dari
skematik yang dibuat.
Pada bagian input driver motor L298 terdapat EnA dan EnB berfungsi
untuk mengaktifkan motor A dan motor B. EnA dan EnB harus berlogika 1 pada
program untuk mengaktifkan driver motor, sedangkan input 1 dan 2 digunakan
untuk mengkontrol polaritas motor A.
Pada bagian micro switch bagian PB4 berfungsi sebagai tombol
arah kanan dan PB6 sebagai tombol arah kiri.
4.6.1 Minimum System ATMEGA8535
Rangkaian minimum sistem ATMEGA 8535 berfungsi sebagai pengendali
utama dari sistem pengendalian buku tutup gorden otomatis.
Gambar 13. Rangkaian minimum sistem ATMega8535
24
4.6.2 Rangkain Sensor LDR
Rangakaian Sensor LDR berfungsi untuk pengatur arah putaran pada motor
dc. Pada perakitan sensor ldr tersbut dihubungkan pina 0, sebagai pin ADC pada
mikrokontroler tersebut.
Gambar 14. Rangkaian Sensor LDR
4.6.3 Rangkain Motor DC
Rangakaian Motor DC berfungsi untuk menggerakan motor yang nantinya
menggerakan karet sebgai penarik pada alat tersebut. Pada perakitan motor dc
tersebut menggunakan driver motor yang dihubungkan pada pind 0, pind 1, dan
pind 2 pada portd mikrokontroler atmega8535.
25
Gambar 15. Rangkaian Motor DC
4.6.4. Rangkain Micro Switch
Rangakaian Micro Swicth berfungsi sebagai sistem otomatis atau untuk
menghentikan putaran motor ketika alat sedang berjalan dan akan menyentuh dan
akan berhenti. Micro Switch tersebut akan dihubungkan pada pinb 4, dan pinb 6
pada pord mikrokontroler AtMega8535.
Gambar 16. Rangkain Micro Switch
4.7 Tes Fungsional (Functional Test)
Tes funsional dilakukan terhadap integrasi dan software yang telah didesain.
Tes ini dilakukan untuk meningkatkan performa dari perangkat lunak untuk
pengontrolan desain listrik dan mengeliminasi error (Bug) dari software tersebut.
Bila semua sistem telah selesai maka dapat dilakukan proses perakitan.
4.8 Integrasi atau Perakitan (Integration)
Pada proses integrasi ini dilakukan proses perakitan berdasarkan dari proses
26
desain, baik desain mekanis, elektronik maupun desain software. Terdapat dua
tahap yang dilakukan pada integrasi yaitu material collecting dan assembling.
4.8.1 Material Collecting
Pada tahap ini dilakukan pengumpulan alat dan bahan yang akan digunakan
untuk pembuatan modul mikro berupa hardware yang meliputi Motor Dc, Resistor,
LDR, Modul IC ATmega 8535 AVR, Push button, PCB. Dilakukan juga
pengumpulan software-software penunjangnya.
4.8.1.1 Material Colleting Hardware
1. pengumpulan komponen dasar :
a. Motor dc
Gambar 17. Motor dc
b. Sensor LDR (sensor cahaya)
27
Gambar 18. Sensor LDR (sensor cahaya)
c. Micro Switch
Gambar 19. Micro Switch
d. Modul Mikrokontroler ATMega 8535
Gambar 20. Modul Mikrokontroler ATMega 8535
4.8.1.2 Material Colleting Software
Pada tahap ini dilakukan pengumpulan software-software penunjang yang
akan digunakan untuk mengimplementasikan pengendali buka tutup gorden.
Software - software tersebut adalah BASCOM AVR sebagai compiler listing
program bahasa basic menjadi Intel Hex dan USB_AVR_Downloader sebagai
software downloader.
4.8.2 Assembling
Tahap assembling (pembuatan) merupakan dimana seluruh obyek dibuat,
28
baik secara hardware (miniatur dan rangkaian driver) serta secara software yang
merupakan compiler.
4.8.2.1 Assembling Software
1. BASCOM AVR sebagai compiler
Untuk compiler listing sistem control otomatis derajat digunakan BASCOM
AVR untuk membuat file intel hex yang akan didownload ke mikrokontroler.
Langkah-langkah intel hex pada program ini secara garis besar dapat dilihat
sebagai berikut :
a. Klik tombol start pada taskbar sistem operasi Windows :
Gambar 21. Star menu untuk BASCOM AVR
b. Pilih Bascom AVR File New kemudian akan muncul tampilan seprti di bawah
ini :
29
Gambar 22. Tampilan awal untuk Bascom AVR
c. Kemudian ketik listing program seperti tampilan dibawah ini :
Gambar 23. Tampilan BASCOM untuk pembuatan listing program
Pada awal utama, pada bagian. Pada bagian $regfile = "m8535.dat" ditulis
program awal utama sebagai registrasi file pada pin-pin mikrokontroller. Contoh
penggalan di bawah ini merupakan listing utama awal program.
$regfile = "m8535.dat"
$crystal = 1000000
Config Pinb.4 = Input
Config Pinb.5 = Input
Config Pinb.6 = Input
Set Portb.4
Set Portb.5
Set Portb.6
Config Portd.0 = Output
Set Portd.0
30
Config Portd.1 = Output
Set Portd.1
Config Portd.2 = Output
Set Portd.2
Config Portd.3 = Output
Set Portd.3
Pada listing diatas menujukan bahwa registrasi program tersebut ditunjukan
untuk mikrokontrollet ATmega8535, dan pinb.4, pinb.5, dan pinb.6 pada portb
mikrokontroller tersebut dijadikan sebagai inputan. Sedangkan pind.0, pind.1,
pind.2 , dan pind.3 pada portd mikrokontroller tersebut dijadikan sebagai output.
Setelah proses penulisan listing program telah selesai maka listing program
tersebut dicompile menggunakan BASCOM AVR. Jika sudah tidak ada lagi error
pada listing program maka hasil compile dikonversikan kebentuk Hex
Gambar 24. Tampilan Compiler pada BASCOM AVR.
Hasil dari compile ini akan menghasilkan file Intel Hex yang nantinya akan
di downloadkan ke dalam chip mikrokontroler.
31
BAB V
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam tahap ini dibahas mengenai keseluruhan alat, pembahasan dan
pengujian sistem sebagai hasil implementasi sistem yang terbagi menjadi tiga
bagian, yaitu :
5.1 Keterangan Alat
Alat yang dibuat untuk sistem pengendali buka tutup gorden memiliki
ukuran 6 cm x 8 cm.
Gambar 25. Rangkaian Seluruh Alat
Rangkaian tersebut dibuat seminimalisir mungkin, karena memanfaatkan
besarnya ruang tempat pada alat tersebut dan khususnya pada buka tutup gorden.
Dalam percobaannya, rangkaian modul Atmega 8535 terdiri dai beberapa
komponen dan sinyal kondisioning, salah satunya adalah sinyal kondisioning yang
terdapat pada motor dc tersebut. Sehingga setiap gerak motor yang ditentukan maka
motor akan secara otomatis mengeksekusi tepat pada posisi yang ditentukan.
5.2 Pembahasan
Pada tahap ini akan dibahas mengenai bagaimana sistem bekerja mulai dari
32
tahap awal pemberian catu daya sebesar 12 volt dari power suplly yang telah
dihubungkan dengan modul mikrokontroler tersebut. Kemudian dari modul mikro
tersebut dihubungkan motor dc sebagai output, micro switch dan sensor LDR
(cahaya) sebagai input kemudian mikro akan membaca perintah dari micro switch
yang nantinya motor berputar dan motor bergerak membuka atau menutup gorden.
Gambar 26. Rangkaian keseluruhan alat
Setelah inisialissasi awal sistem telah dilalui, selanjutnya sensor LDR
(cahaya) akan membaca insentitas cahaya kemudian dikirimkan ke data ADC dari
mikrokontroller untuk mengendalikan putaran gerak motor Dc.
5.3 Tes Fungsional Keseluruhan Sistem (Overall Testing)
Pada tahap ini dilakukan pengetesan fungsi dari keseluruhan sistem. Apakah
dapat berfungsi sesuai konsep atau tidak. Bila ada sistem yang tidak dapat berfungsi
dengan baik atau terjadi error maka harus dilakukan proses perakitan ulang setiap
bagian sistemnya. Uji coba ini meliputi uji coba struktural, uji coba fungsional dan
uji coba validasi.
5.3.1 Pengujian Struktural
Tahap ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui apakah sistem yang
33
sudah dibuat sesuai dengan rancangan yang sudah ada. Pada pengujian ini alat yang
digunakan ialah AVOmeter.
Pengujian rangkaian motor dc, ldr dan push botton ini apakah sudah
terhubung dengan modul mikrokontroler ATMega 8535.
Pengujian dilakukan dengan cara :
1. Port AVCC dan AREF pada modul mikrokontroler ATMega 8535
yang merupakan Vcc +5V
2. Port AGND pada modul mikrokontroler ATMega 8535 yang
merupakan Gnd atau Ground.
3. PortA pin 0 modul mikrokontroler ATMega 8535 merupakan
output data ADC yang akan dihubungkan pada sinyal kondisioning
pada motor yang akan mengatur pergerakan motor membuka dan
menutup gorden.
5.3.2 Pengujian Fungsional
Pada tahap ini dilakukan pengujian yang bertujuan untuk mengetahui
apakah ujicoba yang dilakukan sudah berjalan dengan baik dan sesuia dengan
sistem yang ada. Untuk pengujian perangkat keras alat yang digunakan adalah
AVOmeter dengan satuan daya DC volt, dimana pena positif pada AVOmeter
dihubungkan dengan VCC pada rangkaian atau alat-alat yang akan digunakan dan
pena negtif diletakan pada GROUND.
5.3.3. Pengujian Validasi
5.3.3.1. Validasi Alat
Tahap ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui sistem yang dibuat
sudah bekerja dengan benar atau tidak. Dimana pengujiannya dilakukan dengan
cara melihat apakah output pada AVOmeter sesuai dengan rage rangkaian motor dc
(9-12 volt). Yang dibutuhkan adalah sekitar 12 volt yang merupakan nilai
34
maksimumnya, diharapkan dengan rage tersebut bisa mendapatkan nilai yang bisa
dibaca dalam perubahan data tersebut.
5.3.3.2 Validasi dengan perhitungan manual
Nilai tegangan maksimal Motor dc = 12 volt, Analog Digital Converter
ATMega 8535 = 10 bit, Nilai data Analog Digital Converter pada saat terang = 514
LSB, 2,56 volt sedangkan pada saat gelap = 625 LSB, 3,28 volt.
5.3.3.3 Hasil pengujian
Setelah melakukan pengujin dengan mengambil beberapa sempel, maka
akan didapatkan data sebagai berikut :
Tabel 1. Hasil Pengujian
Pin Tegangan Pada Saat Terang Tegangan Pada Saat Gelap
Analog Digital
Converter
2,56 volt 3,28 volt
Data ADC 514 LSB 625 LSB
Tabel 2.Tingkat Referensi Kecerahan R- ref1 dan R- ref2
R – ref1
(K Ohm)
R – ref2
(K Ohm)
Vref
(Volt)
COMP Aktif
(Data COMP = 0)
HI-Z 1,8 0,66 Terang - Gelap
HI-Z 5,1 1,26 Cukup Terang – Gelap
HI-Z 15 1,88 Sedikit Terang – Gelap
HI-Z HI-Z 2,50 Sedikit Gelap (Redup)
15 HI-Z 3,12 Cukup Gelap
5,1 HI-Z 3,74 Gelap
1,8 HI-Z 4,34 Sangat Gelap
Hubungan PIN VCC ke tegangan sumber positif (3,5 – 5,5 VCC) dan PIN
35
GND ke tegangan sumber negatif atau nol. Hubungan PIN ANA ke input ADC atau
input PIN mikrokontroler yang memiliki fasilitas ADC, jika data terukur adalah
tingkat kecerahan di sekitar sensor. Semakin gelap, semangkin besar tegangan
analog keluaran sensor.
5.4 Optimasi (Opimization)
Pada sistem ini sudah tidak ditemukannya kendala dalam perakitan dan
pada keseluruhan sistem maka dapat dilakukan optimasi untuk meningkatkan
performa dari aplikasi yang telah dirancang. Optimasi dilihat dari hasil nilai
pengujian antara ukuran secara langsung maupun pengukuran serta perhitungan
manual serta membandingkan antara pengukuran tersebut.
36
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan
Simulasi sistem pengendali bukan tutup gorden berbasis Mikrontroller
ATMega8535, sensor LDR dan Motor DC dirancang untuk mengerakan motor
membuka dan menutup gorden secara otomatis, alat ini dapat membaca ketika ada
cahaya maka sensor akan mendeteksi cahaya tersbut kemudian motor akan berputar
membuka dan menutup gorden. Serta menggunakan bahasa program basic yang di
compile menggunakan software Bascom AVR Compiler
Pada sistem yang dibuat, gorden akan terbuka jika mendapatkan cahaya
yang cukup terang. Dalam penelitian ini intensitas cahaya yang diterima
dikonversikan dalam bentuk nilai digital, yang berguna untuk memberikan
penerangan pada ruangan dan setelah sinar matahari sudah mulai tenggelam maka
gorden akan menutup dan digantikan oleh cahaya lamapu sebagia penerangan
ruangan. Penelitian ini bertujuan memhemat tenaga dan energi manusia atau
memanfaatkan sumber alam.
Pada prinsipnya program pada mikrokontroler dijalankan secara bertahap
atau berurutan. Makdsudnya, pada program itu sendiri ada beberapa set intruksi yang
pada tiap intruksi itu dijalankan secara bertahap karena bahasa pemograman Basic
Compiler merupakan bahasa pemograman yang terstruktur. Pada rangkaian
mikrokontroller tersebut menggunakan sensor LDR (cahaya) yang akan membaca
insentitas cahaya kemudian dikirimkan ke data ADC dari mikrokontroller untuk
mengendalikan putaran gerak motor Dc.
Hal ini dapat berguna pada pembacaan data ADC yang di dapat pada
Mikrokontroler yang telah dikirim melalui sensor LDR (sensor cahaya) yang dibaca
oleh mikrokontroller tersebut yang terdapat pada rangkain motor dc sangat
37
berpengaruh untuk pengaturan gerak motor dc pada rangkaian penjemur gorden
otomatis.
6.2 Saran
Saran untuk Simulasi bukan tutup gorde ini menggunakan Mikrontroller
ATMega8535, pengembangan sistem ini dapat diterapkan pada alat yang
memerlukan sensor dalam perubahan arah putaran motor, bukan hanya dalam
bidang Akademik. Seperti halnya mikrokontroller yang banyak berkembang seperti
sekarang ini.
38