Transcript
Page 1: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 1/42

 

UJIAN AKHIR SEMESTER IV

MIKROPROSESOR DAN ASSEMBLER

APLIKASI FUZZY LOGIC UNTUK

PENGENDALI PENERANGAN RUANGAN BERBASIS

MIKROKONTROLER 

ATMEGA8535

F I T R I A L I S

NIM: 200913023

PEMBIMBING : M. RIDWAN, ST  

DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL

PRODI TEKNIK INFOMAT IKA  

POLITEKNIK KAMPAR

BANGKINANG

TH 2011

Page 2: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 2/42

 

APLIKASI FUZZY LOGIC UNTUK PENGENDALI

PENERANGAN RUANGAN BERBASIS

MIKROKONTROLER 

ATMEGA8535

1. Penjelasan project

Suatu penerangan ruang diperlukan oleh manusia untuk mengenali objek 

secara visual. Penerangan mempunyai pengaruh terhadap fungsi sebuah ruangan.Oleh karena itu diperlukan lampu sebagai sumber penerangan utama yang dapat

menunjang fungsi ruangan. Umumnya untuk pengaturan penerangan ruangan

digunakan prinsip on-off. Pengaturan penerangan dengan prinsip on-off  hanya

berdasarkan pada kondisi gelap terang ruangan, tanpa menghiraukan kontribusi dari

luar. Hal ini sering mengakibatkan ketidaknyamanan dan ketidakefisienan

penggunaan energi listrik. Oleh karena itu diperlukan pengaturan penerangan yang

dihasilkan lampu. 

Prinsip kendali yang digunakan adalah kendali fuzzy. Sistem inferensi fuzzy

yang digunakan pengendali penerangan ruangan ini adalah Metode Mamdani.

Komposisi aturan menggunakan operator OR (union), sedangkan untuk defuzzifikasi

digunakan metode MOM (Mean of Maximum). Sebagai pengendali utama pada

sistem menggunakan miktokontroller ATmega8535 dengan input dari sensor cahaya

(LDR). Output dari pendendali selanjutnya ditampilkan LCD M1632 sebagai

penampil dan sebagai input rangkaian pengatur tegangan. Sistem ini bekerja di dalam

ruangan (in door) menggunakan maket rumah dengan tiga ruangan sebagai model.  

Dalam pengujian perangkat keras dan lunak, diketahui bahwa sistem

pengendalian penerangan ruangan ini dapat menghemat energi. Dari pengujian

sensor cahaya diperoleh hubungan antara luminansi dan tegangan yang mendekati

linier, sehingga pengendalian dengan mikrokontroler ATmega8535 dapat bekerja

dengan baik.

Page 3: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 3/42

 

DASAR TEORI

1.1. Intensitas Penerangan (Iluminasi) 

Intensitas penerangan (E) adalah pernyataan kuantitatif untuk intensitas

cahaya (I) yang menimpa atau sampai pada permukaan bidang. Intensitas penerngan

disebut pula iluminasi atau kuat penerangan. 

Dengan menganggap sumber penerangan sebagai titk yang jaraknya (h) dari

bidang penerangan, maka iluminasi (E) dalam lux (lx) pada suatu titik pada bidang

penerangan adalah:

Pada skema dibawah ini X sebagai sumber cahaya, sehingga besarnya E pada

titik P dan Q adalah: 

Gambar 2.1. Skema perumusan iluminasi (E)

Page 4: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 4/42

 

1.2. Fuzzy Logic 

Fuzzy logic pertama kali dikenalkan kepada publik oleh Lotfi Zadeh,

seorang profesor di University of California di Berkeley. Fuzzy logic digunakan

untuk menyatakan hukum operasional dari suatu sistem dengan ungkapan bahasa,

bukan dengan persamaan matematis. Banyak sistem yang terlalu kompleks

untuk dimodelkan secara akurat, meskipun dengan persamaan matematis yang

kompleks. Dalam kasus seperti itu, ungkapan bahasa yang digunakan dalam Fuzzy

logic dapat membantu mendefinisikan karakteristik operasional sistem dengan

lebih baik. Ungkapan bahasa untuk karakteristik sistem biasanya dinyatakan

dalam bentuk implikasi logika, misalnya aturan Jika - Maka. 

Pada teori himpunan klasik yang disebut juga dengan himpunan crisp

(himpunan tegas) hanya dikenal dua kemungkinan dalam fungsi

keanggotaannya, yaitu kemungkinan termasuk keanggotaan himpunan (logika 1)

atau kemungkinan berada di luar keanggotaannya (logika 0). Namun dalam teori

himpunan fuzzy tidak hanya memiliki dua kemungkinan dalam menentukan sifat

keanggotaannya tetapi memiliki derajat kenaggotaan yang nilainya antara 0 dan 1.

fungsi yang menetapkan nilai ini dinamakan fungsi keanggotaan yang disertakan

dalam himpunan fuzzy. 2.7.1. Notasi Himpunan Fuzzy 

Misalkan U adalah kumpulan obyek yang secara umum dinyatakan

dengan {u}. U disebut semesta pembicaraan dan u mewakili elemen-elemen dari

U. Suatu himpunan fuzzy F dalam semesta pembicaaraan U dapat direpresentasikan

oleh suatu fungsi keanggotaan (membership function) |J,F yang mewakili nilai

dalam interval [0,1 ] untuk tiap u dalam U dinyatakan sebagai \xv = U -> [0,1] 

Page 5: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 5/42

 

Himpunan fuzzy F dalam U biasanya dinyatakan sebagai himpunan pasangan

berurutan u dan derajat keanggotaan. 

F = {(u,nf (u)) |ueU} ........................................... (2.4) 

Jika U kontinyu, himpunan fuzzy F dapat ditulis sebagai:

Jika U diskrit, himpunan fuzzy F dinyatakan sebagai:

1.2.1. Operasi Himpunan Fuzzy 

Jika A dan B adalah dua buah himpunan Fuzzy dalam semesta pembicaraan

U dengan fungsi keanggotaan |J,A (U) dan |J,B (U), maka pada kedua himpunan Fuzzy

tersebut dapat berlaku operasi : 

1. Kesamaan (equality) 

Dua buah himpunan Fuzzy A dan B dapat dinyatakan sama jika : 

HA(u) = HB(u); untuk semuau EU................................................. (2.7) 

2. Gabungan (union) 

Fungsi keanggotaan dari gabungan dua buah himpunan Fuzzy A dan B,  

HAUB, dapat dinyatakan sebagai : 

HAUB(u) = max{|j,A(u),|j,B(u)}; untuk semuau e U ............................. (2.8) 

3. Irisan (intersection) 

Page 6: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 6/42

 

Fungsi keanggotaan dari irisan dua buah himpunan Fuzzy A dan B, [I  AHB , 

dapat dinyatakan sebagai : 

HAnB(u) = min{|j,A(u),|j,B(u)}; untuk semuau G U ............................. (2.9) 

4. Komplemen (complement) 

Fungsi keanggotaan dari komplemen himpunan Fuzzy A, (i-, dapat 

dinyatakan sebagai : 

|j,-(u) = l-|j,A(u) ; untuk semua u G U

1.2.2. Pengendali Fuzzy Logic 

Tujuan utama dalam system pengendali adalah mendapatka keluaran (outpu)

sebagai respon dari masukan (input). Dalam kendali dengan cara klasik, melibatkan

formula-formula matematika yang cukup rumit. Hal ini berbeda dengan kendali

fuzzy. Pengendali Fuzzy merupakan suatu sistem kendali yang berdasar pada basis

pengetahuan manusia didalam melakukan kendali terhadap suatu proses. Konsep

matematika yang mendasari logika fuzzy sangat sederhana dan mudah dimengerti.

Pendekatan fuzzy melibatkan aturan-aturan yang dinyatakan dalam kata-kata dan

tidak memerlukan presisi yang tinggi serta ada toleransi untuk data yang kurang

tepat. Struktur dasar sebuah pengendali Fuzzy diperlihatkan pada Gambar 2.9

Page 7: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 7/42

 

 

Gambar 2.9. Struktur dasar pengendali Fuzzy 

Page 8: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 8/42

 

1.2.3. Fuzzifikasi 

Fuzzifikasi yaitu suatu proses untuk mengubah suatu masukan dari bentuk 

tegas (crisp) menjadi fuzzy (variabel linguistik) yang biasanya disajikan dalam

bentuk himpunan-himpunan fuzzy dengan suatu fungsi kenggotaannya masing-

masing. 

1.2.4. Basis Aturan (Rule Base) 

Basis aturan berisi aturan-aturan fuzzy yang digunakan untuk pengendalian

sistem. Aturan-aturan ini dibuat berdasarkan logika dan intuisi manusia, serta

berkaitan erat dengan jalan pikiran dan pengalaman pribadi yang membuatnya. Jadi

tidak salah bila dikatakan bahwa aturan ini bersifat subjektif, tergantung dari

ketajaman yang membuat. Aturan yang telah ditetapkan digunakan untuk 

menghubungkan antara variabel-variabel masukan dan variabel-variabel keluaran.

Aturan ini berbentuk 'JIKA - MAKA' (IF - THEN), sebagai contoh adalah : Aturan

1 : JIKA x adalah A1 DAN y adalah B1 MAKA z adalah C1 Aturan 2 : JIKA x

adalah A2 DAN y adalah B2 MAKA z adalah C2. Aturan i : JIKA x adalah Ai DAN y

adalah Bi MAKA z adalah Ci Dengan : 

Ai (i = 1,2,3,.) adalah himpunan Fuzzy ke i untuk variabel masukan x

Bi (i = 1,2,3,.) adalah himpunan Fuzzy ke i untuk variabel masukan y

Ci (i = 1,2,3,.) adalah himpunan Fuzzy ke i untuk variabel keluaran z

Page 9: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 9/42

 

2. GAMBAR RANGKAIAN DAN PENJELASANNYA 

2.1. Mikrokontroler ATmega8535 

Mikrokontroller ATmega8535 merupakan mikrokontroller generasi AVR (Alf 

and Vegard's Risk processor). Mikrokontroller AVR memiliki arsitektur RISC

(Reduced Instruction Set Computing) 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam

kode 16-bit (16-bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus

clock. 2.3.1. Arsitektur ATmega8535 

Gambar 2.1. Diagram Blok Fungsional ATmega8535 

Page 10: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 10/42

 

 

Gambar 2.1. memperlihatkan bahwa ATmega8535 memiliki bagian sebagai 

berikut 

1.  Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D.

2.  ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.

3.  Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan.

4.  CPU yang terdiri atas 32 buah register.

5.  Watchdog Timer dengan osilator internal.

6.  SRAM sebesar 512 byte.

7.  Memori Flash sebesar 8 Kb dengan kemampuan Read While Write. 

8.  Unit interupsi internal dan eksternal.

9.  Port antarmuka SPI.

10.  EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar

512 byte yang dapat diprogram saat operasi.

11.  Antarmuka komparator analog.

12.  Port USART untuk komunikasi serial dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.

13.  Sistem mikroprosessor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16

MHz.

2.1.1. Konfigurasi Pin ATmega8535 

Page 11: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 11/42

 

 

Gambar 3.1.1. Konfigurasi Pin ATmega8535

Page 12: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 12/42

 

Konfigurasi pin ATmega8535 dapat dilihat pada Gambar 2.18. Secara

fungsional konfigurasi pin ATmega8535 sebagai berikut : 

1.  VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya.

2.  GND merupakan pin ground. 

3.  Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC.

4.  Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus

untuk 

Timer/Counter, Komparator analog, dan SPI.

5.  Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin khusus untuk 

TWI,

Komparator analog, dan Timer Oscilator. 

6.  Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin khusus

untuk 

Komparator analog, Interupsi eksternal, dan Komunikasi serial.

7.  RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroller.

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.

2.2. Peta Memori 

ATmega8535 memiliki ruang pengalamatan memori data dan memori

program yang terpisah. Memori data terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 buah

register umum, 64 buah register I/O, dan 512 byte SRAM Internal. 

Page 13: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 13/42

 

Register dengan fungsi umum menempati space data pada alamat

terbawah, yaitu $00 sampai $1F, register khusus untuk menangani I/O dan

kontrol mikrokontroller menempati 64 alamat $20 hingga $5F, sedangkan

SRAM 512 byte 

pada alamat $60 sampai dengan $25F. Konfigurasi memori data ditunjukkan

Gambar 2.2. 

Gambar 2.2. Konfigurasi Memori Data ATmega8535 

Memori program yang terletak dalam Flash PEROM tersusun dalam word 

karena setiap instruksi memiliki lebar 16-bit atau 32-bit. AVR ATmega8535

memiliki 4 Kbyte x 16-bit Flash PEROM dengan alamat mulai dari $000

sampai $FFF. AVR memiliki 12-bit Program Counter  (PC) sehingga mampu

mengalamati isi Flash. 

Page 14: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 14/42

 

 

Gambar 2.21. Memori Program ATmega8535 

ATmega8535 juga memiliki memori data berupa EEPROM 8-bit

sebanyak 512 byte. Alamat EEPROM dimulai dari $000 sampai $1FF. 2.3.4.

Status Register (SREG) 

Status Register merupakan register berisi status yang dihasilkan pada

setiap operasi yang dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG

merupakan bagian dari inti CPU mikrokontroller. 

Gambar 2.22. Status Register ATmega8535

a. Bit 7 - I : Global Interrupt Enable 

Bit yang harus diset untuk meng-enable interupsi. 

b. Bit 6 - T : Bit Copy Storage 

Page 15: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 15/42

 

Instruksi BLD dan BST menggunakan bit-T sebagai sumber atau tujuan

dalam operasi bit. Suatu bit dalam sebuah register GPR dapat disalin ke bit

T menggunakan instruksi BST, dan sebaliknya bit-T dapat disalin kembali

ke suatu bit dalam register GPR menggunakan instruksi BLD. 

c. Bit 5 - H : Half Carry Flag 

d.  Bit 4 - S : Sign Bit  

Bit-S merupakan hasil operasi EOR antara   flag-N (negative) dan

 flag-V (two's complement overflow). 

e. Bit 3 - V : Two's Complement Overflow Flag 

Bit yang berguna untuk mendukung operasi aritmatika. 

f. Bit 2 - N : Negative Flag 

Bit akan diset bila suatu operasi menghasilkan bilangan negatif. 

g. Bit 1 - Z : Zero Flag 

Bit akan diset bila hasil operasi yang diperoleh adalah

nol. h. Bit 0 - C : Carry Flag 

Bit akan diset bila suatu operasi menghasilkan

carry.

Page 16: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 16/42

 

4. LDR 

LDR (Light Dependent Resistant) merupakan suatu jenis tahanan yang

sangat peka terhadap cahaya. Sifat dari tahanan LDR ini adalah nilai

tahanannya akan berubah apabila terkena sinar atau cahaya. Apabila tidak 

terkena cahaya nilai tahanannya akan besar dan sebaliknya apabila terkena

cahaya nilai tahanannya akan menjadi kecil. LDR terbuat dari bahan cadmium

selenoide atau cadmium sulfide. Film cadmium sulfide mempunyai tahanan yang

besar jika tidak terkena sinar dan apabila terkena sinar tahanan tersebut akan

menurun. LDR banyak digunakan karena mempunyai ukuran kecil, murah dan

sensitivitas tinggi. Simbol LDR seperti ditunjukan pada Gambar 2.22,

sedangkan Gambar 2.23 menunjukkan grafik hubungan antara resiatansi dan

iluminasi

.

Gambar 4.1. Simbol LDR

Page 17: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 17/42

 

Gambar 4.1.1. Grafik hubungan antara resistansi dan

iluminasi

5 Triac 

Pengaturan terhadap lampu listrik dapat dilakukan dengan pemotongan

gelombang sinusoida. Pemotongan terhadap gelombang sinus menyebabkan nilai

efektif arus berkurang sehingga lampu menjadi redup. Pemotongan gelombang

sinus dapat dilakukan menggunakan thyristor. Peredup menggunakan thyristor

untuk mengontrol gelombang penuh satu fasa yang menentukan kuantitas

pemotongan gelombang sinusoida. Prinsip dari kontrol sudut fasa untuk 

gelombang penuh satu fasa dapat dijelaskan berdasarkan rangkaian pada Gambar

2.24. Energi mengalir ke beban dikontrol dengan menunda sudut pemicuan

thyristor T1 dan sudut pemicuan thyristor T2. Selama tegangan masukan setengah

siklus positif, daya yang mengalir dikontrol oleh beberapa sudut tunda dari

thyristor T1, dan thyristor T2 mengontrol daya selama tegangan masukan

setengah siklus negatif. Pulsa-pulsa yang dihasilkan pada T1 dan T2terpisah 180°.

Page 18: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 18/42

 

 

Gambar 5.1. Rangkaian pengontrol gelombang penuh satu fasa Bentuk 

gelombang untuk tegangan masukan, tegangan keluaran, dan sinyal gerbang

untuk T1 dan T2 ditunjukkan pada Gambar 5.1. 

Gambar 2.25. Bentuk gelombang pengontrol gelombang penuh satu fasa 

Page 19: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 19/42

 

SCR (Sillicon Controlled Rectifier) dan TRIAC (Bidirectional triode

thyristor) adalah alat thyristor yang paling sering digunakan (Petruzella 2002:

264). 

Triac dapat bersifat konduktif dalam dua arah. Dalam hal ini dapat dianggap

sebagai dua buah thyristor yang terhubung invers-paralel dengan koneksi gerbang

seperti ditunjukkan pada Gambar 5.1.1. Triac mempunyai tiga terminal;

terminal utama 2 (MT2), terminal utama 1 atau (MT1), dan gerbang (G).

Gambar 5.1.2. menunjukan symbol triac. 

Gambar 5.1.1. Rangkaian ekivalen triac 

Gambar 5.1.2. Simbol triac 

Page 20: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 20/42

 

Jika terminal MT2 positif terhadap MT1, triac dapat di-on-kan dengan

memberikan sinyal gerbang positif antara G dan MT1. Jika terminal MT2 negatif 

terhadap MT1 maka triac dapat di-on-kan dengan memberikan sinyalpulsa

negatif antara G dan MT1. Tidak perlu memiliki kedua sinyal gerbang positif dan

negative dan triac dapat dihidupkan baik oleh sinyal gerbang positif maupun

negative. 

Karakteristik v-I dari triac diberikan Gambar 5.1.1. Arus I, disebut holding

current adalah arus minimun yang dibutuhkan untuk mempertahankan triac tetap

on, Triac merupakan komponen yang simetris dan mampu memberikan perfomansi

yang sama pada daerah kerja kuadran III dari grafik dengan kerja kuadran I.

Sehingga Triac 

dapat dioperasikan dikuadran I (tegangan dan arua gerbang positif) atau di

kuadran III (arus dan tegangan gerbang negatif). 

Gambar 5.1.3. Karakteristik triac <>

Page 21: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 21/42

 

PERANCANGAN ALAT

Perancangan sistem Pengendali Penerangan Ruangan meliputi perancangan

perangkat lunak  (software) dan perangkat keras (hardware). Sistem yangdirancang akan membentuk suatu sistem pengendali penerangan ruang.

Pengendalian penerangan ruang dilakukan dengan mengendalikan besarnya

kuantitas cahaya yang dihasilkan oleh lampu. Untuk pengendalian besarnya

kuantitas cahaya, maka dilakukan pengaturan tegangan yang diberikan ke

lampu. Pada Gambar 3.1, pengaturan tegangan dilakukan oleh blok pengatur

tegangan berdasarkan output dari pengendali fuzzy.

Gambar 5.2. Blok diagram sistem Pengendalian Penerangan satu Ruangan

Page 22: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 22/42

 

Interaksi user dengan sistem dapat dilihat dari input yang diberikan yaitu

dengan menekan switch 1. Setelah switch 1 ditekan, input dari sensor cahaya

diolah oleh pengendali dengan metode   fuzzy logic. Output dari pendendali

selanjutnya ditampilkan oleh penampil dan sebagai input rangkaian pengatur

tegangan. Lampu akan menyala sesuai dengan input yang diberikan oleh rangkaian

pengatur tegangan. Variabel keluaran dari proses yaitu intensitas cahaya yang

dihasilkan lampu akan berbaur dengan cahaya dari sumber luar menghasilkan

iluminasi ruang Selanjutnya 

iluminasi ruang diukur oleh sensor cahaya yang kemudian menghasilkan sinyal

sebagai masukan umpan balik bagi pengendali. Pengendali akan terus mengolah

sinyal masukan dan menghasilkan suatu nilai keluaran sehingga terbentuk suatu

sistem kendali loop tertutup. Sistem akan berhenti bekerja apabila user menekan

switch 1. 

Sistem ini bekerja di dalam ruangan (in door) menggunakan maket rumah

dengan tiga ruangan sebagai model , dengan sumber penerangan yang berasal dari

lampu didalam ruang dan sumber penerangan dari luar. Maket rumah tersebut

terdiri dari tiga ruangan, yaitu ruang tamu/keluarga dengan ukuran 30x60 cm,

ruang tidur yang berukuran 30x30 cm, dan ruang baca yang berukuran 30x30

cm. Masing-masing ruangan menggunakan lampu pijar dengan daya berbeda-

beda yang disesuaikan dengan fungsi ruangan tersebut. Standar kuat penerangan

dalam ruangan untuk ruang keluarga, ruang tidur, dan ruang baca adalah 300, 50,

dan 200 lux (Muhaimin 2001: 145). Ruang keluarga menggunakan lampu dengan

daya 20 watt, ruang tidur menggunakan lampu dengan daya 5 watt, sedangkan

Page 23: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 23/42

 

ruang baca menggunakan lampu dengan daya 15 watt. Karena penelitian yang

dilakukan menggunakan model, maka atrandar kuat penerangan tidak terpenuhi.

Iluminasi yang dihasilkan berdasar lampu yang terpasang, terukur untuk ruang

keluarga, ruang ruang tidur, dan ruang baca adalah 300, 70, dan 200 lux. Denah

maket rumah ditunjukkan oleh Gambar 3.2, sedangkan Gambar 3.3 menunjukkan

maket rumah tampak depan.  

Gambar 3.2. Denah Maket Rumah

Gambar 3.3. Maket Rumah Tampak Depan

Page 24: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 24/42

 

3.3. Perancangan Perangkat Keras

Perancangan perangkat keras meliputi perancangan, rangkaian sensor cahaya,

bagian pengendali berbasiskan mikrokontroler ATmega8535, rangkaian penampil,

rangkain Solid State Relay (SSR). Blok diagram system perangkat keras

ditunjukkan pada gambar 3.4, sedangkan gambar rangkaian keseluruhan terlampir. 

3.3.1. Sensor Cahaya 

Rangkaian sensor cahaya yang digunakan pada pengendali

penerangan ruangan ditunjukkan pada Gambar 3.5. Sebagai sensor cahaya

adalah LDR (Light Dependent Resistor) yang berfungsi untuk mendeteksi

besarnya iluminasi di dalam ruangan. Pengendali penerangan ruangan ini

menggunakan enam buah LDR sebagai transducer  yg mengubah energi

cahaya ke energi listrik yang selanjutnya akan diolah mikrokontroller. LDR 0

dan LDR 1 diletakkan di ruang 0, LDR 2 dan 3 diletakkan di ruang 1,

sedangkan LDR 4 dan LDR 5 diletakkan di ruang 2. Masing-masing

ruangan menggunakan 2 sensor. Sensor pertama diletakkan di dekat lampu, hal

ini bertujuan supaya iluminasi yang diukur sebagian besar bersumber dari

lampu. Sedangkan sensor kedua diletakkan dekat dengan sumber luar. 

Page 25: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 25/42

 

 

Gambar 3.5. Rangkaian sensor cahaya

3.3.2. Rangkaian Penampil 

Penampil pada sistem Pengendali Penerangan Ruangan ini

menggunakan modul penyaji kristal cair (LCD) dengan tingkat kecerahan

tinggi. Modul ini merupakan modul penyaji kristal cair matrik titik dengan

pengendali di dalamnya. Pengendali ini mempunyai sebuah ROM/RAM

pembangkit karakter di dalamnya dan RAM data tampilan. Semua fungsi tampilan

dikendalikan oleh instruksi-instruksi. 

M1632 merupakan Modul LCD  Matrix dengan konfigurasi 16 karakter

dan 2 baris dengan setiap karakternya dibentuk oleh 8 barispixel dan 5 kolom pixel

(1 baris  pixel terakhir adalah kursor). Gambar 3.6. menunjukkan Modul LCD

M1632. Dan Gambar 3.7. menunjukkan hubungan antara layar LCD dengan

HD44780 yang merupakan mikrokontroller pengendali LCD dan mempunyai

kemampuan untuk mengatur proses scanning pada layar.

Page 26: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 26/42

 

 

Gambar 3.7. Hubungan HD44780 dengan LCD 

Rangkaian ini berfungsi untuk menampilkan informasi sebagai berikut: 

1. Nama alat 

Setelah sistem dihubungkan dengan jala-jala PLN, pada baris pertama LCD

akan menampilkan " KENDALI LAMPU " dan baris kedua akan

menampilkan "dgn LOGIKA FUZZY" 

Gambar 3.6. Modul LCD M1632 

Page 27: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 27/42

 

2. Identitas pembuat 

1,5 detik setelah menampilkan nama alat, LCD akan menampilkan " N E T I

K A " pada baris pertama dan "== U N N E S ==" pada baris kedua.  

3. Hasil pengukuran iluminasi, output dari pengendali fuzzy, dan periode

pemicuan

PWM (Pulse Width Modulation) 

Jika switch 1 ditekan maka sistem akan berjalan sehingga LCD dapat

menampilkan hasil pengukuran iluminasi, output dari pengendali fuzzy, dan

periode pemicuan PWM (Pulse Width Modulation). Baris pertama LCD

menampilkan hasil pembacaan iluminasi sensor pada ruang 0 (LDR 0 dan

LDR 1) yang telah dikonversi menjadi bentuk digital. Baris kedua akan

menampilkan output pengendali fuzzy yang berupa nilai tegangan

pengaturan, dan menampilkan periode pemicuan PWM yang merupakan

hasil konversi dari output pengendali fuzzy. Apabila switch 0 ditekan

sekali, LCD akan menampilkan informasi hasil pengukuran iluminasi, output

pengendali fuzzy, dan periode pemicuan PWM dari ruang 1. Namun jika switch

0 ditekan dua kali, LCD akan menampilkan informasi dari ruang 2. 

Konfigurasi pin dari LCD dan alokasinya pada mikrokontroler

ATmega8535 dapat dilihat pada Gambar 3.8. 

Page 28: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 28/42

 

Gambar 3.8. Rangkain LCD M1632

3.3.3. Modul pengatur tegangan 

Sebagai pengatur tegangan, digunakan rangkaian Solid State Relay

(SSR) yang pada prinsipnya adalah penggabungan antara rangkaian

optocoupler yang menggunakan Zero Crossing Circuit di dalam MOC 3041 dan

TRIAC. Gambar 3.9 menunjukkan gambar rangkaian SSR, sedangkan cara kerja

rangkaian ini adalah sebagai berikut: 

Jika ada logika 1 pada input (IN) rangkaian ini, maka transistor BD139

akan aktif dan sambungan Collector  dan  Emitter  seolah-olah seperti saklar

tertutup sehingga arus akan lewat dari  power suply melewati MOC kaki 1 dan 2.

Hal ini akan mengakibatkan dioda yang berada didalam MOC 3041 aktif dan

transistor yang berada di dalam MOC3041 juga aktif. Keadaan ini akan

mengakibatkan arus dari jala-jala 220VAC mengalir ke kaki Gate TRIAC dan

akan memicu TRIAC tersebut. Pemicuan ini mengakibatkan kaki MT1 dan

MT2 akan terhubung dan jala-jala 220VAC akan mengalir melalui beban. Hal

ini berakibat beban ON. C 10nF/400V pada rangkaian ini berfungsi untuk 

mengurangi arus yang sangat besar saat beban mulai ON. 

Jika terdapat logik 0 pada input  (IN) rangkaian ini, maka transistor

BD139 tidak akan aktif dan sambungan kolektor emitor (CE) seolah-olah

seperti saklar tebuka. Hal ini mengakibatkan dioda dan transistor yang berada di

dalam MOC3041 tidak aktif dan tidak akan ada pemicuan pada TRIAC

sehingga beban tidak terhubung ke jala-jala 220VAC atau dengan kata lain

Page 29: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 29/42

 

beban OFF. Pemberian logika 0 ataupun logika 1 tersebut dikendalikan oleh

mikrokontroler. 

Gambar 3.9. Rangkaian Solid State Relay

3.3.4. Mikrokontroler ATmega8535 

Rangkaian ini bekerja sebagai unit pengendali agar sistem bekerja sesuai

dengan algoritma program. 

Bagian input mikrokontroler di dalam rangkaian ini pin 0 - 5 Port A

terhubung dengan rangkaian sensor, sehingga system dapat mengolah besarnya

tegangan menjadi informasi besarnya iluminasi yang terukur oleh sensor. 

Bagian output mikrokontroler Port B mikrokontroler ini terhubung dengan

rangkaian solid state relay untuk mengendalikan keadaan lampu dalam keadaan

terang, agak terang, redup, agak redup, atau padam. Pin 2 Port D terhubung

dengan rangkaian   zero crossing detector. Pin 3 Port D terhubung dengan

rangkaian switch 0 untuk melihat keadaan di masing-masing ruangan seperti

yang terlihat pada penampil. Pin 7 Port D terhubung dengan switch 1 untuk 

Page 30: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 30/42

 

menjalankan system. Sedangkan Port B untuk mengaktifkan tampilan pada

penampil. Gambar rangkaian sistem mikrokontroller ATmega8535 seperti terlihat

pada gambar 3.10. 

Gambar 3.10 . Rangkaian mikrokontroller ATmega8535

3. PROGRAM DAN PENJELASANNYA 

Perangkat lunak yang digunakan untuk membuat program

mikrokontroler yaitu CodeVision AVR C Compiler  dengan menggunakan

bahasa C. Selanjutnya program ini disimpan dalam memori data dan

memori program.

Inisialisasi sistem ATmega8353. Pada CodeWizardAVR dilakukan

pengaturan Port A sebagai input  ADC, Port B sebagai output  lampu, Port C

sebagai output  LCD, sedangkan Port D sebagai input  zero crossing detector,

switch 0 dan switch 1. Timers yang digunakan adalah Timer2 dengan mode

Page 31: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 31/42

 

normal top = FFh dan clock value 4 MHz. Dalam pemrograman digunakan

variabel-variabel sebagai berikut:

void r3(void)

{

GPR3=SDR3=TRR3=0;

mu_gpr3=mu_sdr3=mu_trr3=0;

 // GELAP

mu=(127-ldr[x])*10;

if (ldr[x]>127) {mu=0;};

mu=mu/127;

if (mu>0) {

GPR3=1;

mu_gpr3=mu;

};

 // SEDANG

if (ldr[x]<128) {

mu=(ldr[x]*10)/127;

if (mu>0) {

SDR3=1;

mu_sdr3=mu;

}

}

Page 32: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 32/42

 

 // TERANG

else {

mu=((255-ldr[x])*10)/128;

if (mu>0) {

SDR3=1;

mu_sdr3=mu;

}

mu=((ldr[x]-127)*10)/128;

if (mu>0) {

TRR3=1;

mu_trr=mu;

};

};

}

Sedangkan untuk membaca besarnya sinyal dari LDR 0, LDR 2, dan LDR 4

dalam program dituliskan sebagai berikut

ldr[x+1]=read_adc(x+1);

r5();

Sinyal-sinyal tersebut selanjutnya difuzzifikasi Berikut adalah penerjemahan

derajad keanggotaan input r5 (Gambar 3.13) kedalam bahasa pemrograman

Atmega8535.

void r5(void)

{

Page 33: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 33/42

 

unsigned char y;

y=x+1;

GPR5= AGR5= RRR5= ATR5= TRR5= 0;

mu_gpr5= mu_agr5= mu_rrr5= mu_atr5= mu_trr5= 0;

 // GELAP

if (ldr[y]<=64) {

mu=((64-ldr[y])*10)/64;

if (mu>0) {

GP=1; mu_gp=mu;

}

 // AGAK GELAP

mu=(ldr[y]*10)/64;

if (mu>0) {

AG=1; mu_ag=mu;

}

}

if (ldr[y]>64 && ldr[y]<=128) {

mu=((128-ldr[y])*10)/64;

if (mu>0) {

AG=1; mu_ag=mu;

}

 // REMANG-REMANG

mu=((ldr[y]-64)*10)/64;

Page 34: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 34/42

 

if (mu>0) {

RR=1; mu_rr=mu;

}

}

if (ldr[y]>128 && ldr[y]<=192) {

mu=((192-ldr[y])*10)/64;

if (mu>0) {

RR=1; mu_rr=mu;

}

 // AGAK TERANG

mu=((ldr[y]-128)*10)/64;

if (mu>0) {

AT=1; mu_at=mu;

}

}

if (ldr[y]>192) {

mu=((255-ldr[y])*10)/64;

if (mu>0) {

AT=1; mu_at=mu;

}

 //TERANG

mu=((ldr[y]-192)*10)/64;

if (mu>0) {

Page 35: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 35/42

 

TR=1; mu_tr=mu;

}

}

}

Setelah input difuzzifikasi kemudian dilakukan evaluasi aturan (inferensi)

menggunakan basis aturan yang telah dirancang. Output yang diperoleh dari

inferensi selanjutnya didefuzzifikasi untuk mendapatkan output dalam bentuk 

nilai tegas. Penerj emahan derajad keanggotaan output, basis aturan, dan

defuzzifikasi kedalam bahasa pemrogramn Atmega8535 adalah sebagai berikut: 

 // Global variables

char buf[33];

 // Variabel fungsi keanggotaan input

unsigned int mu, mu_gpr3, mu_sdr3, mu_trr3, mu_gpr5, mu_agr5,

mu_rrr5, mu_atr5, mu_trr5,

GPR3, SDR3, TRR3, GPR5, AGR5, RRR5, ATR5, TRR5,

ldr[6], xx;

long int ot[6];

unsigned char room, rom, flg, x, out_fuz[6];

 // Variabel fungsi keanggotaan output

unsigned int mu_pdot, mu_atot, mu_rdot, mu_srot, mu_trot;

Program dimulai dengan inisialisasi variabel awal pada menu utama:

void main(void)

{

Page 36: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 36/42

 

unsigned char j;

xx=flg=0;

room=0;

x=0;

ot[0]=ot[1]=ot[2]=0;

Selanjutnya LCD akan menampilkan informasi nama alat dan identitas pembuat,

dalam pemrograman dituliskan sebagai berikut:

#asm("cli") // Global disable interrupts

lcd_init(16); // LCD module initialization

lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf(" KENDALI LAMPU");

lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf("dgn LOGIKA FUZZY"); delay_ms(1500);

lcd_clear();

#asm("sei") // Global enable interrupts

while (1)

{

lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf(" D E D Y ");

lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf("== U N D I K S H A ==");

Proses pengendalian dimulai apabila switch 1 ditekan

 j=0;

while (PIND.7==1) {}

while (PIND.7==0) {}

while (j==0) {

if (PIND.7==0) {j=1;};

Page 37: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 37/42

 

Untuk membaca besarnya sinyal dari LDR 0, LDR 2, dan LDR 4 dalam

program dituliskan sebagai berikut

ldr[x]=read_adc(x);

r3();

Sinyal-sinyal tersebut selanjutnya difuzzifikasi. Berikut adalah penerjemahan

derajad keanggotaan input r3 (Gambar 3.8) kedalam bahasa pemrograman

Atmega8535.

void r3(void)

{

GPR3=SDR3=TRR3=0;

mu_gpr3=mu_sdr3=mu_trr3=0;

 // GELAP

mu=(127-ldr[x])*10;

if (ldr[x]>127) {mu=0;};

mu=mu/127;

if (mu>0) {

GPR3=1;

mu_gpr3=mu;

};

 // SEDANG

if (ldr[x]<128) {

mu=(ldr[x]*10)/127;

if (mu>0) {

Page 38: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 38/42

 

SDR3=1;

mu_sdr3=mu;

}

}

 // TERANG

else {

mu=((255-ldr[x])*10)/128;

if (mu>0) {

SDR3=1;

mu_sdr3=mu;

}

mu=((ldr[x]-127)*10)/128;

if (mu>0) {

TRR3=1;

mu_trr=mu;

};

};

}

Sedangkan untuk membaca besarnya sinyal dari LDR 0, LDR 2, dan LDR 4

dalam program dituliskan sebagai berikut

ldr[x+1]=read_adc(x+1);

r5();

Sinyal-sinyal tersebut selanjutnya difuzzifikasi Berikut adalah penerjemahan

Page 39: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 39/42

 

derajad keanggotaan input r5 (Gambar 3.13) kedalam bahasa pemrograman

Atmega8535.

void r5(void)

{

unsigned char y;

y=x+1;

GPR5= AGR5= RRR5= ATR5= TRR5= 0;

mu_gpr5= mu_agr5= mu_rrr5= mu_atr5= mu_trr5= 0;

 // GELAP

if (ldr[y]<=64) {

mu=((64-ldr[y])*10)/64;

if (mu>0) {

GP=1; mu_gp=mu;

}

 // AGAK GELAP

mu=(ldr[y]*10)/64;

if (mu>0) {

AG=1; mu_ag=mu;

}

}

if (ldr[y]>64 && ldr[y]<=128) {

mu=((128-ldr[y])*10)/64;

if (mu>0) {

Page 40: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 40/42

 

AG=1; mu_ag=mu;

}

 // REMANG-REMANG

mu=((ldr[y]-64)*10)/64;

if (mu>0) {

RR=1; mu_rr=mu;

}

}

if (ldr[y]>128 && ldr[y]<=192) {

mu=((192-ldr[y])*10)/64;

if (mu>0) {

RR=1; mu_rr=mu;

}

 // AGAK TERANG

mu=((ldr[y]-128)*10)/64;

if (mu>0) {

AT=1; mu_at=mu;

}

}

if (ldr[y]>192) {

mu=((255-ldr[y])*10)/64;

if (mu>0) {

AT=1; mu_at=mu;

Page 41: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 41/42

 

}

 //TERANG

mu=((ldr[y]-192)*10)/64;

if (mu>0) {

TR=1; mu_tr=mu;

}

}

}

Manfaat 

Secara garis besar pembuatan alat ini bermaanfaat untuk mempelajari

penerapan metode fuzzy dalam pengendalian penerangan beberapa ruangan pada

sebuah rumah.

Kesimpulan 

Berdasarkan perancangan dan pengujian yang telah dilakukan maka

dapat disimpulkan bahwa: 

1.  Pengendalian penerangan dalam ruang dengan memperhitungkan

kontribusi

pencahayaan dari sumber luar kedalam ruangan dapat menghemat energi.

2.  Sistem ATmega8535 berfungsi sebagai central processing unit 

yang

Page 42: Ujian Akhir Semester IV

5/12/2018 Ujian Akhir Semester IV - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ujian-akhir-semester-iv 42/42

 

mengolah sinyal analog dari LDR menjadi suatu nilai keluaran yang

berupa

waktu tundaan untuk pemicuan triac pada rancl mjgkaian solid state relay. 

3.  Jumlah ruangan yang dikendalikan oleh Sistem Pengendali

Penerangan

Ruangan ini terbatas. Hal ini disebabkan oleh kapasitas ADC internal

yang

berada di Port A Mikrokontroler ATmega8535 hanya terdiri dari 8 pin.

4.  Mikrokontroller ATmega8535 dapat bekerja dengan baik karena

hubungan

antara iluminasi dan tegangan mendekati linier. 


Top Related