PERENCANAAN DAN PEMBUATAN PROGRAMMABLE IR REMOTE CONTROL Arjana Permana Putra GD 2207030003 Moch. Farid Noer R. 2207030021 Abstrak Pada era globalisasi perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi sangat pesat. Ini dibuktikan dengan munculnya peralatanperalatan yang dulunya bersifat konvensional tapi kini telah mengarah ke otomatisasi yang terintegrasi. Hal ini bertujuan agar semakin dipermudahnya pekerjaan manusia bila bersentuhan langsung dengan tekhnologi tersebut. Bila diteliti lebih lanjut banyak peralatan yang kini menggunakan pengendali nirkabel atau biasa disebut dengan remote control. Banyaknya piranti-piranti saat ini yang menggunakan remote control, menyebabkan semakin banyak pula remote control untuk pengendali masing-masing piranti tersebut. Tentu hal ini dirasa sangat tidak praktis. Pada tujuan akhir ini dilakukan penggabungan fungsi dari masing-masing remote control menjadi sebuah remote control yang multifungsi (remote control universal). Dimana universal remote control diprogram sedemikian rupa agar dapat berfungsi sebagai penerima (receiver) atau perekam fungsi tombol remote lain dan sebagai pengirim (transmitter) kembali fungsi remote yang telah direkam. Hasil yang didapat yaitu universal remote control bekerja pada frekuensi carrier sebesar 38 kHz serta mampu memproses frekuensi carrier pada rentang 36 kHz – 40 kHz yang merupakan ratarata frekuensi carrier TV. Selain itu universal remote control hanya memfungsikan 4 tombol sebagai media penyimpanan data karena terbatasnya kapasitas EEPROM internal mikrokontroler. Dan dari hasil analisa didapat bahwa tingkat akurasi universal remote control adalah sebesar 99,4175 %. Kata kunci : Transmitter IR, AT Mega-16, Receiver IR, Rangkaian Modulasi. 1. Pendahuluan Dalam perkembangan teknologi informasi dan komunikasi yang semakin pesat, banyak peralatan elektronik yang menggunakan remote guna mempermudah kebutuhan hidup manusia. Semakin banyak peralatan berbasis remote control, semakin banyak pula aneka ragam remote controlnya. Hal itu dirasa tidak praktis. Pada Tugas Akhir ini banyaknya aplikasi dari remote control yang ada akan disederhanakan dan dijadikan kesatuan yang fungsional sehingga
menjadi sebuah remote control yang memiliki fungsi remote yang telah direkamnya dan tentu saja tanpa mengurangi fungsi dari remote tersebut. Remote Control yang akan dibuat ini merupakan Remote Control InfraRed berbasis mikrokontroler AT Mega-16 atau lebih dikenal dengan nama Universal Remote Control. Dimana maksudnya adalah dalam mengendalikan peralatan elektronik yang berbasis remote control, cukup hanya dengan menggunakan satu buah remote control saja, tapi tentunya sudah dilakukan beberapa penyesuaian yang bersifat teknis. Dengan universal remote control ini diharapakan akan memudahkan pengguna dalam mengendalikan beberapa peralatan sehingga praktis dan efektif. 2. Teori 2.1 InfraRed Infra merah (InfraRed) ialah sinar elektromagnet yang panjang gelombangnya lebih daripada cahaya nampak yaitu diantara 700 nm dan 1 mm. Sinar infra merah merupakan cahaya yang tidak tampak. Jika dilihat dengan spektroskop cahaya maka radiasi cahaya infra merah akan nampak pada spectrum elektromagnet dengan panjang gelombang di atas panjang gelombang cahaya merah. Dengan panjang gelombang ini maka cahaya infra merah ini akan tidak tampak oleh mata namun radiasi panas yang ditimbulkannya masih terasa/dideteksi. Infra merah dapat dibedakan menjadi tiga daerah yakni : Near Infra Merah………………0,75 – 1,5 µm Mid Infra Merah....……………...1,50 - 10 µm Far Infra Merah………………….10 - 100 µm Contoh aplikasi sederhana untuk far InfraRed adalah terdapat pada alat – alat kesehatan. Sedangkan untuk mid InfraRed ada pada alat ini untuk pengirim sinyal modulasi, sedangkan near InfraRed digunakan untuk pencitraan pandangan malam seperti pada nightscoop. Penggunaan infra merah sebagai media transmisi data mulai diaplikasikan pada berbagai perlatan seperti televisi, handphone sampai pada transfer data pada PC. Media infra merah ini dapat digunakan baik untuk kontrol aplikasi lain maupun transmisi data. Sifat-sifat cahaya infra merah : 1. Tidak tampak manusia. 2. Tidak dapat menembus materi yang tidak tembus pandang. 3. Dapat ditimbulkan oleh komponen yang menghasilkan panas. Komunikasi Infra Merah dilakukan dengan menggunakan dioda infra merah sebagai pemancar dan modul penerima infra merah sebagai penerimanya. Untuk jarak yang cukup jauh, kurang lebih tiga sampai lima meter, pancaran data infra
merah harus dimodulasikan terlebih dahulu untuk menghindari kerusakan data akibat noise.
Gambar 2.1 Sinyal Transmisi IR 2.2 Mikrokontroler AT Mega -16 Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) merupakan pengontrol utama standar industri dan riset saat ini. Hal ini dikarenakan berbagai kelebihan yang dimilikinya dibandingkan dengan mikroprosesor, yaitu murah, dukungan software dan dokumentasi yang memadai, dan membutuhkan komponen pendukung yang sangat sedikit. Salah satu tipe mikrokontroler AVR untuk aplikasi standar yang memiliki fitur memuaskan ialah AT Mega-16. Mikrokontroler atau mikroprosesor adalah suatu piranti yang digunakan untuk mengolah datadata biner (digital) yang didalamnya merupakan gabungan dari rangkaian-rangkaian elektronik yang dikemas dalam bentuk suatu chip (IC). Pada umumnya mikrokontroler tediri dari bagian-bagian sebagai berikut: Alamat (address), Data, Pengendali, Memori (RAM atau ROM), dan bagian Input-Output. 2.2.1 Spesifikasi AT Mega-16 Fitur-fitur pada mikrokontroler AT Mega-16 antara lain: a. Saluran I/O ada 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D. b. ADC 10 bit sebanyak 8 channel. c. CPU yang terdiri dari 32 buah register. d. Watchdog Timer dengan osilator internal. e. Dan fitur-fitur lain yang mempermudah dalam penggunaan. f. Tegangan kerja berkisar 4-5 Volt. g. Memori Flash 8 Kbytes untuk program. h. Memori EEPROM 512 bytes untuk data. i. Komunikasi serial melalui SPI dan USART. j. Analog komparator. k. 4 I/O PWM. l. Fasilitas In System Programming (ISP). 2.3 LCD LCD (Liquid Crystal Display) adalah modul penampil yang banyak digunakan karena tampilannya menarik. LCD yang paling banyak digunakan saat ini ialah LCD M1632 refurbish karena harganya cukup murah. LCD M1632 merupakan modul LCD dengan tampilan 2x16 (2 baris x 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah. Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD.
Mikrokontroler HD44780 buatan Hitachi yang berfungsi sebagai pengendali LCD memiliki CGROM (Character Generator Read Only Memory), CGRAM (Character Generator Random Access Memory), dan DDRAM (Display Data Random Access Memory). LCD yang umum, ada yang panjangnya hingga 40 karakter (2x40 dan 4x40), dimana kita menggunakan DDRAM untuk mengatur tempat penyimpanan karakter tersebut.
Gambar 2.2 Susunan Alamat Pada LCD22 Pada Gambar 2.14 cara pen-setting-an alamat awal karakter 00H dan alamat akhir 39H. Jadi, alamat awal di baris kedua dimulai dari 40H. Jika Anda ingin meletakkan suatu karakter pada baris ke-2 kolom pertama, maka harus di-setting pada alamat 40H. Jadi, meskipun LCD yang digunakan 2x16 atau 2x24, atau bahkan 2x40, maka penulisan programnya sama saja. CGRAM merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter, dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan. 3. Perancangan Sistem Pada bab perancangan dan pembuatan alat ini dibahas beberapa topik diantaranya yaitu : (a) diagram fungsional dari sistem secara keseluruhan, (b) perancangan perangkat keras yang meliputi perancangan rangkaian sistem minimum AT Mega16, perancangan rangkaian receiver, perancangan rangkaian transmitter, perancangan rangkaian modulasi, perancangan konversi tegangan, (c) perancangan prototype, (d) dan perancangan perangkat lunak. 3.1 Diagram Fungsional
Gambar 3.1 Diagram Keseluruhan Adapun urutan proses dari diagram keseluruhan Gambar 3.1 adalah sebagai berikut : 1. Data sinyal input yang memiliki frekuensi carrier dalam rentang 36 kHz – 40 kHz dari remote control lain dibaca dan
2.
3.
4.
5.
6.
diterima oleh TSOP 34838 rangkaian receiver IR. Jika data valid maka akan terdeteksi logic 0 dan receiver IR meneruskan data ke tahap selanjutnya. Sedangkan jika data yang diterima tidak valid akan terdeteksi logic 1 dan receiver IR akan menghentikan proses penerimaan data. Sebelum data benar-benar dikatakan valid maka data tersebut akan diproses dan diidentifikasi oleh rangkaian demodulasi untuk memastikan data yang masuk mempunyai frekuensi carrier sebesar 36 kHz – 40 kHz, dan apabila ada interferensi sinyal lain yang sama atau mirip maka tugas rangkaian ini adalah menghentikan eksekusi. Setelah data dikatakan benar-benar valid oleh rangkaian receiver IR maka data sinyal input tadi akan diteruskan ke mikrokontroler AT Mega-16, diproses dan disimpan pada EEPROM dan flash memory mikrokontroler. Setelah data dapat diterima oleh mikrokontroler maka pada tampilan LCD akan tertera “save as” dan itu artinya data tersebut telah sukses diterima. Kemudian kita tinggal men-setting tombol mana pada keypad untuk mewakili data tadi. Data yang siap untuk dikirim, maka pada tampilan LCD akan tertera “siap kirim” dan tinggal memencet kembali tombol yang mewakili data tadi. Setelah itu rangkaian transmitter siap untuk mengirimkan data ke device lain yang akan dikontrol.
3.2 Perancangan Perangkat Keras Pada sistem alat keseluruhan yang akan dibuat terdapat beberapa hardware yaitu : rangkaian mikrokontroler AT Mega-16, rangkaian transmitter, rangkaian receiver, rangkaian modulasi dan rangkaian konversi tegangan. 3.2.1 Perancangan Rangkaian AT Mega-16 Sebagai pengontrol utama dari sistem digunakan komponen berupa mikrokontroler AVR AT Mega-16. Mikrokontroler ini memiliki banyak sekali fungsi. Akan tetapi pada perancangan alat ini Mikrokontroler AT Mega-16 digunakan sebagai pengolah sinyal input yang masuk melalui rangkaian receiver, menyimpan data input tersebut ke dalam EEPROM dan flash memory mikrokontroler kemudian mengirimkan sinyal output melalui rangkaian transmitter.
Adapun penggunaan port pada Mikrokontroler AT Mega-16 adalah sebagai berikut : Port D.4 : Port D.4 digunakan sebagai input melalui rangkaian Receiver. Port D.1 : Port D.1 digunakan sebagai output melalui rangkaian Transmitter. Port A : Port A digunakan untuk LCD. Port C : Port C digunakan untuk Keypad.
Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroler AT Mega16 3.2.2 Perancangan Rangkaian Receiver Rangkaian penerima (receiver) di-setting pada port D.4. Rangkaian receiver disini berfungsi untuk menerima sinyal input yang dipancarkan oleh remote lain. Dimana rangkaian receiver ini khusus di-setting hanya untuk menangkap sinyal yang memiliki frekuensi carrier sebesar 38 kHz. Rangkaian receiver ini membutuhkan tegangan sebesar +5 Volt. Transmisi dapat dilakukan dengan menggunakan prinsip aktif dan non aktifnya LED InfraRed sebagai kondisi logic 0 dan logic 1. Membutuhkan frekuensi 38 kHz, maka artinya logic 0 berarti sinyal frekuensi 38 kHz mengalir ke LED InfraRed dan kondisi logic 1 artinya tidak ada sinyal yang mengalir pada LED InfraRed. Rangkaian hardware akan mendapatkan input tegangan dari port D.4 mikrokontroler yang kemudian akan dikonversi ke tegangan +5 Volt oleh regulator, sesuai oleh input yang dibutuhkan TSOP 34838.
5V 0V
Gambar 3.3 Rangkain Receiver IR 3.2.3 Perancangan Rangkaian Transmitter Rangkaian pengirim (transmitter) di-setting pada Port D.1. Rangkaian transmitter akan menyala jika pin pada mikrokontroler memberikan tegangan sebesar +5 Volt karena pada dasarnya blok pengolahan berfungsi sebagai pengatur yaitu untuk menentukan salah satu pin yang akan hidup dan jika salah satu pin hidup maka akan mengeluarkan tegangan sebesar +5 Volt. Jika rangkaian transmitter mengirimkan sinyal ON OFF maka rangkaian receiver juga menerima sinyal ON OFF. Tetapi rangkaian receiver hanya mendeteksi ada carrier atau tidak. Jika ada data carrier maka pulsa yang dikirimkan adalah high, sebaliknya jika tidak ada data carrier maka pulsa yang dikirimkan adalah low.
Gambar 3.4 Rangkaian Transmitter IR 3.2.4 Perancangan Rangkaian Modulasi Penggunaan rangkaian modulasi disini adalah berfungsi untuk meminimalisasi interferensi sinyal pada pengiriman informasi yang menggunakan frekuensi sama atau berdekatan. Dimana rangkaian modulasi ini di-setting agar dapat mengenali frekuensi 36 kHz – 40 kHz dan menginisialisasikannya sebagi logic 0 dan mengenali frekuensi 0 kHz menginisialisasikannya sebagai logic 1.
3.2.5 Perancangan Rangkaian Konversi Tegangan Perangkat konversi tegangan disini hanyalah digunakan sebagai perangkat yang mengkonversikan tegangan 6 Volt dari baterai menjadi 5 Volt yang dimana dikonversi oleh regulator. Dikonversikan menjadi 5 Volt dikarenakan secara keseluruhan sistem universal remote control yang dibuat membutuhkan tegangan 5 Volt.
Gambar 3.6 Rangkaian Konversi Tegangan 4. Pengujian dan Analisa Data Pada tahap pengujian dan analisis kali ini akan dibahas beberapa analisa yang dilakukan terhadap alat yang telah dibuat yaitu : menganalisa jangkauan dari universal remote control yang dibuat, menganalisa dan membandingkan sinyal input dan output dari universal remote control menggunakan oscilloscope dan menguji tingkat kehandalan dari universal remote control. 4.1 Jagkauan Universal R.C Ujicoba dilakukan untuk mengetahui sampai sejauh mana universal remote control yang telah dibuat dapat mengontrol peralatan elektronik yang diinginkan. Pengujian dilakukan dengan beberapa catatan yaitu : 1. Tidak ada benda yang menghalangi antara peralatan elektronik yang dikontrol dengan universal remote control. 2. Kedudukan universal remote control dan receiver inframerah peralatan yang dikontrol sama tinggi. 3. Pemancar pada universal remote control dengan penerima pada peralatan yang dikontrol membentuk garis lurus (tidak terjadi sudut pengontrolan). 4. Uji coba dilakukan untuk beberapa peralatan elektronik yang tersedia. Tabel 4.1 Hasil Uji Coba Jangkauan Universal Remote Control Merek Tipe Jangkauan (m) Advance ATV318 3 Gadmei TV3488N 3 LG MKJ33981406 2,8 Sharp G1342SA 2,8
Gambar 3.5 Rangkaian Modulasi
4.2 Pengujian Sinyal Input dan Output Pengujian sinyal input dan output disini menggunakan Oscilloscope. Dimana disini sinyal input dan output dibandingkan antara satu dan yang lainnya apakah terdapat error atau tidak.
4.2.1 Pengujian TV Advance Tombol 1 Input Tombol 1 Advance Karena sinyal input dan output yang diukur melebihi batas layar Oscilloscope maka dipotong menjadi beberapa bagian. Begitu juga dengan device yang lainnya seperti TV Tuner Gadmei, TV LG dan TV Sharp. Time/Div = 5 ms Volt/Div = 5 Volt
4.3.1 Pengujian TV Tuner Advance Tabel 4.2 Pengujian TV Tuner Advance Nama Tingkat Tingkat Presentase Tombol Keberhasilan Kegagalan Keberhasilan Power 20 100% CH+ 20 100% CH20 100% VOL+ 20 100% Pada Tabel 4.2 dapat dianalisa bahwa tingkat keberhasilan dari universal remote control adalah 100%.
Gambar 4.1 Input tombol 1 Advance Output Tombol 1 Advance Perbedaan bentuk sinyal antara input dan output yang dihasilkan itu hanya karena penggunaan skala yang berbeda saja. Time/Div = 2 ms Volt/Div = 5 Volt
Gambar 4.2 Output tombol 1 Advance Dari hasil analisa Gambar 4.1 dan Gambar 4.2 antara sinyal input yang diukur langsung pada remote yang bersangkutan dan sinyal output hasil pancaran universal remote control dapat disimpulkan bahwa tidak ada perbedaan antara sinyal input dan output tersebut. Ini menandakan data sinyal yang diterima dan dipancarakan universal remote control terjamin keakuratannya. Dimana dalam pengukuran ini menggunakan Time/Div sebesar 5 ms dan Volt/Div sebesar 5 V untuk sinyal input serta Time/Div sebesar 2 ms dan Volt/Div sebesar 5 V untuk sinyal output. 4.3 Pengujian Tingkat Keberhasilan Universal R.C Pengujian dilakukan terhadap beberapa peralatan elektronik yang telah ditetapkan sebelumnya dari berbagai merk dan type. Pengujian dapat dilakukan dengan cara merekam fungsi tombol yang telah dikehendaki (pengujian dilakukan terhadap 4 tombol masing-masing remote control), kemudian mengirimkan sinyal data hasil rekaman universal remote control pada masing-masing device yang bersangkutan. Bilamana device yang bersangkutan dapat dikontrol dengan baik dinyatakan berhasil dan begitu sebaliknya. Pengujian untuk masing-masing tombol tiap device dilakukan sebanyak 20 kali. Dari uji coba ini dapat diketahui sejauh mana tingkat keberhasilan universal remote control.
5. Penutup 5.1 Kesimpulan 1. Penyimpanan data ataupun program pada universal remote control dialokasikan pada EEPROM internal mikrokontroler dan flash memory mikrokontroler. Karena terbatasnya area penyimpanan EEPROM internal mikrokontroler yang sebesar 512 byte maka hanya bisa difungsikan 2 tombol penyimpanan (Tombol 1 dan 2) dan 2 tombol penyimpanan lagi (tombol 3 dan 4) pada flash memory. Jadi jumlah tombol penyimpanan yang dapat difungsikan adalah 4 macam tombol penyimpanan. 2. Dari hasil pengujian sinyal input dan output menggunakan Oscilloscope dapat diketahui bahwa perbandingan sinyal input dan output yang dihasilkan mempunyai kesamaan hingga 100%. 3. TSOP 34838 adalah TSOP InfraRed yang memiliki frekuensi carrier sebesar 38 kHz dan mampu memproses frekuensi carrier dari rentang 36 kHz – 40 kHz. Dimana bila ada interferensi sinyal lain selain 38 kHz maka data akan terdeteksi logic “1” sedangkan bila mempunyai frekuensi carrier 38 kHz akan terdeteksi logic “0”. 5.2 Saran 1. Lebih disarankan memakai EEPROM eksternal agar daya simpan programnya menjadi lebih banyak. 2. Lebih disarankan agar menambah jangkauan transmisi dari universal remote control dengan cara lebih menyempurnakan rangkaian modulasi. 6. Referensi 1. Hermawan Ali, ’’Infra Merah Pada Remote Control’’, Gramedia, Bandung, 2010. 2. Hermawan Ali, ’‘Sistem Sensor Infra Merah‘‘, Gramedia, Bandung, 2009. 3. Muana Berlinang, Saat, ‘’Perancangan dan Realisasi Universal Remote Control Berbasis Mikrokontroler, Tugas Akhir,
4.
5.
6.
7.
8.
Program S1 Teknik Elektro FTI-ITS, Surabaya, 2005. Andrianto, Heri, Pemrograman Mikrokontroler AVR ATmega16, Informatika, Bandung, 2008. Putra Susanto Markus, “Robot Yang Dirancang Oleh Window Parameter Melalui Media InfraRed”, Kompas, Jakarta, 02 Pebruari 2007. Iddhien, “Pemrograman (Interface) LCD dengan Mikrokontroller AVR AT Mega-8535”, http://www. duniaelektronika.com/lcd/karakter.html, Jakarta, 07 Mei 2010. ……, “IR Receiver Modules for Remote Control Systems”, Vishay Semiconductor, Germany, 2003. Simatupang Ray, “Rangkaian Elektronika Remote Control IR”,http://www.elektronikamodern.com/r angkaianinframerah.html, Riau, 11 Mei 2010.
