Rancang Bangun Penyimpanan Mobil dengan Konsep MasterSlave Berbasis Nirkabel dan Mikrokontroler ATMega8535
Skripsi. Sistem Komputer. Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Gunadarma. 2012 https://
[email protected] Oleh : Brian Dendiatama (20108436)
ABSTRAK Mobil pribadi merupakan sebuah sarana transportasi yang banyak digunakan dalam perkotaan, namun dalam kenyataanya mayoritas pemilik mobil sangat direpotkan dalam penyimpananya, dimana sering ditemui pemanfaatan lahan untuk akses kegiatan sehari-hari misalnya teras, jalan umum, serta pinggiran rumah dijadikan tempat penyimpanan mobil sementara. Tujuan penelitian ini adalah merancang tempat penyimpanan mobil dengan konsep master-slave, dimana ruang penyimpanan mobil master sebagai penyimpanan utama, sedangkan ruang penyimpanan slave sebagai penyimpanan cadangan dan juga dapat digunakan untuk tempat bermain anak serta balkon. Metode yang digunakan pada penelitian ini menggunakan jaringan tanpa kabel (nirkabel) dengan frekuensi 27 MHz sebagai media kendali jarak jauh yang berfungsi mempermudah pemilik rumah dalam pengoperasian alat dan mikrokontroler ATMega8535 sebagai pusat pemrosesan. Berdasarkan pada hasil perancangan dan pengujian yang dilakukan menunjukkan bahwa alat ini dapat bekerja sesuai dengan program yang telah ditanamkan pada mikrokontroler ATMega8535 dan dapat dikendalikan dengan kendali jarak jauh, serta penggunaan sensor suhu LM35DZ bekerja sesuai dengan pembacaan perubahan suhu ruang penyimpanan master. Kata Kunci : Jaringan tanpa kabel (Nirkabel), Penyimpanan mobil master-slave, PWM (Pulse Width Modulation), Sensor suhu LM35DZ. 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Mobil pribadi merupakan sebuah sarana transportasi yang banyak digunakan dalam perkotaan, namun dalam penyimpananya mobil menjadi masalah tersendiri. Dalam kenyataanya mayoritas pemilik mobil sangat direpotkan dalam penyimpananya, sering ditemui pemanfaatan jalan untuk akses kegiatan sehari-hari misalnya teras, jalan umum, serta pinggiran rumah dijadikan tempat penyimpanan mobil sementara. Solusi dari permasalahan tersebut maka dirancanglah sebuah penyimpanan mobil dengan konsep master-slave, dimana pada
penyimpanan master digunakan sebagai tempat penyimpanan mobil utama, sedangkan slave digunakan sebagai tempat penyimpanan mobil cadangan. Penyimpanan mobil master-slave dikendalikan dengan menggunakan kendali jarak jauh yang berfungsi memudahkan pemilik rumah dalam memanfaatkan ruang penyimpanan. Pada ruang penyimpanan master dilengkapi dengan alat pemantau suhu, dimana pada saat mobil disimpan dapat dipantau suhu ruangan agar tidak terjadi konsleting pada sistem kelistrikan mobil. Alat pemantau ini terdiri dari sensor suhu LM35DZ serta kipas dc dengan 2 arah yang berbeda, dimana kipas dc 1 dipasang untuk memberi udara atau
mendinginkan ruangan, dan kipas dc 2 berfungsi untuk membuang udara dari dalam ruangan penyimpanan. Untuk mengetahui perubahan suhu yang ada dalam ruangan penyimpanan maka dapat dilihat pada tampilan LCD 2x16 yang dipasang sebagai media penampil kondisi suhu dalam ruang penyimpanan master. Sedangkan pada ruang penyimpanan slave digunakan untuk tempat menyimpan mobil cadangan dan dapat berfungsi sebagai tempat beraktifitas dan juga balkon, karena pada ruang penyimpanan slave letaknya di atas ruang penyimpanan master, sehingga penggunaan ruangan penyimpanan slave dapat difungsikan serbaguna sesuai dengan kebutuhan dalam penggunaanya. Rancangan ini menggunakan jaringan tanpa kabel (nirkabel) dengan frekuensi 27 MHz dalam pengendalian tempat penyimpanan masterslave, sehingga dapat dikendalikan dengan jarak jauh untuk merubah posisi ruang penyimpanan menjadi master atau sebaliknya dan mikrokontroler ATMega8535 sebagai pusat pemrosesan. 1.2. Batasan Masalah Pada penelitian ini permasalahan dibatasi pada penggunaan motor dc sebagai penggerak penyimpanan mobil, untuk pemakaian motor dc dan kipas dc dikendalikan dengan mengatur tegangan menggunakan metode PWM (Pulse Width Modulation), sedangkan untuk kendali jarak jauh menggunakan frekuensi 27 MHz. 1.3. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah merancang penyimpanan mobil dengan konsep masterslave, dimana ruang penyimpanan mobil master sebagai penyimpanan utama, sedangkan ruang penyimpanan slave sebagai penyimpanan cadangan dan juga dapat digunakan untuk tempat bermain anak serta balkon. Dengan diusulkanya perancangan ini guna memanfaatkan lahan yang terbatas, menjadi lebih efisien dalam penyimpanan mobil.
2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Mikrokontroler ATMega8535 sebagai Prosesor Mikrokontroler merupakan suatu terobasan teknologi mikroprosesor dan mikrokomputer yang merupakan teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang yang sangat kecil, Lebih lanjut bahwa, mikrokontroler merupakan sistem komputer yang mempunyai satu atau beberapa tugas yang sangat spesifik, berbeda dengan PC (Personal Computer ) yang memiliki beragam fungsi. 2.2. Jaringan Tanpa Kabel (Nirkabel) sebagai Kendali Jarak Jauh Komunikasi tanpa kabel atau jaringan nirkabel merupakan suatu metode komunikasi dengan menggunakan udara sebagai media dalam menyampaikan komunikasi antar dua divice atau perangkat elektronika. Rangkaian jaringan nirkabel terdiri dari transmitter atau pemancar dan reciver atau penerima, kedua rangakaian ini saling berkomunikasi untuk mengontrol sebuah perangkat secara jarak jauh. Dalam penggunaanya jaringan nirkabel dapat dikategorikan menjadi beberapa jenis dilihat dari frekuensi yang diguanakan antara lain jalur frekuensi operasi 27 Mhz, 29 Mhz, 35 Mhz, 40 Mhz, 50 Mhz dan 72 Mhz dan frekuensi 75 Mhz. Di dalam setiap jalur terdapat berpuluh-puluh kanal yang dapat digunakan diantaranya ada sekitar 5 kanal di frekuensi 27 Mhz, 50 kanal di frekuensi 29 Mhz dan lebih dari seratus kanal tersedia di frekuesi lainnya. Selisih frekuensi antara kanal satu dengan kanal lainnya adalah 20 kHz untuk radio tipe mutakhir dengan band width yang sempit. Dalam penelitian ini menggunakan jaringan tanpa kabel (nirkabel) dengan frekuensi 27 Mhz dan dengan jarak jangkauan antara 2-7 meter. Penggunaan nirkabel bertujuan untuk menggerakkan penyimpanan mobil master-slave dengan jarak jauh dan tanpa kabel (nirkabel) dalam
pengendalianya, sehingga mempermudah pemilik rumah dalam pengoperasian alat. 2.3. Sensor LM35DZ sebagai Sensor Suhu Sensor suhu LM35DZ adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35DZ yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35DZ juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan. Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt tetapi yang diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC .
2.4. IC L293D sebagai Driver Motor DC IC L293D ini adalah suatu bentuk rangkaian daya tinggi terintegrasi yang mampu melayani 4 buah beban dengan arus nominal 600mA hingga maksimum 1.2 Ampere. Keempat channel inputnya didesain untuk dapat menerima masukan level logika TTL. Biasa dipakai sebagai driver relay, motor DC, motor steper maupun pengganti transistor sebagai saklar dengan kecepatan switching mencapai 5kHz. Driver tersebut
berupa dua pasang rangkaian h-bridge yang masing-masing dikendalikan oleh enable 1 dan enable 2. 2.5. Motor DC sebagai Penggerak dan Kipas DC sebagai Pendingin Motor DC merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower dan menggerakan kompresor. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri. 2.5.1. Pengendalian Motor DC dan Kipas DC dengan PWM PWM (Pulse Width Modulation) adalah teknik mendapatkan efek sinyal analog dari sebuah sinyal digital yang terputus-putus. PWM dapat dibangkitkan hanya dengan menggunakan digital i/o yang difungsikan sebagai output.
Gambar 2.5. Gelombang yang Dihasilkan PWM [URL: http://etekno.blogspot.com/2010/07/pengend alian-motor-dc-dengan.html] Pada contoh gelombang di atas, perbandingan waktu antara sinyal high (1) dan sinyal low (0) adalah sama. Gelombang di atas dikatakan memiliki duty cycle 50%. Duty cycle adalah perbandingan antara lebar sinyal high (1) dengan lebar keseluruhan siklus (cycle). Jika amplitudo gelombang PWM adalah 5 volt, maka tegangan rata rata (seolah olah analog) yang didapatkan adalah 2,5 volt. Berikut contoh gelombang PWM dengan duty cycle 10%, jika amplitudo gelombang 5 volt maka didapatkan tegangan rata rata analog 0,5 volt.
lebih dari 80 karakter menggunakan 2 controller HD44780.
Gambar 2.6. Gelombang PWM [URL: http://etekno.blogspot.com/2010/07/pengend alian-motor-dc-dengan.html] Pada ATMega8535 ada 2 cara membangkitkan PWM, yang pertama PWM dapat dibangkitkan dari port input/outputnya yang difungsikan sebagai output. Yang kedua adalah dengan memanfaatkan fasilitas PWM dari fungsi timer/counter yang telah disediakan. Dengan adanya fasilitas ini proses pengaturan waktu high/low sinyal digital tidak mengganggu urutan program lain yang sedang dieksekusi oleh prosesor. Selain itu, dengan menggunakan fasilitas ini hanya tinggal memasukkan berapa porsi periode waktu on dan off gelombang PWM pada sebuah register. OCR1A, OCR1B dan OCR2 adalah register tempat mengatur duty cycle PWM. Rumus untuk menentukan kecepatan putaran maka menggunakan rumus PWM, adapun rumus yang digunakan adalah sebagai berikut: RPM max * PWM ………….. (6) RPM 255 Dimana keterangan dari persamaan (6) dijelaskan sebagai berikut: RPM = Jumlah putaran per menit (RPM) RPM max = Nilai maksimal dari RPM (RPM) PWM = Nilai PWM maksimal 255 2.6. Liquid Crystal Display sebagai Media Penampil LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD 2x16 paling umum digunakan dan ditemukan di pasaran saat ini adalah 1 baris, 2 baris atau 4 baris LCD yang hanya memiliki 1 controller dan sebagian besar mendukungan 80 karakter, sedangkan LCD mendukung
2.7. Bahasa Pemrograman C sebagai Pemrograman Mikrokontroler Standard bahasa C (Ansi C) yang asli adalah standard dari UNIX. Sistem operasi, kompiler C dan seluruh program aplikasi UNIX yang esensial ditulis dalam bahasa C. Kepopuleran bahasa C membuatkan setiap versi dari bahasa ini banyak dibuat untuk komputer jenis mikro. ANSI (American National Standard Institutes) membentuk suatu komite (ANSI Committee X3J11) pada tahun 1983 yang kemudian menetapkan standard ANSI untuk bahasa C. Standard ANSI ini didasarkan kepada standard UNIX yang diperluas. 2.8. Code Vision AVR sebagai Software Bahasa C CodeVisionAVR merupakan sebuah cross-compiler C, Integrated Development Environtment (IDE), dan Automatic Program Generator yang didesain untuk mikrokontroler buatan Atmel seri AVR. CodeVisionAVR dapat dijalankan pada sistem operasi Windows 95, 98, Me, NT4, 2000, dan XP. Cross-compiler C mampu menerjemahkan hampir semua perintah dari bahasa ANSI C, sejauh yang diizinkan oleh arsitektur dari AVR, dengan tambahan beberapa fitur untuk mengambil kelebihan khusus dari arsitektur AVR dan kebutuhan pada sistem tertanam.
3. METODE PENELITIAN 3.1. Tahapan Penelitian Penelitian ini terdiri atas beberapa tahap antara lain, tahap analisis kebutuhan, tahap perancangan secara blok diagram, tahap perancangan masukan dan keluaran port, tahap perancangan diagram alur, tahap perancangan perangkat lunak, tahap uji coba alat, dan tahap implementasi. Secara rinci diuraikan sebagai berikut:
3.1.1. Tahap Analisis Kebutuhan Tahap ini bertujuan untuk mengetahui permasalahan yang terjadi pada penyimpanan mobil yang ada saat ini, penyimpanan mobil yang ada masih menggunakan cara manual. Dalam kenyataanya mayoritas pemilik mobil sangat direpotkan dalam penyimpananya, sering ditemui pemanfaatan jalan untuk akses kegiatan sehari-hari misalnya teras, jalan umum, serta pinggiran rumah dijadikan tempat penyimpanan mobil sementara. Untuk mencari solusi dari permasalahan tersebut maka dirancanglah sebuah konsep master-slave sebagai penyimpanan mobil, dimana pada penyimpanan master digunakan sebagai tempat penyimpanan mobil utama, sedangkan slave digunakan sebagai tempat penyimpanan mobil cadangan, sekaligus dapat digunakan sebagai tempat serbaguna, misalnya untuk tempat bermain anak atau sebagai balkon. 3.1.2. Tahap Perancangan Konsep Dalam Bentuk maket Tahap berikutnya pada peralatan penelitian selain peralatan perangkat keras dan perangkat lunak, yaitu konsep rancangan dalam bentuk maket. Rancangan dalam bentuk maket diperlukan guna mempermudah untuk memberikan gambaran tentang konsep ruang penyimpanan mobil yang dirancang pada penelitian ini. Konsep rancangan tersebut disajikan pada Gambar 3.1 sebagai berikut:
Gambar 3.1. Konsep Rancangan Dalam Bentuk Maket (a)Ruang Penyimpanan Slave (b) Ruang Penyimpanan Master Berikut penjelasan Gambar 3.1 (a) Ruang Penyimpanan Slave, merupakan ruang penyimpanan mobil cadangan dan dapat difungsikan sebagai balkon. Gambar 3.1 (b) Ruang Penyimpanan Master, merupakan ruang penyimpanan mobil utama yang letaknya dibawah tanah. Pada ruang penyimpanan master dilengkapi dengan alat pemantau suhu dan kipas dc yang berfungsi mengatur sirkulasi udara. Selanjutnya konsep perpindahan ruang penyimpanan master-slave yang tampak pada Gambar 3.2 di bawah ini:
(a) (b) Gambar 3.2. Perancangan Maket Ruang Penyimpanan Master-Slave (a) Kondisi Saat Ruang Berada Di Bawah (b) Kondisi Saat Ruang Berada Di Atas Pada Gambar 3.2 di atas merupakan konsep perpindahan ruang penyimpanan master-slave, dimana Gambar 3.2 (a) Kondisi Saat Ruang Berada Di Bawah, merupakan kondisi dimana ruang master digunakan sebagai ruang penyimpanan mobil utama dan ruang penyimpanan slave dapat digunakan sebagai penyimpanan mobil cadangan. Gambar 3.2 (b) Kondisi Saat Ruang Berada Di Atas, merupakan kondisi ruang penyimpanan master tidak digunakan dan ruang penyimpanan slave berfungsi agar mobil dapat keluar dari ruang penyimpanan master, sedangkan ruang di atas penyimpanan slave difungsikan sebagai balkon.
Selain perancangan ruang penyimpanan, perancangan dilakukan untuk kendali jarak jauh. Kendali jarak jauh berfungsi untuk memudahkan dalam penggunaan ruang penyimpanan master-slave. Berikut konsep perancangan kendali jarak jauh tampak pada Gambar 3.3.
Gambar 3.4. Analisis Blok Diagram Tampak pada pada Gambar 3.4 bahwa secara umum sistem terdiri atas blok sumber tegangan dc, masukan, proses, dan keluaran. Penjelasan lebih lanjut dijelaskan sebagai berikut: Gambar 3.3. Konsep Kendali Jarak Jauh Menggunakan Nirkabel dengan Frekuensi 27 MHz Gambar 3.3 Konsep Kendali Jarak Jauh Menggunakan Nirkabel dengan Frekuensi 27 MHz, merupakan alat kendali yang berfungsi sebagai media komunikasi antara rangkaian pengirim dan rangkaian penerima. Gambar 3.3 di atas terdiri dari dua buah tombol dengan kendali jarak jauh yang berbeda, dimana tombol kendali ruang penyimpanan master berfungsi mengendalikan ruang penyimpanan master, sedangkan tombol kendali ruang penyimpanan slave berfungsi mengendalikan ruang penyimpanan slave. 3.1.3. Tahap Perancangan Secara Blok Diagram Setelah menyelesaikan tahap analisis kebutuhan, maka langkah selanjutnya yaitu melakukan perancangan sistem secara blok diagram. Pada rancangan ini terbagi menjadi 4 blok, yaitu blok sumber tegangan dc, blok masukan, blok proses, dan blok keluaran. Gambar 3.4 menjelaskan blok diagram menjadi bagian yang saling mempengaruhi antara sumber tegangan yang dibutuhkan, masukan yang mempengarui proses serta keluaran dari proses.
3.1.3.1. Blok Sumber Tegangan DC Blok sumber tegangan dc merupakan kondisi untuk memberikan tegangan agar rangkaian dapat bekerja sesuai dengan yang diharapkan. Sumber tegangan dapat diartikan sebagai pengaktif dari rangkaian yang terpasang pada penelitian ini. Sumber tegangan dc diperoleh dari baterai dan adaptor, dimana baterai yang digunakan dengan tegangan +3 volt sebagai pengaktif rangkaian pengirim dan +5 volt sebagai pengaktif rangkaian penerima, sedangkan untuk sumber tegangan yang dibutuhkan dari adaptor sebesar +9 volt yang selanjutnya diproses oleh rangkaian regulator IC 7805 yang berfungsi untuk mengaktifkan sistem minimum ATMEGA8535. 3.1.3.2. Blok Masukan Blok masukan merupakan suatu kondisi yang mempengaruhi proses dan menghasilkan keluaran. Pada penelitian ini yang menjadi masukan terdiri dari rangkaian pengirim dengan frekuensi 27 Mhz, sensor suhu yang digunakan LM35DZ, dan saklar sentuh. Dimana tiap-tiap masukan dapat mempengaruhi proses, untuk rangkaian pengirim berfungsi memberi logika berupa perintah dalam bilangan hexadesimal kepada rangkaian penerima dengan frekuensi 27 Mhz sebagai media komunikasi, untuk sensor suhu LM35DZ memberi masukan berupa besaran analog menjadi besaran digital atau yang sering dikenal dengan
proses ADC (Analog to Digital Conversion), sedangkan untuk saklar sentuh berfungsi memberi masukan yang menghasilkan keluaran yang telah diproses oleh sensor suhu LM35DZ. 3.1.3.3. Blok Proses Blok proses merupakan kondisi dimana masukan yang telah diperoleh selanjutnya diteruskan untuk diproses agar menghasilkan keluaran. Dalam penelitian ini yang menjadi bagian dari proses adalah mikrokontroler ATMega8535 dan IC L293D. Pada rancangan penelitian ini, mikrokontroler ATMega8535 sebagai kendali secara keseluruhan, IC L293D sebagai pengendali PWM untuk motor dc dan kipas dc. 3.1.3.4. Blok Keluaran Blok keluaran merupakan hasil yang diproleh dari proses. Pada penelitian ini keluaran terdiri dari motor dc, kipas dc, LCD 2x16, dan buzzer. Motor dc berfungsi sebagai penggerak ruang penyimpanan mobil, kipas dc berfungsi sebagai pendingin pada ruang penyimpanan master, LCD 2x16 berfungsi sebagai media penampil dari keadaan yang terjadi pada penyimpanan mobil master-slave, sedangkan buzzer berfungsi sebagai penanda berupa suara yang dihasilkan oleh buzzer. 3.1.4. Tahap Perancangan Masukan dan Keluaran Port Tahap analisis masukan dan keluaran port merupakan proses pemberian nilai masukan atau keluaran pada port mikrokontroler ATMega8535. Pada dasarnya mikrokontroler ATMega8535 terdiri dari 4 buah port yang masing-masing bersifat dua arah. Dengan demikian antara port satu dengan port lainya dapat dijadikan sebagai masukan maupun keluaran, sesuai dengan kebutuhan penelitian. Pada penelitian ini portA digunakan sebagai masukan untuk sensor suhu LM35DZ, alasan penggunaan portA karena pada portA terdapat fungsi pembacaan ADC secara langsung tanpa menggunakan IC
ADC tambahan. PortB digunakan sebagai masukan yang dihasilkan dari rangkaian penerima dan saklar sentuh. Hal ini berfungsi untuk masukan rangkaian penerima dengan frekuensi 27 Mhz yang terdiri dari portB.0 dan portB.1. Latar belakang pemakaian frekuensi 27 Mhz sebagai media kontrol karena pada frekuensi 27 Mhz memiliki jarak kendali antara 5 meter sampai dengan 15 meter pada ruang terbuka, selain itu dalam pengoperasianya tidak membutuhkan sumber tegangan dc yang besar, sedangkan untuk saklar sentuh pada portB.2. Penggunaan portC difungsikan sebagai keluaran dari motor dc, kipas dc, dan buzzer yang masing-masing terpasang secara berurut dari portC.0 sebagai buzzer, portC.2 dan portC.3 sebagai motor dc, portC.4 dan portC.5 sebagai kipas dc. Selanjutnya portD berfungsi untuk keluaran LCD 2x16 yang terpasang secara berurut dari portD.0 sampai dengan portD.7. 3.1.5. Tahap Perancangan Diagram Alur Untuk keberhasilan sistem yang dirancang, diperlukan program yang dapat mengendalikan peralatan secara otomatis. Berkaitan dengan hal tersebut, berikut merupakan rancangan logika program yang disajikan pada Gambar 3.2. Mulai
Tidak
Ada Sumber DC ?
Selesai
Ya Pemberian Nilai Awal PortA = Input PortB = Input PortC = Output PortD = Output
2
Jeda atau delay
Belum Terima Perintah ?
Ya
Motor Diam Dan tampil tulisan “Ruang penyimpanan” “Master -Slave” di LCD 2x16
Tidak
Terima Perintah FE ?
Ya
Motor Bergerak Keatas Dan tampil tulisan “Ruang Master” di LCD 2x16
Tidak
Terima Perintah FD ?
Ya
Motor Bergerak Kebawah Dan tampil tulisan “Ruang Master ” di LCD 2x16
Tidak
Terima Perintah F9 ?
Tidak
1
Ya
Motor Bergerak Keatas Dan tampil tulisan “Ruang Slave” di LCD 2x16
1
Jeda Pembacaan Suhu Pada LCD 2x16
2
Saklar Sentuh FB?
Ya
Suhu< 28°C ?
Ya
Kipas Diam& tampil suhu ruang di LCD 2x16
Tidak Tidak Suhu>= 28°C & Suhu < 30°C ?
Ya
Kipas Berputar& tampil suhu ruang+ “Kipas Pelan ” di LCD 2x16
mobil berada pada ruang penyimpanan master. Untuk tahap implementasi dapat berupa video dari hasil pengujian secara keseluruhan maupun dalam bentuk foto cara kerja alat. Sehingga penelitian yang dilakukan dapat digunakan untuk sistem penyimpanan mobil dalam sekala besar.
Tidak
Suhu>= 30°C & Suhu < 32°C ?
Ya
Kipas Berputar & tampil suhu ruang+ “Kipas Sedang ” di LCD2x16
Tidak Kipas Berputar& tampil suhu ruang+ “Kipas Kencang ” di LCD2x16
Gambar 3.2. Diagram Alur 3.1.6. Tahap Perancangan Perangkat Lunak Tahap perancangan perangkat lunak merupakan suatu proses dimana setelah melakukan perancangan dan selesai membuat program, langkah selanjutnya yaitu proses memasukkan program ke dalam mikrokontroler ATMega8535. Bahasa pemrograman yang digunakan pada penelitian ini yaitu Code Vision AVR. 3.1.7. Tahap Uji Coba Alat Setelah tahap perancangan selesai dilakukan, tahap selanjutnya adalah melakukan pengujian pada rangkaian yang telah dirancang. Tahap pengujian ini dengan cara melakukan pengujian terhadap rangkaian secara keseluruhan, sehingga diperoleh data pengamatan yang menjadi dasar penelitian ini dilakukan. Pengujian ini dilakukan di laboratorium elektronika dasar dan menengah, uji coba dilakukan dengan cara memasang rangkaian secara keseluruhan dan diuji dengan kondisi sesuai dengan masukan. 3.1.8. Tahap Implementasi Setelah melakukan evaluasi tahap akhir adalah tahap implementasi, yaitu pada tahap implementasi dengan cara mengimplementasikan penelitian secara nyata dengan cara mengendalikan ruang penyimpanan dengan kendali jarak jauh dan memantau suhu ruang penyimpanan saat
3.2. Peralatan Perangkat Keras Keberhasilan penelitian ini selain didukung oleh tahapan penelitian, diperlukan juga peralatan dan objek penelitian. Peralatan penelitian yang diperlukan antara lain berupa perangkat keras, perangkat lunak dan konsep rancangan dalam bentuk maket. 3.2.1. Peralatan Perangkat Keras Peralatan perangkat keras merupakan kebutuhan yang sangat penting dalam penelitian yang dilakukan, tanpa adanya peralatan perangkat keras maka penelitian ini tidak dapat berjalan sesuai dengan tujuan yang diharapkan. Pada penelitian ini peralatan perangkat keras terdiri dari komputer dan komponen elektronika. 3.2.2. Peralatan Perangkat Lunak Code Vision AVR adalah crosscompiler berbasis bahasa pemrograman C, Integrated Development Environment (IDE) dan Program Generator otomatis yang khusus dirancang untuk mikrokontroler keluarga Atmel AVR Mikrokotroler. Perangkat lunak ini dirancang untuk dapat dijalankan pada sistem operasi XP, Vista dan Windows 7 arsitektur 32 bit atau 64 bit. Pada penelitian ini menggunakan sistem operasi Windows XP, sehingga perangkat lunak Code Vision AVR dapat digunakan untuk memprogram mikrokontroler.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Perancangan Secara Blok Diagram Untuk penjelasan hasil perancangan dan pembahasan diagram blok lebih rinci dibahas sebagai berikut:
4.1.1. Hasil Perancangan Blok Sumber DC Berikut hasil pembahasan yang dilakukan pada blok sumber tegangan, blok sumber tegangan berfungsi untuk memberikan tegangan yang dibutuhkan oleh blok masukan, proses dan keluaran. Sumber tegangan yang dipakai pada penelitian ini yaitu sumber tegangan yang dihasilkan oleh adaptor dan baterai. Tegangan untuk mengaktifkan rangkaian ini sebesar +12 volt dari adaptor dan +3 volt yang dihasilkan oleh baterai. Pada penelitian ini sumber tegangan menggunakan IC 7805 yang tampak pada Gambar 4.1, yaitu IC regulator yang berfungsi sebagai pembagi tegangan dari adaptor.
(a) (b) (c) Gambar 4.2. Rangkaian Masukan. (a)Rangkaian Pengirim (b) Sensor Suhu (c) Rangkaian Penerima & Saklar Sentuh 4.1.3. Hasil Perancangan Blok Proses Pada penelitian ini proses terjadi pada IC Mikrokontroler ATMega8535 sebagai pusat kendali atau prosessor, serta IC Driver L293D sebagai kendali untuk motor DC dan kipas DC. Untuk rangkaian tersebut tampak pada Gambar 4.3 di bawah ini: IC 1 2 3 4 5 6 7 8 14 15 16 17 18 19 20 21
C2
IC X1
VI
VO
C1
3
J2
C4
DIODE
1000uF
XTAL1 XTAL2 RESET
PC0/SCL PC1/SDA PC2 PC3 PC4 PC5 PC6/TOSC1 PC7/TOSC2
AREF AVCC
40 39 38 37 36 35 34 33 22 23 24 25 26 27 28 29
+5V
IC L293D 2 7 1
9 10 15
IN1 IN2 EN1
EN2 IN3 IN4
16 VSS
GND
+12 V
8 VS OUT1 OUT2
OUT3 GND OUT4
3 6
11 14
32 30
ATMEGA8535
22pF
R5
R1
220k
C4
2
D5
CRYSTAL
PD0/RXD PD1/TXD PD2/INT0 PD3/INT1 PD4/OC1B PD5/OC1A PD6/ICP1 PD7/OC2
PA0/ADC0 PA1/ADC1 PA2/ADC2 PA3/ADC3 PA4/ADC4 PA5/ADC5 PA6/ADC6 PA7/ADC7
+5 V
GND
1
13 12 9
22pF
7805
PB0/T0/XCK PB1/T1 PB2/AIN0/INT2 PB3/AIN1/OC0 PB4/SS PB5/MOSI PB6/MISO PB7/SCK
330k
100uF C3
2 1
D4 LED Gnd
TBLOCK-I2
Gambar 4.1. Sumber Tegangan Dengan Rangkaian Regulator 4.1.2. Hasil Perancangan Blok Masukan Blok masukan meliputi rangkaian pengirim, rangkaian penerima, saklar sentuh, dan sensor suhu. Pada penelitian ini sebagai masukan untuk rangkaian pengirim menggunakan jaringan tanpa kabel dengan frekuensi 27 MHz. Jaringan tanpa kabel ini terdiri dari rangkain pengirim dan rangkaian penerima, dimana rangkaian pengirim berfungsi untuk mengirimkan perintah atau logika dalam bilangan hexadesimal yang selanjutnya diterima oleh rangkaian penerima, lalu diproses oleh mikrokontroler ATMega8535. Skema rangkaian masukan seperti pada Gambar 4.2.
(a) (b) Gambar 4.3. Rangkaian Proses. (a)Mikrokontroler ATMega8535 (b) IC L293D 4.1.4. Hasil Perancangan Blok Keluaran Blok keluaran yang terdiri dari LCD 2x16, motor dc, kipas dc, dan buzzer seperti yang tampak pada Gambar 4.4 sebagai berikut:
+5 V
Penerima 27 MHz
U3
1 +3 V Pengirim 27 MHz
26.0
VOUT
3
2
LM35
(a)
(b) (c) Gambar 4.4. Blok Keluaran. (a)Rangkaian LCD 2x16 (b) Motor DC & Kipas DC (c) Buzzer
4.2. Hasil Perancangan Masukan dan Keluaran Port Hasil perancangan masukan dan keluaran port pada mikrokontroler ATMega8535 didapat dari pemasangan sumber tegangan. Tampak pada Tabel 4.1 hasil pengukuran tegangan pada tiap-tiap pin sebagai berikut: Tabel 4.1. Hasil Pengukuran Tegangan Tiap Port Mikrokontroler
4.4. Hasil Perancangan Perangkat Lunak Pada hasil perancangan perangkat lunak lebih membahas secara terperinci tentang program yang ditanamkan pada mikrokontroler ATMega8535. 4.5. Hasil Uji Coba Alat Hasil dari uji coba alat dilakukan berdasarkan perancangan blok diagram dan perancangan secara keseluruhan. Secara rinci diuraikan sebagai berikut: 4.5.1. Hasil Uji Coba Perancangan Blok Diagram Untuk hasil uji coba perancangan blok diagram terbagi menjadi 4 blok, yaitu uji coba blok sumber dc, blok masukan, blok proses, dan blok keluaran. Secara rinci diuraikan sebagai berikut:
4.3. Hasil Perancangan Diagram Alur Pada hasil perancangan diagram alur yang tampak pada Tabel 4.2 merupakan kondisi yang dibuat berdasarkan langkahlangkah perancangan diagram alur pada bab sebelumnya.
4.5.1.1. Hasil Uji Coba Blok Sumber DC Hasil uji coba blok sumber dc diperoleh dari pengukuran tegangan pada tiap-tiap pin IC 7805. Tampak pada Tabel 4.3 pengukuran tegangan IC 7805. Tabel 4.3. Pengukuran Tegangan IC 7805
Tabel 4.2. Hasil Perancangan Diagram Alur
4.5.1.2. Hasil Uji Coba Blok Masukan Hasil dari uji coba blok masukan terdiri dari sensor suhu LM35DZ, kendali jarak jauh, dan saklar sentuh. Untuk hasil uji coba blok masukan diuraikan secara rinci sebagai berikut: 1. Hasil Uji Coba Masukan Sensor Suhu Untuk mengetahui besar ketepatan sensor suhu LM35DZ dalam mendeteksi suhu ruangan, maka harus dilakukan pengujian dengan menggunakan rumus persamaan (1). Berikut ini adalah hasil pengujian pengukuran suhu yang tampak pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4. Hasil Pengujian Pengukuran Suhu
Tabel 4.6. Hasil Perbandingan Jarak Jangkauan Dengan Waktu Respon
2. Hasil Uji Coba Masukan Kendali Jarak Jauh Untuk hasil uji coba masukan kendali jarak jauh dengan frekuensi 27 MHz, dilakukan dengan cara mengukur jarak jangkauan terhadap frekuensi yang diterima. Tampak pada Tabel 4.5 hasil pengujian pengendali jarak jauh sebagai berikut:
3. Hasil Uji Coba Masukan Saklar Sentuh Dalam pengoperasianya saklar sentuh digunakan untuk pembacaan sensor suhu yang telah dikonversi oleh LM35DZ. Untuk hasil uji coba masukan saklar sentuh tampak pada Tabel 4.7 sebagai berikut: Tabel 4.7. Hasil Uji Coba Saklar Sentuh
Tabel 4.5. Hasil Pengujian Pengendali Jarak Jauh
4.5.1.3. Hasil Uji Coba Blok Proses Hasil uji coba blok proses meliputi hasil uji coba proses mikrokontroler dan proses IC L293D. Hasil dari uji coba blok proses diuraikan secara rinci sebagai berikut:
Pengujian selanjutnya adalah pengamatan antara jarak jangkauan (cm) terhadap waktu respon (detik). Waktu respon adalah waktu yang dibutuhkan untuk menerima respon dari kendali jarak jauh terhadap jarak jangkauan. Pada penelitian ini dilakukan pengujian pengukuran waktu respon tersebut terhadap jarak, yang hasilnya disajikan oleh Tabel 4.6.
1. Hasil Uji Coba Proses Mikrokontroler Berikut hasil uji coba proses mikrokontroler, hasil uji coba dilakukan dengan cara pengukuran tegangan port pada mikrokontroler ATMega8535. Tampak Tabel 4.8 hasil pengukuran tegangan.
Tabel 4.8. Hasil Pengukuran Tegangan Port Mikrokontroler
putaran per menit, sedangkan untuk menghitung kecepatan putaran motor yang dipengaruhi nilai PWM dapat dilakukan dengan menggunakan rumus persamaan (6) sebagai berikut: RPM max * PWM RPM 255 Dari rumus persamaan (6) di atas dapat diperoleh data yang tampak pada Tabel 4.10. Tabel 4.10. Hasil Perhitungan PWM Untuk Motor DC
2. Hasil Uji Coba Proses IC L293D Dari hasil pengujian yang dilakukan pada IC driver L293D diperoleh data pengamatan yang terdapat pada Tabel 4.9 sebagai berikut: Tabel 4.9. Hasil Pengukuran Tegangan Pin IC Driver L293D
2. Hasil Uji Coba Keluaran Kipas DC Untuk mengetahui perhitungan dari nilai PWM yang dihasilkan oleh kipas dc dapat dihitung dengan rumus persamaan (2) dan (6) seperti yang dilakukan pada pengamatan motor dc. Untuk hasil pengamatan pengujian kecepatan kipas dc tampak pada Tabel 4.11 sebagai berikut: Tabel 4.11. Hasil Pengujian Kecepatan Kipas DC
4.5.1.4. Hasil Uji Coba Blok Keluaran Untuk hasil uji coba blok keluaran dibagi menjadi hasil uji coba keluaran motor dc, keluaran kipas dc, keluaran LCD 2x16, dan keluaran buzzer. 1. Hasil Uji Coba Keluaran Motor DC Dalam pengujian motor dc berfungsi sebagai penggerak ruang penyimpanan mobil sesuai dengan kebutuhan. Pada penelitian ini diketahui bahwa frekuensi jala-jala (F) yang digunakan adalah 50 Hz dan jumlah kutub motor dc (P) adalah 2, maka besarnya kecepatan maksimal (RPM Max) dari motor dc dapat dihitung dengan menggunakan rumus persamaan (2) sebagai berikut: 120 * F 120*50 6000 3000RPM P 2 2 Jadi, kecepatan maksimal yang diperoleh dari hasil perhitungan adalah sebsesar 3000 RPMmax
3. Hasil Uji Coba Keluaran LCD 2x16 Pengujian LCD 2x16 dengan cara mengukur tegangan yang ada pada tiap-tip pin LCD 2x16 yang terhubung ke mikrokontroler ATMega8535. Pengukuran tegangan dilakukan agar dapat mengetahui LCD 2x16 bekerja sesuai dengan program yang dibuat, maka diperlukan sebuah pengujian terhadap LCD 2x16. Berikut tampak Tabel 4.12 merupakan hasil dari pengukuran tegangan pada pin-pin LCD 2x16.
Tabel 4.12. Hasil Pengukuran Tegangan Pada Pin-pin LCD 2x16
4.5.2. Hasil Uji Coba Secara Keseluruhan Dari hasil pengujian yang dilakukan dapat diperoleh data pengapatan secara keseluruhan dari mulai masukan, proses, sampai dengan keluaran yang diharapkan. Untuk hasil pengamatan secara keseluruhan disajikan pada Tabel 4.15 sebagai berikut: Tabel 4.15. Hasil Pengujian Rangkaian Keseluruhan
Setelah pengukuran tegangan pada tiaptiap pin LCD 2x16, selanjutnya mengetahui hasil pengujian kerja LCD 2x16 apakah bekerja sesuai dengan program yang dibuat atau tidak. Pengujian kerja LCD 2x16 tampak pada Tabel 4.13 sebagai berikut: Tabel 4.13. Hasil Pengujian Kerja LCD 2x16
4. Hasil Uji Coba Keluaran Buzzer Dalam penelitian ini menggunakan buzzer sebagai media yang menghasilkan keluaran berupa suara yang berfungsi sebagai tanda dari alat. Untuk hasil pengujianya tampak pada Tabel 4.14 sebagai berikut:
4.6. Hasil Implementasi Setelah secara keseluruhan selesai dilakukan pengujian terhadap tiap-tiap perancangan yang ada pada penelitian ini, langkah selanjutnya mengimplementasikan penelitian. Berikut Gambar 4.5 hasil implementasi alat yang dirancang pada penelitian.
Tabel 4.14. Hasil Pengujian Buzzer terhadap Perubahan Suhu
Gambar 4.5. Hasil Implementasi
Gambar 4.5 merupakan implementasi alat yang telah dibuat pada penelitian ini, secara keseluruhan perancangan dan pengujian terhadap alat yang dirancang telah sesuai dengan tujuan pada perancangan penelitian. Selanjutnya implementasi saat ruang penyimpanan master, sehingga tampak pembacaan suhu yang ada pada ruang penyimpanan master. Gambar 4.6 o merupakan kondisi suhu ruang 25 C dengan kondisi kipas diam.
Gambar 4.9. Uji Coba Suhu 32oC Gambar 4.9 merupakan pengujian suhu dengan kondisi ruang penyimpanan 32oC, untuk kondisi kipas berputar kencang berfungsi untuk mendinginkan ruangan penyimpanan master agar tidak terjadi konsleting pada kelistrikan mobil.
5. PENUTUP Gambar 4.6. Uji Coba Suhu 25oC Gambar 4.6 tampak pembacaan suhu ruang saat kondisi suhu 25oC. Selanjutnya suhu ruang pada uji coba mengalami kenaikan suhu menjadi 28oC, seperti yang tampak pada Gambar 4.7 dengan kondisi kipas pelan.
Gambar 4.7. Uji Coba Suhu 28oC Setelah melakukan pengujian suhu dengan kondisi ruang 28oC, langkah berikutnya pengujian suhu yang tampak pada Gambar 4.8.
Gambar 4.8. Uji Coba Suhu 30oC Gambar 4.8 merupakan pengujian dengan kondisi ruang penyimpanan suhu 30oC untuk kipas dc dengan kondisi sedang. Selanjutnya pengujian tahap akhir dengan kondisi suhu ruang penyimpanan lebih dari 32oC. Seperti yang tampak pada Gambar 4.9 sebagai berikut:
5.1. Simpulan Berdasarkan dari hasil perancangan dan pengujian yang dilakukan, menunjukkan bahwa alat ini dapat bekerja sesuai dengan program yang telah ditanamkan pada mikrokontroler ATMega8535. Dengan adanya penyimpanan mobil dengan konsep master-slave yang dirancang, penggunaan ruang penyimpanan mobil menjadi lebih efisien sehingga penggunaan lahan tanpa ijin bisa dihindari. Kelebihan dari alat yang diusulkan adalah: (1) Dalam pengoperasianya menggunakan sistem otomatis dengan kendali jarak jauh sehingga tidak merepotkan penggunanya untuk pengoperasian alat. (2) Sebagai penyimpan mobil yang lebih aman dari tindakan pencurian mobil. (3) Pada alat ini juga telah dilengkapi pemantau suhu ruang dalam penyimpanan ruang master. Kelemahan dari perancangan alat yang dibuat yaitu penggunaan motor dc, karena dalam pengoperasian motor dc dikendalikan dengan mengatur tegangan yang masuk pada motor dc berdasarkan pengendalian nilai PWM (Pulse Width Modulation). 5.2. Saran Berdasarkan dari keterbatasan alat yang telah dirancang dapat disarankan dalam pengembangan alat kedepanya sebagai berikut:
(1)
(2)
(3)
Salah satunya dalam hal penggunaan motor dc sebagai penggerak ruang penyimpanan dapat diganti dengan motor gear atau motor servo. Berikutnya dalam penggunaan sensor suhu LM35DZ harus berhati-hati untuk pemasangan pada rangkaian, sehingga sensor suhu tidak mengalami kerusakan karena salah pemasangan tegangan pada pin LM35DZ. Memastikan pemasangan tiap-tiap komponen telah sesuai dengan sumber dc yang dibutuhkan, sehingga komponen tidak mengalami kelebihan tegangan yang berakibat rusaknya komponen.
6. DAFTAR PUSTAKA Agung Nugroho Adi. 2010. Mekatronika. Yogyakarta: Graha Ilmu. Ambar Tri Utomo, dkk. 2011. Implementasi Mikrokontroler Sebagai Pengukur Suhu Delapan Ruangan. Jurnal Teknologi Volume 4 Nomor 2. Ardi Winoto. 2010. Mikrokontroler AVR ATmega8/16/32/8535 dan Pemrograman dengan Bahasa C pada WinAVR. Bandung: Informatika Bandung. M. Ary Heryanto dan Wisnu Adi P. 2008. Pemrograman Bahasa C Untuk Mikrokontroler ATMEGA8535.Yogyakarta: Andi Offset. Rusli Cahyadi, Gusti Ayu Ketut Surtiari., 2009. Penduduk dan Pembangunan Perumahan di JABODETABEK: Tantangan Pengembangan Megapolitan Jakarta. Jurnal Kependudukan Indonesia Volume IV No.1. Widodo, Romy Budhi. 2009. Embedded System Menggunakan Mikrokontroler dan Pemrograman C. Yogyakarta: Andi Offset. URL: http://rohimston.blogspot.com/2010/07/m otor-dc.html, diakses tanggal 21 mei 2012. URL:
http://etekno.blogspot.com/2010/07/penge ndalian-motor-dc.html, diakses tanggal 21 mei 2012. URL: http://www.alldatasheet.com, diakses tanggal 23 mei 2012.
