PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM ON/OFFLAMPU PADA GEDUNG BERTINGKAT MENGGUNAKAN PC (PERSONAL COMPUTER) BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA16
LAPORAN TUGAS AKHIR
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Telekomunikasi
Oleh :
ALVIRA AISURA
INDAH FARIMA PUTRI
NIM: 1205062058
NIM: 1205062082
PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2015
KATA PENGANTAR Bismillahirahmanirrahim Alhamdulillah, segala puji syukur bagi Allah SWT karena berkat rahmat dan hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan proyek akhir yang berjudul : ”PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM ON/OFF LAMPU PADA GEDUNG BERTINGKAT MENGGUNAKAN PERSONAL COMPUTER (PC) BERBASIS MIKROKONTROLERATMEGA16”. Pembuatan dan penyusunan proyek akhir ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi Diploma-3 (D3) dan memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md.) di jurusan Teknik Elektro program studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan. Perancangan dan pembuatan serta penulisan laporan Tugas Akhir ini tidak akan terlaksana dengan baik tanpa adanya bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih yang sedalam-dalamnya kepada : 1. M.Syahruddin,ST.MT, Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Junaidi,ST.MT,Kepala Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan; 3. Ir.Suhaili Alifuddin,M.Eng, Kepala Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan 4. M.Rusdi,ST.MT, sebagai Dosen Pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan dukungan dalam pembuatan Tugas Akhir ini; 5. Mulyadi selaku Staf bengkel Elektronika Politeknik Negeri Medan; 6. Ir.ElferidaHutajulu,MT,
selaku
Kepala
Laboratorium
Teknik
Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan; 7. Seluruh Staf dan Dosen Jurusan Teknik Elektro khususnya Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan 8. Semua teman-teman seperjuangan yang sama-sama merasakan pahit manisnya menjalani perkuliahan di PoliteknikNegeri Medan khususnya Program Studi Teknik Telekomunikasi Kelas TK-6C;
iii
9. Teristimewa untuk Ayah danIbu kami tercinta dalam memberikan doa, cinta dan kasih sayangnya kepada kami, serta dukungan baik moril maupun materil; 10. Kepada abang,kakak,dan adik kami tercinta yang membantu kami dan tidak pernah lelah memberikan semangat selama menyelesaikan Tugas Akhir ini; Penulis berusaha secara optimal dengan segala pengetahuan dan informasi yang didapatkan dalam menyusun proyektugas akhir ini. Namun, penulis menyadari berbagai keterbatasannya, karena itu penulis memohon maaf atas keterbatasan materi laporan proyek akhir ini. Penulis sangat mengharapkan masukan berupa saran dan kritik yang membangun demi kesempurnaan proyek tugas akhir ini. Demikian besar harapan penulis agarproyektugas akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca, khususnya dalam mempelajari sistem on/off lampu pada gedung bertingkat menggunakan PC berbasisMikrokontroler Atmega16.
Medan, Agustus 2015
Penulis
iv
ABSTRAK
Pada saat ini kebutuhan akan daya listrik merupakan hal yang mutlak, untuk itu perlu diadakan adanya monitoring kebutuhan daya listrik agar pengeluaran akan kebutuhan listrik bisa terpantau dengan mudah. Sistem control otomatik yang diterapkan untuk membatasi daya listrik telah dirancang dan dikembangkan berbasis mikrokontroler ATMEGA16.Dengan system control lampu tersebut diharapkan selain dapat menyalakan/mematikan lampu melalui saklar juga dapat mengontrol lampu melalui Personal Computer (PC).Hal ini akan meringankan beban petugas karena untuk mengecek lampu setiap ruangan tidak harus mendatangi tiap-tiap ruangan tapi dengan mengecek program pada PC, sehingga tidak ada lampu yang menyala ketika ruangan tidak terpakai. Berdasarkan ulasan diatas, sehingga diharapkan dapat diaplikasikan sebagai suatu sistem yang dapat bekerja lebih efisien dan mempermudah manusia dalam mengontrol lampu pada setiap ruangan. Untuk itulah kami merancang dan membuat suatu rancangan yang diangkat sebagai tugas akhir dengan judul “PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM ON/OFF LAMPU PADA GEDUNG BERTINGKAT MENGGUNAKAN PERSONAL COMPUTER(PC) BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA16”.
Kata kunci : Personal Computer (PC), Lampu, Mikrokontroler.
v
DAFTAR ISI HALAMAN PERSETUJUAN .................................................................... i HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................... ii KATA PENGANTAR ................................................................................. iii ABSTRAK................................................................................................... v DAFTAR ISI ............................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR................................................................................... ix DAFTAR TABEL............................................................................................x
BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ............................................................................ 1 1.2 Perumusan Masalah ..................................................................... 2 1.3 Batasan Masalah .......................................................................... 2 1.4 Tujuan Perancangan .................................................................... 3 1.5 Manfaat Perancangan .................................................................. 3 1.6 Metode Tugas Akhir ................................................................... 3 1.6.1 Studi Literatur..................................................................... 3 1.6.2 Merancang dan Membuat Perangkat Keras ......................... 3 1.6.3 Merancang dan Membuat Perangkat Lunak......................... 4 1.6.4 Pengumpulan Data dan Analisa........................................... 4 1.6.5 Evaluasi Hasil Pengujian Sistem ......................................... 4 1.6.6 Pembuatan Laporan ............................................................ 4 1.7 Sistematika Pembahasan .............................................................. 4
BAB II.TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Mikrokontroller Atmega16 .......................................................... 7 2.1.1 PengenalanATmega ............................................................ 7 2.1.2 Konfigurasi pin ATmega16 ................................................. 7 2.2 Driver Relay ................................................................................ 8 2.3 Transistor .................................................................................... 9 vi
2.4 Dioda .......................................................................................... 10 2.5 Kapasitor ..................................................................................... 10 2.6 LED ............................................................................................ 11 2.7 Crystal ......................................................................................... 12 2.8 Komunikasi Serial ....................................................................... 12 2.8.1 Konfigurasi Port Serial ....................................................... 13
BAB III.PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM 3.1 Perancangan Blok Diagram ......................................................... 14 3.1.1SpesifikasiKebutuhanPerangkatKeras .................................. 15 3.1.2 SpesifikasiKebutuhanPerangkatLunak ................................ 16 3.2 Analisis ....................................................................................... 16 3.2.1 Konfigurasi Perangkat Keras Pengendali Peralatan Listrik .. 16 3.3 Perancangan Perangkat Keras ...................................................... 17 3.3.1 Perancangan Minimum Sistem .......................................... 17 3.3.2 Rangkaian Driver Relay..................................................... 18 3.4 Struktur Alur Kerja ...................................................................... 18 3.5 Flowchart Sistem ........................................................................ 19
BAB IV. PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1 Pengukuran Tegangan Sumber .................................................... 22 4.2 Pengukuran Output Power Supply ............................................... 22 4.3 Pengujian Alat ............................................................................. 23 4.3.1PengujianmikrokontrolerdenganDriverRelay ....................... 23 4.3.2 PengujianKomunikasi Serial Atmega16 .............................. 25 4.3.3 PengujianKeseluruhanSistem .............................................. 27 BAB V. PENUTUP 5.1Kesimpulan .................................................................................. 34 5.2Saran ............................................................................................ 34
vii
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 35 LAMPIRAN
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Konfigurasi Pin ATmega16 ..................................................... 7 Gambar 2.2 Driver Relay ............................................................................ 8 Gambar 2.3 Transistor................................................................................. 9 Gambar 2.4 Dioda ....................................................................................... 10 Gambar 2.5 Kapasitor ................................................................................. 10 Gambar 2.6 LED ( light Emitting Diode ).................................................... 11 Gambar 2.7 Crystal ..................................................................................... 12 Gambar 2.8 Kaki Port Serial Jenis Male ...................................................... 13 Gambar3.1
Blok Diagram Sitem Tugas Akhir ............................................ 14
Gambar3.2
Konfigurasi Sistem Pengendali Peralatan Lampu ..................... 17
Gambar 3.3 Rangkaian MinimumSistem ..................................................... 17 Gambar 3.4 Rancangan Driver Relay .......................................................... 18 Gambar 3.5 Struktur Alur Kerja .................................................................. 19 Gambar 3.6 Diagram Alir Menghidupkan Lampu ....................................... 20 Gambar 4.1 Blok Diagram Driver Relay ..................................................... 24 Gambar 4.2 Tampilan Driver Relay ............................................................ 25 Gambar 4.3 Blok
Diagram
Pengujian
Komunikasi Serial
Atmega16
dengan PC/Laptop ................................................................. 26 Gambar 4.4 Tampilan Komunikasi Serial Atmega16 ................................... 26 Gambar 4.5 Command #Lampu 1 On .......................................................... 28 Gambar 4.6 Command #Lampu 2 On .......................................................... 29 Gambar 4.7 Command #Lampu 3 On .......................................................... 29 Gambar 4.8 Command #Lampuhidupsemua ................................................ 30 Gambar 4.9 Command #Lampu 1 off ......................................................... 30 Gambar 4.10 Command #Lampu 2 off .......................................................... 31 Gambar 4.11 Command #Lampu 3 off .......................................................... 31 Gambar 4.12 Command #Lampu off semua .................................................. 32
ix
DAFTAR TABEL Tabel 3.1 KebutuhanPerangkatKeras ........................................................... 15 Tabel 3.2 Alat Bantu yang Digunakan .......................................................... 15 Tabel 3.3 KebutuhanPerangkatLunak ........................................................... 16 Tabel 4.1 Format Pengiriman data user keMikrokontroller MenggunakanKomunikasi Serial ................................................. 28 Tabel4.2 Tabel Tingkat Keberhasilan Sistem Terintergrasi........................... 33
x
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kebutuhan energi listrik nasional terus meningkat. Peningkatan ini disebabkan pemakaian energi listrik yang besar pada gedung, industri dan pabrik. Di sisi lain, pemakaian energi listrik masyarakat juga sangat boros. Hal ini disebabkan karena kurang memperhatikan besar kecilnya daya (watt) peralatan listrik yang digunakan. Menurut Martin Djamin, Staf Ahli Menteri Negara Riset dan Teknologi Bidang Energi Alternatif dan Terbarukan, bahwa total kapasitas terpasang pembangkit listrik PLN pada 2003 sebesar 21,61 gigawatt (GW). Pembangunan pembangkit listrik yang baru adalah sebesar 1,2% per tahun, sementara kebutuhan listrik meningkat di atas 7 % per tahun (www.ristek.go.id). Kondisi ini akan berimbas pada sektor gedung perkantoran yang kebanyakan menggunakan energi listrik dari PLN. Permasalahan ini harus ditanggapi secara saksama oleh para pengelola gedung untuk menekan pemakaian energinya. Salah satu cara yang paling mudah adalah dengan memanfaatkan energi secara maksimal melalui program hemat energi. Penghematan energi adalah pemanfaatan energi secara efisien dan rasional tanpa mengurangi penggunaaan energi yang memang benar-benar diperlukan. Penghematan energi pada gedung dan industri bila dilaksanakan secara sistematis akan berpotensi mengurangi konsumsi energi yang besar. Namun pada prakteknya program penghematan energi tersebut masih menemui beberapa kendala. Salah satu masalah yang dihadapi dalam melakukan penghematan energi adalah sistem pengontrolan lampu pada gedung saat ini masih tergolong konvensional yaitu dengan menggunakan saklar atau relative hanya menggunakan prinsip pengontrolan jarak dekat (manual), sehingga untuk menghidupkan dan mematikan lampu harus dengan mendatangi saklar terlebih dulu. Gedung-gedung yang memiliki jumlah ruangan yang banyak, sering kali lampunya tetap menyala padahal sudah di
1
luar jam kerja, bahkan kadang-kadang sampai pagi. Hal ini disebabkan oleh kelalaian pengguna ruangan dan juga petugas yang harus mengecek lampu pada setiap ruangan. Kondisi seperti ini akan menyebabkan pemborosan energi listrik apabila terjadi berulang-ulang. Oleh karena itu perlu adanya sistem kontrol lampu pada gedung yang lebih praktis dan efisien. Berdasarkan permasalahan di atas maka perlu dirancang sistem “ON/OFF Lampu Pada Gedung Bertingkat Menggunakan Personal Computer (PC) Berbasis Mikrokontroller ATmega16”. Dengan sistem kontrol lampu pada gedung diharapkan selain dapat menyalakan/mematikan lampu melalui saklar juga dapat mengontrol lampu melalui Personal Computer (PC) . Hal ini akan meringankan beban petugas karena untuk mengecek lampu setiap ruangan tidak harus mendatangi tiap-tiap ruangan tapi dengan mengecek program pada Personal Computer (PC), sehingga tidak ada lampu yang menyala ketika ruangan tidak terpakai.
1.2 Rumusan Masalah Sehubungan dengan latar belakang tersebut di atas maka timbul permasalahan sebagai berikut: 1. Bagaimana merancang dan membuat sistem kontrol lampu pada gedung dengan menggunakan Personal Computer (PC)? 2. Bagaimana melakukan pengiriman data secara serial ke Mikrokontroler ATmega16?
1.3 Batasan Masalah Adapun batasan masalah yang akan dibahas adalah: 1. Dalam Tugas Akhir ini hanya membahas bagaimana membuat sistem on/off lampu menggunakan Personal Computer (PC). 2. Dalam tugas akhir ini hanya mengontrol 3 beban lampu saja atau satu lampu dalam setiap lantai.
2
1.4 Tujuan Perancangan Tujuan dari perancangan tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Merancang dan membuat sistem on/off lampu pada gedung bertingkat dengan menggunakan komunikasi serial. 2. Memberikan alternatif solusi sehingga pengontrol lampu pada gedung bisa lebih praktis dan efisien.
1.5 Manfaat Perancangan Manfaat yang dapat diharapkan sebagai hasil dari proyek ini antara lain: 1. Bagi masyarakat diharapkan dapat dijadikan alternatif dalam menghemat pemakaian listrik pada gedung dan dapat menggantikan peran manusia dalam mengontrol lampu di tiap ruangan. 2. Bagi keilmuan diharapkan dapat dijadikan acuan dalam melakukan penelitian selanjutnya terutama kontrol lampu gedung.
1.6 Metode Tugas Akhir Metodelogi dalam pembuatan tugas akhir ini meliputi ; 1.6.1 Studi Literatur Sebagai dasar dari pembuatan alat ini, diperlukan study literature. Study literature ini dilakukan dengan mencari materi penunjang yang berkaitan dengan karya ini. Pencarian materi ini diperoleh dari bukubuku, internet, jurnal ilmiah ataupun hal-hal lain yang menunjang karya ini. 1.6.2 Merancang dan Membuat Perangkat Keras Perangkat keras atau rangkaian elektronika pada sistem ini terdiri dari beberapa rangkaian, 1. Adaptor dc 2. Rangkaian sistem minimum ATmega16 3. Rangkaian driver relay 4. Hubungan komunikasi serial antara Laptop dengan rangkaian Mikrokontroler ATmega16 menggunakan USB to TTL.
3
1.6.3 Merancang dan Membuat Perangkat Lunak Perangkat lunak
pada sistem minimum
AVR ATmega16
menggunakan CodeVisionAVR dimana program ditulis dengan menggunakan bahasa C. 1.6.4
Pengumpulan Data dan Analisa Dari hasil pengujian didapatkan beberapa data yang dapat digunakan untuk menganalisa kemampuan sistem yang telah terintegrasi. Pengumpulan data dan analisa ini juga dapat menunjukkan kemampuan dan tingkat keberhasilan sistem tersebut.
1.6.5 Evaluasi Hasil Pengujian Sistem Dari hasil pengujian, pengumpulan dan analisa data dapat dilakukan sebuah evaluasi keseluruhan sistem sehingga dapat dilakukan perbaikan maupun pengembangan untuk peningkatan kemampuan dari sistem tersebut.
1.6.6 Pembuatan Laporan Pembuatan laporan dimaksud untuk dokumentasi dari keseluruhan pembuatan sistem pada Tugas Akhir ini mulai dari perancangan sampai pengujian sistem. Pada laporan juga disertakan data-data hasil pengujian tersebut.
1.7 SISTEMATIKA PEMBAHASAN Sistematika pembahasan dalam penyusunan buku Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :
4
BAB I PENDAHULUAN Menguraikan secara singkat latar belakang, tujuan Tugas Akhir, perumusan masalah, batasan masalah, metodologi dan sistematika pembahasan.
BAB II TEORI PENUNJANG Menjelaskan tentang teori – teori yang digunakan dalam pembuatan Tugas Akhir ini, baik tentang mikrokontroler, relay, komunikasi serial serta teori-teori yang menunjang dalam penyusunan Tugas Akhir ini.
BAB III PERANCANGAN & PEMBUATAN SOFTWARE Bab ini menjelaskan tentang tahapan-tahapan dalam merancang dan membuat perangkat lunak dan perangkat keras yang digunakan.
BAB IV ANALISA HASIL PENGUJIAN Bab ini menjelaskan tentang hasil pengujian program yang telah di buat serta analisa-analisa mengenai hasil yang telah diperoleh.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini merupakan bab penutup dimana pengambilan kesimpulan dari analisa dan hasil pengujian yang telah diperoleh.
DAFTAR PUSTAKA Pada bagian ini berisi tentang referensi-referensi yang telah dipakai oleh penulis sebagai acuan dan penunjang serta parameter yang mendukung penyelesaian proyek akhir ini baik secara praktis maupun teoritis.
5
LAMPIRAN Berisi softeware, gambar, tabel, maupun listing program yang menunjang proses pembuatan Tugas Akhir ini.
6
