“ PERANCANGAN ALAT PENGATUR SUHU AIR DAN PENGISIAN BAK AIR SECARA OTOMATIS DENGAN SHORT MESSAGE SERVICE BERBASIS MIKROKONTROLER (HARDWARE)”
TUGAS AKHIR
Diajukan Sebagai Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Di Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
SRI SITI SUNDARI 09530052
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2012
LEMBAR PERSETUJUAN
“ PERANCANGAN ALAT PENGATUR SUHU AIR DAN PENGISIAN BAK AIR SECARA OTOMATIS DENGAN SHORT MESSAGE SERVICE BERBASIS MIKROKONTROLER (HARDWARE)”
TUGAS AKHIR Diajukan Sebagai Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Di Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
SRI SITI SUNDARI 09530052
Telah Diperiksa dan Disetujui,
Pembimbing I
Ir. Nur Khasan, MT NIP 101893030293
Pembimbing II
Ir. Diding Suhardi, MT NIP 10892100286
i
LEMBAR PENGESAHAN “ PERANCANGAN ALAT PENGATUR SUHU AIR DAN PENGISIAN BAK AIR SECARA OTOMATIS DENGAN SHORT MESSAGE SERVICE BERBASIS MIKROKONTROLER (HARDWARE)” Diajukan Sebagai Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Di Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang Disusun Oleh :
SRI SITI SUNDARI 09530052 Tanggal Ujian : 28 Januari 2012 Periode Wisuda : 25 Pebruari 2012
Telah Diperiksa dan Disetujui,
1. Ir. Nur Khasan, MT NIP 101893030293
(Pembimbing I)
2. Ir. Diding Suhardi, MT NIP 10892100286
(Pembimbing II)
3. Ir. Lailis Syafa’ah, MT NIP 10890090189
(Penguji I)
4. Ilham Pakaya, ST NIP 0717018801
(Penguji II)
Mengetahui, Ketua Jurusan Elektro
Ir. Nur Khasan, MT NIP 101893030293 ii
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG FAKULTAS TEKNIK – JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Jl. Raya Tlogomas No.246 Malang Telp (0341)464318 psw 129 SURAT PERNYATAAN Yang bertanda tangan dibawah ini
:
Nama
: Sri Siti Sundari
Tempat/Tgl Lahir
: Pasuruan/05 Juni 1981
NIM
: 09530052
Fakultas / Jurusan
: Teknik / Elektro
Menyatakan bahwa tugas akhir kami yang berjudul : “Perancangan Alat Pengaturan Suhu Air Dan Pengisian Bak Air Secara Otomatis Dengan Short Message Service Berbasis Mikrokontroler (Handware)” Adalah bukan merupakan karya tulis orang lain, baik sebagian maupun keseluruhan, kecuali dalam bentuk kutipan yang kami sebutkan sumbernya. Demikian surat pernyataan ini kami buat dengan sebenar-benarnya dan apabila pernyataan ini tidak benar, kami bersedia mendapat sangsi akademis.
Malang, 28 Januari 2012 Yang menyatakan,
Sri Siti Sundari
Mengetahui,
Pembimbing I
Pembimbing II
Ir. Nur Khasan, MT NIP 101893030293
Ir. Diding Suhardi, MT NIP 10892100286
iii
ABSTRAKSI
Alat ini untuk memudahkan dan memanjakan kita dalam kehidupan hari-hari adalah pengatur suhu air dan pengisisan bak air otomatis ini dirancang sebagai alat yang dapat bekerja secara otomatis untuk mengisi bak air dengan pewaktu maupun dengan set manual dan set melalui HP sesuai yang diinginkan. Dalam beberapa kondisi tertentu, seseorang membutuhkan air panas kurang lebih sekitar suhu 40°C untuk mandi, misalnya pada pagi hari. Saat suhu udara dingin, dimana setiap orang harus setiap hari mandi sebelum melaksanakan aktivitas rutin. Tapi tidak berani mandi dengan air dingin, maka jika mandi dengan air panas, tentu terasa nyaman, lelah disekujur badan terasa hilang. Untuk itu dirancang sebuah sistem otomatis guna pengisian air dalam bak penampungan serta sistem pemanasan air yang dapat dikendalikan secara wireless dengan media Short Message Service (SMS). Cara kerja alat pengatur suhu air dan pengisisan bak air secara otomatis pertamatama kita harus mengisi bak penampung, didalam bak penampung terdapat pompa untuk memompa air kedalam bak pemanas air yang menggunakan heater, untuk pengaturan suhu air tersebut menggunakan batas pengukururan tingkat suhu atau pemanas air dengan pembacaan melalui sensor suhu LM 35 dan batas air menggunakan sensor elektrode semua diatur melalui mikrokontroler. Dalam pengisian bak air di set melalui HP maupun secara otomatis pengaturan jadwal dengan menggunakan RTC.
Kata Kunci : Mikrokontroler, heater, Sensor air, Sensor suhu, Pompa air
iv
ABSTRACT
This tool is to facilitate and indulge us in life these days is the water temperature control and automatic water filling the tub is designed as a tool that can work automatically to fill the tub with water or with a timer set manually and set the HP as desired. In some circumstances, a person takes approximately the hot water temperature of 40 ° C for bathing, for example in the morning. At cold temperatures, in which every person should shower every day before carrying out routine activities. But do not dare to bathe with cold water, then if the bath with hot water, of course it is comfortable, the body feels tired disekujur lost. For that designed an automated system for filling water in the reservoirs and water heating systems can be controlled wirelessly by the media Short Message Service (SMS). The workings of the water thermostat and automatic water filling the tub first of all we have to fill the tank, there is a pump inside the tank to pump water into the tub water heaters use a heater, for setting the water temperature using the temperature level pengukururan limits or water heater by reading through the LM 35 temperature sensors and limit water use electrode sensors all arranged through the microcontroller. In filling a water tank on the set through HP as well as automatically setting the schedule by using the RTC.
Keywords : heater, microcontroller, temperature, water level, water pump
v
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Wr. Wb Puji syukur kehadirat Allah SWT, atas rahmat, hidayah dan berkat segala kemurahan-Nya
telah
memperkenankan
penulis
tugas
akhir
dengan
judul
“PERANCANGAN ALAT PENGATUR SUHU AIR DAN PENGISIAN BAK AIR SECARA OTOMATIS DENGAN SHORT MESSAGE SERVICE BERBASIS MIKROKONTROLER (HANDWARE)” Penulisan dari tugas ini adalah sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) di Universitas Muhammadiyah Malang. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1. Ir. Nur Khasan, MT pembimbing 1 dan selaku kajur Elektro yang mengarahkan, memberikan petunjuk dalam pembuatan dan penyusunan Laporan akhir ini. 2. Ir Diding Suhardi, MT yang telah membimbing dan selaku pembimbing 2 yang mengarahkan, dalam pembuatan penyusunan Laporan akhir ini. 3. Ir. Lailis Syafa’ah, MT dan Ilham Pakaya, ST selaku dosen penguji terima kasih atas saran dan masukannya sehingga penulisan skripsi ini terselesaikan. 4. Semua Bapak dan Ibu Dosen jurusan Elektro yang telah memberi dukungan dan arahan kepada penulis.
Penulisan sadar sepenuhnya bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, kritik serta saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan. Akhirnya penulis berharap semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat dan menambah wawasan pengetahuan bagi pembaca.
Billahi Fii Sabilil Haq Fastabiqul Khairat Wassalamualaikum Wr. Wb
Malang, 28 Januari 2012 Sri Siti Sundari
vi
UCAPAN TERIMA KASIH Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis sadari bahwa semua tak lepas dari dukungan dan dorongan dari berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak langsung dan dalam berbagai bentuk, secara moril maupun materiil. Dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa hormat dan terima kasih yang amat sangat kepada semua pihak, terutama: 5. Allah SWT Atas segala cinta kasih-Mu dan berkah-Mu. 6. Orang Tuaku tercinta, Bapak “Slamet Prijadi” dan mamaku “Sri Utami” atas segalah doa’mu dan dukungan materi, keringatnya yang jadi cahaya pembimbing dan jalan masa depanku. 7. Suamiku tercinta “Agung Wibowo” dan anakku tersayang “ade Sandy” makasih yang selalu kasih mama dorongan dan semangat selama dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 8. Ir. Nur Khasan, MT, selaku Ketua Jurusan Elektro dan pembimbing pertama yang selalu memberikan masukan dan dukungan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 9. Ir. Diding Suhardi, MT selaku pembimbing kedua yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahan. 10. Ir Nur Alif, selaku ketua Laboratorium Teknik Elektronika UMM yang telah memberikan ijin peminjaman fasilitas Laboratorium. 11. Untuk kakakku dan keponakanku yang ada dibangil semua terima kasih memberikan dukungan, do’a dan semangatnya serta selalu membantu dalam mengatasi kesulitan. 12. Mas Yunifa dan peng yang mengajari dan membantu menyelesaikan Tugas Akhir ini serta memberi arahan dalam mengatasi kesulitan-kesulitan menyelesaikan Tugas Akhir ini. 13. Semua rekan Jurusan Elektro angkatan 2009 terima kasih banyak atas semua bantuannya selama kuliah. 14. Kepada semua pihak yang tidak bisa disebutkan semuanya, terima kasih banyak atas dukungan, do’a serta semangatnya sekali lagi kepada mereka, penulis dengan tulus mengucapkan terima kasih atas bantuannya, semoga amal baik Bapak, Ibu, dan saudara semua mendapat balasan yang sepantasnya dari Allah SWT. Amiiin! vii
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan ini masih banyak kekurangan, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan. Akhirnya, penulis berharap semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Billahi Fii Sabilil Haq Fastabiqul Khairat Wassalamualaikum Wr. Wb
Malang, 28 Januari 2012 Sri Siti Sundari
viii
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ............................................................................................……… LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................…......i LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................…......ii SURAT PERNYATAAN ................................................................................... …….iii ABSTRAKSI ................................................................................................................iv ABSTRACT ..................................................................................................................v KATA PENGANTAR ........................................................................................ ……..vi UCAPAN TERIMA KASIH ........................................................................…………vii DAFTAR ISI ..........................................................................................................…...ix DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ ...xiv DAFTAR TABEL ..........................................................................................................xi
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang ………………………………………………………....1
1.2.
Tujuan………………………………..…………………………….........2
1.3.
Perumusan Masalah……………………………………………………..2
1.4 .
Batasan masalah………………………………………………...............3
1.5
Metodologi……………………………………....................……….......4
1.6.
Sistematika Pembahasan ………………………….....………................5
BAB II
DASAR TEORI
2.1.
Mikrokontroler AVR Atmega 8535…………………………….............7
2.1.1.
FungsiPinMikrokontrolerAtmega8535………………………….............8
ix
2.1.2.
Arsitektur Mikrokontroler Atmega8535………………………............10
2.1.3.
Organisasi Memori.………………………….…………………...........11
2.1.4.
General Purpose Register (GPR)….………………………..................12
2.1.5.
SRAM………………………………………………………................13
2.1.6.
Register I/O……………….…………………………………….......... 13
2.1.7.
Timer/Counter.…………………………….……………………..........15
2.1.8.
8 Channel Multiplexer Input ADC………….…………………...........17
2.1.9.
Rutin-Rutin Standar..……………………………………………….....18
2.2.
RTC DS1307 (Real Time Clock)………………………………...........19
2.3.
Sensor Suhu LM 35............................................................………...….20
2.4.
SMS (Short Message Service)……...........................……………….....23
2.4.1.
Elemen-elemen SMS…..................................…………………............24
2.4.2.
Mekanisme Store And Forward Pada SMS……………………………26
2.4.3.
PDU (Protocol Data Unit)……........................................………….....26
2.4.4.
SMS PDU Pengirim (Mobile Originated)...........…..……………….....27
2.4.5.
SCA (Service Center Address)…………………………...……............27
2.4.6.
PDU Type…………….........………….................................................28
2.5.
MR (Message Reference)……...........................………………............29
2.5.1.
PID (Protocol Identifier)…………………………….………………...29
2.5.3.
DCS (Data Coding Scheme)……………………..……………...........30
2.5.4.
VP (Validity Period)………………..….……………………………...30
2.5.5.
UDL (User Data Length)………..………………................................30
2.5.6.
UD (User Data)..................................……...…..….…………….........31
2.5.7.
SMS PDU Penerima (Mobile Terminated).........………..……….........31
2.5.8.
SCA (Service Center Address)................………..…………................32
2.6.
PDU Type………..…………..……......................................................32 x
2.6.1.
OA (Originator Address)……..……………….....................................33
2.6.2.
PID(Protocol Identifier)……………………........………….................33
2.6.3.
DCS (Data Coding Scheme)………......……………….......................33
2.6.4.
SCTS (Service Center Time Stamp)........................………..................33
2.6.5.
UDL (User Data Length)………………………..……........................33
2.6.6.
UD (User Data)..............................................…..……………….........34
2.6.7.
AT Command........................................................................................34
2.6.8.
Push Button...........................................................................................35
2.7.
POMPA AIR………………………………………………………….36
2.7.1.
Pengenalan Pompa…………………………………………………….36
2.7.2.
Klasifikasi Pompa……………………………………………………..36
2.8.
Liquid Crystal Display (LCD) M1632………………………………..42
BAB III
PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT
3.1
Rangkaian Inputan…………………………………………………….45
3.1.1.
Rangkaian Sensor LM35………….…………………………………...45
3.1.2.
RTC DS1307 (Real Time Clock)……………………………………...46
3.1.3.
Rangkaian Push Button…………………………………………….....47
3.2.
Rangkaian Proses……………………………………………………...47
3.2.1.
Mikrokontroler ATmega8535………………………………………....48
3.2.2.
Perancangan Interfancing I/O………………………………………....49
3.2.3.
Rangkaian Catu Daya………………………………………………....50
3.2.4.
Rangkaian Komunikasi Serial Mikrokontroler dengan HP…………...51
3.3.
Rangkaian Output……………………………………………………..53
3.3.1.
Rangkaian Driver Pompa air…………………………………………..53
3.3.2.
Optocoupler…………………………………………………………...53 xi
3.3.3.
Rangkaian Driver Heater……………………………………………...54
3.3.4.
LCD (Liquid Crystal Display)………………………………………...54
3.4.
Kontruksi Alat Pengatur Suhu Dan Pengisisan Bak Air Otomatis.......56
3.4.1.
Perencanaan Tabung Penampung Air Dan Bak Mandi.………………56
3.4.2.
Perencanaan Sistem Pemanas Air…………………....……..………...57
3.4.3.
Konstruksi Alat Pengatur Suhu Air Dan Pengisisan Bak Air Otomatis Keseluruhan...............................................................................………58
BAB IV
PENGUJIAN SISTEM
4.1.
Pengujian Minimum Sistem Mikrokontroler ATmega 8535.......…......60
4.2.
Pengujian Program Tampilan Display LCD…………………………..62
4.3.
Pengujian ADC Mikrokontroler.............................................................63
4.4.
Pengujian Sensor LM 35 Dengan Tampilan LCD…………………….65
4.5.
Pengujian Driver.....................................................................................67
4.5.1.
Driver Pompa..........................................................................................67
4.5.2.
Driver Heater..........................................................................................68
4.6.
Pengujian Komunikasi HP C45 Dengan Mikrokontroler.......................70
4.7.
Pengujian Proses Pengisian Air………………………………………..72
BAB V
PENUTUP
5.1.
Kesimpulan ……………………………………………………..........75
5.2.
Saran.....................................................................................................76
Daftar Pustaka Lampiran
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1.
Konfigurasi pin Atmega8535.... ……………..………………………...8
Gambar 2.2.
Blok Diagram Mikrokontroler Atmega8535…..……………………....10
Gambar 2.3.
Arsitektur Atmega8535 ………………….............................................11
Gambar 2.4.
Peta Memori Atmega8535....................………………..........................12
Gambar 2.5.
General Purpose Register Atmega8535....………………….….............12
Gambar 2.6.
SDRAM Dalam Organisasi Memori Atmega8535...…………………..13
Gambar 2.7.
ADC Internal Mikrokontroler Atmega8535...........................................17
Gambar 2.8.
RTC DS1307.......……………...............................................................20
Gambar 2.9.
LM 35………………………………………………………………….21
Gambar 2.10. Skema cara kerja SMS…………………………………………………23 Gambar 2.11. Mekanisme Store and Forward...........................................................…26 Gambar 2.12. Skema format SS PDU pengirim ………………………………….…..27 Gambar 2.13 Skema Format SMS PDU Penerima…………………………………...31 Gambar 2.14. Rangkaian push button………………………………………………...35 Gambar 2.15. LCD dan konfigurasi pinnya............………………...............…..….....42 Gambar 3.1.
Diagram Blok alat pengatur suhu air dan pengisisan bak air Otomatis..………..…..….......................................................................44
Gambar 3.2.
Rangkaian sensor………………………………………………………46
Gambar 3.3.
Rangkaian RTC DS1307........................................................................46
Gambar 3.4.
Rangkaian push button………………………………………………...47
Gambar 3.5.
Rangkaian Mikrokontroler ATmega8535...……………………………48
Gambar 3.6.
Rangkaian Catu Daya.........................………………...........…….........51
Gambar 3.7.
Rangkaian Komunikasi Serial Mikrokontroler dengan HP……………51
Gambar 3.8.
Diagram Blok Komunikasi HP dengan Mikrokontroler……….............52 xiii
Gambar 3.9.
Rangkaian Driver Pompa Air………………………………………….53
Gambar 3.10. Optocoupler............................................................................................54 Gambar 3.11. Rangkaian Driver Heater........................................................................54 Gambar 3.12. Rangkaian LCD Display.........................................................................55 Gambar 3.13. Tabung Penampung Air..........................................................................56 Gambar 3.14. Tabung Bak Mandi.................................................................................57 Gambar 3.15. Sistem Pemanas Air................................................................................57 Gambar 3.16. Sketsa alat Pengatur Suhu Air dan Pengisian Bak air Otomatis.............58 Gambar 4.1.1. Skema rangkaian pengujian mikrokontroller..........................................61 Gambar 4.1.2. Led Bergeser Ke Kiri..............................................................................61 Gambar 4.1.3. Rangkaian penguji LCD Display……………………………………...62 Gambar 4.1.4. Skema rangkaian pengujian rangkaian ADC………………………….65 Gambar 4.1.5. Skema rangkaian pengujian sensor LM35.............................................66 Gambar 4.1.6. Skema rangkaian pengujian Driver Pompa............................................68 Gambar 4.1.7. Skema rangkaian pengujian Driver Heater............................................69 Gambar 4.1.8. Skema rangkaian pengujian komunikasi serial………………………..71
DAFTAR TABEL DAN DIAGRAM BLOK Tabel 2.1.1.
Pemilihan clock timer/counter pada AVR ..........………………...........16
Tabel 2.1.2.
Mode compare pada Timer/Counter1……………………………………...17
Tabel 2.1.3.
Service Center Address………………………………………………..28
Tabel 2.1.4.
PDU Type……………………………………………………………...28
Tabel 2.1.5.
Destination Address ................………..................................................29
Tabel 2.1.6.
Validity Period…………………………………………………………30 xiv
Tabel 2.1.7.
User Data......................……….............................................................31
Tabel 2.1.8.
Service Center Address.............................………………….…...........32
Tabel 2.1.9.
Tabel User Data Penerima…………………………………………….34
Tabel 2.1.10. AT Command…………………………………………………………35 Tabel 2.1.11. Fungsi penyemat LCD………………………………………………...43 Tabel 3.1.
Konfigurasi Pin Konektor Serial............................................................52
Gambar 4.1.
Diagram blok dari rangkaian pengujian mikrokontroller.......................61
Gambar 4.2.
Diagram blok dari rangkaian pengujian rangkaian LCD……………...62
Tabel 4.1.
Tabel Terminal I/O pada LCD...............................................................63
Gambar 4.3.
Diagram blok dari rangkaian pengujian rangkaian ADC……………...64
Tabel 4.2.
Hasil Pengujian Rangkaian ADC……………………………………...64
Gambar 4.4.
Diagram blok dari rangkaian pengujian sensor LM35...........................66
Tabel 4.3.
Hasil Pengujian Rangkaian LM35……………………………………..67
Tabel 4.4.
Hasil Pengujian Rangkaian Driver Pompa…………………………….68
Tabel 4.5.
Hasil Pengujian Rangkaian Driver Heater…………………………….70
Tabel 4.6.
Hasil Pengujian Komunikasi Hp C45 dengan Mikrokontroler………..70
Gambar 4.5.
Diagram blok dari rangkaian pengujian sensor LM35………………...71
Gambar 4.6.
Diagram blok dari rangkaian pengujian sensor Elektrode…………….72
Tabel 4.7.
Hasil Pengujian Rangkaian Sensor Elektrode…………………………73
Tabel 4.8.
Hasil Pengisian bak air………………………………………………...73
xv
DAFTAR PUSTAKA
Atmel Corporation, ATmega8535 ATmega8535L Preliminary Summary, 2003. http://www.atmel.com [3 Mei 2009] Andy, SMS Gateway Sesi 2 – AT Command, 2009. http://www.pustakakita. Com [30 Agustus 2009] Bejo, A., C & AVR. Yogyakarta: Graha Ilmu, 2007. FairChild Semiconductor Corporation, KA78XX/KA78XXA 3-Terminal 1A Positive Voltage Regulator, 2001. http://www.fairchilsemi.com [18 Oktober 2009] Heryanto, A.M. & Adi, W, Pemrograman Bahasa C untuk Mikrokontroler ATMEGA 8535, Yogyakarta: Penerbit Andi, 2008 Prasimax Technology, Rangkaian Sistem Minimum Avr 8535, 2009. http://www.mikron123.com [30 Agustus 2009] Prasimax Technology, Teori Dasar SMS, 2009. http:// www.mikron123.com [30 Agustus 2009] Pratomo, 2001, AVR Instruction Set, Architecture dan Hardware Design. Yogyakarta http://www.andipublisher.com [5 Juni 2009] Petra Christian University Library, 2006, Digital Collections; 22 http://digilib.petra.ac.id/jiunkpe-ns-s1-2006-23499096-5747-stage_beamchapter2.pdf Siemens Corporation, Manual Reference AT Command Set (GSM 07.07, GSM 07.05, Siemens specific commands) for the SIEMENS Mobile Phones S35i,C35i, M35i, 2002. http://www.siemensmobile.com [15 April 2009] www.hep.upenn.edu/SNO/daq/parts/1m35d.m.pdf
xvi
