PERANCANGAN APLIKASI SISTEM OTOMATISASI LAMPU MENGGUNAKAN SENSOR GERAK BERBASIS MIKROKONTROLER PIC 16F877A. Patriot Lumban Raja

PERANCANGAN APLIKASI SISTEM OTOMATISASI LAMPU MENGGUNAKAN SENSOR GERAK BERBASIS MIKROKONTROLER PIC 16F877A Patriot Lumban Raja

Abstrak Beban lampu penerangan dalam suatu ruangan lazimnya dioperasikan secara manual oleh manusia.Dengan kemajuan teknologi saat ini, campur tangan manusia dalam operasional berusaha dikurangi.Sistem Otomatis akan dapat memudahkan operasional. Efektif dan efisien untuk menghindari lampu yang menyala sia-sia tanpa ada aktifitas. Tujuannya tak lain untuk menghindari pemborosan energi listrik. tugas akhir ini mengambil topik tentang pembuatan lampu otomatis untuk mengoperasikan beban lampu penerangan suatu ruangan. Sistem otomatis ini menggunakan masukan sensor kehadiran orang jenis passive infrared atau PIR.PIR termasuk sensor panas jenis pyroelectric yang mempunyai respon sesaat ada perubahan panas.Sumber panas diradiasikan dengan infra merah.Tubuh manusia menghasilkan energi panas yang diradiasikan dengan inframerah. Radiasi panas tubuh manusia akan diterima sensor untuk respon masukan rangkaian. Rangkaian lengkap terdiri dari passive infrared sensor, relay, rangkaian utama, catu daya, serta beban lampu. Pada intinya PIR ini akan menjadi driver transistor. Transistor yang berfungsi sebagai saklar elektronik akan memutus dan menghubungkan beban.Kebutuhan akan rasa aman merupakan salah satu hal yang sangat penting dalam kehidupan manusia. Dengan menggunakan sensor PIR PIC 16F877A, guna mendeteksi gerakan manusia. Ketika sensor PIR ini mendeteksi gerakan manusia maka sensor akan menghasilkan logika maupun nilai 1 (satu), kemudian output dari sensor PIR tersebut akan menuju ke input rangkaian delay, dimana rangkaian delay ini berfungsi sebagai pengatur pengaktifan driver relay lampu. Ketika ada gerakan terdeteksi oleh sensor maka sistem akan bekerja dengan indikasi lampu menyala. setelah 0,5 detik tidak ada pergerakan maka lampu akan padam.Untuk sebuah ruangan yang luas perlu penambahan jumlah sensor sehingga dapat mendeteksi adanya pergerakan manusia dalam suatu ruangan, dan untuk lebih handal lagi dapat memakai sensor panas type thermopile.

n a

a k a u t d s I e u . A i p N a r n e U u P . y r a r b i L

Kata Kunci: Mikrokontroler Pic 16f877a, Sensor PIR, dan Relay. I.

PENDAHULUAN Pada saat ini pengendalian on/off berbagai piranti listrik kebanyakan masih dikendalikan

secara manual dengan menekan tombol saklar on/off. Perkembangan gaya hidup dan dinamika social saat ini menunjukkan semakin pentingnya kepraktisan dan efisiensi menyebabkan kebutuhan untuk mengendalikan berbagai piranti listrik tidak hanya dilakukan secara manual

yang mengharuskan kita berada dihadapan piranti listrik tersebut dan menekan tombol saklar on/off untuk mengaktifkannya tetapi bias juga dilakukan dari jarak jauh (remote control). Teknologi remote control telah banyak dikembangkan dengan memanfaatkan berbagai media transmisi. Beberapa diantaranya adalah remote control dengan memanfaatkan media infra merah, gelombang radio, internet dan saluran telepon. Sistem remote control melalui saluran telepon memiliki keunggulan dalam hal jarak jangkauan dan kepraktisan dibanding media lainnya. Lampu penerangan dalam suatu ruangan akan menyala sendiri apabila ada orang dalam

n a

ruangan tersebut, dan akan padam dengan sendirinya bila orang tersebut keluar ruangan. Dengan kata lain sensor kehadiran orang ini akan diaplikasikan sebagai saklar otomatis. Dengan adanya


penelitian ini, maka penulis dapat menghemat sumber daya, waktu dan biaya yang seharusnya dikeluarkan untuk keperluan yang jauh lebih penting.Saat ini salah satu perangkat kontrol yang cukup praktis dan banyak digunakan adalah mikrokontroler yaitu sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik dan dapat menyimpan program didalamnya. Kelebihan utama mikrokontroler ialah tersedia RAM dan peralatan I/O pendukung sehingga memiliki ukuran yang sangat ringkas dan lebih leluasa untuk dihubungkan dan melakukan pengontrolan terhadap perangkat lain. Dengan menggunakan teknologi saat ini, maka suatu tantangan bagi penulis untuk mengembangkan suatu alat yang memiliki kemampuan untuk mengotomatisasikan lampu. Untuk itu penulis tertarik mengadakan suatu penelitian tentang system otomatis lampu menggunakan mikrokontroler dengan judul: “PERANCANGAN SISTEM APLIKASI OTOMATISASI LAMPU MENGGUNAKAN SENSOR GERAK BERBASIS MIKROKONTROLER PIC 16F877A”. II. REFERENSI LITERATUR A. Mikrokontroler

Menurut Winoto (2008:3) “Mikrokontroler adalah sebuah sistem microprosesor dimana di dalamnya sudah terdapat CPU, ROM, RAM, I/O, Clock dan Peralatan internal lainnya yang sudah saling terhubung dan terorganisasi (teralamati) dengan baik oleh pabrik pembuatnya dan dikemas dalam satu chip yang siap pakai. Sehingga kita tinggal memprogram isi ROM sesuai aturan pengunaan oleh pabrik yang membuatnya ”.

Berdasarkan kutipan di atas maka diketahui bahwa mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik dan umumnya dapat menyimpan program di dalamnya. Mikrokontroler juga dapat diprogram melalui program software yang dapat menulis, membaca dan dihapus isi mikrokontroler tersebut.Dalam perancangan ini penulis menggunakan mikrokontroler jenis PIC 16F877A.dimana dalam mikrokontroler terdapat: a. CPU (Central Processing Unit) Bekerja dalam bilangan biner yang dikenal oleh perangkat keras komputer, karena itu

CPU

mempunyai kecepatan yang sangat tinggi. b. ROM (Read Only Memory)

n a

ROM digunakan untuk menyimpan program yang bersifat permanen.


c. RAM (Random Access Memory)

RAM digunakan untuk menyimpan data sementara. d. I/O (UnitInput / Output)

Unit ini berfungsi agar mikrokontroler dapat berkomunikasi dalam format serial atau paralel, sehingga dapat berkomunikasi dengan mudah dengan PC dan device standar digital lainnya. e. Timers

Timer berguna untuk pewaktuan pada sistem berbasis mikrokontroler, misalnya untuk delay atau pencacah.

Agar dapat digunakan, sebuah mikroprosesor memerlukan tambahan komponen, seperti memori untuk menyimpan program dan data, juga interface input-output untuk berhubungan dengan dunia luar. PIC16F877A merupakan mikrokontroler yang sudah cukup lama direlease, sekitar tahun 1999.Mikrokontroler Microchip PIC16F877A memiliki sejumlah fitur, seperti: a. 8k program memory (14 bits) b. 256 bytes eeprom

c. 8 channel Analog to Digital Converter d. 33 pin I/O e. 2 channel PWM

Dengan kristal 20MHz yang menghasilkan kecepatan eksekusi rata-rata 200 nanodetik, board ini ideal untuk beragam aplikasi termasuk aplikasi robotik. Mikrokontroler adalah single chip komputer yang memiliki kemampuan untuk diprogram dan digunakan untuk tugas-tugas yang berorientasi kontrol. Mikrokontroler datang dengan dua

alasan utama, yang pertama adalah kebutuhan pasar (market need) dan yang kedua adalah perkembangan teknologi baru. Yang dimaksud dengan kebutuhan pasar adalah kebutuhan yang luas dari produk-produk elektronik akan perangkat pintar sebagai pengontrol dan pemroses data. Sedangkan yang dimaksud dengan perkembangan teknologi baru adalah perkembangan teknologi semikonduktor yang memungkinkan pembuatan chip dengan kemampuan komputasi yang sangat cepat, bentuk yang semakin mungil, dan harga yang semakin murah. Berdasarkan jumlah bitnya mikrokontroler dibedakan menjadi 4, yaitu: a. Mikrokontroler 4 bit. Mikrokontroler 4 bit merupakan Mikrokontroler dengan jumlah bit data terkecil. Mikrokontroler

n a

jenis ini diproduksi untuk meminimalkan jumlah.


b. Mikrokontroler 8 bit.

Mikrokontroler 8 bit merupakan mikrokontroler yang paling banyak digunakan untuk pekerjaapekerjaan perhitungan sekala kecil. c. Mikrokontroler 16 bit.

Dibandingkan dengan mikrokontroler 8 bit, mikrokontroler 16 bit memiliki clock dan ukuran data yang lebih tinggi. Mikrokontroler 16 bit digunakan untuk mengontrol lengan robot dan aplikasi Digital Signal Processing (DSP). d. Mikrokontroler 32 bit.

Mikrokontroler 32 Bit ditargetkan untuk operasi robot, instrument cerdas, Avionics, Image Processing, Telekomunikasi, Automobil, dansebagainya. Program-Program aplikasinya bekerja dengan

system

Operasi.Dikutip

dari:

(M4rry,

jenis-jenis

mikrokontroler:

http://m4rry.blogspot.com). B.

Perbedaan Mikrokontroler Dengan Mikroprosesor

Menurut Next System, Terdapat perbedaan yang signifikan antara mikrokontroler dan mikroprosessor. Dimana Perbedaan yang utama antara keduanya dapat dilihat dari dua faktor utama yaitu arsitektur perangkat keras (hardware architecture) dan aplikasi masing-masing. a.

Ditinjau dari segi arsitekturnya, mikroprosesor hanya merupakan single chip CPU, sedangkan mikrokontroler dalam IC-nya selain CPU juga terdapat device lain yang memungkinkan mikrokontroler berfungsi sebagai suatu single chip komputer. Dalam sebuah IC mikrokontroler telah terdapat ROM, RAM, EPROM, serial interface dan paralel

interface, timer, interrupt controller, konverter Analog ke Digital, dan lainnya (tergantung feature yang melengkapi mikrokontroler tersebut). b. Sedangkan dari segi aplikasinya, mikroprosessor hanya berfungsi sebagai Central Processing

Unit yang menjadi otak komputer, sedangkan mikrokontroller, dalam bentuknya yang mungil, pada umumnya ditujukan untuk melakukan tugas–tugas yang berorientasi kontrol pada rangkaian yang membutuhkan jumlah komponen minimum dan biaya rendah (low cost). C.

Cara Menggunakan Mikrokontroler Cara penggunaan mikrokontroler adalah pada saat kita membeli mikrokontroler kosong

n a

dari pasar, kemudian isikan program didalamnya menggunakan software pendukung programmer dan downloader, lalu mikrokontroler siap digunakan.Karena itu dalam persiapan untuk


menggunakannya, ada beberapa software yang harus diperlukan. Adapun skema penggunaan mikrokontroler dapat di lihat pada gambar berikut:

Gambar 2.1 Skema penggunaan mikrokontroler

(Sumber: Next System, 2011: http://edukasi.nextsys.web.id).

D.

Aplikasi Mikrokontroler Terdapat beberapa keunggulan yang diharapkan dari alat-alat yang berbasis mikrokontroler

(microcontroller-based solutions) : a. Kehandalan tinggi (high reliability) dan kemudahan integrasi dengan komponen lain (high degree of integration). b. Ukuran yang semakin dapat diperkecil (reduced in size)

c. Penggunaan komponen dipersedikit (reduced component count) yang juga akan menyebabkan biaya produksi dapat semakin ditekan (lower manufacturing cost). d. Waktu pembuatan lebih singkat (shorter development time) sehingga lebih cepat pula dijual ke pasar sesuai kebutuhan (shorter time to market). e. Konsumsi daya yang rendah (lower power consumption) E.

Perkembangan Mikrokontroler

n a

Karena kebutuhan yang tinggi terhadap “chip-chip pintar” dengan berbagai fasilitasnya, maka berbagai vendor juga berlomba untuk menawarkan produk-produk mikrokontrolernya.Hal


tersebut terjadi semenjak tahun 1970-an. Motorola mengeluarkan seri mikrokontroler 6800 yang terus dikembangkan hingga sekarang menjadi 68HC05, 68HC08, 68HC11, 68HC12, dan 68HC16.Zilog juga mengeluarkan seri mikroprosesor Z80-nya yang terkenal dan terus dikembangkan hingga kini menjadi Z180 dan kemudian diadopsi juga oleh mikroprosesor Rabbit. Intel mengeluarkan mikrokontrolernya yang populer di dunia yaitu 8051, yang karena begitu populernya maka arsitektur 8051 tersebut kemudian diadopsi oleh vendor lain seperti Phillips, Siemens, Atmel, dan vendor-vendor lain dalam produk mikrokontroler mereka. Selain itu masih ada mikrokontroler populer lainnya seperti Basic Stamps, PIC dari Microchip, MSP 430 dari Texas Instrument dan masih banyak lagi.Selain mikroprosesor dan mikrokontroler, sebenarnya telah bemunculan chip-chip pintar lain seperti DSP prosesor dan Application Spesific Integrated Circuit (ASIC). Di masa depan, chip-chip mungil berkemampuan sangat tinggi akan mendominasi semua desain elektronik di dunia sehingga mampu memberikan kemampuan komputasi yang tinggi serta meminimumkan jumlah komponen-komponen konvensional. F.

Jenis-Jenis Mikrokontroler

ATMEL adalah Chip mikrokontroler dimana dapat diprogram menggunakan port atau serial. Selain itu, dapat juga beroperasi hanya dengan 1 chip dan beberapa komponen dasar seperti kristal, resistor dan kapasitor. ZILOG adalah nama yang mempunyai beberapa seri, yaitu: Z8GP, EZ80, Z80P

MOTOROLA jenis yang mempunyai beberapa nama seri, yaiut: 6HC05, 6HC08, 6HCC11, 6HC12. INTEL mempunyai nomor seri, yaitu: 8050, 8051. MICROCHIP atau PIC adalah keluarga mikrokontroler tipe RISC buatan Microchip Teknology.Bersumber dari PIC1650 yang dibuat oleh Divixi Mikroelektronika General Instrument. Teknologi Microchip tidak menggunakan PIC sebagai akronim, melainkan nama brandnya ialah PIC micro. Hal ini karena PIC singkatan dari Peripheral Interface Controller,

n a

tetapi general instruments mempunyai akronim PIC1650 sebagai Programmable Inteligent Computer.


MAXIM merupakan salah satu produsen chip yang fokus pada komponen digital dan komunikasi seperti mikrokontroler, akuisisi data dan komponen RF (Radio Frekwensi). Maxim cukup inovatif dengan meluncurkan mikrokontroler yang mendukung jaringan komputer antara lain 80C400 dengan kecepatan tinggi. G.

Memori Pada Mikrokontroler

1. Random Acces Memori (RAM)

2. Erasable Programmable Read Only Memory (EPROM)

3. Electrically Erasable Programmable Read Only Memory (EEPROM) 4. Field Programming/Reprogramming 5. One Time Programmable 6. Program Counter (PC)

7. Static Random Access Memor (SRAM) H.

Inframerah Pir (Passive Infra Red)

PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared.Akan tetapi, tidak seperti sensor infrared kebanyakan yang terdiri dari LED dan fototransistor.PIR tidak memancarkan apapun seperti IR LED.Sesuai dengan namanya ‘Passive,’ sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya.Benda yang bisa dideteksi oleh sensor ini biasanya adalah tubuh manusia. I.

Karakteristik Infrared

Ada beberapa karakteristik dari inframerah tersebut, yaitu: 1. Tidak dapat dilihat oleh manusia. 2. Tidak dapat menembus materi yang tidak tembus pandang. 3. Dapat ditimbulkan oleh komponen yang mengahasilkan panas. 4. Panjang gelombang pada inframerah memiliki hubungan yang berlawanan atau berbanding terbalik dengan suhu. Pada saat suhu mengalami kenaikan, maka panjang gelombang mengalami penurunan. J.

Sensitifitas Rangkaian

n a

Sensitifitas adalah respon yang diberikan rangkaian atas perubahan panas sekecil apapun sehingga menyebabkan unjuk kerja yang baik.Rangkaian saklar otomatis yang baik mempunyai


sensitifitas yang ideal.Sensitifitas ideal berbeda pada tiap aplikasi rangkaian.Sensitifitas rangkaian diatur sedemikian rupa sehingga memungkinkan sensor untuk mendeteksi perubahan panas yang kecil.Hal ini untuk menghindari kurangnya pemicuan dalam rangkaian.Sensitifitas rangkaian dapat diatur melalui gain.Pada OpAmp dapat diatur penguatan melalui resistansi masukan. Penguatan yang terlalu tinggi akan menyebabkan rangkaian mudah terpicu sehingga merugikan. Namun bila terlalu rendah maka rangkaian akan kekurangan pulsa pemicu. Lensa fresnel diperlukan untuk meningkatkan jumlah radiasi panas yang diterima sensor. Dengan sudut angular sampai 138°maka akan dapat mendeteksi objek dengan area yang lebih luas. Respon frekuensi juga berpengaruh terhadap kualitas rangkaian.Faktor kualitas dipengaruhi frekuensi rangkaian dan lebar pita frekuensi. Untuk rangkaian saklar otomatis ini respon frekuensi rangkaian yang ideal antara 1 Hz sampai 4 Hz, Respon frekuensi rangkaian dapat diubah dengan mengganti nilai komponen umpan balik, koupling, serta komponen filter amplifier. K.

Sensor

Sensor adalah jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah besaran mekanis, magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik.Sensor sering digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran atau pengendalian. L.

Relay

Mikrokontroler dapat dengan mudah mengendalikan peralatan listrik dengan bantuan relay. Relay merupakan salah satu komponen output yang paling sering digunakan baik pada industri,

otomotif, ataupun peralatan elektronika lainnya. Relay berfungsi untuk menghubungkan atau memutus aliran arus listrik yang dikontrol dengan memberikan tegangan dan arus tertentu pada koilnya. M.

Penghematan Energi Listrik

Dalam tugas akhir ini digunakan passive infra red jenis sesor PIR akan mengeluarkan sensor sesaat ada perubahan panas. Perubahan keluaran PIR merupakan lonjakan tegangan keluaran.Karena PIR termasuk jenis sensor pyroelectric, maka perubahan tegangannya tidak tetap. N.

Pemrograman

n a


Pemrograman adalah proses menulis, menguji, dan memperbaiki serta memelihara kode yang membangun

sebuah

program

komputer.

Kode

ini

ditulis

dalam

berbagai

bahasa

pemrograman.Tujuannya adalah agar program dapat melakukan suatu perhitungan atau pekerjaan sesuai dengan keinginan sipemrogram. O.

Pemrograman Bahasa C

Kelebihan Bahasa C:

1. Bahasa C tersedia hampir di semua jenis komputer.

2. Kode bahasa C sifatnya adalah portable dan fleksibel untuk semua jenis komputer.

3. Bahasa C hanya menyediakan sedikit kata-kata kunci. hanya terdapat 32 kata kunci. 4. Proses executable program bahasa C lebih cepat. 5. Dukungan pustaka yang banyak.

6. C adalah bahasa yang terstruktur.

7. Bahasa C termasuk bahasa tingkat menengah. Kekurangan Bahasa C:

1. Banyaknya operator serta fleksibilitas penulisan program kadang-kadangmembingungkan pemakai. 2. Bagi pemula pada umumnya akan kesulitan menggunakan pointer. P.

Kompiler

Kompiler berfungsi sebagai penerjemah untuk pemrograman tingkat tinggi.Cara kerja kompiler adalah menerjemahkan instruksi atau program dari bahasapemrograman tingkat tinggi menjadi bahasa mesin yang dapat langsung dimengerti oleh mikrokontroler.

III. Analisis A.

Blok Diagram Watarfall

n a

a k a u t d s I e u . A i p N a r n e U u P . y r a r b i L Gambar 3.1 Blok Diagram Waterfall

Struktur pemrograman dalam perancangan sistem adalah didefinisikan sebagai cara-cara dari tiap komponen yang saling berkaitan dengan yang lain. Adapun fungsi dari masing-masing komponen dalam struktur diatas adalah sebagai berikut: 1. Analisa Kebutuhan

Sistem yang akan dikembangkan mencakup perangkat keras berbasis Komputer, sensor PIR, Relay, Lampu dan Mikrokontroler. 2. Desain Sistem

Sistem hanya akan mendeteksi area 7 Meter (Max) dengan sudut 110 derajat. 3. Penulisan Kode Program

Sistem aplikasi yang digunaka dalam penulisan kode program adalah MikroC dimana program-program yang akan dibuat sesuai penelitian. 4. Pengujian Program Setelah penulisan kode program selesai dilakukan kedalam mikrokontroler, maka penulis melakukan pengujian terhadap aplikasi yang sudah disiapkan sesuai kebutuhan. 5. Penerapan Program

Langkah terakhir adalah, melakukan penerapan program yang sudah di kompiler kedalam mikrokontroler melalui software Mikro C. B.

Tujuan Perancangan Perancangan ini merupakan suatu proses yang penting dalam pembuatan alat untuk

mendapatkan hasil yang maksimal diperlukan suatu proses perancangan kebutuhan yang baik. sehingga pada waktu release alat akan berfungsi sesuai dengan program masukan. Sebagai langkah awal dalam tahap perancangan ini adalah menentukan sistem mikrokontroler apa yang digunakan beserta pemilihan alat-alat yang bisa diintegrasikanke dalamnya. Dalam penelitian ini

n a

yang dirancang adalah perancangan sistem otomatis lampu yang diimplementasikan dengan pengendalian (controller dan sensor) menggunakan mikrokontroler PIC 16F877A.dengan


adanya rangkaian saklar otomatis yang siap bekerja bila rangkaian utamanya dan rangkaian beban yang

telah terhubung dengan sumber tegangan 220 Volt AC. Rangkaian terhubung

dengan sumber tegangan dan pada posisi otomatis, berarti sensor PIR siap mendapat respon. Pada saat pertama kali menghidupkan rangkaian maka sensor belum dapat langsung memberikan respon.Hal ini karena rangkaian membutuhkan waktu untuk warm-up sebelum beroperasi normal.Kondisi tersebut adalah normal karena rangkaian digunakan komponen yang sangat sensitif seperti sensor PIR.Namum untuk dapat bekerja normal hanya membutuhkan kurang lebih 1 (satu) menit. Begitupun dengan mengubah setting maka rangkaian akan memerlukan waktu, maka rangkaian akan memerlukan waktu untuk merubah kenilai setting yang baru. Bila sudah terjadi warm-up, maka sensor telah siap dan rangkaian utama siap mendapat trigger untuk mengaktifkan relay sebagai saklar otomatis. C.

Blog Diagram

Gambar 3.2 Blok Diagram Sistem Otomatis Lampu

Keterangan dari gambar blok diagram di atas adalah sebagai berikut: 1. Sensor PIR Berfungsi sebagai pendeteksi adanya pergerakan manusia dalam suatu ruangan.

2. PIC 16F877A Merupakan jenis mikrokontroler yang digunakan dan berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik yang sudahdiprogram di dalamnya. 3. Relay Relay adalah sebuah saklar elekronik yang akan mengendalikan dari rangkaian elektronik lainnya. 4. Lampu Lampu merupakan benda semikonduktor yang menghasilkan keluaran cahaya yang sudah dikendalikan oleh relay dan akan menyala pada saat ada pergerakan manusia dalam ruangan. D.

Tata Letak Rangkain PIC 16F877A

n a

a k a u t d s I e u . A i p N a r n e U u P . y r a r b i L Gambar 3.3 Blok diagram rangkaian sistem lampu otomatis

Keterangan dari gambar di atas adalah sebagai berikut: 1. AC Adaptor dihubungkan ke Board mikrokontroler GRN 2. AC Adaptor dihubungkan ke Board mikrokontroler +9V 3. Pin PB1, mikrokontroler di hubungkan ke PIR 4. Pin +5V, mikkrokontroler dihubungkan ke PIR 5. GRD, mikrokontroler di hubungkan ke PIR 6. Pin PB0, mikrokontroler di hubungkan ke DI-RELAY 1 7. +5V, mikrokontroler dihubungkan ke DI-RELAY 1 8. Pin GRD mikrokontroler di hubungkan ke DI-RELAY 1

DI-RELAY 1 COM, dan DI-RELAY 1 NO dihubungkan ke LAMPU E.

Mikrokontroler Pic 16f877a

n a

a k a u t d s I e u . A i p N a r n e U u P . y r a r b i L Gambar 3.4 Nama dan urutan pin pada PIC 16F877A

1. Untuk setiap pin pada PIC 16F877A memiliki lebih dari 2 fungsi, sebagai contoh pin 2 (Port A0) memiliki dua fungsi sebagai input digital, output digital, input analog, konversi data dari analog kedigital. Fungsi setiap pin ditentukan melalui program 2. Jumlah I/O adalah 33, cukup hanya untuk menerima input dari berbagai sensor dan mengeluarkan output untuk berbagai actuator.

3. Jumlah analog input ada 8 port yaitu di PORT A (A0, A1, A2, A3, A5) dan PORT E (E0, E1, E2).

4. Jumlah digital input ada 33 (PORT A, B, C, D dan E; karena PORT A dan PORT E juga bisa diset menjadi digital input).

5. Jumlah digital output ada 33 (PORT A, B, C, D dan E).

6. Terdapat port yang dapat menghasilkan sinyal PWM (Pulsa-width modulation), yakni PORT C1 (CCP1) dan PORT C2 (CCP2).

7. Kecepatan PIC dalam memproses data atau program tergantung pada nilai osilator yang diletakkan pada pin 13 dan 14. Biasanya digunakan osilator Kristal dengan frekuensi 20 MHz. 8. Yang paling penting dalam menggunakan PIC adalah mengetahui port I/O yang terdapat dalam PIC 16F877A adalah: •

PORT A ada 6 bit, atau jumlah bilangan binary atau digitalnya adalah 6, contohnya 101101.

•

PORT B ada 8 bit, atau jumlah bilangan binary atau digitalnya adalah 8, contohnya 10110101.

•

PORT C ada 8 bit, atau jumlah bilangan binary atau digitalnya adalah 8, contohnya 11110111.

•

PORT D ada 8 bit, atau jumlah bilangan binary atau digitalnya adalah 8, contohnya 10111111.

•

PORT E ada 3 bit, atau jumlah bilangan binary atau digitalnya adalah 8, contohnya 101.

F.

Sensitifitas PIR

n a


Mula-mula data keluaran dari sensor diambil menggunakan mikrokontroler kemudian dikonversi menjadi rad/s kemudian diubah menjadi deg/s, proses perubahan dari keluaran sensor melalui mikrokontroler port ADC, untuk dapat mengetahui sudut yang di ukur harus melewati beberapa persamaan untuk output deg/s (kecepatan sudut) menjadi deg (sudut) dengan menggunakan persamaan Euler ataupun Quaternion. Secara sederhana proses konversi dari geg/s menjadi deg jika hanya menggunakan referensi body dapat hanya melalui proses satu kali integral tetapi pada algoritma INS (Inertial Naviagtion System) biasa data body kemudian diubah menjadi referensi bumi atau inertial.

Sensitifitas adalah respon yang diberikan rangkaian atas perubahanpanas sekecil apapun sehingga menyebabkan unjuk kerja yang baik.Rangkaian saklar otomatis yang baikmempunyai sensitifitas yang ideal.Sensitifitas ideal berbeda pada tiapaplikasi rangkaian.Sensitifitas

rangkaian diatur sedemikian rupasehingga memungkinkan sensor untukmendeteksi perubahan panas yangkecil.Hal ini untuk menghindarikurangnya pemicuan dalam rangkaian.Sensitifitas rangkaian dapatdiatur melalui gain. G.

Sistem Kerja

Dalam dunia komputer pada umumnya, sistem kerja itu dibagi dalam 3 bagian. Yaitu sistem input, sistem proses, sistem output. Sistem input adalah masukan berupa data ataupun program yang akan diproses oleh komputer. Sistem proses merupakan hal penting didalam sistem komputer dimana tugas utamanya adalah mengontrol keseluruhan sistem komputer selama pengolahan data berlangsung. Sistem output adalah tampilan hasil pengolahan data yang dilakukan oleh mikrokontroler.

n a

Gambar 3.5 Diagram Sistem Kerja

Dari diagram di atas diperlihatkan hubungan antara ketiga sistem tersebut. Dimana semua


berawal dari sistem input yang setelah diproses maka akan menghasilkan output yang bisa dilihat. berikutnya kembali diperlihatkan hubungan diantara sistem kerja pada lampu otomatis yang digunakan. H.

Sistem Input

Gambar 3.6 Diagram alir sistem kerja otomatis lampu Pertama program akan menanyakan “apakah ada orang dalam ruangan??“ jika “Tidak” Lampu akan Padam. Dan jika “Ya” Lampu akan Nyala. Alat ini akan bekerja jika adanya gerakan dalam suatu ruangan. Lampu yang terdapat dalam Prototipe rumah hunian berupa lampu Pijar yang diparalel dan akan menyala bila ada gerakan dan inputan sensor gerak PIR Module. Setelah itu terdapat perpanjangan

nyala lampu secara otomatis dan berkelanjutan sampai tidak ada penghuni didalam ruangan tersebut.Dan itu tergantung jangka waktu yang dibuat oleh peneliti.

I.

Sistem Proses Sistem proses ini berisikan mikrokontroler PIC 16F877A. mikrokontroler merupakan hal

penting di dalam sistem komputer dimana tugas utamanya adalah mengontrol keseluruhan sistem komputer selama pengolahan data berlangsung.Dan sistem proses ini bertugas mengeluarkan output sesuai dengan input yang didapat tetapi tetap berdasarkan program yang telah diintegrasikan ke dalamnya.

n a

Sistem proses tidak terlepas dari sistem memori pada mikrokontroler. Dan penulis


mencantumkan proses tersebut pada lampiran tulisan ini. J.

Perintah Dasar Untuk Programming

Dalam penulisan program penelitian ini, digunakan bahasa C. Bahasa ini secara umum terdiri dari empat blok yaitu: 1. Header 2. Deklarasi

3. Fungsi dan atau Prosedur 4. Program utama

Secara umum, pemrograman C paling sederhana dilakukan dengan hanya menuliskan program utamanya saja:

Void main (void) { } K.

Perintah Pada Mikrokontroler

Port I/O dalam PIC bisa digunakan sebagai input dan output (dua arah). Kondisi sebagai input atau output ditentukan oleh konfigurasi pada register TRIS. Sebagai contoh, untuk mengkonfigurasi PORT B sebagai output, maka TRISB diberikan nilai 0b00000000. Untuk mengkonfigurasi PORT B sebagai input, maka TRISB diberikan nilai 0b11111111. PORT = untuk pemberian nilai awal pin-pin yang ada pada sebuah port.

TRIS = untuk konfigurasi nilai PORT, apakah sebagai input atau output. Untuk membaca input digital dari PIC, terdapat beberapa prosedur yang harus dilakukan. Misalnya, kita ingin membaca data digital dari PORTD, maka kita harus mengkonfigurasi semua pin pada PORTD sebagai input. TRISD = 0b11111111; Bila hanya PORT D1 dan D0 saja sebagai input, sementara port lain sebagai output, maka perintahnya adalah: TRISD = 0b00000011; Atau bisa juga dengan perintah: TRISD.F0 = 1; TRISD.F1 = 1;

n a


Untuk port yang memilki dua fungsi: digital dan analog, secara default akan dikonfigurasi sebagai port analog. Untuk merubah fungsi, digunakan perintah ADCON1: ADCON1 = 0; // seluruh input menjadi analog ADCON1 = 6; // seluruh input menjadi digital IV.

Perancangan

A.

PemrogramanMikrokontroler

Dalamhalinidiperlukanbeberapaperangkatlunakyang

mendukungpemrograman

yang

akandilakukan. Persiapan yang akandilakukanadalah sebagai berikut:

1. MikroC Software ini digunakan untuk menuliskan program yang akan di download ke mikrokontroler. Di dalam software ini pun masih butuh beberapa pengaturan agar terjadi sinkronisasi antara perangkat lunak dan PIC yang digunakan. Adapun pengaturannya adalah:

Buka Project kemudian New Projectdanakanmuncultampilansebagaiberikut:

n a


Gambar 4.2 Tampilan Form New Project a. IsikannamaproyekpadaProject Name. b. CaritempatdimanaberkaskerjaakandisimpanpadaProject Path c. Description biarkankosong.

d. Padakolomdevicecaritipemikrokontroler

yang

akandigunakan.

Padapenelitianinidigunakan 16F877A. e. Clockisikandengan 020.000000.

f. Untukpengaturanterakhirpilihdefault

untukmengaktifkansystem

default

perangkatlunaktersebut. Kemudianklikok untukmembukahalamanpengetikan program. g. Tampilanberikutnyaadalahlayarkosong, dankitamulaimenuliskan program sesuai dengan target proyek.setelahselesai, lakukanpenyimpanan file (pilih menu File | Save), kemudiankompilasidenganmemilih menu Project | Build. Bila proses kompilasisukses, makaakanterbentuksebuah file denganekstensi *.hex. fileiniakandimasukkan (download) kedalammikrokontrolermelaluisebuahDownloader.

2. PL-2303 Driver installer Untuk software ini perlu diperhatikan versinya.Karena tergantung operating system yang ada pada komputer yang digunakan. Software ini tidak memiliki antarmuka karena ini merupakan driver USB yang berfungsi untuk mengatur port USB. Untuk mengaturnya adalah membuka computer Management kemudian Device Manager.Sebelumnya downloader k-182 harus terhubung dengan komputer yang digunakan. 3. Microbrn Ini adalah perangkat lunak yang digunakan untuk mendownload program berbentuk *.hex

Gambar 4.4 Tampilan Microbrn Pengaturan yang diperlukanadalahsebagaiberikut:

n a

a. Pada menu File | Programmer dipilih k-182 sesuaitipe yang digunakan


b. Pada menu File | Portdipilihport yang sesuaidengandevinisipada Device

c. PadaChip Selector, dipilihjenis PIC yang digunakan, yakni 16F877A.Cari file berbentuk *.hex

melaluitombolLoad.

Untukmemprogramnyakedalammikrokontroler,

tekantombolProgram. B.

Sistem Output

Sistem output adalah tampilan hasil pengolahan data yang dilakukan oleh mikrokontroler. dan output pada system otomatis ini adalah lampu menyala sesuai dengan input yang diterima. Dan output ini dikendalikan oleh relay.Relay ini dibutuhkan karena mikrokontroler hanya mempunyai daya yang sangat kecil. Sedangkan untuk lampu sendiri, kadang-kadang membutuhkan daya yang tidak kecil (misalnya 200 mA, 1 A atau bahkan lebih). Jika kita memaksakan menghubungkan output digital dari mikrokontroler langsung kelampu, bias jadi merusak mikrokontroler itu sendiri. Untuk itu kita membutuhkan sebuah rangkaian penguat yang dapat dikontrol dari input digital. Dan tentunya chip (IC) yang digunakan untuk mengakomodasi keperluan ini adalah Relay. C.

Hasil Penerapan Program Sistem Otomatis Lampu Rangkaian otomatisasi lampu siap bekerja bila rangkaian utama dan rangkaian beban yang

telah terhubung dengan sumber tegangan 220 Volt AC. Rangkaian terhubung dengan sumber tegangan dan pada posisi automatis, berarti sensor PIR siap mendapat respon.Pada saat pertama kali menghidupkan rangkaian maka sensor belum dapat langsung memberikan respon. Hal ini karena rangkaian membutuhkan waktu untuk warm up sebelum beroperasi normal. Kondisi tersebut adalah

normal karena dalam rangkaian digunakan komponen yang sangat sensitive seperti sensor PIR.Namun untuk dapat bekerja normal hanya membutuhkan kurang lebih1 (satu) menit. Begitu pula pada saat mengubah setting, maka rangkaian akan memerlukan waktu untuk berubah kenilai setting yang baru. Bila sudah terjadi warm up, maka sensor telah siap dan rangkaian utama siap mendapat trigger untuk mengaktifkan saklar otomatis.

V.

Kesimpulan dan Saran

Penghematan energi untuk penerangan dalam suatu ruangan telah berhasil dilakukan dengan menggunakan Sensor PIR sistem berbasis mikrokontroler PIC 16f877a.Dengan memaksimalkan

n a

cahaya dari luar ruangan serta pengaturan kondisi penyalaan lampu berdasarkan keberadaan orang di dalam ruangan.Dengan adanya pengembangan dan penyempurnaan dalam suatu sistem


dari alat ini alangkah lebih baik lagi, jika alat ini dikembangkan dengan menambah kamera untuk mengirim gambar bila alat mendeteksi orang asing di ruangan tersebut. VI.

Daftar Pustaka

Artanto (2009), Mikrokontroler adalah sebuah alat pengendali (kontroler) berukuran mikro. Jakarta: Artanto. Budiharto, W., (2004), Interfacing Komputer dan Mikrokontroler, Jakarta: PT Elex Media Komputindo. Iswanto, (2008), Design dan Implementasi Sistem Embedded Mikrokontroler ATMega8535 dengan Bahasa Basic, Bandung: Informatika. Marry, (2010), Jenis-Jenis Mikrokontroler, http://m4rry.blogspot.com. Next System., (2011), Pelatihan Mikrokontroler dan Robotik, http://edukasi.nextsys.web.id. Prasimax Mikron., (2001), Kontrol Peralatan Listrik dgn Mikrokontroler http://www.mikron123.com. Winoto, A., (2008), Mikrokontroler AVR ATmega8/32/16/8535 dan Pemrogramannya dengan Bahasa C pada WinAVR, Bandung: Informatika. Wikipedia., (2004), Resistor, http://id.wikipedia.org/wiki/resistor. Wikipedia.,(2011),Infrared,http://en.wikipedia.org/wiki/Infrared. Wikipedia., (2013), Pengendali Mikro, http://id.wikipedia.org.

PERANCANGAN APLIKASI SISTEM OTOMATISASI LAMPU MENGGUNAKAN SENSOR GERAK BERBASIS MIKROKONTROLER PIC 16F877A. Patriot Lumban Raja

Recommend Documents