PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT PENGERING KAIN OTOMATIS DENGAN MEMANFAATKAN MIKROKONTROLER ATMega8535 dan SENSOR SHT11
LAPORAN TUGAS AKHIR
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Pendidikan Program Diploma 3
oleh :
BRIAND JUMPA SILALAHI NIM : 1205062063
JOKO HARYONO SITOMPUL NIM : 1205062085
PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN 2015
ABSTRAK Pada tugas akhir ini akan dirancang dan dibuat alat pengering kain yang berfungsi
untuk
mengeringkan
kain
secara
otomatis
dengan
memanfaatkan
Mikrokontroler ATMEGA8535 dan sensor SHT11. Komponen hardware yang digunakan penulis meliputi, power supply yang akan mensupply tiga keluaran tegangan yaitu tegangan 12 volt untuk relay, tegangan 5 volt untuk mikrokontroler dan tegangan 4,2 volt untuk modem SIM900A. Sensor SHT11 digunakan sebagai pendeteksi suhu dan kelembaban ruangan. Mikrokontroler ATMega8535 digunakan sebagai pengontrol dalam proses pengeringan secara elektronik. Relay digunakan untuk mengaktifkan hairdryer yang berfungsi sebagai pengering kain yang mengeluarkan panas dan mengaktifkan alarm yang berfungsi sebagai indikator kain sudah kering. Modem SIM900A digunakan sebagai komunikasi serial untuk memberitahukan keadaan kain di dalam ruang pengering melalui SMS yang masuk pada telepon seluler pengguna. Alat ini akan mengontrol proses pengeringan kain secara otomatis berdasarkan kelembaban dalam ruang pengering. Setelah kelembaban kain turun sampai pada batas yang telah diatur maka alat pengering akan mati secara otomatis.
Kata kunci : SMS, sensor, mikrokontroler, modem dan hairdryer.
v
DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................. i LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................. ii KATA PENGANTAR .......................................................................................... iii ABSTRAK ............................................................................................................. v DAFTAR ISI ......................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ ix DAFTAR TABEL ................................................................................................ xi BAB 1 PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Masalah .................................................................. 1
1.2
Perumusan Masalah ......................................................................... 2
1.3
Batasan Masalah .............................................................................. 2
1.4
Tujuan Penulisan Laporan ............................................................... 3
1.5
Manfaat ............................................................................................ 3
1.6
Metodologi Penulisan ...................................................................... 3
1.7
Sistematika Penulisan ...................................................................... 5
BAB 2 DASAR TEORI 2.1
Pengenalan Mikrokontroler ............................................................. 7
2.2
Mikrokontroler AVR ATMega8535 ............................................... 7 2.2.1 Fitur ATMega8535 ............................................................... 8 2.2.2 Peta Memori Mikrokontroler ATMega8535 ....................... 17
vi
2.2.3 Status Register .................................................................... 19 2.3
MOTOR LISTRIK ....................................................................... 20 2.3.1 Jenis Motor Listrik .............................................................. 22 2.3.2 Motor Arus Bolak – Balik (AC) .......................................... 23
2.4
SHT11 (Sensor Humadity and Temperature 11) .......................... 23 2.4.1 Konversi Keluaran Sensor ................................................... 24 2.4.2 Prinsip Kerja Sensor SHT11 ............................................... 27
2.5
Buzzer ........................................................................................... 30
2.6
Rangkaian Driver.......................................................................... 31 2.6.1 Relay .................................................................................... 31 2.6.2 Prinsip Kerja Relay............................................................... 32
2.7
Transistor ...................................................................................... 35
2.8
Short Message Service ( SMS ) .................................................... 39 2.8.1 Elemen-elemen SMS ............................................................ 40 2.8.2 Cara Kerja SMS .................................................................... 43
2.9
Modem GSM SIM900A ............................................................... 43
2.10 AT Command ............................................................................... 45 2.11 Bahasa Pemograman Basic........................................................... 47 BAB 3 PERANCANGAN DAN REALISASI 3.1
Perancangan Diagram Blok ......................................................... 49
3.2
Keterangan Diagram Blok............................................................ 50
3.3
Perancangan Hardware ................................................................. 51
vii
3.3.1 Rangkain Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega8535 . 51 3.3.2 Rangkaian Sensor SHT11..................................................... 54 3.3.3 Rangkaian Driver Pengering ................................................ 55 3.3.4 Rangkaian Driver Buzzer ..................................................... 56 3.3.5 Konfigurasi Modem.............................................................. 57 3.3.6 Rangkaian ISP Downloader ................................................. 58 3.3.7 Rangkain Power Supply ....................................................... 59 3.4
Perancangan Software .................................................................. 61 3.4.1 Algoritma Program .............................................................. 62 3.4.2 Diagram Alir (Flowchart) ..................................................... 64
3.5
Program Keseluruhan ................................................................... 67
BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1
Pengujian dan Analisa Rangkaian Mikrokontroler AT8535 ......... 78
4.2
Pengujian dan Analisa Rangkaian Relay....................................... 80
4.3
Pengujian Sensor SHT11 ............................................................... 81
4.4
Pengujian pengiriman SMS perintah kepada alat .......................... 91
BAB 5 SIMPULAN DAN SARAN 5.1
simpulan ........................................................................................ 94
5.2
Saran .............................................................................................. 95
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... xii LAMPIRAN
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Blok diagram fungsional ATMega8535 .............................................. 9 Gambar 2.2 Memori Data ATMega8535 .............................................................. 17 Gambar 2.3 Memori Program ATMega8535 ........................................................ 18 Gambar 2.4 Status Register ATMega8535 ........................................................... 19 Gambar 2.5 Jenis Motor Listrik ............................................................................ 22 Gambar 2.6 Simbol SHT11 (Sensor Humadity and Temperature 11) .................. 24 Gambar 2.7 Grafik Hubungan Kelembaban terhadap Keluaran Digital ............... 25 Gambar 2.8 Skema Pengambilan Data SHT11 ..................................................... 28 Gambar 2.9 Grafik Akurasi RH dan Temperatur pada berbagai tipe ................... 30 Gambar 2.10 Simbol buzzer.................................................................................. 31 Gambar 2.11 Simbol Relay ................................................................................... 32 Gambar 2.12 Struktur Relay ................................................................................. 33 Gambar 2.13 Rangkaian Transistor Tertutup ........................................................ 36 Gambar 2.14 Rangkaian Transistor Terbuka ........................................................ 37 Gambar 2.15 Grafik Kurva Karakteristik Transistor ............................................ 38 Gambar 2.16 Elemen Pendukung SMS................................................................. 40 Gambar 2.17 Modem GSM SIM900A .................................................................. 44 Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Pengering Kain ............................................... 49 Gambar 3.2 Rangkaian Sistem Minimum ATMega8535 ...................................... 53 Gambar 3.3 Rangkaian Sensor SHT11 ................................................................. 54 ix
Gambar 3.4 Rangkaian Driver Pengering ............................................................. 56 Gambar 3.5 Rangkaian Driver Buzzer .................................................................. 57 Gambar 3.6 Pin-Pin Pada Modem......................................................................... 58 Gambar 3.7 Rangkaian ISP Downloader .............................................................. 59 Gambar 3.8 Rangkaian Power Supply .................................................................. 60 Gambar 3.9 Diagram Alir Proses .......................................................................... 64 Gambar 3.10 Rangkaian Keseluruhan Sistem Pengering Kain ............................. 65 Gambar 4.1 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535......................................... 78 Gambar 4.2 Rangkaian Relay ............................................................................... 80 Gambar 4.3 Rangkaian Sensor SHT11 ................................................................. 82 Gambar 4.4 Tampilan Karakter SMS perintah pengering off ............................... 91 Gambar 4.5 Tampilan Karakter SMS perintah alarm off...................................... 92 Gambar 4.6 Tampilan Karakter SMS Untuk Cek Status ...................................... 92 Gambar 4.7 Tampilan SMS Notifikasi bahwa kain sudah kering......................... 93
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Konstanta konversi untuk Pengukuran RH ........................................... 26 Tabel 2.2 Konstanta konversi Pengukuran Temperatur ........................................ 27 Tabel 2.3 Konfigurasi Pin SHT11......................................................................... 29 Tabel 4.1 Data Hasil Pengukuran Output Mikrokontroler ATmega8535 ............. 80 Tabel 4.2 Keluaran Tegangan Mikrokontroler ke Relay ...................................... 81 Tabel 4.3 Data Hasil Pengukuran Suhu dan Kelembaban .................................... 90
xi
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Masalah Perubahan cuaca yang tidak menentu pada saat bumi sudah memasuki global
warming seperti saat ini mempengaruhi perubahan musim yang tidak menentu. Musim kemarau dan musim penghujan sudah tidak dapat diprediksikan lagi. Dikarenakan hal tersebut aktivitas manusia untuk mengeringkan pakaian cukup terganggu dengan datangnya panas dan hujan yang tidak menentu. Sangat merepotkan apabila pakaian yang kita cuci tidak kering selama berhari- hari sehingga tidak dapat dikenakan. Suhu matahari pada saat siang hari berkisar antara 330C-390C (menurut penelitian Badan Meteorologi dan Geofisika pada tahun 2015) biasanya dimanfaatkan untuk menjemur pakaian, namun cuaca yang tidak menentu memaksa manusia tidak selalu dapat memanfaatkan panas tersebut. Ketergantungan manusia pada panas matahari dalam pemanfaatannya untuk mengeringkan pakaian belum dapat ditinggalkan dikarenakan belum adanya alat dan teknologi yang mampu membantu manusia melepaskan ketergantungan terhadap panas matahari. Dengan teknologi dan ilmu pengetahuan yang memadai dapat dirancang sebuah pengering pakaian yang mampu mengeringkan pakaian secara otomatis tanpa harus tergantung pada cuaca yang ada. Dengan menggunakan mikrokontroler ATMEGA8535 sebagai pengontrolnya alat pengering ini dapat bekerja secara otomatis. Mikro yang dihubungkan dengan motor AC atau Hair Dryer sebagai sumber panas dan SHT11 sebagai sensor suhu dan kelembaban udara, dengan mengeset suhu sesuai kebutuhan dan 1
2
setelah mencapai kelembaban tertentu (kering) maka alat akan mati secara otomatis. Dipakai hairdryer yang dapat mengubah energi listrik menjadi panas, dan panas yang dikeluarkan hairdryer sesuai dengan kisaran suhu panas yang dimanfaatkan untuk mengeringkan pakaian yaitu berkisar antara 330C-390C. Dengan suhu tersebut pakaian kita dapat kering layaknya dijemur dengan matahari dan tidak perlu takut rusak karena suhu yang terlalu panas.
1.2.
Perumusan Masalah Adapun permasalahan yanng akan dibahas dalam proyek Tugas Akhir ini adalah :
1.
Bagaimana merancang alat pengering kain dengan memanfaatkan mikrokontroler ATMEGA8535 dan sensor SHT11.
2.
Bagaimana membuat alat pengering kain dengan memanfaatkan mikrokontroler ATMEGA8535 dan sensor SHT11.
1.3.
Batasan Masalah
`
Untuk mendapatkan pembahasan semaksimal mungkin dan agar mudah dipahami serta menghindari pembahasan yang terlalu meluas maka pembatasan masalah sangat dibutuhkan. Adapun batasan masalah yang dibahas dalam laporan tugas akhir ini adalah: 1.
Membahas mikrokontroler ATMEGA8535 sebagai pengendali utama
2.
Membahas sensor SHT11 pendeteksi input
3
1.4.
Tujuan Penulisan Laporan
Tujuan utama dalam pembuatan laporan tugas akhir ini adalah: 1.
Sebagai salah satu mata kuliah tugas akhir pada semester VI untuk pendidikan Diploma III bagi mahasiswa jurusan Teknik Elektro, Program Studi Teknik Telekomunikasi, Politeknik Negeri Medan
2.
Membuat alat pengering kain secara otomatis
3.
Mewujudkan sebuah alat yang dapat mengeringkan kain secara otomatis
1.5.
Manfaat
Dalam perancangan dan pembuatan Tugas Akhir ini, maka manfaat yang diperoleh : 1.
Untuk mengeringkan kain basah otomatis dengan menggunakan alat yang telah dibuat .
2.
Dapat menjadi referensi untuk mahasiswa / mahasisiwi lain, agar nantinya alat ini dapat dikembangkan lebih jauh.
3.
Bagi penulis, dapat menambah pengetahuan yang banyak dan pengalaman pada bidang telekomunikasi.
1.6.
Metodologi Penulisan Metodologi penulisan yang digunakan penulis dalam penulisan laporan tugas
akhir ini adalah:
4
1.
Studi Literatur Metode ini merupakan metode pengumpulan data dan referensi dari media cetak atau media elektronik yang menunjang dalam penyusunan dan pembuatan tugas akhir ini.
2.
Penjadwalan Sebelum melakukan desain rangkaian dan alat, terlebih dahulu membuat jadwal dari kegiatan yang akan dilakukan sehingga pekerjaan dapat berjalan teratur.
3.
Perancangan Merancang
alat
pengering
kain
dengan
memanfaatkan
mikrokontroler
ATMEGA8535 dan sensor SHT11 dengan seefektif mungkin dan minimalis agar aplikatifnya mudah diletakkan di tempat apapun.
4.
Pembuatan Memilih komponen dan perangkat yang dibutuhkan berdasarkan teori dan referensi dari alat tersebut.
5.
Pengujian di laboratorium Melakukan pengujian terhadap alat pengering kain dan melakukan simulasi pendeteksian kain basah di laboratorium.
5
6.
Analisa Data Mengumpulkan data-data dan menganalisa data dari pengujian yang telah dilakukan di laboratorium apakah data yang diperoleh sesuai dengan yang diharapkan.
7.
Kesimpulan Menyimpulkan hasil yang diperoleh dari pengujian alat dan juga dari data-data yang telah diperoleh dari proses awal pembuatan sampai dengan akhir pembuatan.
1.7.
Sistematika Penulisan Adapun sistematika pembahasan dalam penulisan laporan tugas akhir ini adalah
sebagai berikut :
BAB I. PENDAHULUAN Berisikan tentang latar belakang, tujuan penulisan, batasan masalah, metode pembahasan dan sistematika penulisan laporan.
BAB II. DASAR TEORI Berisikan tentang referensi penunjang yang menjelaskan tentang fungsi dari perangkatperangkat yang digunakan dalam pembuatan tugas akhir ini.
6
BAB III. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN Menguraikan tahapan maupun proses perancangan dan pembuatan dari pemilihan spesifikasi alat, pembuatan diagram blok dan diagram flowchart untuk perangkat lunak yang dibuat.
BAB IV. PENGUJIAN DAN ANALISA Bab ini menjelaskan tentang pengujian dan analisa data dari alat antara lain rangkaian tiap blok, pengukuran rangkaian secara keseluruhan.
BAB V. PENUTUP Berisikan simpulan dari seluruh rancangan yang telah dibuat beserta saran-saran kepada pembaca guna perbaikan dan pengembangan proyek.
