PERANCANGAN PROTOTIPE SISTEM PENGENDALI KANAL AIR DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8535 TUGAS AKHIR
Diajukan oleh: Dzulfikar Akmaludin 07.01.2211 Rudy Hermawan
07.01.2220
JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER AMIKOM YOGYAKARTA 2010
PERANCANGAN PROTOTIPE SISTEM PENGENDALI KANAL AIR DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8535 TUGAS AKHIR Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai gelar Ahli Madya Pada jenjang diploma III jurusan Teknik Informatika
Diajukan oleh: Dzulfikar Akmaludin 07.01.2211 Rudy Hermawan
07.01.2220
JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER AMIKOM YOGYAKARTA 2010
DESIGN CONTROL OF PROTOTIPE WATER CANAL SYSTEM USING MICROCONTROLLER ATMEGA8535 PERANCANGAN PROTOTIPE SISTEM PENGENDALI KANAL AIR DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8535 Rudy Hermawan
07.01.2220
Dzulfikar Akmaludin
07.01.2211
JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA STMIK AMIKOM YOGYAKARATA ABSTRACT Nowadays, floods are familiar around us. Many of the efforts taken to overcome the flood disaster. Dam water has several doors that function as water channels opening and closing for the stream and keep the flow of water. Ups and downs of water discharge can’t be predicted accurately, and so we need human to always control the height of discharge water will be used as reference in determining the height of open canal door. In terms of controlling the human role becomes very important. When humans make mistakes in control, then open the door heights are not in accordance with the height of the canal water discharge, resulting in an unstable water flow. The authors combine to realize the automation of canal water effectively and efficiently, in preparing the final chance with the title "Design Of Canal Water Control System Prototype Using Microcontroller AT8535". How the tools we've created is when the water discharge increases, then the floodgates will open wider automatically adjusts to the height of discharge water. At the time of discharge of water has decreased, the height of the door will automatically narrows. Keywords: Water Canal, Automation, Microcontroller
1. Pendahuluan Sistem kendali secara otomatis di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi belakangan ini berkembangan dengan pesat. Dengan adanya kemajuan di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi menghasilkan inovasi baru yang berkembang menuju lebih baik. Hal ini dapat dilihat jangkauan aplikasinya mulai dari rumah tangga hingga peralatan yang canggih. Bendungan air merupakan konstruksi yang dibangun untuk menahan laju air. Bendungan air memiliki pintu kanal air yang berfungsi sebagai pembuka dan penutup untuk mengalirkan maupun menahan aliran air. Ketika debit air diatas standar kapasitas bendungan, maka pintu kanal air akan membuka. Sedangkan debit air dibawah standar kapasitas maka pintu air akan menutup. Turun naiknya debit air tidak dapat diperkirakan secara akurat, sehingga dibutuhkan orang untuk selalu mengontrol ketinggian debit air. Untuk mengatasi kesalahan manusia dalam pengontrolan tersebut perlu adanya perbaikan sistem, dengan cara membuat sistem otomatisasi kanal air. Dalam perancangan implementasi sistem otomatisasi kanal air, masalah – masalah yang dipecahkan adalah meliputi sistem pengendali kanal air, arsitektur perangkat keras, meliputi : perangkat elektronik dan mekanik. Dari keterangan diatas maka penulis padukan untuk merealisasi otomatisasi kanal air yang efektif dan efisien, dalam kesempatan penyusunan Tugas Akhir dengan judul “Perancangan Prototipe Sistem Pengendali Kanal Air Dengan Menggunakan Mikrokontroler AT8535”.
2. Landasan Teori 2.1 Tinjauan Pustaka Berdasarkan
study
literature
yang
penulis
lakukan.
Penulis
membandingkan dua judul yang hampir sama sebagai tinjauan pustaka, antara lain: a. Laporan Tugas Akhir Prototipe Pengukur Ketinggian Air Otomatis Berbasis Mikrokontroler ATMega8535 menggunakan bahasa Bascom AVR 1. Laporan dengan judul tersebut adalah laporan pembuatan aplikasi yang digunakan dalam mengukur ketinggian air secara otomatis dan hasil dari ketinggian air tersebut ditampilkan pada layar display format angka dalam satuan sentimeter. Secara singkat cara kerja aplikasi pengukur ketinggian air otomatis berbasis mikrokontroler ATMega8535 menggunakan bahasa Bascom AVR tersebut adalah ketika sensor menerima rangsang yaitu berupa ketinggian air, maka sensor akan mengirim data pada mikrokontroler dan mikrokontroler akan memberikan output data berupa ketinggian air pada layar display. Kesamaan tugas akhir yang akan penulis buat dengan laporan tugas akhir tersebut adalah pada bagian implementasi penggunaan mikrokontroler yaitu
menggunakan
mikrokontroler
ATMega8535
dan
pada
bahasa
pemograman yaitu menggunakan bahasa pemrograman BASCOM. Perbedaannya adalah pada bagian implementasi, penulis membuat sistem otomatisasi kanal air yang menitik beratkan pada pintu kanal air, sedangkan pada laporan pengukur ketinggian air otomatis berbasis mikrokontroler ATMega8535, implementasi pada otomatisasi alat pengukur ketinggian debit air yang hasilnya ditampilkan dalam format display.
1
Hendro Wibowo, Universitas Gadjah Mada, 2008
2.2 Dasar Teori Dasar teori dari “Prototipe sistem kendali kanal air menggunakan mirkokontroler ATMega8535” 2.2.1
Perangkat Keras
Perangkat keras atau hardware merupakan perangkat keras dari sebuah sistem sehingga dapat dilihat oleh mata. Perangkat dalam sebuah sistem kanal air otomatis dapat dikelompokan menjadi dua yaitu: (A) Mekanik, (B) Elektronik A. Bagian Mekanik Mekanik adalah bagian – bagian dari kanal air yang melakukan gerakan – gerakan secara langsung, misalnya: 1. Tongkat alumunium sebagai tongkat penyentuh sensor yang bertipe “rel”. 2. Motor power window atau motor penggerak sebagai penggerak pintu kanal air. 3. Switch atau saklar sebagai sensor yang di jadikan acuan pendeteksi ketinggian air. 4. Plat besi yang digunakan sebagai pintu kanal. 5. Pelampung yang terbuat dari plastik, pelampung tersebut mempunyai ruang kedap udara agar daya angkatnya lebih kuat yang di gunakan sebagai pendorong tongkat alumunium untuk memicu saklar (switch). 6. Mega box yang terbuat dari plastik, digunakan sebagai tempat penampung air. 7. Karet kaca swing sebagai pelipis pada bagian sisi kanan – kiri plat besi pintu kanal yang digunakan untuk penyekat agar air tidak bocor
B. Bagian Elektronik Bagian elektronik terbuat dari komponen – komponen elektronika yang dirangkai sedemikian rupa sehingga dapat mendukung kinerja kanal air. Bagian elektronik pada kanal air yaitu: (1) Pengendali mikro atau mikrokontroler, (2) Rellay. 1. Pengendali mikrokontroler www.max-tron.com Mikrokontroler adalah piranti elektronik berupa IC (Integrated Circuit) yang memiliki kemampuan manipulasi data (informasi) berdasarkan suatu urutan instruksi (program) yang dibuat oleh programmer. a.
ATMega8535 Mikrokontroler tipe ATMega8535 termasuk dalam keluarga
megaAVR merupakan suatu mikrokomputer dengan lebar bus data 8 bit berbasis RISC ( Reduced Instruction Set Computing ) dengan kecepatan maksimal 16 MHz yang menggunakan konsumsi daya rendah. 2. Adaptor (power supply) Adaptor merupakan seumber tegangan DC, adaptor pada rangkaian ini mempunyai tegangan max 12V yang digunakan untuk mensupply tegangan rangkaian mikrokontroller, sensor, dan relay. 3. Relay Relay adalah salah satu komponen elektronika yang digunakan untuk menyambung dan memutus aliran listrik dalam suatu rangkaian eletronika. Komponen ini hampir sama kegunaannya dengan saklar. Namun relay merupakan komponen yang berkerja dengan menggunakan elektromagnetik.
4. Komponen Pelengkap Adapun komponen – komponen pelengkap yang terdapat dalam rangkaian elektronika tersebut adalah sebagai berikut. a.
Transistor Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat,
sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. b. Kapasitor Kapasitor atau yang sering disebut kondensator adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. c. Resistor Resistor adalah komponen elektronik dua saluran yang didesain untuk menahan arus listrik dengan memproduksi penurunan tegangan diantara kedua salurannya sesuai dengan arus yang mengalirinya. d. IC Regulator 7805 Sirkuit terpadu seri 78xx (kadang-kadang dikenal sebagai LM78xx) adalah sebuah keluarga sirkuit terpadu regulator tegangan linear monolitik harga tetap. e. Dioda Dioda secara umum berfungsi untuk memperbolehkan arus listrik mengalir dalam suatu arah (disebut kondisi panjar maju) dan untuk menahan arus dari arah sebaliknya (disebut kondisi panjar mundur).
2.2.2
Perangkat Lunak Perangkat lunak atau software merupakan perangkat lunak dari sebuah
sistem sebagai pengontrol dari perangkat keras. Perangkat lunak yang digunakan dalam Prototipe sistem kendali kanal air menggunakan mirkrokontroler ATMEGA8535 adalah dengan Bascom AVR. 2.2.2.1 BASCOM AVR Bascom AVR adalah salah satu tool untuk pengembangan / pembuatan program untuk kemudian ditanamkan dan dijalankan pada microcontroller terutama microcontroller keluarga AVR . Bascom AVR juga bisa disebut sebagai IDE (Integrated Development Environment) yaitu lingkungan kerja yang terintegrasi, karena disamping tugas utamanya (meng-compile kode program menjadi file HEX / bahasa mesin), BASCOM-AVR juga memiliki kemampuan atau fitur lain yang berguna sekali. 3. PERANCANGAN SISTEM Sistem dan alat yang diharapkan memiliki kinerja maksimal ketika perancangan alat di gunakan sesuai prosedur. 3.1 PERANCANGAN PERANGKAT KERAS Pengukur ketinggian air otomatis berbasis mikrokontroller ATMEGA8535 dibagi menjadi tiga blok, yaitu blok masukan, blok proses, dan blok keluaran yang masing – masing blok mempunyai beberapa komponen.
Masukan
Proses
Mikrokontroller ATMega8535
Keluaran
Relay
Motor penggerak
Input kendali Lingkungan luar
Switch Gambar 3.1 Blok diagram perangkat keras
3.1.1 Blok Masukan Blok masukan terdiri dari atas saklar atau switch. Saklar berfungsi untuk memberikan nilai masukan pada ketinggian sensor, tinggi maksimum permukaan air, tinggi minimum permukaan air, dan menggerakkan motor power window secara otomatis. Saklar dihubungkan ke mikrokontroller ATMEGA8535 melalui port B sebagai masukan pada mikrokontroler. 3.1.2 Blok Proses Mikrokontroler produk dari seri ATMEGA8535 menjadi komponen utama pada rangkaian kendali ini, mikrokontroler ini terprogram perangkat lunak sebagai pengendali kanal air yang telah di compile, selanjutnya di download (dimasukan) kedalam mirkrokontroler. Mikrokontroler yang telah terprogram menjadi otak dari perancangan alat, selanjutnya siap untuk dihubungkan dengan bagian lain atau input – output (I/O) antara lain motor penggerak dan relay
3.1.4 Blok Keluaran Blok keluaran terdiri atas relay dan motor penggerak. Motor penggerak berfungsi untuk menggerakkan pintu kanal air secara vertikal baik kebawah maupun keatas. Motor power window dihubungkan ke mikrokontroler ATMEGA8535 melalui port D sebagai keluaran. 3.2 Perancangan Mekanik Keseluruhan skema perancangan mekanik dari Prototipe sistem kendali kanal air menggunakan mikrokontroler ATMega8535 adalah sebagai berikut
3.2 Skema perancangan mekanik keseluruhan
3.3 Perancangan Software Program Berikut adalah skema perancangan program:
Mulai
Saklar 1,2,3 On Pintu buka step 3 Saklar 1,2,3,4 On Pintu buka step 4 Saklar 1,2,3,4,5 On Pintu buka step 5 Saklar 1,2 On Pintu buka step 2 Saklar 1On
Pintu buka step 1 Saklar 1,2,3,4,5 Off Pintu air buka step 0
Selesai
Gambar 3.3 Diagram Alur Sistem \
4. PEMBAHASAN 4.1 BAGIAN PERANGKAT KERAS 1. Blok Rangkaian Keseluruhan Rangkaian keseluruhan terdapat rangkaian mikrokontroler yang hanya dapat di aliri tegangan sebesar 5 volt. Pada mainboard rangkaian input tegangan awal sebesar 12 volt, lalu masuk kedalam regulator (7805) agar tegangan yang dihasilkan menjadi 5volt. Setelah tegangan yang dihasilkan menjadi 5 volt dikuatkan dengan transistor (TIP41) sebagai penguat tegangan input agar tetap 5 volt. Tegangan sebesar 5 volt disimpan pada kapasitor (elco) lalu di alirkan ke mikrokontroler ATMega 8535. Rangkaian mikrokontroler terdiri dari beberapa modul yang di gunakan sebagai input dan output. Sebagai pengendali utama atau proses yang akan digunakan untuk mengendalikan alat. Pada rangkaian mikrokontroler terdapat modul yang digunakan sebagai output motor penggerak yang dihubungkan dengan relay (driver motor). Relay yang digunakan disini berjenis SPDT (Single Pole Double Throw), yang dimaksud SPDT adalah relay tersebut dapat menerima satu masukan dan menghasilkan dua keluaran yaitu motor DC dapat berputar dua arah tanpa harus membalik kutub negatif dan positif arus.
Gambar 4.1 Skematik Rangkaian Keseluruhan \
4.1.2 Mekanik A. Rangkaian mekanik keseluruhan Pada bagian ini adalah menampilkan keseluruhan dari rancangan mekanik yang dibuat. Dari bagian switch, pelampung sampai dengan pintu kanal air.
Gambar 4.2 Rangkaian mekanik keseluruhan tampak samping
Gambar 4.3 Rangkaian mekanik keseluruhan tampak depan
Gambar 4.4 Rangkaian mekanik keseluruhan tampak atas 4.1.3
TABEL PERCOBAAN
Dalam pengujian yaitu pengujian hasil akhir dari alat yang telah dibuat. Berikut adalah tabel percobaan alat yang telah dibuat, penulis melakukan dua kali percobaan.
Percobaan Pertama
No
Tinggi Pintu
Tinggi Debit
Lebar Buka
Lebar Buka
(cm)
Air(cm)
Pintu(cm)
Pintu (step)
1
0,2
0
0
0 step
2
1
4,5
0,8
1 step
3
1,8
9
1,6
2 step
4
2,6
13
2,4
3 step
5
3,4
17
3,2
4 step
6
4,2
21
4
5 step
Tabel 4.1 Percobaan Alat I Percobaan kedua
No
Tinggi Pintu
Tinggi Debit
Lebar Buka
Lebar Buka
(cm)
Air(cm)
Pintu(cm)
Pintu (step)
1
0
0
0
0 step
2
0,8
4,5
0,8
1 step
3
1,6
9
1,6
2 step
4
2,4
13
2,4
3 step
5
3,2
17
3,2
4 step
6
4
21
4
5 step
Tabel 4.2 Percobaan Alat II Melihat dari data kedua tabel diatas, alat otomatisasi pintu kanal air tersebut dapat dikatakan sukses karena dapat berjalan dengan baik. Yaitu sesuai yang diharapkan setiap step putaran berjarak 0,8 sentimeter.
5.1 KESIMPULAN Dari uraian serta pembahasan keseluruhan materi pada bab – bab sebelumnya dapat di ambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Mikrokontroler ATMega8535 dapat digunakan sebagai sistem kendali pada kanal air dengan baik 2. Dalam pemasangan sisitem mekanik dan elektronik membutuhkan tingkat ketelitian yang tinggi agar alat atau simulasi yang di buat berjalan sesuai dengan harapan. 5.2 SARAN Adapun saran yang dapat di ajukan guna untuk mengembangkan dari sistem kendali kanal air yang telah dibuat yaitu: 1. Pengembangan kanal air disertakan display ketinggian air sehingga dapat dibuat grafik sesuai dengan periode yang telah ditentukan 2. Pengembangan dalam aspek sensor, yaitu menggunakan lebih dari jenis sensor biasa, agar nilainya lebih akurat.
Daftar Pustaka Bejo, Agus. C & AVR Rahasia Kemudahan Bahasa C dalam Mikrokontroler ATMega8535. Yogyakarta : Graha Ilmu, 2008. Iswanto. BELAJAR SENDIRI - MIKROKONTROLER AT90S2313 DENGAN BASIC COMPILER. Yogyakarta : Andi Offset, 2009. Wardana, Lingga. BELAJAR SENDIRI Mikrokontroler AVR Seri ATMega 8535 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi. Yogyakarta : Andi Offset, 2006. http://id.wikipedia.org/wiki/Kapasitor, Pengertian Kapasitor (diakses tanggal 03 Februari 2010 pukul 00:32) http://id.wikipedia.org/wiki/Resistor, Resistor (diakses tanggal 03 Februari 2010 pukul 00:37) http://id.wikipedia.org/wiki/78xx, IC 78xx (diakses tanggal 03 Februari 2010 pukul 00:45) http://id.wikipedia.org/wiki/Transistor, Transistor (diakses tanggal 03 Februari 2010 pukul 00:50) http://id.wikiSpedia.org/wiki/Dioda, Pengertian Dioda (diakses tanggal 03 Februari 2010 pukul 01:00) http://www.klinikrobot.com/productkr125.php, KR-125 USB ISP Downloader for AVR & AT89 (diakses tanggal 12 Januari 2010 pukul 11:30)
