PERANCANGAN SISTEM REMOTE DALAM MENGONTROL BEBAN DENGAN MEDIA KOMUNIKASI RF BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 328P Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S1) pada Departemen Teknik Elektro Sub Jurusan Teknik Komputer
Oleh
Erik Bery Krista. S 100422040
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016
1 Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
TUGAS AKHIR
Pada saat ini banyak alat alat elektronika ( beban) yang digunakan antara lain TV, kipas angin, loud speaker, lampu penerangan, pendingin ruangan, lemari pendingin dan banyak lagi, yang dimana terdapat kendala dalam pengontrolan secara ON dan OFF. Dalam hal ini dibutuhkan sistem remot pengendali . Perancangan suatu sistem remot kontrol jarak jauh yang dimana pengontrolan dilakukan dengan cara menekan tombol push button switch. Mikrokontroler ATMega 328P digunakan sebagai pengendali rangkaian. Radio frekuensi (RF) digunakan sebagai media komunikasi dengan frekuensi kerja sebesar 433 Mhz dan pengontrolan alat alat elektronika ( beban)
dilakukan
dengan menggunakan relay sebagai driver kontrol.
Kata kunci : Sistem Remot, Komunikasi RF, Mikrokontroler ATMega 328P, Driver kontrol.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan, yang senantiasa melimpahkan rahmat, karunia dan kasih sayang-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan
Tugas
Akhir
ini
dengan
judul
“PERANCANGAN
SISTEMREMOTE DALAM MENGONTROL BEBAN DENGAN MEDIA KOMUNIKASI RF BERBASIS MIKROKONTROLERATMEGA 328P”. Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan Program Pendidikan Sarjana Jurusan Teknik Elektro. Dalam penyelesaian Tugas Akhir ini penulis banyak mendapatkan bimbingan, bantuan dan motivasi dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih dan penghargaan kepada : 1. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si, selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU. 2. Bapak Rahmat Fauzi ST, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FTUSU. 3. Bapak Dr. Ali Hanafiah Rambe, ST, MT, sebagai dosen wali penulis Departemen Teknik Elektro FT-USU. 4. Bapak Ir. Kasmir Tanjung, MT, selaku dosen pembimbing yang telah banyak membantu, mengarahkan serta meluangkan waktu serta pikiran dalam membimbing penulis guna penyusunan Tugas Akhir penulis. 5. Bapak Rahmat Fauzi ST, MT dan Bapak Dra. Hasdari Helmi, MT selaku penguji Tugas Akhir yang telah memberikan banyak masukan dan arahan demi kesempurnaan Tugas Akhir ini.
Universitas Sumatera Utara
6. Seluruh dosen pengajar dan staf pegawai Departemen Teknik Elektro FT USU. 7. Terima kasih yang tak terhingga yang tulus dan ikhlas kepada Orang Tua tercinta, Ayahanda Bahtera Sebayang, Ibuda tercinta Rosani Perangin-Angin, adik-adiku Jesika, dan Daniel yang selalu memberikan semangat pada diri penulis dan memberikan dukungan moral dan materil selama masa pendidikan. 8. Teman seperjuangan di DepartemenTeknikElektro FT-USU, yaitu Bukry, Elda, Doli, Adi, Muti, Leo, Budi, Ronal, Jackson, Manasye, Rinaldi, Wilfrid, Yetty, dan juga teman-teman yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Terima kasih untuk kebersamaan, dukungan, bantuan dan doanya. Penulis menyampaikan dari Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan dan kelemahan serta masih diperlukan penyempurnaan, hal ini tidak terlepas dari keterbatasan kemampuan pengetahuan dan pengalaman yang penulis miliki. Semoga Tugas Akhir in idapat bermanfaat.
Medan, 28 Maret 2016 Penulis :
Erik Bery Krista Sebayang NIM :100422040
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ...................................................................................................... iii KATA PENGANTAR .................................................................................... iv DAFTAR ISI................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... ix DAFTAR TABEL ......................................................................................... xii BAB I
PENDAHULUAN ........................................................................... 1 1.1 Latar Belakang .......................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah ..................................................................... 1 1.3 Batasan Masalah ....................................................................... 2 1.4 Tujuan Penulisan ....................................................................... 2 1.5 Metodologi Penulisan ................................................................ 2 1.6 Sistematika Penulisan ................................................................ 3
BAB II
DASAR TEORI.............................................................................. 4 2.1
Wireless................................................................................... 4
2.2
RF (Radio Frequency).............................................................. 6 2.2.1 Modul RF 433 Mhz WLS107B4B ................................ 8 2.2.2 Prinsip Kerja Sistem RF dengan ATMega 328P…….... 9
2.3
Serial Komunikasi ................................................................ . 13
2.4
Power Supply ........................................................................ 15
2.5
Mikrokontroler ATMega 328P ............................................. 21
2.6
Software IDE 1.0.5 Arduino ................................................. 23
2.7
LCD....................................................................................... 24
Universitas Sumatera Utara
2.7.1 Konfigurasi Pin LCD ................................................... 25 2.8
Transistor Sebagai Driver ..................................................... 28
2.9
Relay ..................................................................................... 30
2.10 Push Button Switch ............................................................... 31
BAB III PERANCANGAN SISTEM ........................................................ 33 3.1 Spesifikasi Sistem................................................................... 31 3.2 Perancangan Perangkat Keras ................................................ 34 3.2.1
Rangkaian Power Supply ............................................. 35
3.2.2
Rangkaian Tombol Kontrol .......................................... 36
3.2.3
Rangkaian Pengiriman Data dan Penerimaan DataDenganModul RF RX 433 Mhzdan RF TX 433 Mhz ........................................................................ 37
3.2.4
Rangkaian LCD ............................................................ 39
3.2.5
Rangkaian Driver.......................................................... 40
3.2.6
Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega 328P .............................................................. 44
3.3 Perancangan Perangkat Lunak ............................................... 44 3.4 Rangkaian Keseluruhan Secara Sistem…………………….. 47
BAB IV PENGUJUIAN Dan ANALISA................................................... 50 4.1 Pengujian Pada Power Supply ................................................ 50 4.2 Pengujian dan Analisa PadaTombol Kontrol ......................... 51 4.3 Analisa Pada Pengiriman Data dan Penerimaan Data Dengan Modul RF RX 433 Mhz dan RF TX 433 Mhz ......... 51
Universitas Sumatera Utara
4.4 Pengujian Pada LCD .............................................................. 52 4.5 Analisa Pada Driver Beban .................................................... 62 4.6 Pengujian Pengontrolan Beban .............................................. 63 4.7 Pengujian Sistem Secara Keseluruhan ................................... 82
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 83 5.1
Kesimpulan ............................................................................ 83
5.2
Saran ...................................................................................... 84
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1
ModulRF 433 Mhz WLS107B4B ............................................ 9
Gambar 2.2
Bentuksinyal ASK................................................................... 10
Gambar 2.3
Pentransferan data Atemaga 328 kemodul RF TX ................. 11
Gambar 2.4
Penerimaan data dariModul RF RX keAtemega 328 .............. 12
Gambar 2.5
Protokol UART ....................................................................... 14
Gambar 2.6
Rangkaian Power Supply dan Regulator................................. 15
Gambar 2.7
Transformator......................................................................... 16
Gambar 2.8
Penyearah gelombang penuh ................................................. 16
Gambar 2.9
Bentuk gelombang keluaran penyearah gelombang penuh .... 17
Gambar 2.10 Rangkaian penyearah dengan menggunakan penyaring kapasitor ................................................................................. 17 Gambar 2.11 Keluaran penyearah gelombang penuh dengan penyaring kapasitor. ................................................................................ 18 Gambar 2.12 Bentuk fisik dan simbol regulator 78xx ................................. 20 Gambar 2.13 Blok diagram power supply ................................................... 20 Gambar2.14.a Architecture ATMega 328P .................................................... 22 Gambar2.14.b Konfigurasi Pin Atmega328P ................................................. 23 Gambar 2.15 Tamplian software IDE 1.0.5 Arduino................................... 24 Gambar 2.16 LCD karakter 2x16................................................................. 25 Gambar 2.17 Junction pada transistor .......................................................... 28 Gambar 2.18 Rangkaian pembiasan pada transistor .................................... 29 Gambar 2.19 Transistor sebagai driver ........................................................ 29 Gambar 2.20 Relay ...................................................................................... 30 Gambar 2.21 Push button switch ................................................................. 32
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.1
Blok diagram system secara keseluruhan ............................... 33
Gambar 3.2
Rangkaian power supply bagiansistem remote ...................... 35
Gambar 3.3
Rangkaian power supply bagian system penerima kontrol beban .......................................................................... 36
Gambar 3.4
Rangkaiantombolkontroldihubungkanke ATMega 328P pada sistem remote ........................................................ 37
Gambar 3.5
Rangkaian penerima data ....................................................... 38
Gambar 3.6
Rangkaian pengirim data........................................................ 38
Gambar 3.7
Rangkaian LCD pada bagian sistem remote .......................... 39
Gambar 3.8
Rangkaian LCD pada bagian system penerima kontrol beban ..................................................................................... 40
Gambar 3.9.a Rangkaian driver pengendali output 1 dihubungkan pada ATMega 328P sistem penerima kontrol beban ............ 41 Gambar 3.9.b Rangkaian driver pengendali output 2dihubungkan pada ATMega 328P sistem penerima kontrol beban ............ 42 Gambar 3.9.c Rangkaian driver pengendali output 3dihubungkan pada ATMega 328P sistem penerima kontrol beban ............ 42 Gambar 3.9.d Rangkaian driver pengendali output 4dihubungkan pada ATMega 328P sistem penerima kontrol beban ............ 42 Gambar 3.9.e Rangkaian driver pengendali output 5dihubungkan pada ATMega 328P sistem penerima kontrol beban ............ 43 Gambar 3.9.f Rangkaian driver pengendali output 6dihubungkan pada ATMega 328P sistem penerima kontrol beban ............ 43 Gambar 3.9.g Rangkaian driver pengendali output 7dihubungkan pada ATMega 328P sistem penerima kontrol beban ............ 43
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.10
Rangkaian sistem minimum mikrokntrolerAtmega 328P ..... 44
Gambar 3.11
Flowchart pada system Remote ............................................ 45
Gambar 3.12
Flowchart pada system penerima kontrol beban ................... 47
Gambar 3.13
Rangkaian keseluruhan pada sistem remote ......................... 48
Gambar 3.14
Rangkaian keseluruhan pada system kontrol beban.............. 49
Gambar 4.1
Pengujian LCD pada sistem remote dimana pesan dapat ditampikan............................................................................. 54
Gambar 4.2
Pengujian LCD pada sistem remote pesan tidak dapat ditampilkan ........................................................................... 57
Gambar 4.3
Pengujian LCD pada sistem penerima kontrol beban dimana pesan dapat ditampilkan ............................................ 58
Gambar 4.4
Pengujian LCD pada sistem penerima kontrol beban dimana pesan tidak dapat ditampilkan ................................... 61
Gambar 4.5
Pengujianrangkaian driver pengendali ................................... 62
Gambar 4.6
Pengujian alat dengan tombol “1” dan “4” ditekan pada sistem remote dengan jarak antara system penerima kontrol beban sejauh 15 meter dan panjang antena pada kedua sistem sepanjang 20 cm ..................................... 82
Gambar 4.7
Pengujian alat dengan lampu “1” dan “4” menyala pada sistem penerima kontrol beban dengan jarak antara sistem remote sejauh 15 meter dan panjang antena pada kedua sistem sepanjang 20 cm .............................................. 82
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL Tabel 1
Pengujian diruang terbuk apada jarak 1 meter antara kedua sistem tanpa menggunakan antena dengan tegangan 9 Volt yang diberikan pada modul transmitter……………….… 64
Tabel 2
Pengujian diruang terbuka pada jarak 12 meter antara kedua sistem, dengan menggunakan antena dikedua sistem sepanjang 10 cm dan tegangan 9 Volt yang diberikan pada modul transmitter. .................................................................................... 65
Tabel 3
Pengujian dirungan gedung pada jarak 25 meter antara kedua sistem, dengan menggunakan antena dikedua system sepanjang 20 cm dan tegangan 9 Volt yang diberikan pada modul transmitter. .................................................................................... 66
Tabel 4
Pengujan diruang terbuka pada jarak 35 meter antara kedua sistem, dengan menggunakan antenna dikedua system sepanjang 20 cm dan tegangan 9 Volt yang diberikan pada modul transmitter. ................................................................................... 67
Tabel 5
Pengujian diruang terbuka jarak antara kedua sistem 40 meter, dengan menggunakan antena dikedua system sepanjang 20 cm dan tegangan 9 Volt yang diberikan pada modul transmitter. ..... 68
Tabel 6
Pengujian diruangan gedung pada jarak 35 meter antara kedua
Universitas Sumatera Utara
sistem, dengan menggunakan antena dikedua sistem sepanjang 20 cm dan tegangan 12 Volt yang diberikan pada modul transmitter. ................................................................................... 69 Tabel 7
Pengujan diruang terbuka pada jarak 45 meter antara kedua sistem, dengan menggunakan antenna dikedua sistem sepanjang 20 cm dan tegangan 12 Volt yang diberikan pada modul transmitter. ................................................................................... 70
Tabel 8
Pengujian diruang terbuka jarak antara kedua sistem 50 meter, dengan menggunakan antena dikedua sistem sepanjang 20 cm dan tegangan 12 Volt yang diberikan pada modul transmitter. .... 71
Tabel 9
Pengujan diruang terbuka pada jarak 50 meter antara kedua sistem, dengan menggunakan antenna dikedua system sepanjang 50 cm dan tegangan 9 Volt yang diberikan pada modul transmitter. ................................................................................... 72
Tabel 10
Pengujian dirungan gedung pada jarak 50 meter antara kedua sistem, dengan menggunakan antena dikedua system sepanjang 50 cm dan tegangan 9 Volt yang diberikan pada modul transmitter. .................................................................................... 73
Tabel 11
Pengujan diruang terbuka pada jarak 70 meter antara kedua
Universitas Sumatera Utara
sistem, dengan menggunakan antenna dikedua system sepanjang 50 cm dan tegangan 9 Volt yang diberikan pada modul transmitter. ................................................................................... 74 Tabel 12
Pengujian dirungan gedung pada jarak 65 meter antara kedua sistem, dengan menggunakan antena dikedua system sepanjang 50 cm dan tegangan 9 Volt yang diberikan pada modul transmitter. .................................................................................... 75
Tabel 13
Pengujian dirungan gedung pada jarak 70 meter antara kedua sistem, dengan menggunakan antena dikedua system sepanjang 50 cm dan tegangan 9 Volt yang diberikan pada modul transmitter. .................................................................................... 76
Tabel 14
Pengujan diruang terbuka pada jarak 80 meter antara kedua sistem, dengan menggunakan antenna dikedua system sepanjang 50 cm dan tegangan 9 Volt yang diberikan pada modul transmitter. ................................................................................... 77
Tabel 15
Pengujan diruang terbuka pada jarak 85 meter antara kedua sistem, dengan menggunakan antenna dikedua system sepanjang 50 cm dan tegangan 9 Volt yang diberikan pada modul transmitter. ................................................................................... 78
Universitas Sumatera Utara
Tabel 16
Pengujan diruang terbuka pada jarak 100 meter antara kedua sistem, dengan menggunakan antenna dikedua system sepanjang 50 cm dan tegangan 12 Volt yang diberikan pada modul transmitter. ................................................................................... 79
Tabel 17
Pengujian dirungan gedung pada jarak 70 meter antara kedua sistem, dengan menggunakan antena dikedua system sepanjang 50 cm dan tegangan 12 Volt yang diberikan pada modul transmitter. .................................................................................... 80
Tabel 18
Pengujian dirungan gedung pada jarak 75 meter antara kedua sistem, dengan menggunakan antena dikedua system sepanjang 50 cm dan tegangan 12 Volt yang diberikan pada modul transmitter. .................................................................................... 81
Universitas Sumatera Utara
