RANCANG BANGUN PORTAL OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA8535 DENGAN SENSOR PIR (PASSIVE INFRARED)
Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Memperoleh Gelar Ahli Madya Program Diploma III Ilmu Komputer
Diajukan Oleh : MUHAMMAD SAFEI M3307055
PROGRAM DIPLOMA III ILMU KOMPUTER FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET 2010
HALAMAN PERSETUJUAN
RANCANG BANGUN PORTAL OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA8535 DENGAN SENSOR PIR (PASSIVE INFRARED)
Disusun Oleh
MUHAMMAD SAFEI NIM. M3307055
Laporan Tugas Akhir ini disetujui untuk dipertahankan Di hadapan dewan penguji pada tanggal 27 Juli 2010
Dosen Pembimbing
Darsono, S.Si, M.Si NIP. 19700727 199702 1 001
ii
HALAMAN PENGESAHAN RANCANG BANGUN PORTAL OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA8535 DENGAN SENSOR PIR (PASSIVE INFRARED) Disusun Oleh MUHAMMAD SAFEI NIM. M3307045 Dibimbing Oleh Pembimbing Utama
Darsono, S.Si, M.Si NIP. 19700727 199702 1 001 Tugas Akhir ini telah diterima dan disahkan oleh Dewan Penguji Tugas Akhir Program Diploma III Ilmu Komputer Pada hari Selasa tanggal 27 Juli 2010 Dewan Penguji : 1. Penguji 1 : Darsono, S.Si, M.Si (………………………)
NIP. 19700727 199702 1 001 2. Penguji 2 : Hartatik, M.Stat
(………………………)
NIDN. 0703057802 3. Penguji 3 : Agus Purnomo, S.Si
(………………………)
NIDN. 060738501 Disahkan Oleh a.n Dekan FMIPA UNS
Ketua
Pembantu Dekan I
Program DIII Ilmu Komputer UNS
Ir. Ari Handono Ramelan, M.Sc, Ph. D NIP. 19610223 198601 1 001
Drs. YS. Palgunadi, M.Sc NIP. 19560407 198303 1 004
iii
ABSTRACT MUHAMMAD SAFEI, 2010, AUTOMATIC PORTAL DESIGN BASED ON MICROCONTROLLER ATMEGA8535 WITH SENSOR PIR (PASSIVE INFRA RED). 3rd Diploma Program Computer Science, Faculty of Mathematics and Natural Science, Sebelas Maret University of Surakarta. In the globalization era like today, people certainly want to have a tool that can help lighten the work. That desire can now be realized because of the rapid developments in the world of microcontrollers. Microcontroller is chosen because in addition may facilitate the work that also has a fairly high level of accuracy compared with manual tools.In this final research prototype portal will be created automatically. This prototype was designed to facilitate the work of the guards the portals. Auto Portal was created with PIR sensor (Passive Infra Red) as input and output dc motor to move the portal as an automatic. While the microcontroller was used microcontroller ATMega8535. It was concluded that Prototype automated portals can be used as a basis if someone wants to make automatic the actual portal. Keywords: Microcontroller ATMega 8535, PIR sensor (Passive Infra Red), DC motor
iv
ABSTRAK
MUHAMMAD SAFEI, 2010, RANCANG BANGUN PORTAL OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535 DENGAN SENSOR PIR (PASSIVE INFRA RED). Program Diploma III Ilmu Komputer, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret Surakarta Pada zaman globalisasi seperti saat ini, manusia tentu ingin ada suatu alat yang dapat membantu meringankan kerjanya. Keinginan itu sekarang dapat terwujud karena semakin pesatnya perkembangan pada dunia mikrokontroler. Mikrokontroler dipilih karena selain dapat mempermudah pekerjaan juga memiliki tingkat ketelitian yang cukup tinggi dibanding dengan alat manual. Dalam Penelitian Tugas Akhir ini akan dibuat prototype portal otomatis. Prototype ini dirancang untuk mempermudah kerja dari penjaga portal. Portal otomatis ini dibuat dengan sensor PIR (Passive Infra Red) sebagai inputan dan motor dc sebagai output untuk menggerakkan portal otomatis. Sedangkan mikrokontrolernya
menggunakan
mikrokontroler
ATMega8535.
Dapat
disimpulkan bahwa Prototype portal otomatis ini dapat digunakan sebagai dasar jika sesorang ingin membuat portal otomatis yang sebenarnya.
Kata kunci : Mikrokontroler ATMega 8535, sensor PIR (Passive Infra Red), motor DC
v
MOTTO
Jagalah shalat dan yang kau kuasai. ( wasiat akhir Rasulullah SAW) Waktu memeang tak terbatas, tapi waktu kita terbatas. (Muhammad Safei)
vi
PERSEMBAHAN
Keluarga ku yang selalu mendo’akan dan memberi semangat dalam menggapai cita - cita. Adikku yang terus memberiku semangat dan do’a. Teman-teman D III Teknik Komputer angkatan 2007. Sahabat penunggu lab. VI Aan, Hendra, Harnan, Angga, Nophek, Bin, Wahyu, Duta, Brewok dan temenku semua. Semua orang yang selalu menjaga mimpi dan semangatku.
vii
KATA PENGANTAR Segala puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat, rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul RANCANG BANGUN PORTAL OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535 DENGAN
SENSOR PIR
(PASSIVE INFRARED) dengan baik dan lancar. Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan program D3 pada Program Studi Teknik Komputer di Universitas Sebelas Maret Surakarta. Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dan memberikan dukungan, bimbingan, serta bantuan kepada penulis selama proses penyelesaian tugas akhir ini. Karena tanpa adanya dukungan dari mereka penulis tidak akan sanggup untuk menyelesaikan laporan dengan baik. Secara khusus penulis ucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Prof. Drs. Sutarno, M.Sc, Ph.D selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret. 2. Bapak Drs. Y.S.Palgunadi, M. Sc. selaku Ketua Program Studi D3 Ilmu Komputer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret. 3. Bapak Darsono, S.Si, M.Si selaku dosen pembimbing dalam menyelesaikan tugas akhir yang telah banyak memberikan pengarahan dan saran. 4. Orang Tua dan adikku yang telah memberi banyak bantuan dan motivasi baik secara moril maupun meteriil. 5. Teman-teman D3 Teknik Komputer angkatan 2007.
viii
Pada kesempatan ini penulis memohon maaf yang sebesar-besarnya kepada semua pihak jika ada kesalahan-kesalahan dalam penulisan tugas akhir ini. Penulis menyadari bahwa hasil karya ini belum sempurna, maka kritik dan saran selalu penulis harapkan dari pembaca dan pihak lain. Akhir kata penulis berharap agar tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Surakarta, Juni 2010
Penulis
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL
................................................................................
i
HALAMAN PERSETUJUAN ..................................................................
ii
HALAMAN PENGESAHAN
..................................................................
iii
ABSTRACT ………………………………………………………………
iv
ABSTRAK ………………………………………………………………..
v
MOTTO …………………………………………………………………...
vi
PERSEMBAHAN ………………………………………………………..
vii
KATA PENGANTAR ..............................................................................
viii
DAFTAR ISI .............................................................................................
ix
DAFTAR TABEL .....................................................................................
xi
DAFTAR GAMBAR ................................................................................
xii
DAFTAR LAMPIRAN …………………………………………………… xiii BAB I
BAB II
BAB III
PENDAHULUAN......................................................................
1
1.1 Latar Belakang ...................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah ...............................................................
2
1.3 Batasan Masalah .................................................................
2
1.4 Tujuan dan Manfaat Penelitian...........................................
2
1.5 Metode Penelitian …………………………………………
3
1.6 Sistematika Laporan ………………………………………
3
LANDASAN TEORI ...............................................................
5
2.1 Mikrokontroler ATMega8535 ............................................
5
2.2 Sensor PIR (Passive Infra Red) …………………………..
9
2.3 Motor DC ..........................................................................
11
2.4 Driver Motor DC ………………………………………...
12
2.5 Software Pemrograman dan Software Download…………
13
DESAIN dan PERANCANGAN................................................
14
3.1 Blok Diagram Rangkaian….................................................. 14 3.2 Rangkaian keseluruhan Alat….…......................................... 15 3.3 Rangkaian Minimum ATMega8535 ..................................... 16
ix
3.4 Rangkaian Sensor DI – PIR Motion Detector ......................
17
3.5 Rangkaian Driver L293D…………………... ......................
18
3.6 Rangkaian Catu Daya ...........................................................
19
3.7 Perancangan Mekanik …………………….... ......................
20
3.8 Flowchart Program ………………………………………..
21
IMPLEMENTASI dan ANALISA ............................................
23
4.1 Pengujian Sensor PIR .........................................................
23
4.2 Pengujian Motor DC..............................................................
25
4.3 Pendownloadan Program ke Mikrokontroler........................
26
4.4 Pembahasan............................................................................
30
4.5 Evaluasi Rangkaian ..............................................................
31
PENUTUP ……………………… ..............................................
32
5.1 Kesimpulan .........................................................................
32
5.2 Saran ....................................................................................
32
DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................
33
BAB IV
BAB V
LAMPIRAN
x
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1
Hasil pengujian sensor PIR ........................................................
xi
24
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Blok diagram ATMega8535………...........................................
7
Gambar 2.2 Konfigurasi pin ATMega8535.................................................... 8 Gambar 2.3 Skema minimum system ATMega8535....................................... 9 Gambar 2.4 Sensor PIR .................................................................................
10
Gambar 2.5 Arah dan jarak deteksi sensor PIR .............................................
10
Gambar 2.6 Arah Jangkauan sensor PIR .......................................................
11
Gambar 2.7 Konfigurasi pin IC L293D.........................................................
12
Gambar 3.1 Diagram blok prototype portal otomatis ....................................
14
Gambar 3.2 Rangkaian keseluruhan prototype portal otomatis ....................
15
Gambar 3.3 Rangkaian minimum system ATMega8535 ...............................
16
Gambar 3.4 Metode pendeteksian pergerakkan objek ..................................
17
Gambar 3.5 Rangkaian sensor PIR ...............................................................
18
Gambar 3.6 Rangkaian driver motor DC ......................................................
19
Gambar 3.7 Rangkaian catu daya .................................................................
20
Gambar 3.8 Perancangan mekanik portal .....................................................
20
Gambar 3.9 Flowchart program ...................................................................
21
Gambar 4.1 Rangkaian sensor PIR ...............................................................
23
Gambar 4.2 Photo pengujian sensor PIR ......................................................
24
Gambar 4.3 Skema pengujian pertama motor DC ........................................
26
Gambar 4.4 Skema pengujian kedua motor DC ...........................................
26
Gambar 4.5 Tampilan awal CodevisionAVR ..............................................
27
Gambar 4.6 Tampilan menu project ..............................................................
28
Gambar 4.7 Tampilan program the chip......................................................... 28 Gambar 4.8 Tampilan flash erasure ………………………………………... 29 Gambar 4.9 Proses pendownloadan program ………………………………
29
Gambar 4.10 Proses verify …………………………………………………..
29
Gambar 4.11 Rangkaian keseluruhan alat……………………………………
30
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1
Datasheet ATMega8535…………………………………….....
34
Lampiran 2
Source Code Program …………………………………………
40
Lampiran 3
Foto Alat ……….......................................................................
43
xiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Perkembangan
teknologi
dan
ilmu
pengetahuan
dalam
bidang
mikrokontrol mengalami kemajuan yang semakin pesat dan banyak dimanfaatkan untuk membantu kehidupan manusia. Perkembangan ini ditandai dengan semakin banyaknya alat – alat yang diciptakan dengan teknologi digital berbasis mikrokontroler untuk mengganti kerja dari peralatan manual. Hal ini dikarenakan penggunaan mikrokontroler dapat mempermudah pekerjaan dan memiliki tingkat ketelitian yang cukup tinggi. Portal biasanya digerakkan secara manual oleh manusia. Tetapi seiring dengan perkembangan jaman, hal itu sudah tidak efektif lagi, pekerjaan ini telah dapat dilakukan secara digital dengan menggunakan mikrokontroler. Sistem mikrokontroler memiliki ketelitian yang lebih tinggi dibanding dengan manusia. Ada berbagai macam jenis variasi dari portal otomatis yang telah dibuat, yang membedakan adalah bagian input untuk membuka portal. Inputan bisa menggunakan barcode scanner seperti yang ada ditempat parkir mall – mall yang ada sekarang kemudian hasil input itu diolah dengan di masukkan dalam database dengan menggunakan interface delphi. Sistem ini dipakai karena mempunyai kelebihan bisa digunakan untuk menghitung tarif parkirnya. Sedangkan portal yang akan dibuat penulis hanya sistem otomatisasi portal, dimana inputan berasal dari sensor PIR (Passive Infra Red) yang langsung terhubung dengan mikrokontroler tanpa menggunakan interface. Sehingga portal otomatis yang akan dibuat hanya untuk membantu pekerjaan dari petugas penjaga portal agar tidak perlu menaik turunkan portal setiap ada kendaraan yang akan melintas. Protoype portal otomatis ini menggunakan sensor untuk menjalankan fungsinya dengan baik, sensor yang dipakai adalah sensor PIR (Passive Infra Red) yang digunakan sebagai sensor utama untuk mendeteksi keberadaan benda yang akan melintas melewati portal. Output dari sensor PIR (Passive Infra Red) inilah
1
2
yang akan digunakan sebagai masukkan ke mikrokontroler untuk menggerakkan motor yang terhubung ke portal sehingga portal bisa membuka dan menutup. Berdasarkan uraian tersebut diatas maka penulis mengambil sebuah judul “RANCANG
BANGUN
MIKROKONTROLER
PORTAL
OTOMATIS
BERBASIS
ATMEGA8535 DENGAN SENSOR PIR (PASSIVE
INFRA RED) ”. Dengan adanya Sensor PIR ini diharapkan akan terdeteksi keberadaan benda yang akan melintas melewati portal.
1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan diatas, maka perumusan masalah yang akan diambil adalah tentang bagaimana merancang suatu alat prototype portal otomatis berbasis mikrokontroler ATMega8535 dengan sensor PIR (Passive Infra Red) ?
1.3 Batasan Masalah Pada laporan akhir ini, permasalahan yang akan dibahas dibatasi hanya sampai pembuatan prototype portal otomatis dengan sensor PIR (Passive Infra Red) berbasis mikrokontroler ATmega8535.
1.4 Tujuan dan Manfaat Penelitian
1.4.1 Tujuan Penelitian Rancang bangun portal otomatis dengan sensor PIR (Passive Infra Red) berbasis mikrokontroler ATMega8535 . 1.4.2 Manfaat Penelitian Dapat mengaplikasikan mikrokontroler dan sensor PIR (Passive Infra Red) dengan terciptanya prototype portal otomastis.
3
1.5 Metode Penelitian Dalam pembuatan dan penyusunan tugas akhir ini, penulis menggunakan metode sebagai berikut: a. Metode Literatur Metode ini merupakan metode pengumpulan data dan referensi baik dari media cetak maupun media elektornik yang menunjang dalam penyusunan dan pembuatan tugas akhir ini. b. Metode Observasi Metode ini dilakukan dengan cara melakukan percobaan langsung pada mikrokontroler dan pengujian alat yang telah dibuat, sehingga didapatkan hasil dari pengujian dan analisa data yang akurat. c. Metode Wawancara Metode ini merupakan metode pengumpulan data dengan cara melakukan tanya jawab mengenai tema yang dibuat kepada narasumber yang lebih paham terhadap tema yang dipilih dalam tugas akhir.
1.6 Sistematika Laporan Sistematika penulisan laporan tugas akhir sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN Bab ini memuat tentang uraian singkat yang meliputi latar belakang pengambilan judul, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat penelitian, metode penelitian dan sistematika laporan. BAB II LANDASAN TEORI Bab ini memuat tentang referensi penunjang yang menjelaskan tentang fungsi dari perangkat-perangkat yang digunakan dalam pembuatan tugas akhir. BAB III ANALISA DAN PERANCANGAN Bab ini memuat tentang penjelasan mengenai perancangan dari prototype yang akan dibuat.
4
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Bab ini memuat tentang hasil pengujian dari prototype yang dibuat beserta pembahasannya. BAB V PENUTUP Bab ini memuat tentang kesimpulan dan saran dari pembuatan tugas akhir ini. DAFTAR PUSTAKA
BAB II LANDASAN TEORI
2.1
Mikorokontroller ATMEGA8535
Mikrokontroler Central Processing Unit (CPU) yang disertai dengan memori serta sarana input / output dan dibuat dalam bentuk chip. (Agfianto Eko Putra, 2004). Mikrokontroler adalah suatu keping IC dimana terdapat mikroprosesor dan memori program (ROM) serta memori serbaguna (RAM), bahkan ada beberapa jenis mikrokontroler yang memiliki fasilitas ADC, PLL, EEPROM dalam satu kemasan. Penggunaan mikrokontroler dalam bidang kontrol sangat luas dan populer. Ada beberapa vendor yang membuat mikrokontroler diantaranya Intel, Microchip, Winbond, Atmel, Philips, Xemics dan lain - lain. Dari beberapa vendor tersebut, yang paling populer digunakan adalah mikrokontroler buatan Atmel. Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc prosesor) memiliki arsitektur RISC 8 bit, di mana semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit (16 - bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 (satu) siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS 51 yang membutuhkan 12 siklus clock. Tentu saja itu terjadi karena kedua jenis mikrokontroler tersebut memiliki arsitektur yang berbeda. AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing), sedangkan seri MCS 51 berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing). Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing – masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama. Selain mudah didapatkan dan lebih murah ATMega8535 juga memiliki fasilitas yang lengkap. Untuk tipe AVR ada 3 jenis yaitu AT Tiny, AVR klasik, AT Mega. Perbedaannya hanya pada fasilitas dan I/O yang tersedia serta fasilitas lain seperti ADC,EEPROM dan lain sebagainya. Salah satu contohnya adalah AT
5
6
Mega 8535. Memiliki teknologi RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz membuat ATMega8535 lebih cepat bila dibandingkan dengan varian MCS 51. Dengan fasilitas yang lengkap tersebut menjadikan ATMega8535 sebagai mikrokontroler yang powerfull. Mikrokontroler yang dipakai dalam pembuatan prototype portal otomatis ini adalah mikrokontroler ATMega8535. Mikrokontroler AVR ATMega8535 memiliki arsitektur sebagai berikut: 1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D. 2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran. 3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan perbandingan. 4. CPU yang terdiri atas 32 register. 5. Watchdog Timer dengan osilator internal 6. SRAM sebesar 512 byte 7. Memori flash sebesar 8 KB dengan kemampuan Read While Write. 8. Unit interupsi internal dan eksternal. 9. Port antarmuka SPI 10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat deprogram saat operasi. 11. Antarmuka komparator analog. 12. Port USART untuk komunikasi serial. Mikrokontroler AVR ATMega8535 memiliki fitur sebagai berikut: 1. System mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz. 2. Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte dan EEPROM sebesar 512 byte. 3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 saluran. 4. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps. 5. Enam pilihan mode sleep untuk menghemat penggunaan daya listrik.
7
Blok diagram mikrokontroler ATMega8535 ditunjukan pada Gambar 2.1
Gambar 2.1 Blok diagram ATMega835
Konfigurasi pin dari mikrokontroler ATMega8535 sebanyak 40 pin. Fungsi dari pin ATMega8535 adalah sebagai berikut: 1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya.
8
2. GND merupakan pin ground. 3. Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC. 4. Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu Timer/Counter, komparator analog dan SPI. 5. Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, komparator analog dan Timer Oscilator. 6. Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupasi eksternal dan komunikasi serial. 7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler. 8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal 9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC. 10. AREF merupakan pin masukan tegangan refensi ADC.
Gambar 2.2 Konfigurasi pin ATMega8535
9
Skema minimum system ATMega8535 seperti ditunjukkan pada Gambar 2.3
Gambar 2.3 Skema minimum system ATMega8535
2.2
Sensor PIR (Passive Infra Red)
PIR (Passive Infrared Red) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Akan tetapi, tidak seperti sensor infrared kebanyakan yang terdiri dari IR 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. (Anonim1, 2008) Sensor PIR ini bekerja dengan menangkap energi panas yang dihasilkan dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki setiap benda dengan suhu benda diatas nol mutlak. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik. (Anonim2, 2010 )
10
Gambar 2.4 Sensor PIR
Sensor PIR (Passive Infra Red) dapat mendeteksi sampai dengan jarak 5m. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.5
Gambar 2.5 Arah dan Jarak deteksi sensor PIR
PIR sensor mempunyai dua elemen sensing yang terhubung dengan masukan. Jika ada sumber panas yang lewat di depan sensor tersebut, maka sensor akan mengaktifkan sel pertama dan sel kedua sehingga akan menghasilkan bentuk gelombang seperti ditunjukkan dalam Gambar 2.6. Sinyal yang dihasilkan sensor PIR mempunyai frekuensi yang rendah yaitu antara 0,2 – 5 Hz.
11
Gambar 2.6 Arah jangkauan sensor PIR
2.3
Motor DC
Motor DC adalah suatu motor penggerak yang dikendalikan dengan arus searah (DC). Bagian motor DC yang paling penting adalah rotor dan stator, yang termasuk stator adalah badan motor, sikat-sikat dan inti kutub magnet. Bagian rotor adalah bagian yang berputar dari motor DC, yang termasuk rotor ialah lilitan jangkar, jangkar, komutator, tali, isolator, poros, bantalan dan kipas. (Heryanto dan Adi, 2008) Menurut Heryanto dan Adi (2008), motor DC dapat dikelompokkan menjadi 5 macam: a. Externally-excited DC motor Motor DC ini kumparan eksitasi dan jangkar tidak terhubung langsung. b. Series DC motor Motor DC ini kumparan eksitasi dan jangkarnya terhubung secara seri. Motor ini mempunyai torsi awa yang besar. c. Shunt DC motor Motor DC ini kumparan eksitasi dan jangkarnya dihitung secara pararel (shunt). Motor ini digunakan untuk kecepatan konstan dan berubahubah.
12
d. Compound DC motor Motor DC ini disebut juga cumulatively-compounded DC motor karena konstruksi motor DC ini memiliki hubungan seri sekaligus shunt dan saling menjumlah. e. Compounded DC motor Motor DC ini disebut juga differential-compounded DC motor karena hubungan seri dan shunt-nya saling berlawanan.
2.4 Driver Motor DC Driver motor digunakan untuk menggerakkan motor DC menggunakan mikrokontroler. Arus yang mampu diterima atau yang dikeluarkan oleh mikrokontroler sangat
kecil
(dalam
satuan miliampere) sehingga
agar
mikrokontroler dapat menggerakkan motor DC diperlukan suatu rangkaian driver motor yang mampu mengalirkan arus sampai dengan beberapa ampere. Rangkaian driver motor DC dapat berupa rangkaian transistor, relay, atau IC (Integrated Circuit). Rangkaian driver yang umum digunakan adalah dengan IC L293D. IC L293D berisi 4 channel driver dengan kemampuan mengalirkan arus sebesar 600mA per channel. Tegangan kerja IC L293D dari 6 volt sampai dengan 36 volt dan arus impuls tak berulang maksimum sebesar 1,2 ampere (Wiyono, 2007). Konfigurasi pin IC L293D ditunjukkan pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7 Konfigurasi pin IC L293D
13
2.5 Software Pemrograman dan Software Downloader Bahasa C merupakan salah satu bahasa yang cukup populer dan handal untuk
pemograman
mikrokontoler.
Dalam
melakukan
pemograman
mikrokontroler diperlukan suatu software pemograman, salah satunya yang mendukung bahasa C adalah Code Vision AVR (CVAVR). CVAVR hanya dapat digunakan pada mikrokontroler keluarga AVR. CVAVR selain dapat digunakan sebagai software pemograman juga dapat
digunakan sebagai
software
downloader. Software downloader akan men-download-kan file berekstensi “.hex” ke mikrokontroler. (Averroes, 2009) CodeVisionAVR merupakan sebuah cross-compiler C, Integrated Development Environtment (IDE), dan Automatic Program Generator yang didesain untuk mikrokontroler buatan Atmel seri AVR. CodeVisionAVR dapat dijalankan pada sistem operasi Windows 95, 98, Me, NT4, 2000, dan XP. Cross-compiler C mampu menerjemahkan hampir semua perintah dari bahasa ANSI C, sejauh yang diijinkan oleh arsitektur dari AVR, dengan tambahan beberapa fitur untuk mengambil kelebihan khusus dari arsitektur AVR dan kebutuhan pada sistem embedded. File object COFF hasil kompilasi dapat digunakan untuk keperluan debugging pada tingkatan C, dengan pengamatan variabel, menggunakan debugger Atmel AVR Studio. IDE mempunyai fasilitas internal berupa software AVR Chip In-System Programmer yang memungkinkan Anda untuk melakukan transfer program kedalam chip mikrokontroler setelah sukses melakukan kompilasi/asembli secara otomatis. Software In-System Programmer didesain untuk bekerja dengan Atmel STK500/AVRISP/AVRProg, Kanda Systems STK200+/300, Dontronics DT006, Vogel
Elektronik
ATCPU/Mega2000
VTEC-ISP,
Futurlec
programmers/development
JRAVR boards.
dan
MicroTronics
Untuk
keperluan
debugging sistem embedded, yang menggunakan komunikasi serial, IDE mempunyai fasilitas internal berupa sebuah Terminal.
BAB III DESAIN DAN PERANCANGAN
3.1
Blok Diagram Rangkaian
Prototype portal otomatis merupakan salah satu bentuk aplikasi penggunaan mikrokontroller ATMega8535 sebagai sistem kontrol yang dapat merespon semua input yang didapat dari sensor PIR dan akan mengolahnya sesuai dengan program yang dibuat. Portal otomatis ini memiliki perancangan perangkat keras sebagai berikut: mikrokontroller ATMega8535, 1 buah sensor PIR (Passive Infrared), 1 buah motor DC beserta driver L293D. Blok diagram prototype portal otomatis seperti ditunjukkan pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Diagram blok prototype portal otomatis
Pada gambar 3.1 diatas merupakan blok diagram dari rancang bangun portal otomatis berbasis ATmega8535. Untuk keterangan lebih jelas mengenai blok diagram tersebut maka akan dijelaskan sebagai berikut: Sensor PIR (Passive Infrared) Sensor PIR berfungsi sebagai inputan untuk mengontrol pergerakkan portal dengan mendeteksi apakah ada kendaraan yang akan melintas melewati sensor. Mikrokontroller ATMega8535 Mikrokontroller
yang
digunakan
adalah
mikrokontroller
ATMega8535. Berfungsi untuk memproses semua data yang dikirim oleh sensor dan akan mengirimkan data ke driver kemudian oleh driver akan diteruskan ke motor.
14
15
Driver Motor DC Driver yang digunakan adalah L293D. Driver ini berfungsi untuk mengatur arah motor bekerja dan menggerakkan motor. Motor DC Merupakan komponen yang digunakan sebagai navigasi penggerak portal.
3.2 Rangkaian Keseluruhan Alat Untuk mempermudah perancangan prototype portal otomatis ini dan supaya lebih jelas dapat dilihat pada gambar rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2 Rangkaian keseluruhan prototype portal otomatis
Dari gambar 3.2, dapat dijelaskan bahwa sensor PIR (Passive Infrared) sebagai inputan
terhubung dengan port C.0 (pin 22) pada mikrokontroler
ATMega8535. Untuk IC L293D dengan pin 2 (IN1) dan pin 7 (IN2) sebagai inputan terhubung dengan port B.0 (pin 1) dan port B.1 (pin 2) pada
16
mikrokontroler ATMega8535 dan pin 3 (OUT1) dan pin 6 (OUT2) sebagai output ke motor DC.
3.3 Rangkaian Minimum ATMega8535 Rangkaian mikrokontroller berfungsi sebagai pemroses data input dan menghasilkan output. Pada prototype portal otomatis ini input data diperoleh dari sensor PIR sedangkan sebagai outputnya driver motor DC yang dihubungkan ke motor DC. Didalam minimum system mikrokontroller ini terdapat tiga port yang digunakan sebagai input dan output data yang terhubung dengan rangkaian prototype portal otomatis, dimana port yang dipakai sebagai input adalah port C.0 dan sebagai outputnya adalah port B.0 dan port B.1. Rangkaian ini terdiri dari komponen seperti oscillator kristal 12 MHz dan dua buah kapasitor keramik sebesar 22 pF. Untuk lebih jelas mengenai rangkaian minimum system mikrokontroller dapat dilihat pada gambar 3.3.
Gambar 3.3 Rangkaian Minimum System ATMega8535
17
3.4 Rangkaian Sensor DI-PIR Motion Detector Modul DI-PIR Motion Detector berbasis pada sensor PIR
jenis
AMN12111. Modul ini mampu mendeteksi kontras radiasi infra merah yang dihasilkan dari panas tubuh manusia. Sangat cocok untuk aplikasi pendeteksian pergerakan (motion detector). Untuk metode pendeteksian pergerakan objek dapat dilihat pada gambar 3.4.
Infrared Radiation Infrared Radiation
Temperature difference
Movement Gambar 3.4 Metode Pendeteksian Pergerakan Objek
Modul DI-PIR Motion Detector memiliki tiga pin, Vout, Vcc, dan Ground. Pada prototype portal otomatis ini Vout dihubungkan dengan port C.0 dari mikrokontroler. Bila ada pergerakkan di dekat sensor, maka LED indikator pada modul akan menyala, dan Vout akan berlogika 0. Untuk rangkaian dari sensor PIR (Passive Infrared) seperti yang ditunjukkan gambar 3.5.
18
Gambar 3.5 Rangkaian sensor PIR (Passive Infra Red)
3.5 Rangkaian Driver L293D Rangkaian driver dan motor DC ini digunakan sebagai keluaran atau output. Driver motor DC berfungsi untuk mengendalikan motor DC. Driver yang digunakan disini adalah IC L293D. IC L293D memiliki 16 pin dengan fungsinya masing-masing, dengan memberikan logika pada masukan IN1, IN2 serta Enable maka pergerakan motor DC dapat diatur arahnya maupun kecepatannya. Untuk port yang digunakan adalah port B.0 untuk input 1 dan port B.1 untuk input 2. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 3.6.
19
Gambar 3.6 Rangkaian driver motor dc
3.6 Rangkaian Catu Daya Catu daya yang digunakan adalah adaptor 1,2 ampere yang berfungsi menurunkan tegangan 220 Volt dari PLN menjadi beberapa tegangan pilihan, yaitu 1.5V, 3V, 4.5V, 6V, 7.5V, 9V dan 12V. Karena ATMega8535 membutuhkan tegangan 5 V, maka adaptor dapat di set pada tegangan diatas 5V. LM7805 digunakan untuk menstabilkan tegangan agar menjadi 5 Volt sesuai kebutuhan mikrokontroller. Dioda yang terpasang dirangkaian berfungsi mengamankan rangkaian apabila masukan dari adaptor terbalik polaritasnya.
20
Gambar 3.7 Rangkaian Catu Daya
3.7 Perancangan Mekanik Pada bagian mekanik berkaitan dengan semua bagian pengerjaan yang berhubungan dengan pembuatan alat sebagai tempat meletakkan rangkaian yang digunakan. Pada prototype portal otomatis ini digunakan bahan mika dan akrilik sebagai bahan dasar pembuatan portal. Pada gambar 3.8 berikut akan diberikan gambar rancangan portal otomatis. 30 cm
Gear
10 cm
Motor DC
Gambar 3.8 Perancangan Mekanik Portal Otomatis
21
3.8 Flowchart Program Sebelum membuat pemrograman untuk protype ini, diawali dengan pembuatan flowchart terlebih dahulu. Adapun untuk flowchartnya sendiri adalah seperti ditunjukkan pada gambar 3.9 berikut: Mulai
Inisialisasi Peralatan
Baca Sensor
TIDAK
Jika Sensor = 0
YA
Portal Terbuka
Menunggu T = 12 detik
Portal Tertutup
Gambar 3.9 Flowchart Program
22
Setelah Adapun
flowchart
tahapannya
dibuat, selanjutnya
adalah
menuliskan
adalah program,
menuliskan program. mengcompile,
dan
mendownloadkan ke dalam mikrokontroler ATMega 8535 dengan menggunakan sofware CodeVisionAVR C Compiler.
BAB IV IMPLEMENTASI DAN ANALISA
Pada bab ini akan dibahas mengenai langkah-langkah pengujian terhadap prototype portal otomatis. Pengujian dilakukan untuk mengetahui apakah prototype portal otomatis bekerja dengan baik. Pengujian prototype ini meliputi : 1. Pengujian sensor PIR (Passive Infra Red). 2. Pengujian motor DC.
4.1 Pengujian Sensor PIR (Passive Infra Red)
Gambar 4.1 Rangkaian Sensor PIR (Passive Infra Red)
Pungujian sensor PIR (Passive Infra Red) menggunakan LED sebagai indikator dan multimeter untuk mengetahui besar tegangan yang dihasilkan oleh sensor PIR (Passive Infra Red). Selain itu pengujian juga dilakukan untuk mengetahui daya jangkau sensor PIR (Passive Infra Red). Untuk pengujian daya jangkau dari sensor PIR (Passive Infra Red) menggunakan balok berukuran 12cm x 6 cm x 3cm. Balok tersebut di gerakkan melintas di depan portal otomatis
23
24
diumpakan sebagai mobil yang akan melintas di depan portal otomatis. Pada gambar 4.2 akan ditunjukkan photo pengujian sensor PIR (Passive Infra Red).
Gambar 4.2 Photo pengujian sensor PIR (Passive Infra Red)
Pada tabel 4.1 berikut akan ditunjukkan hasil dari pengujian sensor PIR (Passive Infra Red). Tabel 4.1 Hasil Pengujian Sensor PIR
Jarak Jangkauan (cm)
Tegangan Kondisi Normal (Volt)
Tegangan Setelah Mendeteksi Objek (Volt)
Kemampuan Mendeteksi Objek
<25
4,95
0,09
Baik
50
4,95
0,09
Baik
75
4,95
0,09
Baik
100
4,95
0,09
Baik
125
4,95
0,09
Baik
25
150
4,95
0,09
Baik
175
4,95
0,09
Baik
200
4,95
0,09
Baik
225
4,95
0,09
Baik
250
4,95
0,09
Baik
275
4,95
0,09
Baik
300
4,95
0,09
Baik
350
4,95
4,95
Buruk
Dari tabel 4.1 diatas, dapat dijelaskan bahwa pada kondisi normal sensor PIR (Passive Infra Red) memiliki tegangan 4,95 volt, sedangkan saat mendeteksi objek, tegangan dari sensor PIR (Passive Infra Red) berubah menjadi 0,09 volt. Untuk kemampuan mendeteksi objek dari sensor PIR (Passive Infra Red) jarak jangkauan yang paling baik mulai dari <25 cm sampai dengan 300 cm. Pada jarak jangkauan 350 cm kemampuan mendeteksi objek dari sensor PIR (Passive Infra Red) sudah buruk.
4.2 Pengujian Motor DC Motor DC berfungsi untuk menggerakkan portal. Pengujian dilakukan dengan cara menghubungkan motor DC dengan catu daya sebesar 5V. Untuk pengujian yang pertama, motor DC dihubungkan dengan kutub positif (+) dan kutub negatif (-) dari catu daya, hasil yang didapat adalah motor bergerak ke kanan. Untuk pengujian yang kedua adalah dengan membalik kutub positif (+) dan kutub negatif (-) dari catu daya, hasil yang didapat adalah motor bergerak ke kiri. Pada gambar 4.3 akan ditunjukkan pengujian motor DC yang pertama dan gambar 4.4 pengujian motor DC yang kedua.
26
Gambar 4.3 Skema pengujian pertama motor DC
Gambar 4.4 Skema pengujian kedua motor DC
4.3 Pendownloadan Program ke Mikrokontroler Software yang digunakan untuk mendownloadkan program adalah CodeVisionAVR. Downloader di hubungkan ke komputer atau laptop melalui port USB. Pada gambar 4.5 sampai gambar 4.10 akan ditunjukkan cara mendownload program ke mikrokontroler :
27
Gambar 4.5 Tampilan awal CodeVisionAVR
Pada
gambar
4.5
di
atas
ditunjukkan
tampilan
awal
dari
CodeVisionAVR. Pada lembar kerja inilah penulisan program dilakukan. Untuk proses download program ke mikrokontroler klik make ( Shif + F9 ) pada menu Project. Seperti ditunjukkan pada gambar 4.6.
28
Gambar 4.6 Tampilan menu Project
Setelah make ( Shif + F9 ) di tekan, maka akan muncul tampilan seperti gambar 4.7.
Gambar 4.7 Tampilan program The chip
29
Untuk melakukan pendownloadan klik program the chip. Setelah itu akan muncul tampilan seperti pada gambar 4.8.
Gambar 4.8 Tampilan Flash Erasure
Proses diatas adalah proses penghapusan, setelah proses ini selesai maka akan dilanjutkan ke proses pendownloadan program seperti ditunjukkan pada gambar 4.9.
Gambar 4.9 Proses Pendownloadan Program
Setelah proses pendownloadan program selesai, maka tinggal menunggu proses verify seperti pada gambar 4.10.
Gambar 4.10 Proses Verify
Setelah semua proses pendownloadan selesai, maka mikrokontroller siap digunakan.
30
4.4 Pembahasan
Gambar 4.11 Rangkaian keseluruhan Alat
Prototype portal otomatis ini dirancang dengan inputan dari sensor PIR (Passive Infra Red) dengan modul DI – PIR Motion Detector sebagai pendeteksi gerakan objek pada portal otomatis. Untuk menggerakkan portal dipakai motor DC yang menggunakan driver L239D yang terhubung dengan mikrokontroler ATMega8535. PORTB.0 terhubung dengan input1 pada L239D (kaki no. 2) dan PORTB.1 terhubung dengan input2 pada L239D (kaki no.7). Sedangkan untuk outputnya menggunakan kaki no. 3 dan no. 6 pada driver L239D. Rangkaian ini dihubungkan dengan catu daya 5V. Cara kerja dari prototype portal otomatis ini adalah saat sensor PIR (Passive Infra Red) dalam keadaan normal dan portal dalam kondisi tertutup. Saat sensor PIR (Passive Infra Red) mendeteksi pergerakan objek maka indikator LED pada sensor PIR (Passive Infra Red) akan menyala dan Vout akan bernilai ‘0‘. Vout yang terhubung dengan mikrokontroler pada PORTC.0 akan memberi perintah pada mikrokontroler yang diteruskan ke IC L293D untuk menggerakkan motor DC dengan arah putaran ke kiri untuk membuka portal. Setelath portal
31
terbuka penuh, motor DC akan berhenti selama 12 detik atau dalam keadaan menunggu. Selang 12 detik lewat maka motor dc akan kembali berputar kearah berlawanan atau arah kanan untuk menutup portal kembali. Perintah – perintah yang dijalankan pada prototype portal otomatis adalah sebagai berikut: if (PINC.0 == 0){ // input dari port C.0 PORTB=0x01; // motor putar kiri delay_ms(3000); PORTB=0; delay_ms(12000); // delay 12 detik PORTB=0x02; delay_ms(1000); // motor putar kanan PORTB=0;}
4.5 Evaluasi Rangkaian Evaluasi dari rangkaian digunakan untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan dari rangkaian prototype portal otomatis. Berikut ini kekurangan dan kelebihan dari prototype portal otomatis :
a). Kekurangan rangkaian prototype portal otomatis : 1. Motor DC kurang kuat untuk membuka dan menutup portal jika diaplikasikan pada portal otomatis yang sebenarnya. 2. Delay antara portal membuka dan menutup terlalu cepat.
b). Kelebihan rangkaian prototype portal otomatis : 1. Sensor PIR (Passive Infra Red) sangat peka dalam pendeteksian objek.
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan Berdasarkan dari uraian yang telah dijelaskan pada bab – bab sebelumnya, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: a. Telah dibuat Prototype portal otomatis dengan menggunakan sensor PIR (Passive Infra Red) berbasis mikrokontroler ATMega8535. b. Prototype portal otomatis dapat membuka dan menutup secara otomatis dengan lama waktu menutup kembali 12 detik.
5.2 Saran Untuk penyempurnaan
lebih lanjut
maka
beberapa saran
perlu
ditambahkan antara lain : 1. Penggunaan motor DC untuk menggerakkan portal dapat diganti dengan motor stepper ataupun motor AC supaya pergerakkan portal membuka dan menutup dapat lebih lancar.
32
DAFTAR PUSTAKA
Heryanto, Ary dan Wisnu, Adi. 2008. Pemrograman Bahasa C untuk Mikrokontroler ATMEGA8535. Yogyakarta: Andi Offset Averroes, Fitra Luthfie. 2009. Tugas Akhir: Rancang Bangun Robot Pemadam Api Berbasis Mikrokonroler ATMega8535. Diploma III Ilmu Komputer Universitas Sebelas Maret: Surakarta
Fajrin, Widyanti. 2008. Laporan Akhir: Rancang Bangun Sistem Keamanan Parkir Kendaaraan Dosen Berbasis Mikrokontroler AT89S52. Diploma III Jurusan Teknik Komputer Politeknik Negeri Sriwijaya: Palembang Anonim1, 2008. Cara Kerja Sonsor PIR. Http: \\ Bagus – Rifqy Weblog. Diakses tanggal 20 Mei 2010
Anonim2, 2010. Sensor Inframerah. Http: \\ Wikipedia.com. Diakses tanggal 17 April 2010.
33
