SISTEM KONTROL PENGOPERASIAN AC (AIR CONDITIONING) JARAK JAUH DENGAN SMS (SHORT MESAGGE SERVICE) BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535
TUGAS AKHIR
Diajukan guna memenuhi sebagian persyaratan dalam rangka menyelesaikan pendidikan sarjana S1 pada Jurusan Teknik Elektro
Disusun oleh : I MADE SUPARTHA NIM. 0604405003
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA JIMBARAN - BALI 2011
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas rahmat-Nya Usulan Tugas Akhir yang berjudul “SISTEM KONTROL PENGOPERASIAN AC (AIR CONDITIONING) JARAK JAUH DENGAN SMS (SHORT MESAGGE SERVICE) BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535” ini dapat terselesaikan tepat pada waktunya. Dengan selesainya Usulan Tugas Akhir ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Prof. Ir. I Wayan Redana, MA.Sc,Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana. 2. Bapak Ir. I Nyoman Setiawan, MT, selaku Ketua Program Studi Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Udayana. 3. Ir. I Wayan Arta Wijaya, M.Erg, MT. selaku Dosen Pembimbing I. 4. Ir. I.B Alit Swamardika, M.Erg selaku Dosen Pembimbing II 5. I Made Sukarsa, ST.MT, selaku Dosen Pembimbing Akademik. 6. Kedua orang tua dan seluruh keluarga yang telah memberikan dukungan moral maupun material. 7. Rekan-rekan angkatan 2006 yang selalu kompak dalam memberikan dukungan dan bantuan dalam penyusunan usulan tugas akhir ini. Penulis menyadari masih terdapat kekurangan dalam Usulan Tugas Akhir
ini,
saran-saran
yang
membangun
sangat
diharapkan
untuk
menyempurnakan Usulan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis mengharapkan semoga Usulan Tugas Akhir ini dapat memberikan kontribusi dalam pengembangan ilmu pengetahuan yang bermanfaat bagi kita semua.
Denpasar, Nopember 2011
Penulis
vi
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ............................................................................................. i LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................. ii LEMBAR PERNYATAAN .............................................................................. iii ABSTRAK ......................................................................................................... iv ABSTRACT ....................................................................................................... v KATA PENGANTAR ....................................................................................... vi DAFTAR ISI ...................................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... x DAFTAR TABEL ............................................................................................. xii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1 1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 2 1.3 Tujuan Penelitian .............................................................................. 2 1.4 Manfaat Penelitian ............................................................................ 3 1.5 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah ............................................... 3 1.6 Sistematika Penulisan ....................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Fungsi Kontrol Sistem AC (Air Conditioning) ................................. 5 2.1.1 Fungsi Mengatur Kondisi Ruang ............................................ 5 2.1.2 Fungsi Proteksi dan Perlindungan .......................................... 6 2.1.3 Fungsi Operasi Ekonomis ....................................................... 6 2.1.3.1 Fungsi Pengontrol Starting/Stoping ............................ 6 2.1.3.2 Fungsi Pengontrol Operasi ......................................... 7 2.1.3.3 Fungsi Pengontrol Kondisi Ruang .............................. 7 2.2 Sistem Kontrol untuk AC(Air Conditioning) Rumah Tinggal .......... 7 2.3 Perangkat Keras (Hardware) ............................................................ 8
vii
2.3.1 Mikrokontroler ........................................................................ 8 2.3.1.1 Mikrokontroler AT Mega8535 ................................... 9 2.3.1.2 Arsitektur dan Fitur AT Mega8535 ............................ 10 2.3.1.3 Konfigurasi Pin pada AT Mega8535 .......................... 11 2.3.2 Transistor ................................................................................ 12 2.3.3 Relay ....................................................................................... 14 2.3.4 MCB (Miniatur Circuit Breaker) ........................................... 15 2.3.4.1 Bagian dalam MCB .................................................... 16 2.3.5 MC (Magnetic Contcktor) ...................................................... 17 2.3.5 TDR (Time Delay Relay) ........................................................ 19 2.4 Perangkat Lunak (Software).............................................................. 20 2.4.1 Pemrograman AVR ................................................................ 20 2.4.1.1 Bahasa Assembler pada AVR ..................................... 21 2..4.2 Komunikasi Serial .................................................................. 21 2.4.2.1 Tata Cara Komunikasi Serial ...................................... 22 2.4.2.2 Standar Komunikasi Serial ......................................... 23 2.4.2.3 Konfigurasi Port Serial ............................................... 24 2.4.2.4 Alasan Menggunakan Port Serial ............................... 26 2.4.3 Konverter Tingkat RS232 ........................................................ 26 2.5 Aplikasi Antarmuka dengan Ponsel .................................................. 28 2.5.1 SMS (Short Messaga Service) ................................................ 28 2.5.2 Sistem Kerja SMS................................................................... 28 2.5.3 Format Short Mesagge Service ............................................... 28 2.5.3.1 AT Command untuk Komunikasi SMS-Centre ......... 28 2.5.3.2 PDU Mengirim SMS ke SMS-Centre......................... 29
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ........................................................... 34 3.2 Data ................................................................................................... 34 3.2.1 Sumber data.............................................................................. 34 3.2.2 Jenis data .................................................................................. 34
viii
3.3 Rancangan Penelitian ........................................................................ 34 3.3.1 Perancangan Alat Pengoperasian Kontaktor pada AC ............. 34 3.3.2 Perancangan Modul Perangkat Keras ...................................... 36 3.3.2.1 Minimum Sistem ATMega8535 .................................. 36 3.3.2.2 Converter TTL to RS232 ............................................ 37 3.3.2.3 Relay Board ................................................................ 38 3.3.3 Pengujian Kontrol .................................................................... 39 3.4 Analisis Data ..................................................................................... 40 3.4 Alur Analisis ..................................................................................... 41 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Design Single Line Diagram Sistem Kontrol AC (Air Conditioning)........ 42 4.2 Realisasi Sistem Kontrol Pengoperasian AC jarak jauh ................... 46 4.2.1 Pengujian Perangkat Keras dan Lunak .................................... 46 4.2.1.1 Pengujian sistem minimum ATMega8535 ................... 47 4.2.1.2 Pengujian converter RS232 ........................................... 51 4.2.1.3 Pengujian driver relay ................................................... 55 4.2.1.4 Pengujian keseluruhan modul ....................................... 56 4.3 Konsumsi Energi di Ruang Kuliahan Fakultas Teknik Elektro ........ 62 4.3.1 Konsumsi Energi Untuk Masing-Masing Ruangan ................. 62 4.3.2 Analisa Hasil Perhitungan ........................................................ 64
BAB V PENUTUP 5.1 Simpulan............................................................................................ 66 5.2 Saran .................................................................................................. 66
DAFTAR PUSTAKA
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Blok Diagram Fungsional AT Mega8535 ................................... 10
Gambar 2.2
Konfigurasi Pin pada AT Mega8535 ........................................... 11
Gambar 2.3
Transistor pada Keadaan Jenuh (Saturasi) .................................. 13
Gambar 2.4
Transistor pada Keadaan Mati (Cut Off) ..................................... 13
Gambar 2.5
Contoh sebuah Relay ................................................................... 14
Gambar 2.6
Skema relay elektromekanik ....................................................... 15
Gambar 2.7
Bentuk Fisik dari MCB ............................................................... 15
Gambar 2.8
Bentuk Fisik MCB 3 phasa......................................................... 16
Gambar 2.9
Bagian dalam MCB ..................................................................... 16
Gambar 2.10 Tampak Samping Irisan Kontaktor ............................................. 18 Gambar 2.11 Simbol dan Kode Angka Kontaktor ............................................ 18 Gambar 2.12 Bentuk Fisik Kontaktor ............................................................... 19 Gambar 2.13 Bentuk Fisik TDR (Time Delay Relay) ....................................... 19 Gambar 2.14 Tampak depan dan pengawatan TDR (Time Delay Relay) ......... 20 Gambar 2.15 Data Pengiriman Huruf “A”Tanpa Paritas .................................. 23 Gambar 2.16 Level RS232 pada Pengiriman Huruf “A” Tanpa Bit Paritas ..... 24 Gambar 2.17 Konektor Serial DB-9 pada Bagian Belakang CPU .................... 24 Gambar 2.18 Top View IC MAX-232 Keluaran MAXIM ............................... 27 Gambar 2.19 Skema Logic dan Rangkaian Dasar pada IC MAX-232 ............. 27 Gambar 3.1
Blok diagram alat pengoperasian main kontaktor ....................... 35
Gambar 3.2
Skematik Minimum Sistem ATMega8535 .................................. 37
Gambar 3.3
Skematik Konverter Tegangan TTL ke Standar DB9 ................. 38
Gambar 3.4
Skematik Relay Board ................................................................. 39
Gambar 3.5
Flowchart alur analisis ................................................................. 41
Gambar 4.1
Design Single Line Diagram Sistem Kontrol AC Lantai 1.......... 42
Gambar 4.2
Design Single Line Diagram Sistem Kontrol AC Lantai 2.......... 44
Gambar 4.3
Realisasi Sistem Kontrol AC Jarak Jauh ..................................... 46
Gambar 4.4
Skema Pengujian Output Port ..................................................... 48
x
Gambar 4.5
Hasil Percobaan Output ............................................................... 49
Gambar 4.6
Skema Percobaan Input ............................................................... 49
Gambar 4.7
Percobaan Output ........................................................................ 50
Gambar 4.8
Rangkaian Konverter RS232 ....................................................... 51
Gambar 4.9
Skema Percobaan Konverter RS232 ........................................... 52
Gambar 4.10 Setingan Hyper Terminal ............................................................ 54 Gambar 4.11 Rangkaian Percobaan Konverter RS232 ..................................... 54 Gambar 4.12 Hasil Karakter yang Diterima Komputer .................................... 54 Gambar 4.13 Skema Percobaan Papan Relay ................................................... 55 Gambar 4.14 Percobaan Papan Relay ............................................................... 55 Gambar 4.15 Skema Percobaan Sistem Kontrol AC ......................................... 56 Gambar 4.16 Kondisi Lampu Saat R1 On dan R2 Off secara Otomatis ........... 59 Gambar 4.17 Kondisi Lampu Saat R1 On dan R2 On secara Otomatis ............ 59 Gambar 4.18 Kondisi Lampu Saat R1 Off dan R2 On secara Otomatis ........... 59 Gambar 4.19 Kondisi Lampu Saat R1 Off dan R2 Off secara Otomatis .......... 60 Gambar 4.20 Kondisi Lampu Saat R1 On dan R2 Off secara Manual ............. 60 Gambar 4.21 Kondisi Lampu Saat R1 On dan R2 On secara Manual .............. 61 Gambar 4.22 Kondisi Lampu Saat R1 Off dan R2 On secara Manual ............. 61 Gambar 4.23 Kondisi Lampu Saat R1 Off dan R2 Off secara Manual ............. 61
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Konfigurasi pin dan nama sinyal konektor serial DB-9 .................... 24 Tabel 2.2 Nomor SMS Center dengan Cara 1 ................................................... 30 Tabel 2.3 Nomor SMS Center dengan Cara 2 ................................................... 30 Tabel 4.1 Hasil Percobaan pada Sistem Minimum ........................................... 51 Tabel 4.2 Hasil Percobaan Relay ...................................................................... 56 Tabel 4.3 Bentuk Perintah SMS, Kondisi Lampu dan SMS Balasan ............... 58 Tabel 4.4 Besar Arus Listrik pada AC di Ruang Perkuliahan .......................... 62 Tabel 4.5 Konsumsi Energi Listrik pada Masing-Masing Ruang Perkuliahan . 63
vii
