3.1 Perancangan Blok Diagram
Diagram merupakan pernyataan hubungan yang berurutan dari suatu atau lebih komponen yang memiliki kesatuan kerja tersendiri, dan setiap blok komponen mempengaruhi komponen yang lainnya. Diagram blok merupakan salah satu cara yang paling sederhana untuk menjelaskan cara kerja rangkaian dan merancang hardware yang akan dibuat secara umum.
Blok diagram juga merupakan sebuah sistem dimana bagian utama atau fungsi yang diwakili oleh blok dihubungkan dengan garis, yang menunjukkan hubungan dari blok. Dalam rangkaian ini blok diagram dibuat agar mempermudah pembaca untuk memahami rangkaian yang terkait secara garis besar.
Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang seperti berikut:
Gambar 3.1 Blok Diagram
Fungsi dari masing-masing blok diagram adalah sebagai berikut : 1. Adaptor berfungsi sebagai sumber tegangan
2. Relay berfungsi sebagai saklar otomatis on/off untuk output
3. ATMega16 berfungsi sebagai pemroses, penerima dan pengirim data 4. Sensor LDR berfungsi sebagai mendeteksi dan mengetahui magnitude tertentu
5. Lcd berfungsi untuk menampilkan output data
6. Traffic light berfungsi untuk mengatur persimpangan lalu lintas 7. Lampu jalan berfungsi untuk menerangi jalan
3.2. Perancangan rangkaian adaptor
Gambar 3.2 rangkaian adaptor
Rangkaian adaptor dapat ditunjukkan pada gambar 3.2 seperti di atas. Rangkaian ini berfungsi untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian yang ada. Rangkaian adaptor juga berfungsi untuk mengubah dari listrik PLN 220 Volt (arus AC) menjadi tegangan listrik lebih kecil (arus DC) yaitu menjadi 5 volt DC, 12 volt DC, 19 volt DC, 24 volt DC dan sebagainya tergantung keperluan perangkat apa yang digunakan.
28
3.3 Rangkaian Relay
Gambar 3.3 Relay
Pada rangkaian menyerupai sirkuit diatas, dapat dilihat untuk mengoperasikan transistor sebagai saklar transistor dalam keadaan sepenuhnya "OFF" (cut-off) atau dalam keadaan "ON" (saturasi)..
Namun, ketika dinyalakan dalam kondisi ON (saturasi) , maka aliran arus maksimum. Dalam prakteknya ketika transistor diaktifkan "OFF", arus kebocoran akan kecil ketika mengalir melalui transistor dan ketika diaktifkan "ON" maka rangkaian tersebut akan memiliki tegangan saturasi kecil (V CE) Meskipun transistor tidak dalam saklar yang sempurna, baik di cut-off dan daerah saturasi. Agar arus Basis mengalir, terminal input Basis harus dibuat lebih positif daripada Emitter dengan meningkatkan itu di atas 0,7 volt yang dibutuhkan untuk perangkat silikon.
Dengan memvariasikan Base-Emitter ini tegangan VBE arus basis juga mengontrol jumlah arus kolektor yang mengalir melalui transistor.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
3.4 Perancangan Rangkaian Atmega 16
Secara garis besar mikrokontroler ATMega16 terdiri dari :
Saluran Input/Output (I/O) ada 32 buah, yaitu PORTA, PORTB, PORTC, PORTD.
Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi 16 Mhz.
ADC / Analog to Digital Converter 10 bit sebanyak 8 channel pada PORTA.
CPU yang terdiri dari 32 buah register.
Bandar antarmuka SPI dan USART sebagai komunikasi serial.
2 buah timer/counter 8-bit dan 1 buah timer/counter 16-bit dengan prescalers dan kemampuan pembanding.
Watchdog timer dengan osilatorinternal.
Tegangan operasi 2,75 - 5,5 V pada ATMega16L dan 4,5 - 5,5 V pada ATMega16.
Memiliki kapasitas Flash Memory 16 Kbyte, SRAM 1 Kbyte dan EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.
Antarmuka komparator analog.
4 channel PWM
Kecepatan nilai (speed grades) 0 - 8 MHz untuk ATMega16L dan 0 - 16 MHz untuk ATMega16.
Skema rangkaian sistem minimum mikrokontroller ATmega 16 dapat dilihat pada gambar berikut :
30
Gambar 3.4. Rangkaian ATmega 16
3.5 Rangkaian sensor LDR
Gambar 3.5 sensor LDR
Sensor LDR adalah salah satu jenis resistor yang dapat mengalami perubahan resistansinya apabila mengalami perubahan penerimaan cahaya.
Besarnya nilai hambatan pada Sensor Cahaya LDR (Light Dependent
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Resistor) tergantung pada besar kecilnya cahaya yang diterima oleh LDR itu sendiri. Dari gambar diatas dapat dijelaskan bahwa sensor dirangkai paralel dan terhubung ke mikrokontroler yang berfungsi untuk mengirikan data hasil pengukuran dari sensor ke mikrokontroler. Dalam mikrokontoler tersebut data akan diolah dan kemudian di tampilkan pada LCD.
3.6 Rangkaian Traffic light
Gambar 3.6 Traffic light
Traffic light adalah lampu yang digunakan untuk mengatur kelancaran lalu lintas di suatu persimpangan jalan dengan cara member ikesempatan pengguna jalan dari masing -masing arah untuk berjalan secara bergantian.Dari rangkaian gambar di atas 3.6 Traffic light dijelaskan bahwa traffic light disambungkan secara paralel ke mikrokontroler atmega 16 dan di proses dan keluaran output di LCD
3.7 Rangkaian Lampu Jalan
Gambar 3.7 lampu jalan
Lampu jalan automatis menggunakan sensor LDR pada rangkaian di atas menunjukkan lampu penerangan jalan di proses dari sensor LDR dan di olah ke mikrokontroler atmega 16 output hasil display LCD
32
3.8 Rangkaian Lengkap
Gambar 3.8 Rangkaian Lengkap
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
3.9 Flowchart Sistem
GAMBAR 3.9 Flowchart Sistem
CEK SENSOR LDR
Mulai
Selesai
PERSIAPAN MIKROKONTROLER ATMEGA 16
APAKAH KONDISI KENDARAAN NORMAL ATAU
PADAT ?
TUTUP SENSOR A
TUTUP SENSOR A DAN B DAN C TUTUP SENSOR
A DAN B
TRAFIC LIGHT NORMAL TRAFIC LIGHT NORMAL TRAFIC LIGHT HIJAU
PADAT
34
3.10 Sketsa Persimpangan beserta peletakan komponen
Gambar 3.10 Sketsa Persimpangan beserta peletakan komponen 3.10 Penjelasan komponen
Lampu jalan
Traffic light Sensor LDR
A
B
C
A B C
B A C
A B C
1
4 3
2
2
B
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATmega16
Rangkaian ini merupakan otak dari seluruh rangkaian. Semua rangkaian yang ada pada alat ini dikendalikan input outputnya oleh rangkaian mikrokontroler ini. Mini sistem menggunakan IC ATMega16 dengan alasan program bisa dihapus secara berulang-ulang.
Pemrograman menggunakan mode ISP (In System Programming) mikrokontroler harus dapat diprogram langsung pada papan rangkaian dan rangkaian mikrokontroler harus dapat dikenali oleh program downloader.Pada pengujian ini berhasil dilakukan dengan dikenalinya jenis mikrokontroler oleh program downloader yaitu ATMega8.
Pengujian ATMega 16.
Gambar 4.1 Pengujian Mikrokontroller AT Mega16
ATMega16 menggunakan kristal dengan frekuensi 8 MHz, apabila Chip Signature sudah dikenali dengan baik dan dalam waktu singkat, bisa dikatakan rangkaian mikrokontroler bekerja dengan baik dengan mode ISP-nya.
36
Pengujian pin ATmega 16 dengan mengukur tegangan tertera pada tabel 7.
Tabel 2. Pengujian Pin Mikrokontroler AT mega16
Pin Tengagan Keluaran (V)
27 4,98
28 4,98
4.2 Pengujian sensor LDR
Pengujian sensor LDR ini digunakan sebagai alat pendeteksi kepadatan/antrian kendaraan karena sensor ini memiliki kepekaan terhadap cahaya yang sangat sehingga dapat dimanfaatkan sebagai sensor kepadatan. LDR akan mengeluarkan tegangan ketika terkena cahaya laser sehingga akan didapatkan suatu tegangan yang berubah antar “high” dan “low”. High saat tegangannya ± 4.95 V dan low saat tegangan nya ± 117 mV. Karena sensor LDR sangat sensitif terhadap cahaya maka pengujian dilakukan dua kali yaitu saat tanpa pelindung dari cahaya luar dan saat dengan pelindung yang mencegah cahaya mengenai sensor LDR secara langsung.
Dalam sebuah aplikasi mikrokontroler atau Arduino, kadang kita membutuhkan sensor untuk mendeteksi cahaya. Umumnya sih aplikasi di robotika, untuk deteksi lampu (light follower robot) atau ada juga yang dipakai untuk mendeteksi garis (line follower robot).
Terkadang juga dipakai untuk mengetahui apakah lampu yang dikontrol sudah benar – benar hidup atau belum. Nah kali ini kita
akan membahas tentang L DR, salah satu sensor cahaya.
LDR (Light Dependent Resisitors) yaitu resistor yang nilai hambatannya tergantung dari perubahan cahaya. Semakin terang cahayanya yang mengenai LDR maka nilai resistansi-nya semakin kecil, sebaliknya jika cahayanya semakin redup/gelap maka nilai
38
resistansinya semakin besar.
Gambar 4.2 rangkaian sensor LDR
Tampak pada gambar diatas tampilan fisik dari LDR. Kakinya 2, persis seperti resistor (memang resistor .. � ). Trus lambang atau simbol LDR juga persis seperti simbol resistor yang dikasih „cahaya‟
. Untuk nilai resistansi (R) berbanding terbalik dengan intensitas cahaya. Jika ada cahaya terang maka nilai resistansi menjasi rendah.
Pengujian Sensor LDR:
Dengan menggunakan Ohm meter skala ohm meter menggunakan 2K ohm / 2M ohm. Berikutnya pada kaki LDR 1 dihubungkan dengan probe merah (+) sedangkan probe hitam (-) dengan kaki ke-2. Saat LDR diberi cahaya maka nilai hambatan akan berubah semakin kecil, sebaliknya saat cahaya berkurang maka nilai hambatanya semakin besar. Setiap LDR kepekaannya belum tentu sama.
Tabel 3 Pengujian sensor LDR
Komponen Sebelum terhalang Setelah terhalang
LDR 100 Ω 1 MΩ
Untuk menguji LDR dapat juga dengan mengukur tegangannya.
Sebelumnya kita buat dulu rangkaian pembagi tegangan (voltage devider) dari LDR ditambah satu resistor
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
4.3 Pengujian LCD
Rangkaian LCD dihubungkan ke PB.0 sampai PB7, yang merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu sebagai timer/counter, komperator analog dan mempunyai fungsi khusus sebagai pengiriman data secara serial. Sehingga nilai yang akan tampil pada LCD display akan dapat dikendalikan oleh mikrokontroller ATMega16.
Operasi dasar pada LCD terdiri dari empat, yaitu instruksi mengakses proses internal, instruksi menulis data, instruksi membaca kondisi sibuk, dan instruksi membaca data. ROM pembangkit sebanyak 192 tipe karakter, tiap karakter dengan huruf 5 X 7 dot matrik.Kapasitas pembangkit RAM 8 tipe karakter (membaca program), maksimum pembacaan 80 X 8 bit tampilan data.Perintah utama LCD adalah Display Clear, Cursor Home, Display ON/OFF, Display Character Blink, Cursor Shift, dan Display Shift.
Cara kerja dari LCD ini adalah :
1. Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk membuat program tampilan.
2. Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya mengunakan 8 bit data dan 3 bit control.
3. Ukuran modul yang proporsional.
4. Daya yang digunakan relative sangat kecil.
Pada bagian ini, mikrokontroller dapat memberi data langsung ke LCD.
Pada LCD sudah terdapat driver untuk mengubah ASCII output mikrokontroller menjadi tampilan karakter.
Tabel 4. Pengujian Pin Display LCD
Pin Tegangan Keluaran (V)
1 0,001
2 4,98
3 0,69
4 4,93
40
Tabel 4.3 Pengujian Pin Display LCD
Tabel diatas merupakan hasil pengukuran pada display LCD, pengukuran dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui apakah LCD bekerja dengan baik atau tidak yaitu dengan membandingkan tegangan terukur dengan program maupun data sheet.
Berikut program yang digunakan untuk menguji cara kerja LCD :
#include <LiquidCrystal.h>
lcd.print("Tes LCD"); // carakter yang tampil }
Program di atas akan menampilkan kata “Tes LCD” di baris pertama pada display LCD 2x16. Pada alat dalam penelitian ini, Saat keseluruhan rangkaian diaktifkan. Hasil gambar pengujian tertera pada lampiran.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
4.4 Pengujian Modul Perangkat
Perangkat pengaturan timer lampu lalu lintas yang dibuat untuk perempatan jalan yang saling tegak lurus. Setelah membuat rancangan masing-masing bagian tahap selanjutnya adalah menggabungkan ketiga perangkat, yaitu sensor LDR, power supply dan mikrokontroler menjadi perangkat pengatur timer lampu lalu lintas berdasarkan antrian kendaraan. Perangkat ini dipasang pada miniatur perempatan jalan raya lajur searah. Miniatur perempatan jalan raya dibuat dengan menggunakan bahan acrylic agar pemasangan perangkat mudah, permukaannya yang rata dan halus cocok untuk simulasi kendaraan dan juga cukup ekonomis.
Perancangan masing-masing jalan memiliki lebar 10 cm dan panjang jalan 30 cm dengan 6 buah perangkat sensor dan 10 buah lampu LED untuk penerangan jalan yang digunakan dan dipasang pada kedua jalur masing-masing 3 sensor dan 5 lampu penerangan. Adapun perbandingan jalannya sesungguhnya dengan jalan pada miniatur yaitu dengan skala 1:50 cm, yaitu 10 cm lebar diminiatur sama dengan 5 m jalan sebenarnya dan 30 cm panjang jalan pada miniatur sama dengan 15 m jalan sebenarnya. Ketentuan sistem lampu lalu lintas yang dibuat untuk mengontrol lampu lalu lintas menyala otomatis sebagai berikut:
1. Jika panjang antrian berada di sensor A dan B maka timer lampu hijau berjalan normal
2. Jika panjang antrian sensor A dan C maka timer lampu hijau berjalan normal
3. Jika panjang antrian sensor A dan B dan C maka lampu hijau akan automatis berpindah ke lajur yang padat kendaraan
4. Lampu penerangan jalan bertujuan untuk menerangi sensor di saat malam hari
42
Tabel 5 Pengujian Sistem Kerja Prototipe