Saya mengakui bahwa laporan tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri,kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing masing disebutkan sumbernya.
Medan, 15 Juli 2009
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala anugerah dan karunianya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Ucapan terimakasih saya sampaikan kepada Bapak Dr. Eddy Marlinto, M.Sc, selaku Dekan Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam, Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, selaku Ketua Departemen Fisika, Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc, selaku Ketua Program Studi Fisika Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam, Bapak Drs.Nasir Saleh, M.Eng.Sc selaku Dosen pembimbing praktek proyek, Orang tua saya Bapak D. Sitorus, dan Ibu R. br Napitupulu, beserta Saudari Esra Novita br sitorus dan Dessy Christin br Sitorus selaku adik penulis yang telah banyak memberikan semangat dan bantuan baik secara moril maupun materi. Saudari Ledy Nova Lina Sagala yang dikasihi, yang juga banyak memberikan dukungan dan perhatian kepada penulis dalam menyelesaikan laporan ini. Kepada teman teman mahasiswa/i Fisika Intrumentasi khususnya stambuk 2006 yang telah banyak meluangkan waktunya untuk membantu penulis.
Penulis menyadari dalam pembuatan laporan dari perancangan proyek ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dalam penyempurnaan laporan proyek ini.
Akhir kata penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada semua pihak yang membantu dalam menyelesaikan proyek ini. Semoga Tuhan selalu memberkati.
Medan, 15 Juli 2009
Saat ini aktivitas kehidupan perkotaan sangat padat seiring kemajuan zaman. Hal ini menuntut tercipta gaya hidup atau masyrakat kota yang selalu berubah. Kesibukan yang padat menuntut mereka harus selalu menjaga kebugaran mereka agar senantiasa tetap bekerja secara efektif dan maksimal. Dan salah satu cara untuk menjaga kebugaran tubuh adalah dengan mandi air hangat.
Saat ini teknologi di bidang instrumentasi berkembang dengan pesat khusus pada bidang otomasi telah banyak ditemui komponen komponen pendukung yang tersedia di Toko Elektronik. Apalagi saat ini sebuah mikrokontroler (IC) semakin lebih sederhana dengan kemampuan yang didukungnya telah ditambah. Dan untuk harganya sendiri sudah agak terjangkau.
DAFTAR ISI
PERSETUJUAN ii
PERNYATAAN iii
PENGHARGAAN iv
ABSTRAK v
DAFTAR ISI vi
DAFTAR GAMBAR. viii
DAFTAR TABEL ix
BAB 1 PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang Penulisan 1
1.2 Rumusan Masalah 1
1.3 Tujuan Penulisan 2
1.4 Batasan Masalah 2
1.5 Sistematika Penulisan 3
BAB 2 TINJAUAN TEORITIS 5
2.1 Mikrokontroler ATMega8535 5
2.1.1 Arsitektur ATMega8535 6
2.2 LM 35 9
2.3 Komponen komponen Pendukung 11
2.3.1 Resistor 11
2.3.2 Kapasitor 12
2.3.3 Transistor 13
2.3.4 Potensiometer 16
2.3.5 LCD 18
BAB 3 PERANCANGAN ALAT 20
3.1 Diagram Blok Rangkaian 20
3.2 Perancangan Power Supplay (PSA) 21
3.3 Perancangan Rangkaian Mikrokontroller ATMega8535 22
3.4 Rangkaian Sensor temperatur 23
3.5 Rangkaian Display LCD 24
3.6 Rangkaian Relay 24
3.7 Perancangan Rangkaian Sensor 26
3.8 Diagram Alir Pemrograman 28
BAB 4 PENGUJIAN ALAT 29
4.1 Pengujian Minimum Sistem 29
4.2 Pengujian Rangkaian Relay 31
4.3 Pengujian Rangkaian Sensor Air 33 4.4 Pengujian Rangkaian Secara Keseleruhan 34
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 35
5.1 Kesimpulan 35
5.2 Saran 35
DAFTAR PUSTAKA 36
LAMPIRAN A 37
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Konfigurasi Pin ATMega8535 7
Gambar 2.2 Arsitektur ATMega8535 8
Gambar 2.3 Sensor Suhu LM35 9
Gambar 2.4 Grafik akurasi LM35 terhadap suhu 11
Gambar 2.5 Resistor Karbon 11
Gambar 2.6 Electrolytic Capacitor (ELCO) 12
Gambar 2.7 Ceramic Capacitor 13
Gambar 2.8 Simbol Tipe Transistor 13
Gambar 2.9 Transistor sebagai saklar ON 14
Gambar 2.10 Transistor sebagai saklar OFF 15
Gambar 2.11 Potensiometer 17
Gambar 2.12 Grafik Perubahan nilai pada potensiometer 17
Gambar 2.13 Tampilan LCD 18
Gambar 2.14 CodevisionAVR 19
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian 20
Gambar 3.2 Rangkaian Power Supply (PSA) 21
Gambar 3.3 Rangkaian Mirokontroler ATMega8535 22
Gambar 3.4 Rangkaian sensor Temperatur 23
Gambar 3.5 Rangkaian Display LCD 24
Gambar 3.6 Rangkaian relay pengendali Heater 220 volt AC 25 Gambar 3.7 Rangkaian relay pengendali pompa air 220 volt AC 26 Gambar 3.8 Penempatan sensor pada tempat pada air 27
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Bentuk tampilan LED 30
Tabel 4.2 Hasil pengukuran tegangan sensor air 33
"
" " #$#% &'#(#)* &)+',-#)
Dengan Teknologi yang berkembang pesat saat ini hampir seluruh kegiatan manusia tidak dapat dipisahkan dengan teknologi. Teknologi yang digunakan pun semakin canggih dan semakin otomatis (praktis). Tentu saja hal ini sangat menguntungkan dan memberikan kenyamanan bagi manusia, dimana pekerjaan yang seharusnya terasa berat, sukar, dan lama dapat menjadi ringan, mudah dan cepat.
Untuk melakukan ini dibutuhkan suatu sistem otomasi. Dimana sistem ini berfungsi secara otomatis untuk menggerakkan suatu plant tersebut. Sehingga dengan adanya system otomasi ini, maka pekerjaan manusia yang tadinya dikerjakan secara manual, dapat digantikan fungsinya secara otomatis dengan menggunakan mesin. Prinsip kerja otomasi dapat digunakan pada peralatan seperti pemanas air kolam otomatis.
Sering kita melepas lelah setelah banyak melakukan aktivitas sehari hari. Banyak tempat yang dapat dikunjungi untuk melepas lelah seperti: sauna, Jacuzzi, pemandian air panas dan sebagainya. Pemandian air panas seringkali jadi pilihan favorit yang sering dituju. Karena Fasilitas ini banyak diminati orang khusunya orang muda karena selain menghilangkan keletihan juga sering dipakai untuk menjaga kebugaran tubuh apalagi pada saat ini cuaca terkadang tidak menentu. Untuk mendukung itu sangat tepat diterapkannya sebuah alat untuk memanaskan air kolam.
" +.+-#) #-#'#/
Penulisan tugas akhir ini bertujuan untuk :
1. Memenuhi syarat untuk memenuhi mata kuliah Praktek Proyek untuk mahasiswa Program Studi D 3 Fisika Instrumentasi Departemen Fisika FMIPA USU.
2. Pengembangan kreatifitas mahasiswa dalam bidang ilmu instrumentasi sistem kontrol dan sistem kendali sebagai bidang yang diketahui. 3. Untuk mengaplikasikan ilmu pengetahuan yang diperoleh dari
perkuliahan terhadap kehidupan masyarakat.
4. Membuat dan mengetahui aplikasi pemrograman berbasis mikrokontroler Atmega8535.
5. Untuk mengetahui cara membuat sistem pemanas yang berbasis mikrokontroler Atmega8535.
6. Untuk mengetahui cara berkomunikasi antar mikrokontroler dengan LCD atau penampilnya.
" +0+#) &)+',-#)
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Memanfaatkan mikrokontroler untuk mengetahui suhu temperatur dari air yang dipanaskan.
2. Memanfaatkan mikrokontroler untuk mengetahu level batas dari permukaan suatu air yang masuk kedalam bak pemanas.
3. Memanfaatkan pompa air dan heater sebagai alat kerja sistem pemanas yang dapat dikendalikan secara otomatis oleh mikrokontroler.
" #$#-#) #-#'#/
Pembahasan masalah dalam laporan proyek ini hanya mencakup masalah masalah sebagai berikut:
1. Sistem pemanas menggunakan mikrokontroler ATMega8535.
3. Adapun batas suhu pemanasan air sampai berkisar 38 oC dan akan melakukan pemanasan kembali jika suhu air turun dibawah 34 oC. 4. Bahasa pemrograman menggunakan C++ dengan mengunakan
software Codevision AVR.
5. Pembahasan hanya sebatas pemrograman mikrokontroler (IC ATMEGA8535) dan perangkat keras sistem pemanas seperti pompa air AC dan Heater, untuk interfacing untuk pemograman dari computer ke mikrokontroler tidak dibahas.
" ,-$&.#$,(# &)+',-#)
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari simulasi pemananas air kolam berbasis mikrokontroler ATMega8535, maka penulis menulis laporan ini sebagai berikut:
"
Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan.
1
Tinjauan teoritis, dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian Teori pendukung itu antara lain tentang mikrokontroler ATMega8535 (hardware dan software), bahasa program yang digunakan serta karekteristik dari komponen komponen pendukung.
1
Pada bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja alat, penjelasan mengenai program program yang digunakan untuk mengaktipkan rangkaian, penjelasan mengenai program yang diisikan ke mikrokontroler ATMega8535.
1
" ,(%2(2)$%2'&% &*#
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( ) 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 ( ! " # ) memiliki arsitektur RISC ( $ % $ & #$ ) 8 bit, dimana 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, sedangkan seri MCS 51 berteknologi CISC
( # ' % $ & #$ ).
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. Oleh karena itu, dipergunakan salah satu AVR produk Atmel, yaitu ATMega8535. Selain mudah didapatkan dan lebih murah ATMega8535 juga memiliki fasilitas yang lengkap.
Dengan fasilitas yang lengkap tersebut menjadikan ATMega8535 sebagai mikrokontroler yang powerfull. Adapun blok diagramnya adalah sebagai berikut.
Mikrokntoler ini merupakan produk keluaran atmel dan memiliki fitur yang cukup lengkap. Mulai dari kapasitas memori program dan memori data yang cukup besar, interupsi, timer/counter, analog comparator, EEPROM internal dan juga ADC internal semuanya ada dalam ATMega 8535. Adapun Fitur fitur dari ATMega8535 :
a) 130 macam instruksi, yang semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.
b) 32 x 8 bit register serba guna.
c) Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz..
d) 8 Kbyte Flash Memori, yang memiliki fasilitas % (& ) e) 512 Byte internal EEPROM.
f) 512 Byte SRAM.
g) Programming Lock, fasilitas untuk mengamankan kode program.. h) 2 buah timer/counter 8 bit dan 1 buah timer/counter 16 bit. i) 4 channel output PWM
j) 8 channel ADC 10 bit. k) Serial USART.
l) Master/Slave SPI serial interface. m) Serial TWI atau 12C.
n) On Chip Analog Computer.
" " %-,$&($+% &*#
Gambar 2.1. Konfigurasi Pin ATMega8535
Dari gambar tersebut dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin ATMega8535 sebagai berikut:
1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya. 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.
6. Port D (PD0.. PD7 merupakan pin I/O dua arah dan fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal, 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 referensi ADC.
32 x 8 bit regsister serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada * + , - +,. yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serba guna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16 bit pada mode pengalamatan tak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data. Ketiga register pointer 16 bit ini disebut dengan register X(gabungan R26 dan R27), register Y(gabungan 28 dan 29), register Z (gabungan R30 dan R31). Selain reiste serbaguna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/O sebesar 64 byte. Beberapa register digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register kontrol timer/counter, interupsi, ADC, EEPROM dan fungsi I/O(Input/Output) lainnya.
Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh / & $ . LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.
Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 GA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas ( (* ) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC .
Gambar 2.3 Sensor Suhu LM35
VLM35 = Suhu* 10 mV
Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Pada penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya .
Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang ditanahkan sehingga dapat bertindak sebagai suatu antenna penerima dan simpangan didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang mengkoreksi pada kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode 0 # kapasitor dari Vin untuk ditanahkan.
Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35:
a. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam $ .
b. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC.
c. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara 55 ºC sampai +150 ºC.
d. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
e. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 GA.
f. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah ( (* ) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
h. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
Gambar 2.4 Grafik akurasi LM35 terhadap suhu
2.32)&) 2.32)&) &)4+(+)* " &-,-$2%
Resistor komponen pasif elektronika yang berfungsi untuk membatasi arus listrik yang mengalir. Berdasarkan kelasnya resistor dibagi menjadi 2 yaitu : Fixed Resistor dan Variable Resistor Dan umumnya terbuat dari carbon film atau metal film, tetapi tidak menutup kemungkinan untuk dibuat dari material yang lain.
Pada dasarnya semua bahan memiliki sifat resistif namun beberapa bahan tembaga perak emas dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang sangat kecil. Bahan–bahan tersebut menghantar arus listrik dengan baik, sehingga dinamakan konduktor. Kebalikan dari bahan yang konduktif, bahan material seperti karet, gelas, karbon memiliki resistansi yang lebih besar menahan aliran elektron dan disebut sebagai insulator.
#3#-,$2%
Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki elektroda metalnya dan pada saat yang sama muatan muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif karena terpisah oleh bahan elektrik yang non konduktif. Muatan elektrik ini “tersimpan” selama tidak ada konduktif pada ujung ujung kakinya. Di alam bebas phenomena kapasitor terjadi pada saat terkumpulnya muatan muatan positif dan negatif diawan.
Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai didalam merancang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC, Filter, dan penyimpan energi listrik. Didalamnya 2 buah pelat elektroda yang saling berhadapan dan dipisahkan oleh sebuah $ . Sedangkan bahan yang digunakan sebagai $ dinamakan dielektrik. Ketika kapasitor diberikan tegangan DC maka energi listrik disimpan pada tiap elektrodanya. Selama kapasitor melakukan pengisian, arus mengalir. Aliran arus tersebut akan berhenti bila kapasitor telah penuh. Yang membedakan tiap tiap kapasitor adalah dielektriknya. Berikut ini adalah jenis– jenis kapasitor yang dipergunakan dalam perancangan ini.
Gambar 2.7 Ceramic Capacitor
%#)-,-$2%
Transistor adalah komponen elektronika yang mempunyai tiga buah terminal. Terminal itu disebut emitor, basis, dan kolektor. Transistor seakan akan dibentuk dari penggabungan dua buah dioda. Dioda satu dengan yang lain saling digabungkan dengan cara menyambungkan salah satu sisi dioda yang senama. Dengan cara penggabungan seperti dapat diperoleh dua buah dioda sehingga menghasilkan transistor NPN.
Bahan mentah yang digunakan untuk menghasilkan bahan N dan bahan P adalah silikon dan germanium. Oleh karena itu, dikatakan :
1. Transistor germanium PNP. 2. Transistor silikon NPN. 3. Transistor silikon PNP. 4. Transistor germanium NPN.
Gambar 2.8 Simbol tipe transistor C
B
E
C
B
E
Dimana Transistor NPN ialah arus listrik mengalir dari basis menuju emiter dan Transistor PNP ialah arus listrik mengalir dari Emiter menuju Basis.
Keterangan : C = kolektor E = emiter B = basis
Didalam pemakaiannya transistor dipakai sebagai komponen saklar (switching) dengan memanfaatkan daerah penjenuhan (saturasi) dan daerah penyumbatan (cut off) yang ada pada karakteristik transistor.
Gambar 2.9 Transistor sebagai Saklar ON
Pada daerah penjenuhan nilai resistansi persambungan kolektor emiter secara ideal sama dengan nol atau kolektor dan emiter terhubung langsung (short). Keadaan ini menyebabkan tegangan kolektor emiter (VCE) = 0 Volt pada keadaan ideal, tetapi pada kenyataannya VCE bernilai 0 sampai 0,3 Volt. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan on seperti pada gambar 2.10
Saturasi pada transistor terjadi apabila arus pada kolektor menjadi maksimum dan untuk mencari besar arus basis agar transistor saturasi adalah :
Saklar On Vcc
Vcc
IC R
RB
VB
IB VBE
Rc
Hubungan antara tegangan basis (VB) dan arus basis (IB) adalah :
B akan saturasi, dengan Ic mencapai maksimum.
Keadaan ini menyebabkan tegangan (VCB) sama dengan tegangan sumber (Vcc). Tetapi pada kenyataannya Vcc pada saat ini kurang dari Vcc karena terdapat arus bocor dari kolektor ke emiter. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan off seperti gambar dibawah ini.
Keadaan penyumbatan terjadi apabila besar tegangan habis (VB) sama dengan tegangan kerja transistor (VBE) sehingga arus basis (IB) = 0 maka :
hfe I
I C
B = ……….….. (2.6)
IC = IB . hfe ….………(2.7)
IC= 0 . hfe ………..………(2.8)
IC= 0 ………..(2.9)
Hal ini menyebabkan VCE sama dengan Vcc dapat dibuktikan dengan rumus :
Vcc=Vc+ VCE …………..……….. (2.10)
VCE=Vcc– (Ic . Rc) …..……….. (2.11)
VCE=Vcc …..………(2.12)
Untuk kelas resistor yang kedua ini terdapat 2 tipe. Untuk tipe pertama dinamakan variable resistor dan nilainya dapat diubah sesuai keinginan dengan mudah dan sering digunakan untuk pengaturan $ , 0 , 0 , dll. Sedangkan yang kedua adalah semi fixed resistor. Nilai dari resistor ini biasanya hanya diubah pada kondisi tertentu saja. Contoh penggunaan dari semi fixed resistor adalah tegangan referensi yang digunakan untuk ADC,
$ $ , dll. Ada beberapa model pengaturan nilai ! 0 , yang sering digunakan adalah dengan cara nya terbatas sampai 300 derajat putaran. Ada beberapa model variable resistor yang harus diputar berkali – kali untuk mendapatkan semua nilai resistor. Model ini dinamakan “ ” atau
Gambar 2.1 Potensiometer
Pada gambar di atas untuk gambar bagian ke 3 biasanya digunakan untuk volume kontrol. Bentuk yang ke 2 merupakan ' dan biasanya di pasang pada PCB ( $ 1 ). Sedangkan bentuk 1 d# . Ada 3 tipe didalam perubahan nilai dari resistor variabel, perubahan tersebut dapat dilihat pada gambar 2.6.
Gambar 2.13 Grafik Perubahan nilai pada potensiometer
Pada saat tipe A diputar searah jarum jam, awalnya perubahan nilai resistansi lambat tetapi ketika putarannya mencapai setengah atau lebih nilai perubahannya menjadi sangat cepat. Tipe ini sangat cocok dengan karakteristik telinga manusia. Karena telinga sangat peka ketika membedakan suara dengan volume yang lemah, tetapi tidak terlalu sensitif untuk membedakan perubahan suara yang keras. Biasanya tipe A ini juga disebut sebagai “ $ # ” potensiometer. Untuk tipe B perubahan resistansinya adalah linier dan cocok
digunakan untuk Aplikasi 1 , $ 2$
LCD merupakan salah satu komponen yang penting dalam pembuatan tugas akhir untuk dapat melihat posisi pengukuran suhu yang dihasilkan dalam mengetahui suhu panas air kolam. LCD mempunyai kemampuan untuk menampilkan tidak hanya angka, huruf abjad, kata kata tapi juga simbol simbol. Hal inilah yang membuat LCD lebih unggul daripada 7 segment ataupun dot matrik dalam fungsinya sebagai tampilan. LCD ada banyak jenis dan ukuran, ada 16 kolom 2 baris, 20 kolom 2 baris, 40 kolom 2 baris, 20 kolom 1 baris, 16 kolom 4 baris dan banyak pula yang lain. LCD ada yang memiliki 0 3 * dan ada yang tidak, 0 3 * sangat berguna sekali bila malam hari atau gelap. Pada LCD juga memiliki kemampuan untuk mempertajam tampilan atau yang sering disebut ) LCD pada perkembangannya sudah sangat canggih seperti yang dipakai pada layer # # ataupun * #* )Dalam tugas akhir ini digunakan LCD dengan 16 kolom 2 baris.
Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW: Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa anda sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low “0” dan set pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Ketika dua jalur yang lain telah siap, set EN dengan logika “1” dan tunggu untuk sejumlah waktu tertentu ( sesuai dengan datasheet dari LCD tersebut ) dan berikutnya set EN ke logika low “0” lagi.
25$6#%& 24& ,-,2) 7 4,$2% 4#) 26)'2#4&%8
CodeVisionAVR merupakan salah satu software compiler yang khusus digunakan untuk mikrokontroler keluarga AVR. Kelebihan dari CodeVisionAVR adalah tersedianya fasilitas untuk mendownload program ke mikrokontroler yang telah terintegrasi sehingga dengan demikian CodeVisionAVR ini selain dapat berfungsi sebagai software compiler juga berfungsi sebagai software programmer/downloader. Jadi kitadapat melakukan proses download program yang telah dikompile menggunakan software CodeVisionAVR juga.
" ,#*%#. '2( #)*(#,#)
Diagram blok merupakan gambaran dasar dari rangkaian sistem yang akan dirancang. Setiap diagram blok mempunyai fungsi masing masing. Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang adalah seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.1. berikut ini:
Gambar 3.1. Diagram Blok Rangkaian
Desain sistem rangkaian terdiri dari:
1. Sensor suhu (LM35) berfungsi untuk mengukur suhu air kemudian output sensor ini akan diinputkan ke mikrokontroller.
2. Mikrokontroler ATMEGA8535 berfungsi untuk mengolah data yang dikirimkan oleh LM35 dan oleh sensor level air, selanjutnya mikrokontroller akan menampilkan nilai suhu yang terukur pada LCD kemudian membandingkannya dengan data tertentu untuk kemudian mengambil tindakan (menghidupkan/mematikan heater).
3. Relay berfungsi sebagai perantara antara mikrokontroler yang memiliki tegangan 5 volt DC dengan heater yang memiliki tegangan
220 volt AC, sehingga heater dapat dikendalikan oleh mikrokontroler ATMEGA8535.
4. Heater berfungsi untuk memanaskan tank (tempat air) yang akan dikendalikan oleh mikrokontroler setelah mendapatkan data dari sensor suhu (LM35).
5. Display berfungsi untuk menampilkan hasil pembacaan suhu pada sensor suhu (LM35) yang berada dalam tank (tempat air).
6. Sensor level air berfungsi untuk mendeteksi level bawah dan level atas air.
7. Pompa berfungsi untuk mengisi tank (tempat air) secara otomatis.
&%#)9#)*#) 26&% +33'#: 7 8
Rangkaian ini berfungsi untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian yang ada. Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari dua keluaran, yaitu 5 volt dan 12 volt. keluaran 5 volt digunakan untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian sedangkan keluaran 12 volt digunakan untuk supplay ke relay. Rangkaian power supplay ditunjukkan pada gambar 3.2 berikut ini :
Gambar 3.2 Rangkaian Power Supplay (PSA)
agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt. LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan.
&%#)9#)*#) #)*(#,#) ,(%2(2)$%2'&%
Rangkaian ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC mikrokontroler ATMEGA8535. Pada IC inilah semua program diisikan, sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki. Rangkaian mikrokontroler ditunjukkan pada gambar berikut ini:
Gambar 3.3 Rangkaian mikrokontroler ATMEGA8535
22 sampai 29 adalah port C. Dan Pin 14 sampai 21 adalah port D. Pin 10 dihubungkan ke sumber tegangan 5 volt. Dan pin 11 dihubungkan ke ground. Rangkaian mikrokontroler ini menggunakan komponen kristal sebagai sumber clocknya. Nilai kristal ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler dalam mengeksekusi suatu perintah tertentu.
Pada pin 9 dihubungkan dengan sebuah kapasitor dan sebuah resistor yang dihubungkan ke ground. Kedua komponen ini berfungsi agar program pada mikrokontroler dijalankan beberapa saat setelah power aktip. Lamanya waktu antara aktipnya power pada IC mikrokontroler dan aktipnya program adalah sebesar perkalian antara kapasitor dan resistor tersebut.
#)*(#,#) &)-2% $&.3&%#$+%
Untuk mengetahui nilai temperature yang akan diukur digunakan sensor LM 35 yang merupakan sensor temperature. Sensor ini memiliki 1 keluaran, dimana tegangan keluaran akan berubah sesuai dengan perubahan temperature lingkungan.. Rangkaian sensor ditunjukkan oleh gambar dibawah ini:
Gambar 3.4 Rangkaian Sensor temperatur
#)*(#,#) ,-3'#:
Rangkaian display LCD ini berfungsi untuk menampilkan nilai dari hasil pengukuran temperatur. Rangkaian display LCD ditunjukkan pada gambar 3.5 berikut ini :
Gambar 3.5 Rangkaian Display LCD
&%#)9#)*#) #)*(#,#) &'#:
Perancangan rangkaian relay ini berfungsi sebagai saklar elektronik yang dapat menghidupkan/mematikan peralatan elektronik (dalam hal ini heater dan pompa Pada rangkaian di bawah, untuk menghubungkan rangkaian dengan 220 VAC digunakan relay.
ke kaki 8. Dengan demikian, jika kita gunakan kaki 3 dan kaki 4 pada relay sebagai saklar untuk menghidupkan/mematikan heater maka kita dapat menghidupkan/ mematikan heater dengan cara mengaktipkan atau menon aktipkan relay. Rangkaian relay pengendali heater tampak seperti gambar di bawah ini ,
Gambar 3.6 Rangkaian relay Pengendali heater 220 volt AC
Pada rangkaian ini untuk mengaktipkan atau menon aktipkan relay digunakan transistor tipe NPN. Cara kerjanya sama dengan proses menghidupkan alarm yang telah dijelaskan sebelumnya. Dari gambar dapat dilihat bahwa negatip relay dihubungkan ke kolektor dari transistor NPN (2SC945), ini berarti jika transistor dalam keadaan aktip maka kolektor akan terhubung ke emitor dimana emitor langsung terhubung ke ground yang menyebabkan tegangan di kolektor menjadi 0 volt, keadaan ini akan mengakibatkan relay aktip. Sebaliknya jika transistor tidak aktip, maka kolektor tidak terhubung ke emitor, sehingga tegangan pada kolektor menjadi 12 volt, keadaan ini menyebabkan tidak aktip.
melalui kumparan dan arus ini akan dialirkan ke dioda. Tanpa adanya dioda arus sesaat yang besar itu akan mengalir ke transistor, yang mengakibatkan kerusakan pada transistor.
Sedangkan untuk rangkaian relay pengendali pompa air ditunjukkan oleh gambar berikut ini:
Gambar 3.7 Rangkaian relay Pengendali pompa air 220 volt AC
Rangkaian ini memiliki cara kerja yang sama dengan rangkaian relay pengendali heater.
&%#)9#)*#) #)*(#,#) &)-2%
Sensor ini berfungsi untuk mengetahui ketika ada air yang mengenai sensor. Sersor ini terdiri dari dua buah kabel tembaga, dimana kabel 1 dihubungkan ke Vcc 5 volt dan yang lainnya dihubungkan ke input dari rangkaian pengolah sinyal.
(A) Ke +5 Volt Kabel (K) Ke penguat sinyal
Air
Gambar 3.8 Penempatan sensor pada tempat air
Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa jika tidak ada air, maka kedua kabel tidak akan terhubung satu dengan yang lainnya, namun jika ada air yang mengenai kedua kabel tersebut, maka kabel akan dihubungkan oleh air, menyebabkan arus akan mengalir dari kabel (A) ke kabel (K), dimana besarnya arus yang mengalir akan ditentukan dengan banyaknya elektron atau unsur logam yang ada pada air.
Arus yang mengalir melalui air ini sangatlah lemah. Hal ini disebabkan karena kadar logam dalam air sangat sedikit. Untuk mengetahui besar arus yang mengalir melalui air dapat dihitung dengan mengetahui nilai hambatan pada air, yaitu dengan cara mengukurnya langsung dengan menggunakan ohmmeter. Untuk air PAM nilai hambatannya adalah 32 Kohm (dimana anoda dan katoda berjarak 5 mm). Dengan demikian maka arus yang mengalir
Gambar 3.9 Rangkaian relay Penguat sensor
Pada rangkaian di atas, output dari sensor air diumpankan ke Op Amp 358 yang merupakan IC dual OP Amp untuk diperkuat. Dari Op Amp dihubungkan ke transistor C945 untuk menghasilkan data digital.
,#*%#. ',% &.%2*%#.#)
End Start
Tampilkan Nilai Hasil Pembacaan
T>=38 T<=34 &;&'" <" &;&' <
Matikan Heater Nyalakan Heater Nyalakan Pompa Matikan Pompa Baca Nilai
1
Pada bab ini, akan dibahas pengujian alat mulai dari pengujian alat permodul sampai pengujian alat secara keseluruhan. Pengujian tersebut akan dilakukan secara bertahap dengan urutan sebagai berikut :
a. Pengujian minimum sistem
b. Pengujian sistem secara keseluruhan
" &)*+0,#) ,),.+. ,-$&.
Pada pengujian minimum sistem ini dilakukan percobaan yang sifatnya sederhana tapi dapat menunjukkan bekerja tidaknya minimum system tersebut. Percobaan tersebut adalah menghidupkan beberapa buah LED secara bergantian. Percobaan ini dilakukan pada I/O port (Port A). Untuk menghidupkan LED tersebut digunakan program sebagai berikut:
while (1) {
// Place your code here PORTA=240
delay_ms(100); PORTA=15 delay_ms(100); };
Jika program tersebut dijalankan, maka LED akan hidup dan mati secara bergantian seperti yang ditunjukan dalam tabel .
Tabel 4.1 Bentuk tampilan LED
LED 1 LED 2 LED 3 LED 4 LED 5 LED 6 LED 7 LED 8
Tahap 1 ON ON ON ON OFF OFF OFF OFF
Tahap 2 OFF OFF OFF OFF ON ON ON ON
Selain percobaan I/O port (Port A) juga dilakukan percobaan terhadap LCD. Pada tahap ini dilakukan percobaan untuk mengaktifkan LCD . Pengaktifan LCD ini dilakukan dengan 9#%# menampilkan beberapa karakter pada LCD.
Untuk menampilkan beberapa karakter tersebut digunakan # sebagai berikut:
$ dan LCD dapat berjalan dengan baik.
Program berikutnya dengan cara menghubungkan LM35 ke PORTA.0 selanjutnya membaca nilainya dan ditampilkan ke LCD. Programnya sebgai berikut:
{
// Place your code here lcd_gotoxy(2,0);
lcd_putsf("MY PROJECT"); nilai=adc_data[0];
sprintf(suhu,"temperatur=%d C",nilai); lcd_gotoxy(0,1);
program di atasakan membaca nilai dari PORTA.0 yang dihubungkan ke LM35 dengan perintah nilai=adc_data[0];. Dengan perintah ini maka adc_data[0] akan dimasukkan kedalam sebuah variable bernama nilai, selanjutnya akan di ubah kedalam bentuk decimal dengan perintah sprintf(suhu,"temperatur=%d C",nilai), kemudian akan ditampilkan ke LCD pada koordinat x=0 dan y=1 malalui perintah lcd_gotoxy(0,1); lcd_puts(suhu).
&)*+0,#) #)*(#,#) &'#:
Pengujian rangkaian relay dapat dilakukan dengan memberikan tegangan 5 volt dan 0 volt pada basis transistor C945. Transistor C945 merupakan transistor jenis NPN, transistor jenis ini akan aktip jika pada basis diberi tegangan > 0,7 volt dan tidak aktip jika pada basis diberi tegangan < 0,7 volt. Aktipnya transistor akan mengaktipkan relay. Pada alat ini relay digunakan untuk memutuskan hubungan heater ke tegangan PLN, dimana hubungan yang digunakan adalah normally open (NO), dengan demikian jika relay aktip maka hubungan heater ke tegangan PLN akan terhubung, sehingga heater hidup, sebaliknya jika relay tidak aktip, maka heater dengan tegangan PLN akan terputus, sehingga heater mati.
terhubung, sehingga heater hidup, maka rangkaian ini telah berfungsi dengan baik.
Pengujian selanjutnya dilakukan dengan menghubungkan input rangkaian ini ke mikrokontroler pada PORTB.0 kemudian memberikan program sederhana pada mikrokontroler ATMEGA8535. Program yang diberikan adalah sebagai berikut:
Perintah di atas akan memberikan logika high pada PORTB.0, sehingga PORTB.0 akan mendapatkan tegangan 5 volt. Tegangan 5 volt ini akan mengaktipkan transistor C945, sehingga relay juga menjadi aktip dan hubungan heater dengan tegangan PLN terhubung, sehingga heater hidup. Berikutnya memberikan program sederhana untuk menonaktipkan relay. Programnya sebagai berikut:
Pengujian yang sama juga dilakukan pada rangkaian relay untuk pengendali pompa air.
&)*+0,#) #)*(#,#) &)-2% ,%
Pengujian pada rangkaian dapat dilakukan dengan mengukur tegangan pada output sensor. Dari hasil pengujian didapatkan tegangan sebagai berikut :
Tabel 4.2 Hasil Pengukuran tegangan sensor air Kondisi Tegangan pada output Sensor tidak terkena air 4,3 volt
Sensor terkena air 0,2 volt
Pengujian rangkaian sensor level dan relay dilakukan dengan cara menghubungkan sensor dan relay ke mikro selanjtnya mengujinya dengan program sederhana sebagai berikut:
while (1) {
// Place your code here
if (PIND.1==1) {PORTB.0=1;} delay_ms(30);
}; }
sensor dihubungkan ke PORTD.1 dan relay dihubungkan ke PORTB.0. saat sensor terkena air, maka sensor akan menghasilkan logika 0. program di atas akan melihat kondisi pada PIND.1, jika kondisinya 1, artinya sensor tidak terkena air, maka PORTB.0 diberi logika satu, sehingga relay menjadi aktip.
&)*+0,#) %#)*(#,#) -&9#%# (&-&'+%+/#)
selanjutnya mengukur suhu air dengan menggunakan thermometer, mengukur output LM 35 dan melihat tampilan pada LCD.
Dari hasil pengujian didapatkan data sebagai berikut:
Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Suhu
" &-,.3+'#)
Dari hasil pelaksanaan perancangan alat hingga pengujian dan pembahasan sistem maka penulis dapat menarik kesimpulan, antara lain:
a. Dengan biaya yang cukup terjangkau dan cukup mudahnya komponen alat ini ditemukan maka alat ini sudah dapat digunakan untuk keperluan rumah tangga dan Umum.
b. Adapun untuk mengganti temperatur pemanasan heater dapat diubah dengan mengeset ulang program yang terdapat mikrokontoler.
c. Untuk menjaga ketersediaan air panas secara terus menerus hendaknya bak penampung air tetap selalu terisi air dan jangan sampai bak kosong.
#%#)
Setelah melakukan penelitian ini diperoleh beberapa hal yang dapat dijadikan saran untuk dapat melakukan penelitian lebih lanjut, yaitu:
a. Untuk pengembangan kedepannya hendaknya disesuaikan antara banyak air yang akan dipanaskan dengan besar daya dari heater pemanas agar waktu pemanasannya dapat seefisien mungkin.
b. Agar sistem atau rangkaian yang digunakan tidak terganggu, sebaiknya alat ini dikemas dalam bentuk yang lebih aman dan terlindungi, sehingga penggunaannya lebih efektif.
Agfianto, 3 3 $3 #$ # # 3 , Edisi Pertama, Penerbit: Graha Ilmu, Yogyakarta, 2002.
Andi, $ 3 3 3 $3 3 3
4 5, Penerbit PT Elex Media Komputindo, Jakarta 2003.
Bejo, Agus, ! * $ * 1 * 3 3
Penerbit: Graha Ilmu, Yogyakarta, 2008.
Malvino, Albert paul, #(# # 6 3 3 , Jilid 1 & 2, Edisi Pertama, Penerbit: Salemba Teknika, Jakarta, 2003.
7 8
***************************************************** This program was produced by the
CodeWizardAVR V1.25.3 Standard Automatic Program Generator
© Copyright 1998 2007 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l. http://www.hpinfotech.com
// Alphanumeric LCD Module functions #asm
.equ __lcd_port=0x15 ;PORTC #endasm
// ADC interrupt service routine // with auto input scanning
register static unsigned char input_index=0; // Read the AD conversion result
adc_data[input_index]=ADCW; // Select next ADC input
if (++input_index > (LAST_ADC_INPUT FIRST_ADC_INPUT)) input_index=0;
ADMUX=(FIRST_ADC_INPUT | (ADC_VREF_TYPE & 0xff))+input_index; // Start the AD conversion
ADCSRA|=0x40; }
// Declare your global variables here void main(void)
{
// Declare your local variables here // Input/Output Ports initialization // Port A initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTA=0x00;
DDRA=0x00;
// Port B initialization
// Func7=Out Func6=Out Func5=Out Func4=Out Func3=Out Func2=Out Func1=Out Func0=Out
// State7=0 State6=0 State5=0 State4=0 State3=0 State2=0 State1=0 State0=0 PORTB=0x00;
DDRB=0xFF; // Port C initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTC=0x00;
DDRC=0x00;
// Port D initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTD=0x00;
DDRD=0x00;
// OC0 output: Disconnected TCCR0=0x00;
TCNT0=0x00; OCR0=0x00;
// Timer/Counter 1 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 1 Stopped // Mode: Normal top=FFFFh // OC1A output: Discon. // OC1B output: Discon. // Noise Canceler: Off
// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80;
SFIOR=0x00; // ADC initialization
// ADC Clock frequency: 554.202 kHz // ADC Voltage Reference: AVCC pin // ADC High Speed Mode: Off
// ADC Auto Trigger Source: None
ADMUX=FIRST_ADC_INPUT | (ADC_VREF_TYPE & 0xff); ADCSRA=0xCB;
