TA : Pengaturan Kecepatan Motor Menggunakan Metode Fuzzy pada Roll Banner.

(1)

MENGGUNAKAN METODE FUZZY

PADA ROLL BANNER

TUGAS AKHIR

Oleh :

Nama : A.A.Ngr. Angga CandraWardana NIM : 06.41020.0033

Nama : Aldilah Abubakar NIM : 06.41020.0009 Program : S1 (Strata Satu) Jurusan : Sistem Komputer

SEKOLAH TINGGI

MANAJEMEN INFORMATIKA & TEKNIK KOMPUTER

SURABAYA

(2)

ii

Banner, biasanya digunakan sebagai pemberitahuan, atau sebagai informasi dan periklanan, namun yang biasa ditemui ditengah masyarakat masih terbatas dengan 1 atau 2 tampilan halaman, sehingga masih kurang menarik dan sangat terbatas, oleh karena itu disini penulis membuat roll banner yang dapat memberikan tampilan banner lebih dari 2 tampilan halaman. Masalah dasar dari

banner ini ialah bagaimana agar banner bisa berpindah halaman, maka penulis membuat pengaturan motor agar bisa dikontrol kecepatan putarannya dengan menggunakan metode fuzzy.

Aplikasi fuzzy logic hampir tak terbatas, misalnya kontrol proses produksi, robotika, manajemen skala besar, dan lain-lain. Fuzzy logic kontroler adalah alternatif sistem kendali yang mudah karena dengan proses penalaran (

linguistic reasoning ). Sehingga dalam perancangannya, persamaan matematiknya mudah dimengerti dari penalaran objek yang akan di kendalikan. Pada penelitian ini dikembangkan kendali kecepatan putaran motor dengan kontroler yang berbasis logika fuzzy dan penggerak motor (driver motor) menggunakan sistem PWM (pulse width modulation), dengan penelitian ini diharapkan bahwa pengaturan kecepatan putaran motor dc akan sesuai referensi dan pada aplikasinya tidak terjadi arus yang berlebih.

Berdasarkan hasil pengujian secara keseluruhan, penerapan metode fuzzy

pada roll banner, yaitu penggunaan sensor jarak dapat membaca kondisi roll roda bebas sehingga dapat mengurangi ketat dan longgar saat penggulungan halaman

banner, dan mekanik dapat bekerja dengan baik yaitu melakukan perpindahan halaman dengan otomatis maupun dengan pemilihan halaman secara manual dengan inputan keypad.

(3)

v

DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN... xv

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah... 1

1.2 Perumusan Masalah... 2

1.3 Pembatasan Masalah... 3

1.4 Tujuan... 3

1.5 Kontribusi... 3

1.6 Sistematika Penulisan... 4

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Banner... 6

2.2 IC sn754410ne... 8

2.3 Motor DC... 9

2.4 Sensor infrared... 11

2.5 Transmiter & reciver (photo diode dan LED)... 12

(4)

2.5.2. Light Emitting Diode (LED)...15

2.6 Komparator ...15

2.7 Mikrokontroler ATMega8535L... 17

2.6.1 Arsitektur ATMega8535L ..………... 19

2.6.2 Fitur ATMega8535L... 20

2.6.3 Konfigurasi Pin ATMega8535L...21

2.6.4 Peta Memori ATMega8535L... 24

2.6.5 Status Register ATMega8535L... 26

2.6.6 Minimum System ATMega8535L...27

2.8 CodeVisionAVR………... 29

2.9 Definisi PWM... 31

2.9.1 Prinsip dasar PWM...32

2.10 LCD …...33

2.11 Tombol push button...34

2.12 Fuzzy Logic...35

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Perancangan Perangkat Keras...39

3.2 Peletakan Komponen Elektronika...40

3.3 Rangkaian regulator... 42

3.4 Rangkaian Mikrokontroler... 42

3.5 Rangkaian sensor GP2D120... 49

3.6 Rangkaian motor driver... 52

(5)

3.8 Motor DC... 56

3.8.1 Prinsip dasar cara kerja motor DC...57

3.9 Modul display... 58

3.10 Mekanisme perancangan sensor photodiode... 59

3.10.1 Prinsip kerja sensor...60

3.11 Perancangan arsitektur sistem...61

3.12 Perancangan perangkat lunak... 62

3.12.1 Program mikrokontroler...65

BAB IV PENGUJIAN SISTEM 4.1 Pengujian Regulator... 75

4.1.1 Tujuan... 75

4.1.2 Alat yang digunakan... 75

4.1.3 Prosedur Pengujian... 75

4.1.4 Hasil Pengujian... 75

4.2 Pengujian Minimum System... 76

4.2.1 Tujuan... 76

4.3 Pengujian LCD... 78

4.3.1 Tujuan... 78

(6)

4.4 Pengujian Sensor photodioade... 79

4.4.1 Tujuan... 79

4.5 Pengujian keypad 4x4 ... 81

4.5.1 Tujuan... 81

4.5.2 Alat yang Digunakan... 82

4.6 Pengujian sensor GP2D120... 83

4.6.1 Tujuan... 83

4.7 Pengujian motor driver... 85

4.7.1 Tujuan... 85

4.8 Pengujian Logika Fuzzy... 87

(7)

4.9 Pengujian Keseluruhan Sistem... 89

4.9.1 Tujuan... 89

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan... 93

5.2 Saran... 94

DAFTAR PUSTAKA... 95

LAMPIRAN... 96

(8)

x

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Keterangan Port B ATMega8535... 22

Tabel 2.2 Keterangan Port D ATMega8535... 23

Tabel 2.3 Deskirpsi pin LCD... 33

Tabel 3.1 Keterangan pinout AVR USB ISP... 47

Tabel 3.2 Keterangan Out motor Interface header 1 ( J1 )... 52

Tabel 3.3 Keterangan Out motor Interface header 2 ( J2 )... 53

Tabel 3.4 Tabel kebenaran untuk pengendalian 2 motor... 54

Tabel 3.5 Deskirpsi pin LCD ke port Microkontroller... 58

Tabel 4.1 Hasil pengujian Output Tegangan Regulator... 76

Tabel 4.2 Keterangan inputan halaman... 81

Tabel 4.3 Hasil Vout dari hasil deteksi warna... 81

Tabel 4.4 Hasil pengujian keypad 4x4... 83

Tabel 4.5 Hasil pengujianVolt out pada GP2D120... 85

Tabel 4.6 Hasil Pengujian M1out... 86

Tabel 4.7 Hasil Pengujian M2out... 87

(9)

xi

Gambar 2.5 Rangkaian motor driver sn754410ne 1 A Dual H-Bridge... 8

Gambar 2.6 Motor DC... 9

Gambar 2.7 Motor DC sederhana... 10

Gambar 2.8 Infrared sensor... 11

Gambar 2.9 Transmiter & reciver…... 12

Gambar 2.10 Photo diode ...…………... 13

Gambar 2.11 Light-emitting diode (LED)…... 14

Gambar 2.12 Rangkaian komparator... 16

Gambar 2.13 Arsitektur ATMega8535... 19

Gambar 2.14 Pin-pin ATMega8535... 20

Gambar 2.15 Memory data AVR ATMega8535... 25

Gambar 2.16 Memory data program ATMega8535... 26

Gambar 2.17 Status RegisterATMega8535... 26

Gambar 2.18 Rangkaian Minimum System ATMega8535... 28

Gambar 2.19 Tampilan CodeVisionAVR... 30

Gambar 2.20 Tegangan PWM... 31

Gambar 2.21 Gelombang kotak (pulsa)... 32

(10)

Gambar 2.23 layout keypad 4x4 dan interkoneksi pada microcontroller... 32

Gambar 3.1 Blok diagram keseluruhan system... 39

Gambar 3.2 Peletakan sensor photodiode... 41

Gambar 3.3 LCD Display dan keypad...... 41

Gambar 3.4 Sensor jarak gp2d120…... 41

Gambar 3.5 Rangkaian Regulator... 42

Gambar 3.6 Rangkaian Minimum System ATMega8535L... 43

Gambar 3.7 Rangkaian Reset... 45

Gambar 3.8 Rangkaian Oscillator... 45

Gambar 3.9 Pinout AVR USB ISP... 47

Gambar 3.10 Pemilihan Programmer pada Code Vision AVR... 48

Gambar 3.11 Windows Programer setting pada Code Vision AVR... 48

Gambar 3.12 Device Manager...... 49

Gambar 3.13 Sensor Jarak ( GP2D120)... 50

Gambar 3.14 Blok Diagram GP2D120... 50

Gambar 3.15 Sensor jarak GP2D120 terpasang pada mekanik... 51

Gambar 3.16 Motor driver (EMS) 1 A Dual H-Bridge... 53

Gambar 3.17 Skema EMS 1A Dual H-Bridge... 54

Gambar 3.18 Motor DC pada mekanik... 56

Gambar 3.19 Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor... 57

Gambar 3.20 Prinsip kerja motor dc... 57

Gambar 3.21 Ilustrasi mekanisme sensor photodiode... 59

Gambar 3.22 Sensor photodiode tidak terkena cahaya... 60

(11)

Gambar 3.24 Arsitektur system... 61

Gambar 3.25 Diagram alir program secara umum... 63

Gambar 3.26 Diagram alir pembacaan program mode manual... 65

Gambar 3.27 Diagram alir pembacaan program mode otomatis... 67

Gambar 3.28 Diagram alir keypad... 69

Gambar 3.29 Diagram alir metode fuzzy... 71

Gambar 3.31 Diagram alir proses fuzzy dalam pengaturan kecepatan motor.... 73

Gambar 3.30 Fungsi keanggotaan pada himpunan fuzzy pada sensor jarak... 73

Gambar 4.1 Tampilan Chip Signature... 77

Gambar 4.2 Tampilan Download Program... 78

Gambar 4.3 Hasil pengujianLCD... 79

Gambar 4.4 Posisi pengujian roda bebas sebagai masukan kondisi... 88

(12)

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Rangkaian Keseluruhan Minimum System... 96

Lampiran 2 Listing Program Keseluruhan Mikrokontroler... 97

Lampiran 3 Flowchart garis besar untuk mode manual... 127

(13)

xv

LCD : Liquid Crystal Display

PWM : Pulse Width Modulation

Timer/Counter : Pencacah/pewaktu

Delay : Penundaan waktu.

Download : Mengeksekusi program ke Microcontroller

Continue : Berlanjut

Banner : Media iklan atau informasi

Roll : Berguling, atau bergulir

GND : Ground.

Hardware : Perangkat Keras.

Keypad : Tombol

Driver : Kemudi.

Interface : Antar muka.

I/O : Input/Output.

Input : Masukan.

Level : Tingkat.

Output : Keluaran.

PA : Port A pada microcontroller.

PB : Port B pada microcontroller.

PC : Port C pada microcontroller.

PD : Port D pada microcontroller.

(14)

Supply : Catu daya.

M1out : Tegangan keluaran motor 1 M2out : Tegangan keluaran motor 2

(15)

1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Seiring dengan perkembangan zaman, dalam menyampaikan suatu media informasi secara luas di suatu tempat, dan banner salah satu media informasi yang di kemas dalam bentuk gambar yang terpampang beserta informasi di dalamnya, atau banner dapat diartikan sebagai media untuk mempromosikan produk dalam bentuk gambar.

Banner yang ada saat ini, berupa informasi bergambar satu halaman dan memiliki 3 kaki sebagai pemopangnya, dan dengan sentuhan teknologi saat ini yaitu perkembangan banner berikutnya menjadi dua halaman depan dan belakang yang berputar menggunakan motor dc searah jarum jam, kemudian ada yang menggunakan motor dengan model gulungan berlanjut (continue) itupun tidak bisa menyimpan banyak halaman di dalamnya dan terkadang kurangnya kekuatan tarikan motor karena berat banner tersebut dimana berpengaruh pada kestabil motor saat menggulungnya.

Dilihat dari tampilan halaman yang ada, bisa dialakukan dengan penambahan halaman sampai lima halaman atau lebih, dan perkembangan teknologi pengaturan motor sangat di butuhkan untuk stabilisasi pada sebuah motor saat menggulung halaman-halaman banner tersebut. Salah satunya adalah pengontrolan fuzzy pada motor dengan pengondisian putaran kecepatan motor.

(16)

soft computing, telah banyak di aplikasikan di berbagai bidang kehidupan. Salah satunya aplikasi terpenting adalah untuk membantu manusia dalam melakukan pengambilan keputusan. Aplikasi logika fuzzy untuk pendukung keputusan ini semakin di perlukan tatkala semakin banyak kondisi yang menuntut adanya keputusan yang tidak hanya bisa di jawab "Ya" atau "Tidak". Hal ini muncul sebagai akibat dari adanya ketidak pastian yang menyertai data yang diterima atau informasi sebagai hasil pengolahan data. Adapun dalam proses penalaran secara bahasa ( linguistic reasoning ). Sehingga dalam perancangannya, persamaan matematik yang mudah di mengerti dari penalaran objek yang akan di kendalikan.

1.2. Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah yang telah disebutkan, maka perumusan masalah yang dapat diangkat dalam tugas akhir ini, antara lain:

1. Bagaimana cara penempatan halaman pada roll banner, agar bisa lebih dari 2 tampilan halaman .

2. Bagaimana menerapkan metode fuzzy untuk motor penggulung pada roll banner, agar mengurangi ketat dan longgarnya media banner pada saat penggulungan.

(17)

1.3. Pembatasan Masalah

Dalam perancangan dan pembuatan alat ini, terdapat beberapa pembatasan masalah, antara lain:

1. Penempatan halaman pada roll banner yang dipasang pada mekanik diberikan batasan sampai 5 halaman.

2. Penerapan metode fuzzy untuk motor penggulung pada roll banner. 3. Pemiliham halaman dengan inputan keypad danpenampilan pada LCD.

1.4. Tujuan

Dalam perancangan dan pembuatan aplikasi ini, terdapat beberapa tujuan penulis, antara lain:

1. Penempatan halaman pada roll banner agar dapat terpasang lebih dari 2 halaman.

2. Penerapan metode fuzzy untuk mengontrol motor, agar mengurangi ketat dan longgarnya media banner pada saat penggulungan.

3. Perancangan sistem yang mempermudah dalam pemilihan dan penampilan halaman pada roll banner.

1.5. Kontribusi

(18)

1.6. Sistematika Penulisan

Penulisan tugas akhir ini secara sistematis diatur dan disusun dalam lima bab yang didalamnya terdapat beberapa sub bab. Secara ringkas uraian materi dari bab pertama hingga bab terakhir adalah sebagai berikut:

BAB I : Pendahuluan

Pada bab pendahuluan ini dibahas mengenai latar belakang masalah, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan, kontribusi serta sistematika dari penulisan tugas akhir.

BAB II : Landasan Teori

Pada bab landasan teori ini dijelaskan tentang roll banner, sensor photodioda, sensor jarak, motor DC, mikrokontroler

ATMega8535L, LCD (Liquid Crystal Display) dan Metode Fuzzy.

BAB III : Metode Penelitian

Pada bab ini dibahas mengenai perencanaan dan pembuatan perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software).

hardware meliputi modul regulator, minimum system, motor DC, sensor photodioda, sensor jarak, LCD. Sedangkan untuk

Software yang digunakan untuk menunjang minimum system

(19)

BAB IV : Pengujian Sistem

Pada bab ini dibahas tentang pengujian sistem baik hardware

maupun software. Pengujian hardware meliputi rangkaian regulator, rangkaian minimum system ATMega8535L, pengaturan kecepatan motor, sensor jarak, sensor photodioda, LCD.

BAB V : Kesimpulan dan Saran

(20)

6

LANDASAN TEORI

Dalam menunjang pengerjaan tugas akhir ini, tentu pemahaman terhadap teori akan sangat membantu dalam menemukan solusi terhadap permasalahan yang dihadapi. Beberapa pokok bahasan yang akan di jabarkan untuk pembuatan Roll Banner adalah sebagai berikut :

2.1. Banner

Banner, biasanya digunakan sebagai pemberitahuan, atau sebagai informasi dan periklanan. Dengan perkembangan jaman, teknologipun ikut serta di dalamnya. Berbagai macam banner dilihat dari bentuk dan fungsinya, di antaranya, xbaner dengan tampilan satu halaman serta tiga kaki untuk berdiri dan dapat dilihat pada Gambar 2.1, spin banner light box dengan dua halaman depan belakang bergerak berputar searah jarum jam dan dapat dilihat pada Gambar 2.2,

roll banner two page slide dengan dua halaman menampilkan satu halaman berputar vertikal bergantian dan dapat dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.1. X Baneer

(21)

Gambar 2.2. Spin Banner light box

( Sumber :http://www.aliexpress.com/product-fm/410755791-public-advertising spin-light-box-Acrylic-rotating-light-box-wholesalers.html )

Gambar 2.3. Roll banner two page slide

(22)

2.2. IC sn754410ne

sn754410ne dapat dilihat pada Gambar 2.4. merupakan driver motor DC. IC ini merupakan Dual H-Bridge driver yang didisain untuk menghasilkan putaran 1 arah maupun 2 arah dengan arus continue, yang digunakan untuk mengontrol motor DC. Salah satu keuntungan dari penggunaan sn754410ne adalah kemampuan beroperasi sampai 36 Volt, total arus keluaran yang mencapai 1A. IC ini dirancang untuk mendorong beban induktif seperti relay, solenoid, dc dan bipolar stepping motor.

Driver motor merupakan komponen yang berfungsi sebagai interface

antara mikrokontroler dengan motor DC. Pada dasarnya gerakan motor DC diatur dan dikontrol oleh mikrokontroler, akan tetapi output dari mikrokontroler tidak bisa digunakan secara langsung untuk menggerakkan motor DC karena tegangan dan arus keluaran dari mikrokontroler terlalu kecil.

Maka dari itu, digunakan driver motor sebagai interface tambahan antara keduanya. Driver motor memiliki kemampuan untuk menerjemahkan sinyal

keluaran dari mikrokontroler yang berupa tegangan yang mempunyai logika “0”

dan ”1” ke tegangan referensi yang diperlukan oleh motor DC agar dapat bekerja

dengan baik.

Selain itu driver motor juga memiliki kemampuan untuk mengubah polaritas

tegangan sesuai dengan logika yang dikeluarkan oleh sinyal keluaran komputer

sehingga motor DC dapat berputar bolak-balik. Selain itu, dengan menggunakan

driver ini, memungkinkan untuk mengonrol kecepatan motor DC menggunakan

(23)

Gambar 2.4. Koneksi pin IC sn754410ne

IC sn754410ne dapat digunakan untuk mengatur kerja 2 buah motor DC secara dua arah. Contoh koneksinya dapat dilihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5. rangkaian motor driver sn754410ne 1 A Dual H-Bridge

(Sumber: http://www.innovativeelectronics.com/innovative_electronics/ download_ files/manual/EMS_1A_DHBridge.pdf )

2.3. Motor DC

(24)

bagian-bagian sistem yang membutuhkan torsi besar seperti pada bagian untuk menjalankan sistem tersebut. Fisik motor DC dapat dilihat pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6. Motor DC

( Sumber : http://www.asia.ru/en/ProductInfo/893614.html )

(25)

Gambar 2.7. Motor D.C Sederhana

(Sumber:http://hades.mech.northwestern.edu/index.php/Brushed_DC_Motor The ory)

Catu tegangan dc dari baterai menuju ke lilitan melalui sikat yang menyentuh komutator, dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan pada gambar di atas disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan untuk komponen yang berputar di antara medan magnet.

2.4. Sensor infra red

Infra merah adalah cahaya yang mempunyai radiasi dibawah batas penglihatan manusia, sehingga cahaya tersebut tidak tampak oleh mata, seperti frekwensi suara tidak terlihat tapi dapat didengarkan, dan bentuk fisik dapat dilihat pada Gambar 2.8.

(26)

pengendali jarak jauh, alarm keamanan, otomatisasi pada sistem.Pemancar pada sistem ini tediri atas sebuah LED infra merah yang dilengkapi dengan rangkaian yang mampu membangkitkan data untuk dikirimkan melalui sinar infra merah, sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau inframerah module yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar. Sensor infrared ini penulis gunakan pada sensor jarak (GP2D120).

Gambar 2.8 infrared sensor

(Sumber:http://theonlinetutorials.com/what-is-an-infrared-sensor.html)

2.5. Transmiter & reciver (photodiode dan LED)

Komponen ini mempunyai sensitivitas yang lebih baik jika dibandingkan dengan dioda peka cahaya. Hal ini disebabkan karena electron yang ditimbulkan oleh foto cahaya pada junction ini diinjeksikan di bagian Base dan diperkuat di bagian kolektornya. Namun demikian,waktu respons dari transistor foto secara umum akan lebih lambat dari pada dioda peka cahaya, dapat dilihat pada Gambar 2.9.

(27)

bersifat sebagai tegangan, sehingga Vcc dan photodioda tersusun seri, akibatnya terdapat arus yang mengalir ke rangkaian pembanding.

Diode peka cahanya Photodiode

Gambar 2.9. Transmiter & reciver

(Sumber:http://irwanpanarobost.blogspot.com/2011/06/membuat-robot-line follower-sederhana.html)

2.5.1 Photodiode

Photodioda dapat dilihat pada Gambar 2.10, yaitu digunakan sebagai komponen pendeteksi ada tidaknya cahaya maupun dapat digunakan untuk membentuk sebuah alat ukur akurat yang dapat mendeteksi intensitas cahaya dibawah 1pW/cm2 sampai intensitas diatas 10mW/cm2. Photo dioda mempunyai resistansi yang rendah pada kondisi forward bias, kita dapat memanfaatkan photo dioda ini pada kondisi reverse bias dimana resistansi dari photo dioda akan turun seiring dengan intensitas cahaya yang masuk.

(28)

Alat yang mirip dengan dioda peka adalah transistor foto (phototransistor). Transistorfoto ini pada dasarnya adalah jenis transistor bipolar yang menggunakan kontak (junction) base-collector untuk menerima cahaya.

Komponen ini mempunyai sensitivitas yang lebih baik jika dibandingkan dengan diodapeka cahaya. Hal ini disebabkan karena electron yang ditimbulkan oleh foton cahaya padajunction ini diinjeksikan di bagian Base dan diperkuat di bagian kolektornya. Namun demikian,waktu respons dari transistor foto secara umum akan lebih lambat dari pada dioda peka cahaya.

Jika photo dioda tidak terkena cahaya, maka tidak ada arus yang mengalir ke rangkaian pembanding, jika photo dioda terkena cahaya maka photodiode akan bersifat sebagai tegangan, sehingga Vcc dan photo dioda tersusun seri, akibatnya terdapat arus yang mengalir ke rangkaian pembanding.

Gambar 2.10. photo diode

(29)

2.5.2 Light Emitting Diode (LED)

Light Emitting Diode atau Light Emitting Device (LED) merupakan piranti yang vital dalam teknologi electroluminescent seperti untuk aplikasi teknologi display (tampilan), sensor, dan lain-lainnya. Teknologi

electroluminescent didasarkan pada konsep pancaran cahaya yang dihasilkan oleh suatu piranti sebagai akibat dari adanya medan listrik yang diberikan kepadanya. Dalam perkembangannya piranti LED telah dibuat dengan desain menggunakan bahan organik yang disebut dengan Organic Light Emitting Device (OLED).

Pada dasarnya LED memiliki dua buah kaki Anoda dan Katoda yang dimana untuk mengaktifkan LED tersebut Anoda kita beri VCC dan Katoda kita hubungkan ke Ground. Struktur LED dapat dilihat pada Gambar 2.11.

Gambar 2.11. Light-emitting diode (LED)

(Sumber: http://shatomedia.com/2009/11/light-emitting-diodes-leds/)

2.6. Komparator

(30)

menggunakan Op-Amp sebagai piranti utama dalam rangkaian.Vref di hubungkan ke +V supply, kemudian R1 dan R2 digunakan sebagai pembagi tegangan, sehingga nilai tegangan yang di referensikan pada masukan + op-amp adalah sebesar :V = [R1/(R1+R2) ]

VsupplyOp-amp tersebut akan membandingkan nilai tegangan pada kedua masukannya, apabila masukan (-) lebih besar dari masukan (+) maka, keluaran

op-amp akan menjadi sama dengan – Vsupply, apabila tegangan masukan (-) lebih kecil dari masukan (+) maka keluaran op-amp akan menjadi sama dengan +

Vsupply. Jadi dalam hal ini jika Vinput lebih besar dari V maka keluarannya akan menjadi – Vsupply, jika sebaliknya, Vinput lebih besar dari V maka keluarannya akan menjadi + Vsupply. Untuk op-amp yang sesuai untuk di pakai pada rangkaian op-amp untuk komparator biasanya menggunakan op-amp dengan tipe LM339 yang banyak di pasaran.

Komparator merupakan rangkaian elektronik yang akan membandingkan suatu input dengan referensi tertentu untuk menghasilkan output berupa dua nilai (high dan low). Suatu komparator mempunyai dua masukan yang terdiri dari tegangan acuan (Vreference) dan tegangan masukan (Vinput) serta satu tegangan

output (Voutput).

(31)

kerja dari komparator hanya membandingkan Vin dengan Vref-nya maka dengan mengatur Vref, kita sudah mengatur kepekaan sensor terhadap perubahan tingkat intensitas cahaya yang terjadi. Dimana semakin rendah Vref semakin sensitif komparator terhadap perubahan tegangan Vin yang diakibatkan oleh perubahan intensitas cahaya.

Gambar 2.12. Rangkaian komparator

(Sumber: http://ionozer.blogspot.com/2010/07/pembanding-komparator.html)

2.7. Mikrokontroler ATMega8535

(32)

memori, peripheral, dan fungsinya. Untuk mikrokontroler AVR yang berukuran lebih kecil, Anda dapat mencoba ATmega8 atau ATtiny2313 dengan ukuran

Flash Memory 2KB dengan dua input analog.

Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC 8 Bit, sehingga semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus instruksi clock. Dan ini sangat membedakan sekali dengan instruksi MCS-51 (Berarsitektur CISC) yang membutuhkan siklus 12

clock. RISC adalah Reduced Instruction Set Computing sedangkan CISC adalah

Complex Instruction Set Computing. Berikut istilah-istilah dalam mikrokontroler AVR:

a. Flash adalah suatu jenis Read Only Memory yang biasanya diisi dengan program hasil buatan manusia yang harus dijalankan oleh mikrokontroler. b. RAM (Random Acces Memory) merupakan memori yang membantu CPU

untuk penyimpanan data sementara dan pengolahan data ketika program sedang running

c. EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) adalah memori untuk penyimpanan data secara permanen oleh program yang sedang

running.

d. Port I/O adalah kaki untuk jalur keluar atau masuk sinyal sebagai hasil keluaran ataupun masukan bagi program.

e. Timer adalah modul dalam hardware yang bekerja untuk menghitung waktu/pulsa.

(33)

g. PWM (Pulse Width Modulation) adalah fasilitas untuk membuat modulasi pulsa

h. ADC (Analog to Digital Converter) adalah fasilitas untuk dapat menerima sinyal analog dalam range tertentu untuk kemudian dikonversi menjadi suatu nilai digital dalam range tertentu.

i. SPI (Serial Peripheral Interface) adalah jalur komunikasi data khusus secara serial secara serial synchronous.

j. ISP (In System Programming) adalah kemampuan khusus mikrokontroler untuk dapat diprogram langsung dalam sistem rangkaiannya dengan membutuhkan jumlah pin yang minimal.

2.7.1. Arsitektur ATMega8535

Arsitektur Mikrokontroler AVR ATMega8535 dapat diperhatikan pada Gambar 2.13.

Gambar 2.13. Arsitektur ATMega8535

(34)

Berikut keterangan arsitektur ATMega8535 :

a. Saluran IO sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D b. ADC 10 bit sebanyak 8 Channel

c. Tiga buah timer atau counter dengan kemampuan pembanding d. 32 register

e. Watchdog Timer dengan oscilator internal f. SRAM sebanyak 512 byte

g. Memori Flash sebesar 8 kb

h. Sumber Interrupt internal dan eksternal i. Port SPI (Serial Pheriperal Interface) j. EEPROM on board sebanyak 512 byte k. Komparator analog

l. Port USART (Universal Shynchronous Ashynchronous Receiver Transmitter) untuk komunikasi serial.

2.7.2. Fitur ATMega8535

a. Sistem processor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz. b. Ukuran memori flash 8KB, SRAM sebesar 512 byte, EEPROM sebesar 512

byte.

c. ADC internal dengan resolusi 10 bit sebanyak 8 channel.

(35)

2.7.3. Konfigurasi Pin ATMega8535

Pin-pin mikrokontroler ATMega8535 dapat dilihat pada Gambar 2.14.

Gambar 2.14. Pin-pin ATMega8535

(Sumber : http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2502.pdf )

Berikut keterangan pin ATMega8535:

a. Port A (PA0 - PA7)

Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan

internal pull-up resistor atau dapat diatur per bit. Output buffer Port A dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port A (DDRA) harus diatur atau disetting terlebih dahulu sebelum Port A digunakan. Bit-bit DDRA diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port A yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, kedelapan pin port A juga digunakan untuk masukan sinyal analog

(36)

b. Port B (PB0 - PB7)

Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor atau dapat diatur per bit. Output buffer Port B dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port B (DDRB) harus diatur atau diatur terlebih dahulu sebelum Port B digunakan. Bit-bit DDRB diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin

port B yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Pin-pin

port B juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang dapat dilihat dalam Tabel 2.1.

Tabel 2.1. Keterangan Port B ATMega8535

Port Pin Fungsi Khusus

PB0 T0 = timer/counter 0 external counter input

PB1 T1 = timer/counter 0 external counter input

PB2 AIN0 = analog comparator positive input

PB3 AIN1 = analog comparator negative input

PB4 SS = SPI slave select input

PB5 MOSI = SPI bus master output / slave input

PB6 MISO = SPI bus master input / slave output

PB7 SCK = SPI bus serial clock

c. Port C (PC0 - PC7)

Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan

internal pull-up resistor atau dapat diatur per bit. Output buffer Port C dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port C (DDRC) harus diatur atau diatur terlebih dahulu sebelum Port C digunakan. Bit-bit DDRC diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin

(37)

dua pin port C (PC6 dan PC7) juga memiliki fungsi alternatif sebagai oscillator

untuk timer atau counter 2.

d. Port D (PD0 - PD1)

Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan

internal pull-up resistor atau dapat diatur per bit. Output buffer Port D dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port D (DDRD) harus diatur atau diatur terlebih dahulu sebelum Port D digunakan. Bit-bit DDRD diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin

port D yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, pin-pin port D juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang dapat dilihat dalam Tabel 2.2.

Tabel 2.2. Keterangan Port D ATMega8535

Port Pin Fungsi Khusus

PD0 RDX (UART input line)

PD1 TDX (UART output line)

PD2 INT0 (external interrupt 0 input)

PD3 INT1 (external interrupt 1 input)

PD4 OC1B (timer/counter1 output compareB match output)

PD5 OC1A (timer/counter1 output compareA match output)

PD6 ICP (timer/counter1 input capture pin)

PD7 OC2 (timer/counter2 output compare match output)

e. RESET

(38)

f. XTAL1

XTAL1 adalah masukan ke inverting oscillator amplifier dan input ke

internal clock operating circuit.

g. XTAL2

XTAL2 adalah output dari inverting oscillator amplifier.

h. AVCC

Avcc adalah kaki masukan tegangan bagi A/D Converter. Kaki ini harus secara eksternal terhubung ke Vcc melalui lowpass filter.

i. AREF

AREF adalah kaki masukan referensi bagi A/D Converter. Untuk operasionalisasi ADC, suatu level tegangan antara AGND dan Avcc harus dibeikan ke kaki ini.

j. AGND

AGND adalah kaki untuk analog ground. Hubungkan kaki ini ke GND, kecuali jika board memiliki analog ground yang terpisah.

2.7.4. Peta Memori ATMega8535

ATMega8535 memiliki ruang pengalamatan memori data dan memori program yang terpisah. Memori data terbagi menjadi 3 bagian yaitu : 32 buah register umum, 64 buah register I/O, dan 512 byte SRAM internal.

(39)

digunakan untuk mengatur fungsi terhadap berbagai peripheral mikrokontroler, seperti kontrol register, timer/counter, fungsi fungsi I/O, dan sebagainya. Alamat memori berikutnya digunakan untuk SRAM 512 byte, yaitu pada lokasi $60 sampai dengan $25F. Memory data AVR ATMega8535L terlihat pada Gambar 2.15.

Gambar 2.15. Memory data AVR ATMega8535

(Sumber : http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2502.pdf )

Memori program yang terletak pada Flash Perom tersusun dalam word

(40)

Gambar 2.16. Memory data program ATMega8535

( Sumber : http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2502.pdf )

Selain itu AVR ATmega8535 juga memilki memori data berupa EEPROM 8-bit sebanyak 512 byte. Alamat EEPROM dimulai dari $000 sampai $1FF.

2.7.5. Status Register ATMega8535

Status register adalah register berisi status yang dihasilkan pada setiap operasi yang dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagian dari inti CPU mikrokontroler. Status register ATMega8535 terlihat pada Gambar 2.17.

Gambar 2.17. Status RegisterATMega8535

( Sumber : http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2502.pdf )

Keterangan Status RegisterATMega8535:

(41)

b. Bit6  T (Bit Copy Storage), Instruksi BLD dan BST menggunakan bit T sebagai sumber atau tujuan dalam operasi bit. Suatu bit dalam sebuah register GPR dapat disalin ke bit T menggunakan instruksi BST, dan sebaliknya bit T dapat disalin kembali kesuatu bit dalam register GPR dengan menggunakan instruksi BLD.

c. Bit5  H (Half Cary Flag)

d. Bit4  S (Sign Bit) merupakan hasil operasi EOR antara flag -N (negatif) dan flag V (komplemen dua overflow).

e. Bit3  V (Two's Component Overflow Flag) Bit ini berfungsi untuk mendukung operasi matematis.

f. Bit2  N (Negative Flag) Flag N akan menjadi Set, jika suatu operasi matematis menghasilkan bilangan negatif.

g. Bit1  Z (Zero Flag) Bit ini akan menjadi Set apabila hasil operasi matematis menghasilkan bilangan 0.

h. Bit0  C (Cary Flag) Bit ini akan menjadi set apabila suatu operasi menghasilkan carry.

(Sumber : http://www.ittelkom.ac.id/library/Mikrokontroler-AVR-ATMega8535)

2.7.6. Minimum System ATMega8535

(42)

Untuk membuat rangkaian sistem minimum Atmel AVR 8535 diperlukan beberapa komponen yaitu:

a. IC mikrokontroler ATMega8535L. b. 1 XTAL 4 MHz atau 8 MHz (XTAL1).

c. kapasitor kertas yaitu dua 22 pF (C2 dan C3) serta 100 nF (C4).

d. 1 kapasitor elektrolit 4.7 uF (C12) 2 resistor yaitu 100 ohm (R1) dan 10 Kohm (R3).

e. 1 tombol reset pushbutton (PB1).

Selain itu tentunya diperlukan power supply yang bisa memberikan tegangan 5V DC. Rangkaian sistem minimum ini sudah siap untuk menerima sinyal analog (fasilitas ADC) di port A. Rangkaian dapat diperhatikan pada Gambar 2.18.

Gambar 2.18. Rangkaian Minimum System ATMega8535

(43)

2.8.CodeVision AVR

CodeVisionAVR merupakan sebuah cross-compiler C, Integrated Development Environtment (IDE), dan Automatic Program Generator yang di desain untuk microcontroller buatan Atmel seri AVR.CodeVisionAVR dapat dijalankan pada sistem operasi Windows 95, 98, Me, NT4, 2000, XP dan vista.

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 microcontroller setelah sukses melakukan kompilasi secara otomatis. Software In-System Programmer didesain untuk bekerja dengan Atmel STK500/AVRISP/AVRProg, Kanda Systems STK200+/300, Dontronics DT006, Vogel Elektronik VTEC-ISP, Futurlec JRAVR dan MicroTronics ATCPU/Mega2000 programmers/development boards.

CodeVisionAVR juga mempunyai Automatic Program Generator bernama

CodeWizardAVR, yang mengujinkan Anda untuk menulis, dalam hitungan menit, semua instruksi yang diperlukan untuk membuat fungsi-fungsi berikut:

(44)

c. Inisialisasi port input/output

d. Inisialisasi interupsi eksternal e. Inisialisasi Timer/Counter

f. Inisialisasi Watchdog-Timer

g. Inisialisasi UART (USART) dan komunikasi serial berbasis buffer yang digerakkan oleh interupsi

h. Inisialisasi Pembanding Analog

i. Inisialisasi ADC

j. Inisialisasi Antarmuka SPI k. Inisialisasi Antarmuka Two-Wire

l. Inisialisasi Antarmuka CAN

m. Inisialisasi Bus I2C, Sensor Suhu LM75, Thermometer/Thermostat DS1621 n. dan Real-Time Clock PCF8563, PCF8583, DS1302, dan DS1307

o. Inisialisasi Bus 1-Wire dan Sensor Suhu DS1820, DS18S20 p. Inisialisasi modul LCD

Tampilan CodeVisionAVR dapat dilihat pada Gambar 2.19.

Gambar 2.19. Tampilan CodeVisionAVR

(45)

2.9. Definisi PWM

Pwm adalah singkatan dari Pulse Width Modulation dapat dilihat pada Gambar 2.20, merupakan suatu metode yang digunakan untuk mengontrol daya yang berkaitan dengan power supply, Contohnya power supply pada komputer. Selain fungsi pwm yang digunakan untuk mengontrol daya power supply, pwm

juga dapat difungsikan sebagai pengatur gerak perangkat elektronika, misalnya pada motor servo. Sesuai dengan namanya Pulse Width Modulation, maka dalam penerapannya sinyal tegangan-lah yang di rubah lebarnya. Dan sinyal pwm, frekuensi gelombangnya adalah konstan (tetap) namun duty cycle bervariasi antara 0% hingga 100%, menurut amplitudo sinyal aslinya. Karena hanya ada 2 kondisi amplitudo sinyal PWM (yaitu low dan high ) maka dapat juga dikatakan bahwa sinyal pwm adalah sinyal informasinya terletak pada lebar pulsa.

(46)

2.9.1 Prinsip dasar PWM

PWM (Pulse Width Modulation ) dicapai/diperoleh dengan bantuan sebuah gelombang kotak yang mana siklus kerja (duty cycle) gelombang dapat diubah-ubah untuk mendapatkan sebuah tegangan keluaran yang bervariasi yang merupakan nilai rata-rata dari gelombang tersebut. Lebih jelasnya bisa dilihat pada Gambar 2.21.

Gambar 2.21. Gelombang kotak (pulsa)

(Sumber : http://www.scribd.com/doc/58672500/Pengenalan-PWM )

Ton adalah waktu dimana tegangan keluaran berada pada posisi tinggi (baca: high atau1) dan,Toff adalah waktu dimana tegangan keluaran berada pada posisi rendah (baca: low atau 0 ).Anggap Ttotal adalah waktu satu siklus atau penjumlahan antara Ton dengan Toff, biasa dikenal dengan istilah "periode satu gelombang"

(47)

Tegangan keluaran dapat bervariasi dengan duty cycle dan dapat dirumuskan memiliki 16 pin dengan informasi, dapat dilihat pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3. Deskirpsi pin LCD

Pin Deskripsi

15 Tegangan positif backlight 16 Tegangan negatif backlight

(48)

LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8 bit dikirim ke LCD secara 4 atau 8 bit pada satu waktu. LCD dapat ditunjukkan seperti pada Gambar 2.22.

Gambar 2.22. Interface Modul LCD 2 x16

(Sumber: http://www.lcd-module.de/eng/pdf/doma/dip162-de.pdf )

2.11.Tombol push button

Salah satu jenis perangkat antar muka yang umum dijumpai pada sistem embedded (atau sistem microcontroller) adalah Keypad matrik 4x4 atau 3x4. Walaupun penggunaannya sangat intensive, tetapi kenyataannya sangat jarang perangkat lunak pengembang yang menyediakan fungsi standar untuk pengaksesan keypad tersebut (sejauh pengetahuan penulis). Walaupun nampaknya sepele, tetapi fungsi pengaksesan keypad ini justru menjadi faktor kunci kenyamanan pengguna sistem embedded yang kita rancang. Fungsi pengaksesan keypad disusun oleh penulis dengan bahasa C (compiler: CodeVisionAVR) untuk

microcontroller AVR. Layout dan interkoneksi serta kode fungsi dapat di lihat di Gambar 2.23.

(49)

2.12.Fuzzy Logic

Kontroller logika fuzzy dikategorikan dalam kontrol cerdas (intelligent control). Unit logika fuzzy memiliki kemampuan menyelesaikan masalah perilaku sistem yang komplek, yang tidak dimiliki oleh kontroller konvensional. Berbeda dengan sistem kontrol biasa, dimana harga yang dihasilkan diolah dan didefinisikan secara pasti, atau dengan istilah lain hanya mengenal logika 0 dan 1 atau bekerja pada daerah ON dan OFF, sehingga didapatkan perubahan yang kasar. Pada sistem logika fuzzy, nilai yang berada antara 0 dan 1 dapat didefinisikan, sehingga kontroler dapat bekerja seperti sistem syaraf manusia yang bisa merasakan lingkungan eksternalnya , kemudahan-kemudahan yang tidak dimiliki oleh sistem kontrol konvensional. Logika fuzzy yang kami gunakan untuk pengaturan kecepatan agar kecepatan putar motor DC tetap stabil sesuai dengan

set point pada saat menentukan kecepatan. dan metode fuzzy terdiri dari 3 metode yaitu, “kurang, agak, biasa dan, sangat”, atau bahkan pengaburannya bisa lebih dari kategori tersebut dengan menambah faktor linguistik yang terhimpun dalam pengaburan derajat keanggotaan. Jadi dengan menggunakan kontroler logika fuzzy

akan diperoleh

A. Metode Tsukamoto

(50)

Gambar 2.24. Inferensi dengan menggunakan Metode Tsukamoto

B. Metode Mamdani

Metode Mamdani sering juga dikenal dengan nama Metode Max-Min.Metode ini diperkenalkan oleh Ebrahim Mamdani pada tahun 1975. Untuk mendapatkan output, diperlukan 4 tahapan:

1. Pembentukan himpunan fuzzy

2. Aplikasi fungsi implikasi (aturan) 3. Komposisi aturan

4. Penegasan (defuzzy) C. Metode Sugeno

Penalaran dengan metode SUGENO hampir sama dengan penalaran MAMDANI, hanya saja output (konsekuen) sistem tidak berupa himpunan

(51)

1. Model fuzzy sugeno Orde-Nol Secara umum bentuk model fuzzy

SUGENO Orde-Nol adalah:

IF (x1 is A1) • (x2 is A2) • (x3 is A3) • ... • (xN is AN) THEN z=k

dengan Ai adalah himpunan fuzzy ke-i sebagai anteseden, dan k adalah suatu konstanta (tegas) sebagai konsekuen.

2. Model fuzzy sugeno Orde-Satu

Secara umum bentuk model fuzzy SUGENO Orde-Satu adalah:

IF (x1 is A1) • ... • (xN is AN) THEN z = p1*x1 + … + pN*xN + q

(52)

38

METODE PENELITIAN

Pada bab ini akan dibahas mengenai perencanaan dan perangkaian perangkat keras (hardware) maupun pembuatan perangkat lunak (software). Dimana perangkat lunak tersebut akan diintregasikan ke perangkat keras agar dapat bekerja untuk menjalankan perangkat keras.

Perancangan sebuah perangkat keras diperlukan sebelum proses perangkaian perangkat keras. Perancangan ini berguna supaya pengerjaan tahapan selanjutnya dapat dilakukan dengan lancar. Proses tahapan ini meliputi tahap perangkat keras, perangkat lunak dan penggabungan perangkat keras dan lunak.

Dalam perancangan arsitektur sistem beberapa kali perubahan komponen sensor yang berawal dari percobaan - percobaan yang dilakukan, menggunakan perangkat lain yaitu limit switch sebagai inputan, namun tidak termasuk dalam sebuah pengondisian dikarena limit switch hanya inputan 0 dan 1 atau bisa dikatakan on/off, demikian pula percobaan menggunakan sensor untrasound, dan menimbulkan masalah yaitu range yang kurang sesuai dimiliki sensor ultrasound, dimana jarak yang dibutuhkan hanya 10 sampai 15 cm, sedangakan ultrasound

memiliki range 2 cm sampai 3 m, yang mengakibatkan akurasi yang kurang, maka digunakan sensor jarak (GP2D120) yang memiliki range 4 sampai dengan 30 cm.

(53)

inputan yaitu, sensor rotary sebagai pendeteksi kecepatan putaran motor dan sensor jarak (GP2D120) sebagai pendeteksi jarak roll roda bebas, tetapi dikarenakan untuk mengetahui putaran motor hanya bisa menggunakan sensor

rotary dengan harga yang kurang terjangkau maka penulis mengganti dengan satu inputan yaitu berupa jarak pada roll roda bebas sebagai inputan kondisi.

Berikut perancangan perangkat keras, arsitektur dan perangkat lunak sistem:

3.1. Perancangan Perangkat Keras

Perancangan perangkat keras pada sistem, secara garis besar dapat digambarkan pada Gambar 3.1.

Sistem

Gambar 3.1. Blok diagram keseluruhan sistem

(54)

menentukan kecepatan putaran yang akan diberikan sinyal ke motor dc. Sistem ini terdapat LCD display dengan ukuran 2x16 sebanyak 1 buah yang akan digunakan untuk menampilkan pilihan mode otomatis atau mode manual dan juga untuk menampilkan tiap halaman banner. Sistem ini juga terdapat sensor photodioda sebanyak 4 buah untuk mengetahui halaman banner yang diinginkan menggunakan pembacaan biner, dan juga untuk menentukan arah putaran motor dc. Untuk data input dari user akan menggunakan tombol keypad 4x4 yang akan digunakan untuk menentukan mode otomatis atau mode manual, dimana mode manual disini digunakan untuk menentukan halaman yang diinginkan oleh user.

Data dari sensor photodioda kemudian akan masuk ke mikrokontroller untuk diolah dan selanjutnya akan dikirim sebagai informasi pada LCD display dan juga pada driver motor untuk kemudian menjalankan motor dc sesuai dengan keinginan user melalui keypad.

3.2. Peletakan Komponen Elektronika

Rangkaian elektronika mulai dari mikrokontroler, Motor Driver, rangkaian Komparator, terletak pada papan Aluminium yang berada dibelakang mekanik

Banner.

(55)

Gambar 3.2. Peletakan sensor photodiode

Gambar 3.3. LCD Display dan keypad

(56)

3.3. Rangkaian Regulator

Catu daya merupakan pendukung utama bekerjanya suatu sistem. Catu daya yang biasa digunakan untuk menyuplai tegangan sebesar 5 Volt adalah catu daya DC yang memiliki keluaran +5 volt. Catu daya ini digunakan untuk mensuplay tegangan sebesar 5 volt. IC 7805 (IC regulator) digunakan untuk menstabilkan tegangan searah. Kapasitor digunakan untuk mengurangi tegangan kejut saat pertama kali saklar catu daya dihidupkan. Sehingga keluaran IC regulator 7805 stabil sebesar 5 volt DC. Rangkaian regulator terlihat pada Gambar 3.5. berikut:

Gambar 3.5. Rangkaian Regulator

3.4. Rangkaian Mikrokontroler

Pada proyek akhir ini dibuat piranti pengendali menggunakan mikrokontroler keluaran AVR, yaitu ATMega8535. Untuk mengaktifkan atau menjalankan mikrokontroler ini diperlukan rangkaian minimum system. Rangkaian minimum system tersebut terdiri rangkaian reset, rangkaian oscillator.

(57)

A. Rangkaian Minimum Sistem

Untuk menjalankan mikrokontroler dibutuhkan sebuah rangkaian agar mikrokontroler tersebut dapat bekerja dengan baik. Rangkaian mikrokontroler terdiri dari rangkaian reset dan rangkaian oscillator.

Pada pin VCC diberi masukan tegangan operasi berkisar antara 4,5 Volt sampai dengan 5,5 Volt. Pin RST mendapat input dari manual reset. Rangkaian minimum sistem dapat dilihat pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6. Rangkaian Minimum System ATMega8535

Berdasarkan Gambar 3.3, pin Vcc diberi tegangan operasi yang besarnya berkisar 5 volt sampai dengan 6,5 volt. PortA digunakan sebagai input dimana

PortA.0 sebagai inputan dari sensor jarak gp2d120 dan Port A.2 sampai Port A.7 sebagai inputan tombol keypad 4x4. Port B digunakan sebagai output pada motor

(58)

photodiode. Port C digunakan sebagai output ke LCD. Port D juga digunakan sebagai output pada motor driver dimana port D.5 sampai port D.6 sebagai

direction motor 2, port D.7 sebaga keluaran pwm dan port D.3 sebagai inputan dari sensor photodiode.

Dalam Gambar 3.3. di atas, pin XTAL1 dan XTAL2 dihubungkan dengan komponen XTAL sebesar 4 MHz. Pemilihan frekuensi osilasi dari XTAL tersebut berdasarkan penggunaan mikrokontroler agar setiap clock mikrokontroler berlangsung setiap 3 μs. Berikut adalah perhitungan besar clock cycle yang dipakai:

B. Rangkaian Reset

Reset pada mikrokontroler ATMega8535 terjadi dengan adanya logika

(59)

Gambar 3.7. Rangkaian Reset

Gambar 3.8 Rangkaian Oscillator

(60)

D. Interface I/O

Rangkaian I/O dari mikrokontroler mempunyai kontrol direksi yang tiap bitnya dapat dikonfigurasikan secara individual, maka dalam perancangan I/O

yang digunakan ada yang berupa operasi port ada pula yang dikonfigurasi tiap bit

I/O. Berikut ini akan diberikan konfigurasi dari I/Omikrokontroler tiap bit yang ada pada masing-masing port yang terdapat pada mikrokontroler .

1. Port A

Port A digunakan untuk input dari keypad dan sensor jarak (GP2D120). untuk port A.0 dipakai untuk input dari data sensor jarak (GP2D120), sedangkan

port A.1 sampai A.7 sebagai input dari keypad.

2. Port B

Port B digunakan sebagai input dari sensor photo dioda dan output ke motor driver untuk mengatur motor bawah, untuk input dari sensor photo dioda

menggunakan port B.5 sampai port B.7, sedangkan untuk output ke motor driver

menggunakan port B.1 sampai port B.2 dan pwm motor menggunakan port B.3.

3. Port C

Port C digunakan untuk LCD.

4. Port D

Port D digunakan sebagai output ke motor driver untuk motor atas dan

(61)

E. Program Downloader

Untuk melakukan proses download program, yaitu file dengan ekstensi “.hex” digunakan perangkat bantu AVR USB ISP yang akan dihubungkan dengan

port USB (Universal Serial Bus) pada komputer. Sebelum downloader dapat digunakan perlu dilakukan instalasi driver terlebih dahulu. Konfigurasi pinout dan keterangan dari downloader terdapat pada Tabel 3.1 dan Gambar 3.9.

Tabel 3.1 Keterangan pinout AVR USB ISP

Nama No. Pin I/O Keterangan

VTG 2 - Catu daya dari target board (2.7 V - 5.5 V) GND 4, 6, 8, 10 - Titik referensi

LED 3 Output Sinyal kontrol untuk LED (Light Emitting Diode) atau

multiplexer (optional)

MOSI 1 Output Command dan data dari AVR USB ISP ke target AVR MISO 9 Input Data dari target AVR ke AVR USB ISP

SCK 7 Output Serial Clock, dikendalikan oleh AVR USB ISP

RESET 5 Output Reset, dikendalikan oleh AVR USB ISP Sumber: INNOVATIVE ELECTRONICS (2009)

Gambar 3.9. Pinout AVR USB ISP (INNOVATIVE ELECTRONICS, 2009)

Pin MOSI, pin MISO, pin SCK, pin RESET, dan pin VTG pada AVR USB ISP masing-masing akan dihubungkan pada pin MOSI, pin MISO, pin SCK, pin RESET, dan pin VCC pada mikrokontroler . Program editor dan compiler

(62)

download file “.hex” dapat dilakukan melalui program ini. Pengaturan

penggunaan downloader pada Code Vision AVR dilakukan dengan memilih menu

Setting, kemudian pilihan Programmer seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.10.

Gambar 3.10. Pemilihan Programmer pada menu Setting di Code Vision AVR

Setelah memilih Programmer pada menu Setting, akan muncul window Programmer Setting seperti pada Gambar 3.7, yang dilanjutkan dengan memilih tipe programmer AVR yaitu Atmel STK500/AVRISP. Pilihan Communication Port disesuaikan dengan nilai COM yang digunakan oleh downloader. Nilai COM dari downloader dapat ditemukan pada Device Manager bagian Ports seperti pada Gambar 3.11.

(63)

Pada Gambar 3.12. menunjukan gambar tampilan dari device manager.

Gambar 3.12. Device Manager

3.5. Rangkaian sensor GP2D120 ( sensor pendeteksi jarak )

Sensor GP2D120 digunakan untuk membaca jarak. Sensor ini menggunakan prinsip pantulan sinar infra merah. GP2D120 merupakan sensor jarak berbasis infrared, yang akan membaca jarak secara terus menerus dan memberikan output berupa tegangan analog. Sensor ini terdiri atas sebuah LED infra merah yang menghasilkan cahaya infra merah termodulasi yang dipancarkan ke objek yang hendak diukur jaraknya dan sebuah array CCD yang berfungsi sebagai detektor infra merah yang akan menerima pantulan cahaya infra merah dari objek yang diukur. Beberapa karakteristik dari sensor jarak GP2D120 adalah: a. Power supply 4,5 - 5,5 Volt.

b. Pembacaan jarak hampir tidak begitu dipengaruhi oleh warna objek yang diukur

(64)

d. Tidak membutuhkan rangkain kontrol eksternal

e. Tidak begitu dipengaruhi oleh kondisi pencahayaan ruangan

Paket sensor GP2D120 ditunjukkan pada Gambar 3.13. Sensor GP2D120 memiliki tiga buah pin yaitu untuk Vcc, Ground dan Vo (tegangan output)

Gambar 3.13. Sensor jarak (GP2D120)

(Sumber : http://www.elektro-unila.s5.com/the_vision/sensor.htm )

Blok diagram dari GP2D120 berisi pemancar dan penerima yang memiliki rangkaian pemproses, pengemudi, dan rangkaian osilasi serta rangkaian output analog seperti Gambar 3.14.

(65)

GP2D120 mendeteksi bacaan terus menerus ketika diberi daya. Outputnya berupa tegangan analog yang sesuai dengan jarak yang diukur. Nilai tersebut diperbarui setiap 32ms outputnya digunakan secara langsung pada rangkaian analog. Pada rangkaian mekanik tugas akhir penulis, Sensor jarak (GP2D120) dipasang diatas roda bebas. Sensorjarak dipakai untuk mengukur jarak roda bebas yang kemudian sensor membaca jarak roda bebas dan kemudian akan mengirim sinyal analog ke mikrokontroller melalui port A.0.

Dilakukan percobaan untuk pengambilan nilai jarak roll roda bebas dengan sensor GP2D120, yaitu jarak sesungguhnya ialah 10 s/d 15cm, maka dapat diambil nilai dari output sensor yaitu 39 s/d 54, sensor membaca jarak apabila roda bebas semakin jauh dari sensor maka nilainya akan semakin kecil dan sebaliknya apabila roda bebas semakin dekat dari sensor maka nilai output dari sensor jarak akan semakin besar.

Adapun penempatan GP2D120 pada alat mekanik banner bisa dilihat pada Gambar 3.15.

(66)

3.6. Rangkaian motor driver

Motor driver adalah rangkaian yang digunakan sebagai switching sehingga nantinya motor dapat berputar searah jarum jam (Clockwise ) dan berlawanan arah jarum jam (Counterclockwise ). Dan motor driver yang dipakai penulis adalah Embedded Module Series (EMS) 1 A Dual H-Bridge merupakan driver H-Bridge yang didisain untuk menghasilkan drive 1 arah maupun 2 arah dengan arus kontinyu sampai dengan 1 A pada tegangan 4,5 Volt sampai 36 Volt.

Modul ini mampu men-drive beban-beban induktif seperti misalnya relay, solenoida, motor DC, motor stepper, dan berbagai macam beban lainnya. Modul H-Bridge memiliki 2 buah header (Interface Header 1 dan Interface Header 2) dan 1 set konektor (Power & Motor Con). Pada bagian ini akan dijelaskan deskripsi dan fungsi dari masing-masing header dan konektor tersebut. Interface Header 1 (J1) berfungsi sebagai input untuk mengendalikan sepasang driver

HBridge yang pertama. Berikut deskripsi dari masing-masing pin pada Interface Header 1 bisa dilihat pada tabel 3.2.

Tabel 3.2 Interface header 1

(67)

Interface Header 2 (J2) berfungsi sebagai input untuk mengendalikan sepasang

driver HBridge yang kedua. Berikut deskripsi dari masing-masing pin pada

Interface Header 2 bisa dilihat pada tabel 3.3.

Tabel 3.3 Interface header 2

Sebuah modul H-Bridge 1A dapat digunakan untuk mengatur kerja 2 buah motor DC secara dua arah. Koneksinya dapat dilihat pada Gambar 3.16.

Gambar 3.16. rangkaian motor driver (EMS) 1 A Dual H-Bridge (Sumber:http://www.innovativeelectronics.com/innovative_electronics/

(68)

Tabel kebenaran dari rangkain Motor Driver dapat dilihat pada tabel 3.4. Tabel 3.4. tabel kebenaran untuk pengendalian 2 motor

dan untuk gambar skema rangkain motor driver (ems) 1A dual h-bridge dapat dilihat pada Gambar 3.17.

Gambar 3.17. Skema EMS 1A Dual H-Bridge

(69)

Rangkaian motor driver ini digunakan sebagai pengendali arah putaran dan pengatur kecepatan motor dc, PORTB.1 dan 2 sebagai output dari mikrokontroler dan PORTB.3 sebagai keluaran pwm untuk mengendalikan motor dc bawah, sedangkan untuk motor dc atas menggunakan output PORTD.5 dan 6,

untuk pwmnya outputnya menggunakan PORTD.7.

3.7. PWM

Pulse Width Modulation (PWM) atau modulasi lebar pulsa adalah salah satu keunggulan Timer/Counter yang terdapat pada Atmega8535. Ketiga jenis

Timer/Counter pada Atmega8535 dapat menghasilkan pulsa PWM. Pulsa PWM adalah sederetan pulsa yang lebar pulsanya dapat diatur. Pulsa PWM berfungsi mengatur kecepatan putaran motor DC, mengatur gelap terang LED dan aplikasi lainnya. PWM adalah Timer mode Output Compare yang canggih. Mode PWM

Timer juga dapat mencacah turun yang berlawanan dengan mode timer lainnya yang hanya mencacah naik. Pada mode PWM tersebut, Timer mencacah naik hingga mencapai nilai TOP, yaitu 0xFF (255) untuk PWM 8 bit dan 0x3FF (1023) untuk PWM 10 bit. Timer/Counter 0 hanya memiliki PWM 8 bit, sedangkan pada

Timer/Counter 1 memiliki 9 bit dan PWM 10 bit, dan Timer/Counter 2 memiliki PWM 8 bit, untuk pin port PWM berada di port B.3 dan port D.7.

Disini penulis memakai PWM 8 bit yaitu 0xFF (255) yang digunakan untuk mengatur kecepatan putaran motor dc. 0xFF (255) yang berarti memiliki

(70)

tersebut memiliki keluaran tegangan yang di butuhkan untuk mengatur kecepatan putaran motor DC.

(Sumber : http://fahmizaleeits.wordpress.com/2010/05/01/aplikasi-pwm-mikrokontroler-atmega8535/ )

3.8. Motor DC

Motor DC digunakan sebagai penggerak roll banner agar dapat memutar keatas atau kebawah. Motor yang digunakan membutuhkan tegangan DC 12 Volt dan arus 1 A. Untuk menjalankan motor DC memerlukan perantara antara mikrokontroller melalui motor driver seperti yang telah dijelaskan di atas sehingga dapat memenuhi kebutuhan tegangan dan arus motor. Pada Gambar 3.18 menunjukan penempatan motor DC pada mekanik.

(71)

3.8.1. Prinsip dasar cara kerja motor DC

Jika arus lewat pada suatu konduktor, timbul medan magnet di sekitar konduktor. Arah medan magnet ditentukan oleh arah aliran arus pada konduktor. yang dapat dilihat pada Gambar 3.19

Gambar3.19. Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor (Sumber: staff.ui.ac.id/internal/040603019/material/makalahMotorDC.doc )

Pada motor dc, daerah kumparan medan yang dialiri arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah tertentu. Konversi dari energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun sebaliknya berlangsung melalui medan magnet, dengan demikian medan magnet disini selain berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan energi, sekaligus sebagai tempat berlangsungnya proses perubahan energi, daerah tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.20 :

(72)

Agar proses perubahan energi mekanik dapat berlangsung secara sempurna, maka tegangan sumber harus lebih besar daripada tegangan gerak yang disebabkan reaksi lawan. Dengan memberi arus pada kumparan jangkar yang dilindungi oleh medan maka menimbulkan perputaran pada motor.

3.9. Modul Display (LCD)

Modul display merupakan modul yang berfungsi untuk menampilkan menu dan posisi halaman dengan intruksi-intruksi program yang akan dijalankan dan informasi waktu yang dikirim oleh microcontroller. Informasi tersebut ditampilkan pada sebuah LCD 16 x 2. Pada Tabel 3.5 menunjukan penempatan pin lcd pada microkontroler.

Tabel 3.5. Deskirpsi pin LCD ke port Microkontroler

Pin Deskripsi

15 Tegangan positif backlight (VCC) 16 Tegangan negatif backlight (Gnd)

LCD 16 x 2 mempunyai 16 pin. Seluruh pin tesebut tersambung ke

(73)

dengan ground. Pin 1 tersambung dengan 5 volt. Pin RS ( Register Select ) tehubung pada portD.0. Jika RS = 0 maka data pada DB4 sampai dengan DB7 akan dianggap sebagai instruksi, sedangkan jika RS = 1 maka data pada DB4 sampai dengan DB7 akan dianggap sebagai karakter.

RW ( Read / Write ) berfungsi sebagai mode tulis dan mode baca. Jika RW (Read / Write) = 1 maka mode yang akan dijalankan adalah mode baca begitu pula sebaliknya. PortD.2 disambungkan ke pin E (Enable) yang berfungsi sebagai

clock. Jika Enable diberikan sinyal hi-lo maka data karakter maupun intruksi yang akan dijalankan akan diterima pada LCD.

3.10. Perancangan Sensor Photodiode

Sensor photodiode untuk pendeteksi halaman terdiri dari LED superbright berfungsi sebagai pengirim cahaya ke garis untuk dipantulkan dan akan dibaca oleh sensor photodiode. Sifat dari warna putih (permukaan terang) yang memantulkan cahaya dan warna hitam (permukaan gelap) yang tidak memantulkan cahaya digunakan dalam aplikasi ini. Gambar 3.21 adalah ilustrasi mekanisme sensor garis.

(74)

3.10.1.Prinsip Kerja Sensor

Pada rancangan sensor photodiode dibawah ini, nilai resistansinya akan berkurang bila terkena cahaya dan bekerja pada kondisi riverse bias. Untuk pemberi pantulan cahayanya digunakan LED superbright, komponen ini mempunyai cahaya yang sangat terang, sehingga cukup untuk mensuplai pantulan cahaya ke photodiode. Berikut ini prinsip dan gambaran kerja dari sensor photodiodedapat dilihat pada Gambar 3.22.

Gambar 3.22. Sensor photodiode tidak terkena cahaya

Saatphotodiodetidak terkena cahaya, maka nilai resistansinya akan besar atau dapat diasumsikan tak hingga. Sehingga tidak ada arus bocor yang mengalir menuju komparator. yang dapat dilihat pada Gambar 3.23

(75)

Saat photodiodeterkena cahaya, maka photodiodeakan bersifat sebagai sumber tegangan dan nilai resistansinya akan menjadi kecil, sehingga akan ada arus bocor yang mengalir ke komparator.

3.11. Perancangan Arsitektur Sistem

Perancangan arsitektur sistem dalam hal ini adalah maket untuk komponen-komponen elektronika, dimana terbuat dari Aluminium yang dirancang seperti Gambar 3.24.

(76)

Gambar 3.24. Arsitektur system (Lanjutan)

3.12. Perancangan Perangkat Lunak

(77)

O

(78)