SISTEM PEMBUKA DAN MENUTUP PINTU SECARA OTOMATIS DENGAN SENSOR PIR BERBASIS MIKROKONTROLER 8535 LAPORAN PROJEK AKHIR 2 JELITA SIJABAT

SISTEM PEMBUKA DAN MENUTUP PINTU SECARA OTOMATIS DENGAN SENSOR PIR BERBASIS

MIKROKONTROLER 8535

LAPORAN PROJEK AKHIR 2

JELITA SIJABAT 162411056

PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2019

SISTEM PEMBUKA DAN MENUTUP PINTU SECARA OTOMATIS DENGAN SENSOR PIR BERBASIS

MIKROKONTROLER 8535

LAPORAN PROJEK AKHIR 2

Diajukanuntukmelengkapitugasdanmemenuhisyaratmemperolehgelar Ahli Madya

JELITA SIJABAT 162411056

PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2019

PERNYATAAN

SISTEM PEMBUKA DAN MENUTUP PINTU SECARA OTOMATIS DENGAN SENSOR GERAK PIR BERBASIS MIKROKONTROLER

ATMEGA8535

LAPORAN PROJEK AKHIR 2

Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapakutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, 29 Juli 2019

Jelita Sijabat

162411056

Judul : Sistem Pembuka dan Menutup Pintu Secara Otomatis Dengan Sensor Gerak PIR Berbasis Mikrokontroler ATMega 8535

Kategori : Projek Akhir 2

Nama : Jelita Sijabat

Nomor Induk Mahasiswa : 162411056

Program Studi : D3 Metrologi dan Instrumentasi Fakultas : MIPA - Universitas Sumatera Utara

Disetujui di Medan, 29 Juli 2019

Ketua Program Studi Dosen Pembimbing

D3 Metrologi Dan Instrumentasi Projek Akhir 2

Dr.Diana A. Barus, M.S Dr.Bisman Perangin-Angin, M.Eng, Sc

NIP.196607291992032002 NIP. 195609181985031002

MIKROKONTROLER ATMEGA 8535

ABSTRAK

Alat ini berfungsi untuk mengatur cara kerja pada motor DC pada saat membuka dan menutup pada pintu geser (pintu otomatis) menggunakan kontrol PID.

Dimana Projek akhir ini menggunakan Sensor PIR (Passive Infra Red), Microkonroler ATMega8535, Sensor Encoder, Motor DC dan Power Supply.

Mikrokontroler AT Mega8535 pada alat ini berfungsi sebagai pengendali, jika ATMega8535 ini tidak ada maka alat tidak dapat digunakan. Sensor PIR berfungsi untuk mendeteksi adanya pergerakan disekitanya. Motor DC berfungsi untuk menggerakan pintu secara otomatis.

Kata Kunci: Motor DC, Mikrokontroler ATMega8535, Sensor PIR

ABSTRACT

This tool serves to regulate the workings of the DC motor during starting and breaking on the sliding door (automatic door) using PID control. Where this final project uses PIR (Passive Infra Red) Sensor, ATMega8535 Microcontroler, Encoder Sensor, DC Motor and Power Supply. The Mega8535 AT microcontroller on this device functions as a controller, if there is no ATMega8535 then the tool cannot be used. The PIR sensor functions to detect movement around it. DC motor functions to move the door automatically.

Keywords: DC Motor, ATMega8535 Microcontroller, PIR Sensor

Segala puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan karunia-Nya dan menganugerahkan kemudahan serta kelancaran sehinggapenulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir ini dengan judul Sistem Pembuka dan Menutup Pintu Secara Otomatis Dengan Sensor Gerak PIR Berbasis MikrokontrolerATMega 8535.

Dalam penyusunan Projek Akhir ini penulis tidak dapat lepas dari dukungan berbagai pihak. Oleh sebab itu pada kesempatan ini penulis ingin memberikan rasa hormat dan mengucapkan terima kasih kepada,

1. Kedua Orang Tua yang selalu mendoakan dan memberi dukungan moril maupun materil.

2. Bapak Dr. Kerista Sebayang, M.S selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.

3. Ibu Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc selaku Ketua Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi dan juga sebagai Dosen Penguji.

4. Bapak Dr. Bisman Perangin-angin, M.Eng.Sc selaku Dosen Pembimbing yang telah memberikan ilmu pengetahuan kepada Penulis.

5. Seluruh sahabat dan teman-teman yang senantiasa memberikan semangat kepada Penulis.

Akhirnya diharapkan semoga hasil penelitian ini bermanfaat bagi pembaca khususnya dan perkembangan dunia teknologi.

Medan, 29 Juli 2019

Jelita Sijabat

PENGESAHAN LAPORAN PROJEK AKHIR i

ABSTRAK ii

ABSTRACT iii

PENGHARGAAN iv

DAFTAR ISI v

DAFTAR GAMBAR vii

BAB 1 PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Rumusan Masalah 1

1.3 Tujuan 2

1.4 Batasan Masalah 2

1.5 Sistematika Penulisan 2

BAB 2 LANDASAN TEORI 3

2.1 Mikrokontroler ATMega8535 3

2.1.1 Fitur 3

2.1.2 Arsitektur ATMega8535 4

2.1.3 Organisasi Memori 5

2.1.4 Konfigurasi Pin ATMega85386

2.2 Motor DC 7

2.2.1 Prinsip Dasar 8

2.2.2 Driver Motor 10

2.3 Power Supply 11

2.4 Sensor PIR (PassiveInfraredReceiver) 17

2.4.1 Cara Kerja Sensor PIR 19

2.5 Kontrol PID 20

2.6 Limit Switch 25

BAB 3 PERANCANGAN RANGKAIAN ALAT 28

3.1 Diagram Blok Rangkaian 28

BAB 4 ANALISA RANGKAIAN 31

4.1 Rangkaian Power Supply 31

4.2 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535 31

4.3 Rangkaian Limit Switch 32

4.4Rangkaian Motor DC 32

4.5 Rangkaian Sensor PIR 33

4.6 Cara Kerja Alat Secara Keseluruhan 34

4.7Pemrograman Alat 35

4.8 Program yang Digunakan Alat 36

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 39

5.1 Kesimpulan 39

5.2 Saran 39

DAFTAR PUSTAKA 40

LAMPIRAN

2.1 Bentuk fisik Mikrokontroler ATMega8535 3

2.1.4 Konfigurasi Pin ATMega8535 6

2.2 Bentuk Motor DC 7

2.2.1 Medan Magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor 8 2.2.2 Medan Magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor 8

2.2.3 Prinsip Kerja Motor DC 9

2.2.4 Driver Motor 10

2.3 Diagram Blok Pewer Supply 15

2.4.1 Foto Fresnel Lens sensor PIR 17

2.4.2 Foto Pyroelectric sensor 18

2.5 Grafik Respon terhadap PID 25

2.6 Limit Switch 26

2.7 Konstruksi dan Simbol Limit Switch 27

3.1 Diagram Blok Rangkaian 28

3.2 Rangkaian Alat Secara Keseluruhan 29

3.3 Flowchart Rangkaian 30

4.1 Rangkaian Power Supply 31

4.3 Rangkaian Limit Switch 32

4.4RangkaianMotor DC 33

4.5 Rangkaian Sensor PIR 33

4.6 (a) Tampak Belakang Alat 34

4.6 (b) Tampak Depan Alat 34

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada zaman ini, kemajuan teknologi sudah semakin meningkat, segalanya sudah dipermudah dengan adanya teknologi, contohnya seperti pintu otomatis di Mall yang akan bergerak terbuka pada saat objekyang mendekati pintu tersebut dan tertutup jika tidak ada objek disekitar pintu tersebut. Tetapi masih banyak juga yang menggunakan pintu manual, sehingga dapat membuat kesulitan bagi orang-orang yang memiliki kekurangan.Sebelumnya, saya sangat penasaran bagaimana cara membuat pintu otomatis tersebut, sehingga saya ingin membuat alat miniatur pintu geser atau pintu otomatis. Dengan dibuatnya ini, maka akan mempermudahkan kita dalam melakukan aktivitas sehari-hari. Alat ini dibuat menggunakan PID dengan mengatur proses membuka dan menutup pada motor penggerak pintu geser tersebut.

Cara mengatur kecepatan pada motor DC yaitu dengan menggunakan teknik PWM (Pulse Width Modulation). Dengan menggunakan teknik PWM maka kita dapat mengatur kecepatan motor DC dengan mudah. Teknik PWM ini akan mengatur kecepatan motor dengan cara merbah besarnya duty cycle pulsa, pulsa yang berubah ini yang akan menentukan kecepatan motor DC tersebut.

Alat ini juga menggunakan sensor PIR yang berfungsi untuk mendeteksi keberadaan manusia. Aplikasi ini biasa digunakan untuk system alarm pada rumah- rumah atau perkantoran. Sensor PIR adalah sebuah sensor yang menangkap pancaran sinyal inframerah yang dikeluarkan oleh tubuh manusia maupun hewan. Sensor PIR dapat merespon perubahan-perubahan pancaran sinyal inframerah yang dipancarkan oleh tubuh manusia.

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan Masalah pada alat ini adalah:

1. Proses pintu manual akan membuat kesulitan bagi beberapa orang yang mempunyai kekurangan seperti tuna daksa.

2. Menyebabkan ketidakefisien dalam proses buka tutup secara manual untuk

tempat yang membutuhkan proses yang cepat seperti rumah sakit

1.3 Tujuan

Adapun tujuan dibuat alat ini adalah:

1. Untuk mengatur cara kerja pada motor DC pada saat membuka dan menutup pada pintu geser (pintu otomatis).

2. Untuk mengetahui reaksi sensor yang dapat mendeteksi pergerakan di sekitarnya dengan cepat.

1.4 Batasan Masalah

Adapun masalah dari alat ini adalah:

1. Subjek yang dikendalikan adalah proses membuka dan menutup pintu geser secara otomatis dengan mengatur starting dan breaking menggunakan PID.

2. Simulasinya menggunakan miniatur pintu geser yang telah dibuat.

1.5 Sistem Penulisan

Adapun Tujuan pembuatan sistem penulisan projek akhir ini adalah untuk lebihmemudahkan penulis dalam membuat dan menyelesaikan permasalahan yang dianalisissehingga lebih terarah dan terfokus. Adapun sistematika penulisan laporan projek akhir ini adalah sebagai berikut :

BAB 1 : PENDAHULUAN

Dalam bab ini penulis menguraikan tentang latar belakang penulis, Batasan Masalah, rumusan masalah, dan tujuan.

BAB 2 : LANDASAN TEORI

Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian teori pendukung tersebut.

BAB 3 : PERANCANGAN RANGKAIAN ALAT

Membahas tentang perencanaan sistem dan pembuatan sistem secara keseluruhan.

BAB 4 : ANALISA RANGKAIAN

Berisi tentang uji coba alat yang telah dibuat, pengoperasian dan spesifikasi alat dan lain-lain

BAB 5 : KESIMPULAN DAN SARAN

Merupakan kesimpulan dari pembahasan pada bab-bab sebelumnya dan

kemungkinan pengembangan alat.

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1 Mikrokontroler ATMega 8535

ATMega8535 adalah mikrokontroler CMOS 8 bit daya rendah berbasis arsitektur RISC. Instruksi dikerjakan pada satu siklus clock, ATMega8535 mempunyai throughput mendekati 1 MIPS per MHz, hal ini membuat ATMega8535 dapat bekerja dengan kecepatan tinggi walaupun dengan penggunaan daya rendah.

Mikrokontroler ATmega8535 memiliki beberapa fitur atau spesifikasi yang menjadikannya sebuah solusi pengendali yang efektif untuk berbagai keperluan.

Bentuk fisik mikrikontroller ATMega 8535 dapat dilihat pada gambar 2.1 dibawah ini.

Gambar 2.1 Bentuk fisik Mikrokontroller ATMega 8535 2.1.1 Fitur

Fitur ATMega 8535 yang merupakan produksi ATMEL yang berjeni AVR adalah sebagai berikut:

a. 32 Saluran I/O yang terdiri dari 4 port (Port A, Port B, Port C, dan Port D) yang masing-masing terdiri dari 8 bit.

b. ADC 10 bit (8 pin di Port A.0 sampai dengan Port A.7).

c. 2 buah Timer/Counter (8 bit).

d. 1 buah Timer/Counter (16 bit).

e. 4 chanel PWM.

f. 6 Sleep Modes: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-down, Stanby and Extended Stanby.

g. Komparator analog.

h. Watchdog timer dengan osilator internal 1 MHz.

i. Memori 8KB flash.

j. Memori 512 byte SRAM.

k. Memori 512 byte EEPROM.

l. Kecepatan maksimal 16 MHz.

m. Tegangan operasi 4,5 VDC s/d 5,5 VDC.

n. 32 jalur I/O yang dapat diprogram.

o. Interupsi internal daneksternal.

p. Komunikasi serial menggunakan Port USART dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.

q. Pemrograman langsung dari port paralel komputer.

2.1.2 Arsitektur ATMega8535

Mikrokontroller ATMega8535 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untu kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan unjuk kerja dan paralelisme. Instruksi-instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat atu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil (pre-fetched) dari memori program.

Konsep inilah yang memungkinkan instruksi-instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock.

32 x 8-bit register serba guna digunakan untu mendukung operasi pada Arithmetic Logic Unit (ALU) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serba huna 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 R30 dan 31).

Hampir senua instruksi AVR memiliki format 16-bit (word). Setiap alamat memori

program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit. Selain register serba guna di atas,

terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/Oselebar 64

Byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai

register kontrol Timer/Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM dan fungsi

I/O lainnya. Register-register ini menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh.

2.1.3 Organisasi Memori

Mikrokontroler ATMega8535 memiliki 3 jenis memori yaitu memori program, memori data, dan memori EEPROM. Ketiganya memiliki ruang sendiri dan terpisah. Jenis-jenis memori tersebut adalah sebagai berikut.

a. Memori Program

ATMega 8535 memiliki kapasitas memori program sebesar 8 Kbyte ysng terpetakan dari alamat 0000h – 0FFFh dimana masing-masing alamat memiliki lebar data 16 bit. Sehingga organisasi memori program seperti ini sering dituliskan dengan 4K x 16 bit. Memori program ini terbagi menjadi 2 bagian yaitu bagian program boot dan bagian program aplikasi. Jika kita tidak menggunakan fitur Boot Loader Flash maka semua kapasitas memori program dapat digunakan untuk program aplikasi.

Tetapi jika menggunakan fitu Boot Loader Flash maka pembagian ukuran kedua bagian ini ditentukan oleh BOOTSZ fuse.

b. Memori Data

ATMega8535 memiliki kapasitas memori data sebesar 608 Byteyang terbagi menjadi 3 bagian yaitu register serba guna, register I/O dan SRAM. 32 Byte alamat terendah digunakan untuk register serba guna yaitu R0-R31. 64 byte berikutnya digunakan untuk register I/O yang digunakan untuk mengatur fasilitas seperti timer/counter, interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM dan port I/O seperti Port A, Port B, Port C dan Port D. Selanjutnya 512 byte digunakan untuk memori data SRAM.

c. Memori EEPROM

ATMega8535 memiliki memori EEPROM sebesar 512 Byte yang terpisah dari

memori porgram maupun memori data. Memori EEPROM ini hanya dapat diakses

dengan menggunakan register-register I/O yaitu register EEPROM Address

(EEARH-EEARL), register EEPROM Data (EEDR) dan register EEPROM Control

(EECR). Untuk mengakses memori EEPROM ini diperlakukan seperti mengakses

data eksternal sehingga waktu eksekusinya relatif lebih lama bila dibandingkan

dengan mengakses data dari SRAM.

2.1.4 Konfigurasi Pin ATMega8535

Konfigurasi pin dari mikrokontroler ATMega8535 sebanyak 40 pin dapat dilihat pada gambar 2.1.4. dari gambar dibawah dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin ATMega8535 sebagai berikut.

Gambar 2.1.4 Konfigurasi Pin ATMega8535 1. Vcc merupakan 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.

5. Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, komparator aalog dan Timer Oscilator.

6. Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupasi eksternal dan komunikasi serial.

7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.

8. XTAL1 dan XTAL 2 merupakan pin masukan clock ekternal

9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC

10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC

2.2 Motor DC

Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrikmenjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya memutarimpeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan,dll. Motorlistrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri. Motorlistrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motormotormenggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri.

Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik.

Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik phasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen. 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 dibawah disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan untuk komponen yang berputar di antara medan magnet.

Gambar 2.2 Bentuk Motor DC

2.2.1 Prinsip Dasar

Jika arus lewat pada suatu konduktor, timbul medan magnet di sekitar konduktor. Arah medan magnet ditentukan oleh arah aliran arus pada konduktor.

Gambar 2.2.1 Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor . Aturan Genggaman Tangan Kanan bisa dipakai untuk menentukan arah garis fluks di sekitar konduktor. Genggam konduktor dengan tangan kanan dengan jempol mengarah pada arah aliran arus, maka jari-jari anda akan menunjukkan arah garis fluks. Gambar 2.2.2 menunjukkan medan magnet yang terbentuk di sekitar konduktor berubah arah karena bentuk U.

Gambar 2.2.2 Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor.

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 di bawah ini :

Gambar 2.2.3 Prinsip kerja motor dc

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

Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa yang dimaksud denganbeban motor. Beban dalam hal ini mengacu kepada keluaran tenaga putar / torque sesuaidengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat dikategorikan ke dalam tigakelompok :

1. Beban torque konstanadalah beban dimana permintaan keluaran energinyabervariasi dengan kecepatan operasinya namun torquenya tidak bervariasi. Contohbeban dengan torque konstan adalah corveyors, rotary kilns, dan pompa displacementkonstan.

2. Beban dengan variabel torqueadalah beban dengan torque yang bervariasi dengankecepatn operasi. Contoh beban dengan variabel torque adalah pompa sentrifugal danfan (torque bervariasi sebagai kuadrat kecepatan).Peralatan Energi Listrik : Motor Listrik.

3. Beban dengan energi konstanadalah beban dengan permintaan torque yangberubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan dayakonstan adalah peralatan-peralatan mesin.

Beberapa karakteristik motor stepper antara lain :

1. Motor stepper adalah perangkat dengan tenaga tetap(constant power device) 2. Kecepatan motor stepper sebanding terbalik dengan torsi yangdihasilkan,

semakin cepat putarnya semakin kecil torsinya.

3. Kurva torsi motor stepper bisa diperluas dengan menggunakan perangkat

pembatas arus dan meningkatkan tegangan kendalinya.

4. Motor stepper menghasilkan getaran lebih besar dibandingkan tipe motor lainya.

5. Getaran yang dihasilkan bisa buruk untuk kecepatan tertentu dan menyebabkan kehilangan torsi atau kehilangan arah(posisi) sehinggamembutuhkan metode tertentu untuk mengurangi getaran tersebut.

6. Motor stepper dengan banyak phase menghasilkan pergerakan yang lebih halus dibandingkan dengan motor dengan sediki phase

2.2.2 Driver Motor

Driver motor digunakan untuk menggerakkan motor DC menggunakan mikrokontroler. Arus yang mampu diterima atau yang dikeluarkan oleh mikrokontroler sangat kecil (dalam satuan miliampere) sehingga agar mikrokontroler dapat menggerakkan motor DC diperlukan suatu rangkaian driver motor yang mampu mengalirkan arus sampai dengan beberapa ampere.

Rangkaian driver motor DC dapat berupa rangkaian transistor, relay, atau IC (Integrate Circuit). Rangkaian driver yang umumdigunakan adalah dengan IC L298.

Gambar 2.2.4 Driver Motor

L298 aadalah driver motor berbasis H-Bridge, mampu menangani beban

hingga 4A pada tegangan 6V – 46V. Dalam chip terdapat dua rangkaian H-

Bridge. Selain itu driver ini mampu mengendalikan 2 motor sekaligus dengan

arus beban 2 A. Rangkaian driver motor untuk outputmotor DC digunakan

dioda, hal ini ditujukan agar driver motor dapat menahan arus balik yang datang

dari motor DC. Input driver motor berasal dari mikrokontroler utama, untuk

MOT 1A dan MOT 1B untuk menggerakan motor 1, ENABLE 1 untuk

mengatur kecepatan motor 1 menggunakan PWM, selanjutnya untuk MOT 2A

dan MOT 2B untuk menggerakan motor 2, ENABLE 2 untuk mengatur kecepatan motor 2 menggunakan PWM.Dari rangkaian driver motor DC selanjutnya kita ke rangkaian driver motor H-Bridge MOSFET. Tapi sebelum itu saya akan menjelaskan sedikit tentang H-Bridge.

Secara konsep rangkaian ini terdiri dari 4 saklar yang tersusun sedemikian rupa sehingga memungkinkan motor dapat teraliri arus dengan arah yang berkebalikan. Yaitu searah jarumjam dan berlawanan arah jarumjam. Pada rangkaian driver motor ini, saklar-saklar tersebut digantikan oleh transistor atau MOSFET yang dikerjakan pada daerah saturasi dan cut-off (Switch). Berikut cara kerja dari H-Bridge motor. H-Bridge bekerja:

1. Ketika S1 dan S4 tertutup (diagonal) dan lainnya terbuka maka arus akan mengalur dari batery ke kutub positif motor kemudian keluar ke kutub negatif motor,makamotor akan berputar kearah kanan.

2. Ketika S2 dan S3 tertutup (diagonal) dan lainnya terbuka,maka arus akan mengalir sebaliknya,motor juga akan berputar kearah sebaliknya.

3. Jika semua saklar tertutup, maka motor akan berhenti, dan jika ini diteruskan maka akan menyebabkan rangkaian menjadi”short circuit“.

2.3 Power Supply

Kebanyakan teknisi akan sangat akrab dengan parameter untuk kerja umum untuk pemasok daya tegangan konstan, mereka akan mengenali bahwa pemasok daya ini mempunyai kemampuan daya terbatas, normalnya dengan tegangan keluaran tertentu dan beberapa bentuk arus atau proteksi pembatas daya. Misalnya power supply 10V-10A diharapkan memberikan dari nol sampai 10A pada tegangan keluaran konstan 10V. Bila arus beban mencoba melebihi 10A, pemasok diharapkan membatasi arus, dengan sebuah karakteristik konstan atau lipat balik. Jangkauan kerja normal untuk pemasok tegangan konstan adalah untuk resistan beban dari tidak berhingga (sirkuit) sampai 1 Ohm. Pada jangkauan ini, arus beban adalah 10A atau kurang. Tegangan dipertahankan konstan 10V pada “jangkauan kerja” ini.

Resistan beban kurang dari 1 Ohm, area operasi pembatas arus akan dimasuki.

Pada pemasok tegangan konstan, ini dikenali sebuah kondisi beban lebih. Tegangan

keluaran akan menurun ke nol ketika resistan beban bergerak ke nol (sirkuit hubung

singkat). Arus keluaran dibatasi ke beberapa nilai maksimum aman, tetapi karena secara normal dianggap sebuah area bukan kerja, karakteristik pembatas arus tidak sangat dekat dengan yang dispesifikasikan.

Power Supply adalah salah satu hardware di dalam perangkat komputer yang berperan untuk memberikan suplai daya. Biasanya komponen power supplay ini bisa ditemukan pada chasing komputer dan berbentuk persegi.Pada dasarnya Power Supply membutuhkan sumber listrik yang kemudian diubah menjadi energi yang menggerakkan perangkat elektronik. Sistem kerjanya cukup sederhana yakni dengan mengubah daya 120V ke dalam bentuk aliran dengan daya yang sesuai kebutuhan komponen-komponen tersebut.

Sesuai dengan pengertian power supply pada komputer, maka fungsi utamanya adalah untuk mengubah arus AC menjadi arus DC yang kemudian diubah menjadi daya atau energi yang dibutuhkan komponen-komponen pada komputer seperti motherboard, CD Room, Hardisk, dan komponen lainnya.

Berdasarkan rancangannya, power supply dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu:

1. Power Supply/ Catu Daya Internal; yaitu power supply yang dibuat terintegrasi dengan motherboard atau papan rangkaian induk. Contohnya; ampilifier, televisi, DVD Player; power supply-nya menyatu dengan motherboard di dalam chasing perangkat tersebut.

2. Power Supply/ Catu Daya Eksternal; yaitu power supply yang dibuat terpisah dari motherboard perangkat elektroniknya. Contohnya charger Laptop dan charger HP.

Dalam bahasa Indonesia, Power Supply berarti Sumber Daya. Fungsi dari power supply adalah memberikan daya arus listrik ke berbagai komponen atau hardware yang terdapat di dalam chasing komputer.

Sumber energi listrik yang berasal dari luar masih berbentuk alternating current

(AC). Ketika energi listrik masuk ke power supply, maka energi listrik akan

dikonversi menjadi bentuk direct current (DC). Daya DC inilah yang kemudian

disalurkan ke semua komponen yang ada di dalam chasing komputer agar dapat

bekerja.Salah satu sisi power supply umumnya tersedia kipas yang berguna untuk

membuang udara panas dari dalam chasing komputer. Selain itu, pada power supply

juga terdapat sebuah port male jenis IEC 60320 C14 yang berfungsi sebagai konektor antara sumber energi listri dan power supply

Berdasarkan fungsinya, ada dua jenis power supply yang umum digunakan pada komputer dan keduanya memiliki perbedaan yang cukup signifikan. Adapun jenis- jenis power supply adalah sebagai berikut:

1. Power Supply AT

Bisa dibilang ini merupakan jenis power supply yang pertama kali digunakan pada jenis-jenis komputer jaman dulu seperti pada tipe Pentium II dan Pentium III pada tahun ’97. Sehingga untuk saat ini penggunaan Power Supply AT sudah tidak banyak ditemukan pada jenis perangkat komputer terbaru.

 Memiliki 8-12 terminal output yang terhubung pada motherboard komputer

 Umumnya memiliki daya di bawah 250 watt

 Karena tombol power On dan Off terhubung dengan chasing komputer, maka untuk mematikannya harus dilakukan secara manual pada saat shut down komputer.

2. Power Supply ATX

Power Supply ATX merupakan pembaruan dari jenis Power Supply AT. Power supply ini memiliki desain yang lebih kompleks dengan sumber pasokan energi listrik yang lebih efisien.

Power Suplly ATX saat ini banyak ditemukan pada jenis komputer generasi terbaru dimana pengoperasiannya bisa dikontrol dengan software yang sudah terinstal dalam komputer. Sehingga bisa diatur dalam beberapa mode seperti mode tidur, mode siaga dan mode saat komputer dimatikan.

Ciri-ciri Power Supply ATX:

 Memiliki 20 sampai 24 terminal output yang terhubungan dengan motherboard

 Memakai daya yang lebih besar

 Ketika PC di-shuttdown maka power supply ini akan mati sepenuhnya

Mengacu pada pengertian power supply, perangkat keras ini berfungsi mengubah

arus AC menjadi arus DC dan menyalurkannya ke berbagai komponen komputer di

dalam chasing. Untuk membentuk tegangan maka dibutuhkan beberapa komponen,

adapun komponen power supply adalah sebagai berikut:

1) Transformator

Ini merupakan komponen di dalam pada Power Supply yang digunakan untuk memindahkan tenaga listrik antar dua rangkaian listrik atau lebih melalui induksi elektromagnetik.

2) Dioda

Ini adalah gabungan dari dua kata elektroda, yaitu anoda dan katoda. Sifat dari dioda yaitu menghantarkan arus pada tegangan maju dan menghambat arus pada aliran tegangan balik.

3) Kapasitor

Kapasitor berfungsi sebagai penyempurna penyerahan dari tegangan arus AC ke tegangan arus DC.

4) Resistor

Resistor adalah perangkat yang membantu Power Supply dalam menurunkan tegangan, membagi tegangan, dan membatasi arus listrik yang masuk, sehingga akan dapat mengontrol perangkat-perangkat keras yang ada pada motherboard.

5) IC regulator

IC Regulator berfungsi untuk mengatur tegangan pada rangkaian elektronika selalu tetap stabil.

6) LED

LED pada Power Supply adalah komponen sejenis diode semikonduktor yang memiliki keistimewaan.

Ketika pengguna menyalakan power pada komputer, maka power supply akan melakukan pemeriksaan dan tes sebelum menjalakan sistem komputer. Jika tes berjalan dengan baik maka power supply akan mengirim sinyal (power good) ke mainboard sebagai pertanda bahwa sistem komputer siap untuk beroperasi.

Selanjutnya, power supply atau catu daya akan membagi daya sesuai dengan kapasitas yang diperlukan masing-masing komponen komputer. Selain menyalurkan daya listrik ke komponen komputer, power supply juga menjaga stabilitas arus listrik pada berbagai komponen tersebut.

Dari penjelasan pengertian power supply dan fungsinya di atas, maka komponen

ini sama pentingnya seperti CPU pada komputer yang seringkali dianggap sebagai

otak komputer. Jika terjadi gangguan pada power supply, maka akan menyebabkan gangguan aliran daya pada komponen-komponen komputer.

Arus Listrik yang kita gunakan di rumah, kantor dan pabrik pada umumnya adalah dibangkitkan, dikirim dan didistribusikan ke tempat masing-masing dalam bentuk Arus Bolak-balik atau arus AC (Alternating Current). Hal ini dikarenakan pembangkitan dan pendistribusian arus Listrik melalui bentuk arus bolak-balik (AC) merupakan cara yang paling ekonomis dibandingkan dalam bentuk arus searah atau arus DC (Direct Current).

Akan tetapi, peralatan elektronika yang kita gunakan sekarang ini sebagian besar membutuhkan arus DC dengan tegangan yang lebih rendah untuk pengoperasiannya. Oleh karena itu, hampir setiap peralatan Elektronika memiliki sebuah rangkaian yang berfungsi untuk melakukan konversi arus listrik dari arus AC menjadi arus DC dan juga untuk menyediakan tegangan yang sesuai dengan rangkaian Elektronika-nya.

Rangkaian yang mengubah arus listrik AC menjadi DC ini disebut dengan DC Power Supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu daya DC. DC Power Supply atau Catu Daya ini juga sering dikenal dengan nama “Adaptor”.

Sebuah DC Power Supply atau Adaptor pada dasarnya memiliki 4 bagian utama agar dapat menghasilkan arus DC yang stabil. Keempat bagian utama tersebut diantaranya adalah Transformer, Rectifier, Filter dan Voltage Regulator.

Sebelum kita membahas lebih lanjut mengenai Prinsip Kerja DC Power Supply, sebaiknya kita mengetahui Blok-blok dasar yang membentuk sebuah DC Power Supply atau Pencatu daya ini. Dibawah ini adalah Diagram Blok DC Power Supply (Adaptor) pada umumnya.

Gambar 2.3 Diagram Blok Pewer Supply

Berikut ini adalah penjelasan singkat tentang prinsip kerja DC Power Supply

(Adaptor) pada masing-masing blok berdasarkan Diagram blok diatas.

a) Transformator (Transformer/Trafo)

Transformator (Transformer) atau disingkat dengan Trafo yang digunakan untuk DC Power supply adalah Transformer jenis Step-down yang berfungsi untuk menurunkan tegangan listrik sesuai dengan kebutuhan komponen Elektronika yang terdapat pada rangkaian adaptor (DC Power Supply). Transformator bekerja berdasarkan prinsip Induksi elektromagnetik yang terdiri dari 2 bagian utama yang berbentuk lilitan yaitu lilitan Primer dan lilitan Sekunder.

Lilitan Primer merupakan Input dari pada Transformator sedangkan Output- nya adalah pada lilitan sekunder. Meskipun tegangan telah diturunkan, Output dari Transformator masih berbentuk arus bolak-balik (arus AC) yang harus diproses selanjutnya.

b) Rectifier (Penyearah Gelombang)

Rectifier atau penyearah gelombang adalah rangkaian Elektronika dalam Power Supply (catu daya) yang berfungsi untuk mengubah gelombang AC menjadi gelombang DC setelah tegangannya diturunkan oleh Transformator Step down.

Rangkaian Rectifier biasanya terdiri dari komponen Dioda.

Terdapat 2 jenis rangkaian Rectifier dalam Power Supply yaitu “Half Wave Rectifier” yang hanya terdiri dari 1 komponen Dioda dan “Full Wave Rectifier”

yang terdiri dari 2 atau 4 komponen dioda.

c) Filter (Penyaring)

Dalam rangkaian Power supply (Adaptor), Filter digunakan untuk meratakan sinyal arus yang keluar dari Rectifier. Filter ini biasanya terdiri dari komponen Kapasitor (Kondensator) yang berjenis Elektrolit atau ELCO (Electrolyte Capacitor)

d) Voltage Regulator (Pengatur Tegangan)

Untuk menghasilkan Tegangan dan Arus DC (arus searah) yang tetap dan stabil, diperlukan Voltage Regulator yang berfungsi untuk mengatur tegangan sehingga tegangan Output tidak dipengaruhi oleh suhu, arus beban dan juga tegangan input yang berasal Output Filter. Voltage Regulator pada umumnya terdiri dari Dioda Zener, Transistor atau IC (Integrated Circuit).

Pada DC Power Supply yang canggih, biasanya Voltage Regulator juga

dilengkapi dengan Short Circuit Protection (perlindungan atas hubung singkat),

Current Limiting (Pembatas Arus) ataupun Over Voltage Protection (perlindungan atas kelebihan tegangan).

2.4 Sensor PIR (Passive Infrared Receiver)

Sensor PIR (Passive Infrared Receiver) adalah sebuah sensor yang biasadigunakan untuk mendeteksi keberadaan manusia. Aplikasi ini biasa digunakanuntuk system alarm pada rumah-rumah atau perkantoran.

Sensor PIR adalahsebuah sensor yang menangkap pancaran sinyal inframerah yang dikeluarkanoleh tubuh manusia maupun hewan. Sensor PIR dapat merespon perubahan-perubahanpancaran sinyal inframerah yang dipancarkan oleh tubuh manusia.Keadaan ruangan dengan perubahan temperatur pada manusia dalamsuatu ruangan menjadi nilai awal (set point) yang menjadi acuan dalam sistempengontrolan.

Perubahan temperatur pada manusia dalam ruangan akan terdeteksioleh Sensor PIR. Dikatakan PIR (Passive Infrared Receiver) karena sensor inihanya mengenali lingkungan tanpa adanya energi yang harus dipancarkan. PIRmerupakan kombinasi sebuah kristal pyroelectric, filter dan lensa Fresnel.

Berdasarkan blok diagram diatas maka bagian-bagian dari sensor PIR dapat dilihat pada penjelasan dibawah ini:

a) Fresnel Lens

Gambar 2.4.1 Foto Fresnel Lens sensor PIR

Lensa Fresnel pertama kali digunakan pada tahun 1980an. Digunakansebagai

lensa yang memfokuskan sinar pada lampu mercusuar.Penggunaan paling luas pada

lensa Fresnel adalah pada lampu depanmobil, di mana mereka membiarkan berkas

paralel secara kasar daripemantul parabola dibentuk untuk memenuhi persyaratan

pola sorotan utama. Namun kini, lensa Fresnel pada mobil telah ditiadakan diganti

dengan lensa plain policarbonat. Lensa Fresnel juga berguna dalam pembuatan film, tidak hanya karena kemampuannya untuk memfokuskan sinar terang, tetapi juga karena intensitas cahaya yang relatif konstan diseluruh lebar berkas cahaya.

b) IR Filter

IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombangsinar inframerah pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjanggelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. SehinggaSensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja.

c) Pyroelectric sensor

Gambar 2.4.2 Foto Pyroelectric sensor

Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini berfungsiuntuk menangkap pancaran sinar inframerah pasif yang dihasilkan olehbenda yang bersuhu diatass nol derajat sehingga menyebabkanPyroelectric sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat danlitium tantalate menghasilkan arus listrik. Material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh inframerah pasif tersebut. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yangterbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell.

d) Amplifier

Sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus yang masuk pada material pyroelectric.

e) Comparator

Setelah dikuatkan oleh amplifier kemudian arus dibandingkan olehcomparator

sehingga mengahasilkan output.Selain itu, sensor PIR juga sangat mudah digunakan

karena hanyamenggunakan satu pin I/O sebagai penerima informasi sinyal

gelombang inframerah yang dapat dihubungkan ke Mikrokontroler, konfigurasi pin sensorPIR.

2.4.1 Cara kerja Sensor PIR

Sensor PIR atau lebih populer dengan sebutan sensor gerak merupakansuatu sensor yang berbasis infrared. Namun perlu diketahui, cara kerja sensorgerak ini berbeda dengan sensor jenis infrared lain yang menggunakanfototransistor dan IRLED. PIR tidak akan memancarkan suatu objek sebagaimanayang terjadi pada IRLED.Sesuai dengan penyebutannya yaitu passive, maka cara kerja sensor gerakini hanya memberikan respon terhadap gerakan atau energi yang berasal dari sinarinfrarmerah yang pasif dan dipunyai oleh benda yang dapat dideteksikeberadaannya.

Sedangkan jenis benda yang dapat dideteksi dengan inframerahini pada umumnya adalah tubuh manusia.Sistem sensor gerak yang memakai modul PIR memang sangat sederhanadan lebih mudah diaplikasikan hanya membutuhkan tegangan input berupategangan DC 5 Volt. Sensor ini bisa mendeteksi gerakan yang berjarak 5 meter.Apabila tidak sedang melakukan pendeteksian, maka modul yang yang keluarhanya low atau rendah saja.

Tetapi, bila sistem pendeteksian melihat adanyagerakan maka modul tersebut akan berganti menjadi tinggi atau high. Ukuranlebar pulsa di modul high ini kurang lebih setengah detik saja. Tingkat sensitifitasyang sangat tinggi ini membuat sistem atau cara kerja sensor gerak memilikitingkat keberhasilan yang lebih tinggi juga.Sensor PIR ini berfungsi mendeteksi gerakan dengan mengukur perubahantingkat inframerah yang dipancarkan oleh benda-benda disekitarnya.

Sensor PIRterbuat dari bahan kristal yang menghasilkan muatan listrik bila terkena radiasiinframerah. Sensor PIR dilengkapi filter khusus yang disebut lensa Fresnel yangberfungsi memfokuskan sinyal inframerah ke elemen. Sensor PIR inimembutuhkan waktu “pemanasan” untuk dapat berfungsi dengan baik, biasanyamembutuhkan waktu sekitar 10-60 detik.

Sensor PIR ini bekerja dengan menangkap energi panas yang dihasilkandari

pancaran sinar infra merah berjenis pasif yang dimiliki setiap benda dengansuhu

benda diatas nol mutlak. Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuhkira-

kira 32°C, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat padalingkungan.

Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap olehpyroelectric sensor yang merupakan bagian terpenting dari sensor PIR yangkemudian akan menghasilkan arus listrik, pemunculan arus listrik tersebut dapatterjadi karena pancaran sinar yang dihasilkan inframerah membawa suatu energiatau tenaga yang sifatnya panas.

Sensor PIR hanya mendeteksi tubuh manusia dikarenakan adanya IR Filteryang menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasuf sekitar 8 hingga 14mikrometer yang sesuai dengan panjang gelombang yang ada dalam tubuhmanusia yaitu 9 hingga 10 mikrometer, sedangkan hewan memiliki panjanggelombang dengan ukuran nanometer.Jadi, jika seseorang yang bergerak pada area sensor PIR, sensor tersebutlangsung bisa menangkap bias sinar inframerah pasif yang terpancar dari tubuhmanusia serta memiliki ukuran yang tidak sama dengan lingkungannya.

Hal ini menjadikan material dalam pyroelectric langsung bereaksi dan menghasilkan arus listrik yang timbul dari energi panas yang sebelumnya dihasilkan oleh sinarinframerah. Lalu alat lainnya yaitu circuit amplifier menjadikan arus tersebut semakin bertambah kuat, kemudian arus itu dibandingkan lagi dengan komparator yang membuat output dapat dihasilkan.

Output pada sensor PIR hanya memberikan dua jenis logika yaitu high danlow.

High untuk sistem yang mendeteksi adanya gerakan sedangkan low untukkondisi sensor PIR tidak mendeteksi.

Apabila manusia ada dibagian depan sensor PIR tetapi hanya berdiam dirisaja, sensor PIR bias menghitung ukuran panjang gelombang yang muncul daritubuh manusia itu adalah konstan. Ukuran panjang gelombang ini membuat energipanas yang ada dikondisikan sama dengan keadaan yang berada disekitarnya,sehingga sensor PIR tidak akan menimbulkan reaksi apapun juga.

2.5 Kontrol PID

PID (Proportional–Integral–Derivative controller) merupakan kontroler untuk

menentukan presisi suatu sistem instrumentasi dengan karakteristik adanya umpan

balik pada sistem tesebut. Pengontrol PIDadalah pengontrol konvensional yang

banyak dipakai dalam dunia industri. Pengontrol PIDakan memberikan aksi kepada Control Valve berdasarkan besar error yang diperoleh. Control valve akan menjadi aktuator yang mengatur aliran fluida dalam proses industri yang terjadi Level air yang diinginkan disebut dengan Set Point. Error adalah perbedaan dari Set Point dengan level air aktual.Komponen kontrol PID ini terdiri dari tiga jenis yaitu Proportional, Integratif dan Derivatif. Ketiganya dapat dipakai bersamaan maupun sendiri-sendiri tergantung dari respon yang kita inginkan terhadap suatu plant.

1. Kontrol Proporsional

Kontrol P jika G(s) = kp, dengan k adalah konstanta. Jika u = G(s)•e, maka u

= Kp • e dengan Kp adalah Konstanta Proporsional. Kp berlaku sebagai Gain (penguat) saja tanpa memberikan efek dinamik kepada kinerja kontroler.

Penggunaan kontrol P memiliki berbagai keterbatasan karena sifat kontrol yang tidak dinamik ini. Walaupun demikian dalam aplikasi-aplikasi dasar yang sederhana kontrol P ini cukup mampu untuk memperbaiki respon transien khususnya rise time dan settling time. Pengontrol proporsional memiliki keluaran yang sebanding/proporsional dengan besarnya sinyal kesalahan (selisih antara besaran yang diinginkan dengan harga aktualnya). Ciri-ciri pengontrol proporsional :

a) Jika nilai Kp kecil, pengontrol proporsional hanya mampu melakukan koreksi kesalahan yang kecil, sehingga akan menghasilkan respon sistem yang lambat (menambah rise time).

b) Jika nilai Kp dinaikkan, respon/tanggapan sistem akan semakin cepat mencapai keadaan mantapnya (mengurangi rise time).

c) Namun jika nilai Kp diperbesar sehingga mencapai harga yang berlebihan, akan mengakibatkan sistem bekerja tidak stabil atau respon sistem akan berosilasi.

d) Nilai Kp dapat diset sedemikian sehingga mengurangi steady state error, tetapi tidak menghilangkannya.

2. Kontrol Integratif

Pengontrol Integral berfungsi menghasilkan respon sistem yang memiliki

kesalahan keadaan mantap nol (Error Steady State = 0 ). Jika sebuah pengontrol

tidak memiliki unsur integrator, pengontrol proporsional tidak mampu menjamin keluaran sistem dengan kesalahan keadaan mantapnya nol.

Jika G(s) adalah kontrol I maka u dapat dinyatakan sebagai u(t)=[integral e(t)dT]Ki dengan Ki adalah konstanta Integral, dan dari persamaan di atas, G(s) dapat dinyatakan sebagai u=Kd. [delta e/delta t]. Jika e(T) mendekati konstan (bukan nol) maka u(t) akan menjadi sangat besar sehingga diharapkan dapat memperbaiki error. Jika e(T) mendekati nol maka efek kontrol I ini semakin kecil. Kontrol I dapat memperbaiki sekaligus menghilangkan respon steady-state, namun pemilihan Ki yang tidak tepat dapat menyebabkan respon transien yang tinggi sehingga dapat menyebabkan ketidakstabilan sistem. Pemilihan Ki yang sangat tinggi justru dapat menyebabkan output berosilasi karena menambah orde system.

Keluaran pengontrol ini merupakan hasil penjumlahan yang terus menerus dari perubahan masukannya. Jika sinyal kesalahan tidak mengalami perubahan, maka keluaran akan menjaga keadaan seperti sebelum terjadinya perubahan masukan. Sinyal keluaran pengontrol integral merupakan luas bidang yang dibentuk oleh kurva kesalahan / error.Ciri-ciri pengontrol integral :

a) Keluaran pengontrol integral membutuhkan selang waktu tertentu, sehingga pengontrol integral cenderung memperlambat respon.

b) Ketika sinyal kesalahan berharga nil, keluaran pengontrol akan bertahan pada nilai sebelumnya.

c) Jika sinyal kesalahan tidak berharga nol, keluaran akan menunjukkan kenaikan atau penurunan yang dipengaruhi oleh besarnya sinyal kesalahan dan nilai Ki.

d) Konstanta integral Ki yang berharga besar akan mempercepat hilangnya offset. Tetapi semakin besar nilai konstanta Ki akan mengakibatkan peningkatan osilasi dari sinyal keluaran pengontrol.

3. Kontrol Derivatif

Keluaran pengontrol diferensial memiliki sifat seperti halnya suatu operasi

derivatif. Perubahan yang mendadak pada masukan pengontrol akan

mengakibatkan perubahan yang sangat besar dan cepat. Ketika masukannya

tidak mengalami perubahan, keluaran pengontrol juga tidak mengalami perubahan, sedangkan apabila sinyal masukan berubah mendadak dan menaik (berbentuk fungsi step), keluaran menghasilkan sinyal berbentuk impuls. Jika sinyal masukan berubah naik secara perlahan (fungsi ramp), keluarannya justru merupakan fungsi step yang besar magnitudenya sangat dipengaruhi oleh kecepatan naik dari fungsi ramp dan factor konstanta Kd.

Sinyal kontrol u yang dihasilkan oleh kontrol D dapat dinyatakan sebagai G(s)=s.Kd Dari persamaan di atas, nampak bahwa sifat dari kontrol D ini dalam konteks “kecepatan” atau rate dari error. Dengan sifat ini ia dapat digunakan untuk memperbaiki respon transien dengan memprediksi error yang akan terjadi.

Kontrol Derivative hanya berubah saat ada perubahan error sehingga saat error statis kontrol ini tidak akan bereaksi, hal ini pula yang menyebabkan kontroler Derivative tidak dapat dipakai sendiri. Ciri-ciri pengontrol derivatif :

a) Pengontrol tidak dapat menghasilkan keluaran jika tidak ada perubahan pada masukannya (berupa perubahan sinyal kesalahan)

b) Jika sinyal kesalahan berubah terhadap waktu, maka keluaran yang dihasilkan pengontrol tergantung pada nilai Kd dan laju perubahan sinyal kesalahan.

c) Pengontrol diferensial mempunyai suatu karakter untuk mendahului, sehingga pengontrol ini dapat menghasilkan koreksi yang signifikan sebelum pembangkit kesalahan menjadi sangat besar. Jadi pengontrol diferensial dapat mengantisipasi pembangkit kesalahan, memberikan aksi yang bersifat korektif dan cenderung meningkatkan stabilitas sistem.

d) Dengan meningkatkan nilai Kd, dapat meningkatkan stabilitas sistem dan mengurangi overshoot.

Berdasarkan karakteristik pengontrol ini, pengontrol diferensial umumnya dipakai untuk mempercepat respon awal suatu sistem, tetapi tidak memperkecil kesalahan pada keadaan tunaknya. Kerja pengontrol diferensial hanyalah efektif pada lingkup yang sempit, yaitu pada periode peralihan. Oleh sebab itu pengontrol diferensial tidak pernah digunakan tanpa ada kontroler lainnya.

Efek dari setiap pengontrol Proporsional, Integral dan Derivatif pada sistem lup

tertutup disimpulkan pada table berikut ini :

Respon Lup Tertutup

Rise Time Overshoot Setting Time Steady- State Error

Proporsiona

l menurunkan meningkatkan Perubahan kecil Menurunka n Integral Menurunkan Meningkatkan Meningkatkan Mengelimin

asi Derivatif Perubahan kecil menurunkan menurunkan Perubahan

kecil Tabel 2.5 Efek dari PID

Setiap kekurangan dan kelebihan dari masing-masing pengontrol P, I dan D dapat saling menutupi dengan menggabungkan ketiganya secara paralel menjadi pengontrol proporsional plus integral plus diferensial (pengontrol PID). Elemen- elemen pengontrol P, I dan D masing-masing secara keseluruhan bertujuan :

1. mempercepat reaksi sebuah sistem mencapai set point-nya 2. menghilangkan offset

3. menghasilkan perubahan awal yang besar dan mengurangi overshoot.

Kita coba ambil contoh dari pengukuran temperatur, setelah terjadinya pengukuran dan pengukuran kesalahan maka kontroler akan memustuskan seberapa banyak posisi tap akan bergeser atau berubah. Ketika kontroler membiarkan valve dalam keadaan terbuka, dan bisa saja kontroler membuka sebagian dari valve jika hanya dibutuhkan air yang hangat, akan tetapi jika yang dibutuhkan adalah air panas, maka valve akan terbuka secara penuh.

Ini adalah contoh dari proportional control. Dan jika ternyata dalam prosesnya air panas yang diharapkan ada datangnya kurang cepat maka controler bisa mempercepat proses pengiriman air panas dengan membuka valve lebih besar atau menguatkan pompa, inilah yang disebut dengan intergral kontrol.

Karakteristik pengontrol PID sangat dipengaruhi oleh kontribusi besar dari

ketiga parameter P, I dan D. Penyetelan konstanta Kp, Ki dan Kd akan

mengakibatkan penonjolan sifat dari masing-masing elemen. Satu atau dua dari

ketiga konstanta tersebut dapat disetel lebih menonjol disbanding yang lain.

Konstanta yang menonjol itulah akan memberikan kontribusi pengaruh pada respon sistem secara keseluruhan.

Adapun beberapa grafik dapat menunjukkan bagaimana respon dari sitem terhadap perubahan Kp, Ki dan Kd dapat kita lihat pada gambar 2.5 sebagai berikut :

Gambar 2.5 Grafik Responterhadap PID

PID Controler adalah controler yang penting yang sering digunakan dalam industri. Sistem pengendalian menjadi bagian yang tidak bisa terpisahkan dalam proses kehidupan ini khususnya dalam bidang rekayasa industri, karena dengan bantuan sistem pengendalian maka hasil yang diinginkan dapat terwujud. Sistem pengendalian dibutuhkan untuk memperbaiki tanggapan sistem dinamik agar didapat sinyal keluaran seperti yang diinginkan. Sistem kendali yang baik mempunyai tanggapan yang baik terhadap sinyal masukan yang beragam.

2.6 Limit Switch

Limit switch adalah suatu alat yang berfungsi untuk memutuskan dan menghubungkan arus listrik pada suatu rangkaian, berdasarkan struktur mekanik dari limit switch itu sendiri. Limit switch memiliki tiga buah terminal, yaitu: central terminal, normally close (NC) terminal, dan normally open (NO) terminal. Sesuai dengan namanya, limit switch digunakan untuk membatasi kerja dari suatu alat yang sedang beroperasi. Terminal NC, NO, dan central dapat digunakan untuk memutuskan aliran listrik pada suatu rangkaian atau sebaliknya.

Limit switch atau dalam bahasa Indonesianya bisa juga disebut sensor pembatas,

dalam artian mendeteksi gerakan dari suatu mesin sehingga bisa mengontrolnya atau

memberhentikan gerakan dari mesin tersebut sehingga dapat membatasi gerakan

mesin dan tidak sampai kebablasan, pemakaiannya pun sangat umum dan banyak,

juga mempunyai prinsip kerja yang sederhana, sehingga sangat mudah untuk dipelajari, baik itu oleh pelajar ataupun praktisi dibidangnya, hampir setiap mesin- mesin produksi yang ada di industri menggunakannya, sehingga andaikan ada seorang siswa yang melakukan praktek kerja lapang (PKL) di sebuah industri pasti akan dengan mudah menemukannya.

Ada berbagai jenis dan model Limit switch yang ada. Limit switch adalah salah satu sensor yang akan bekerja jika pada bagian actuator nya tertekan suatu benda, baik dari samping kiri ataupun kanan, mempunyai micro switch dibagian dalamnya yang berfungsi untuk mengontakkan atau sebagai pengontak, actuator yang diikat dengan sebuah baud, berfungsi untuk menerima tekanan dari luar, roda berfungsi agar pada saat limit switch menerima tekanan , bisa bergerak bebas, kemudian mempunyai tiga lubang pada body nya berfungsi untuk tempat dudukan baud pada saat pemasangan di mesin.

Ketika actuator dari Limit switch tertekan suatu benda baik dari samping kiri ataupun kanan sebanyak 45 derajat atau 90 derajat ( tergantung dari jenis dan type limit switch ) maka, actuator akan bergerak dan diteruskan ke bagian dalam dari limit switch, sehingga mengenai micro switch dan menghubungkan kontak-kontaknya, pada micro switch terdapat kontak jenis NO dan NC seperti juga sensor lainnya, kemudian kontaknya mempunyai beban kerja sekitar 5 A, untuk dihubungkan ke perangkat listrik lainnya, dan begitulah seterusnya, selain itu limit switch juga mempunyai head atau kepala tempat dudukan actuator pada bagian atas dari limit switch dan posisinya bisa dirubah-rubah sesuai dengan kebutuhan.Contoh-contoh penggunaan limit switch adalah sebagai berikut :

1. Digunakan untuk sensor door open/close.

2. Digunakan untuk sensor cylinder up/down.

3. Digunakan untuk sensor Safety cover (emergency stop).

4. Digunakan untuk sensor mesin home posisi, dan lain-lain.

Gambar 2.6 Limit Switch

Limit switch pada gambar 2.6 umumnya digunakan untuk :

 Memutuskan dan menghubungkan rangkaian menggunakan objek atau benda lain.

 Menghidupkan daya yang besar, dengan sarana yang kecil.

 Sebagai sensor posisi atau kondisi suatu objek.

Prinsip kerja limit switch diaktifkan dengan penekanan pada tombolnya pada

batas/daerah yang telah ditentukan sebelumnya sehingga terjadi pemutusan atau

penghubungan rangkaian dari rangkaian tersebut. Limit switch memiliki 2 kontak

yaitu NO (Normally Open) dan kontak NC (Normally Close) dimana salah satu

kontak akan aktif jika tombolnya tertekan.

BAB 3

PERANCANGAN RANGKAIAN ALAT

3.1 Diagram Blok Rangkaian

Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian

Dari gambar 3.1 dapat dijelaskan fungsi-fungsinya, yaitu:

1. Sensor PIR berfungsi sebagai alat pendeteksi,

2. Mikrokontroler ATMega8535 berfungsi sebagai alat pengendali dari suatu rangkaian,

3. Limit switch berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan suatu rangkaian, 4. Driver motor berfungsi untuk menggerakkan motor DC dimana perubahan arah motor DC tersebut bergantung dari nilai tegangan yang diinputkan pada input dari driver itu sendiri, dan

5. Motor DC berfungsi sebagai penggerak untuk starting dan breaking pada pintu geser

Sensor PIR akan mendeteksi suhu tubuh manusia yang akan memberikan input

ke mikrokontroler. Pendeteksian hambatan yang terjadi pada sensor PIR akan dibaca

oleh rangkaian mikrokontroler ATMega 8535 yang nantinya akan disambungkan

pada rangkaian driver motor DC. IC L298 sebagai driver motor DC memberi

masukan ke motor DC sehingga motor DC dapat bergerak dan pintu akan bergerak

secaara otomatis yang dibantu dengan sensor encoder.

3.2 Rangkaian Alat Secara Keseluruhan

Gambar 3.2 RangkaianAlat Secara Keseluruhan

Mikrokontroler ATMega8535 disini berfungsi sebagai alat pengendali suatu rangkaian. Pada ATMega 8535 memiliki 4 Port, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D. Dapat kita lihat pada gambar 3.2 bahwa Port B, Port C, dan Port D tersambung ke rangkaian yang lain, seperti Port B0 terhubung ke kaki 2 Sensor PIR, Port B1 terhubung ke kaki 2 Encoder, Port D7 terhubung ke limit switch 1, Port D6 terhubung ke limit switch 2, sedangkan Port D5, D3, D2 dihubungkan ke IC L298.

Pada kaki 2 dan 3 IC L298 dihubungkan ke motor DC.

3.3 Flowchart Rangkaian

Gambar 3.3 Flowchart Rangkaian

Dari gambar 3.3 dapat dijelalaskan maksud dari flowchart diatas, yaitu pada saat mulai, program akan membaca inputan yang kemudian diproses pada Inisialisasi.

Inisialisasi adalah pemberian nilai awal yang dilakukan saat deklarasi variabel atau obyek. Inisialisasi disarankan untuk dilakukan dalam pembuatan sebuah deklarasi.

Inisialisasi biasanya menggunakan variabel dalam bentuk huruf. Kemudian jika inputan tersebut akan diproses oleh inisialisasi dan akan mengambil keputusan.

Keputusan yang diambil adalah jika ada sebuah pergerakan maka pintu akan terbuka

dan pintu terebut akan terbuka apabila tidak ada pergerakan dalam waktu 2 detik

maka pintu tersebut akan tertutup. Akan tetapi jika tidak ada pergerakan sama sekali

yang dideteksi maka pintu akan tertutup. Dan begitulah seterusnya,alat ini biasa

diaplikasikan pada rumah sakit.

BAB 4

ANALISA RANGKAIAN

4.1 Rangkaian Power Supply

Rangkaian power supply adalah suatu bagian atau perangkat elektronika yang berfungsi memberikan sumber tegangan pada sistem rangkaian elektronika tersebut.

Power supply yang digunakan pada alat ini adalah adaptor. Adaptor yang digunakan bercatu daya +12V. Fungsi adaptor disini adalah untuk mengubah arus listrik AC menjadi DC dan di dalam power supply ada trafo jenis step-down yang berfungsi untuk menurunkan tegangan listrik 220V menjadi +12V. Untuk menghasilkan tegangan stabil maka dibuat regulator IC 7805 pada rangkaian alat tersebut.

Regulator ini dibuat untuk mengatur tegangan output power supplynya sebesar +5V.

Rangkaian power supply pada alat ini dapat kita lihat pada gambar 4.1 dibawah ini.

Gambar 4.1 Rangkaian Power Supply

4.2 Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8535

Mikrokontroler ATMega 8535 ini adalah komponen yang sangat penting pada

rangkaian ini karena komponen ini pengendali/ sebagai otak yang mengatur jalannya

rangkaian secara keseluruhan dari rangkaian alat ini. Jadi, jika tidak ada

mikrokontroler ini maka alat tidak dapat digunakan. Mikrokontroler ATMega8535

merupakan salah satu keluarga AVR ATMega yang berbasis RISC (Reduced

Instruction Set Computing) 8 bit dan memiliki struktur I/O yang cukup lengkap

sehingga penggunaan komponen eksternal dapat dikurangi.

4.3 Rangkaian Limit Switch

Gambar 4.3 Rangkaian Limit Switch

Rangkaian Limit switch pada gambar 4.3 diatas iniberfungsi sebagai input ke mikrokontroleryang nantinya akan digunakan untukmenghentikan putaran motor.

Limit switchini akan masuk ke Port D7 dan Port D6 pada Mikrokontroler ATMega8535.Pada mikrokontroler input ini akandisetting pull up, sehingga saat limit switchtidak ditekan akan berlogic 1, dan saat limitswitch ditekan akan berlogic 0.

4.4 Rangkaian Motor DC

Motor DC pada alat ini berfungsi sebagai penggerak pintu. Gerakan motor DC ini diatur dengan pemberian data pada IC L298 sebagai driver motor DC. L298 adalah jenis IC driver motor yang dapat mengendalikan arah putaran dan kecepatan motor DC ataupun Motor stepper. Mampu mengeluarkan output tegangan untuk Motor dc dan motor stepper sebesar 50 volt. IC l298 terdiri dari transistor-transistor logik (TTL) dengan gerbang nand yang memudahkan dalam menentukkan arah putaran suatu motor dc dan motor stepper. Dapat mengendalikan 2 untuk motor dc namun pada hanya dapat mengendalikan 1 motor stepper. Pada gambar 4.2dibawah dapat dilihat bahwa kaki 2 dan kaki 3 pada IC L298 dihubungkan pada motor DC.

Kemudian kaki 5 dan 7 dihubungkan ke PD2 dan PD3 pada mikrokontroler. Kaki 8

dihubungkan pada ground.

Gambar 4.4 Rangkaian Motor DC

4.5 Rangkaian Sensor PIR

Sensor PIR atau Passive Infra Red merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancara sinar infra merah dari suatu object. Sensor ini bersifat pasif yang artinya hanya dapat menerima radiasi sinar infra merah dari luar. Sensor PIR hanya dapat mendeteksi radiasi dari berbagai objek. Sensor PIR mengeluarkan logika 0 dan 1 yang artinya 0 (LOW) sensor tidak mendeteksi adanya pergerakan disekitarnya ataupun tidak mendeteksi adanya pancaran infra merah sedangkan 1 (HIGH) sensor mendeteksi adanya pergerakan ataupun adanya pancaran infra merah.

Sensor PIR hanya dapat mendeteksi dengan panjang gelombang 8-14 mikrometer.

Biasanya, sensor PIR dapat menjangkau pembacaan efektif hingga 5 meter.

Gambar 4.5 Rangkaian Sensor PIR

Dari gambar diatas dapat kita lihat sensor bahwa pin 3 atau negatif terhubung ke

ground, pin 2 atau Outputnya terhubung ke mikrokontroler ATMega8535, dan pin 1

atau Vin terhubung ke tegangan +5V.

4.6 Cara Kerja Alat Secara Keseluruhan

Gambar 4.6 (a) Tampak Belakang Alat

Gambar 4.6 (b) Tampak Belakang Alat

Pada gambar 4.4 diatas dapat dilihat bentuk miniatur alat ini secara keseluruhan.

Cara kerja alat ini adalahpertama kali alat harus dihubungkan ke power supply untuk

menghidupkannya. Setelah alatnya hidup, maka lakukan pergerakan disekitar sensor

PIR. Jika sensor membaca atau mendeteksi adanya pergerakan disekitar sensor PIR

tersebut, maka pintu akan secara otomatis terbuka. Hal tersebut terjadi dikarenakan

sensor mengirim dataHigh atau dalam logika sensor akan mengirim logika 1 ke

mikrokontroler ATMega8535 dan mikrokontroler akan memerintahkan driver motor

dan sensor encoder supaya pintu terbuka secara otomatis dan pada alat ini juga

terdapat sensor magnet yang berfungsi untuk mengatur kecepata pintu tersebut dan

sensor limit yang berfungsi untu mengatur posisi pintu tersebut. Dan pada

Mikrokontroler ATMega8535 telah diberi program dan pada program tersebut

terdapat kontrol PID. Sistem kontrol PID ini dibutuhkan untuk memperbaiki