50
DAFTAR PUSTAKA
Catur Edi Widodo . 2004. Teori dan Praktek Interfacing Port.Yogyakarta: Andi. Daryanto, Drs. 2008. Pengetahuan Teknik Elektronika. Jakarta : Bumi aksara. Putra eko afgianto.2002.Teknik Antar Muka Komputer.Yogyakarta: Graha ilmu.
Diakses pada tanggal 29 Mei 2015
34 BAB 3
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
3.1 Diagram Blok
Adapun diagram blok dari rancangan alat yang dibuat adalah sebagai berikut.
Gambar 3.1. Diagram Blok Alat Sensor Infra merah Mikrokontroller
Atmega 8
Pompa Air
35
36
3.2 Perancangan Perangkat Keras ( Hardware ) 3.2.1. Rangkaian Power supply
Power supply adalah suatu sistem yang dapat bekerjamengkonversikan tegangan arus bolak balik (ac) ke tegangan searah(dc) pada nilai tertentu. Oleh karena itu rangkaian power supply sangat diperlukan untuk alat pengering tangan ini, karena alat inimembutuhkan tegangan DC untuk mengontrolnya, yaitu berkisarantara 5-12V. Dalam rangkaian power supply ini terdapat dua komparator yaitu LM7805 dan LM7812, selain itu juga terdapat kapasitor untukfilter dan mengurangi terlalu tingginya tegangan puncak pada saatpower supply dalam kondisi start.Secara umum sebuah powersupply terbagi atas tiga unsur utama dan unsur tambahanseperti pada gambar 3.2
37
Gambar 3.3 Rangkaian Power Supply
38 3.2.2.Rangkaian Mikrokontroler ATMega8
Gambar 3.4Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8
39 3.2.3. Rangkaian Relay
Gambar 3.5 Rangkaian Relay
40 3.3 Perancangan Perangkat Lunak (Software)
41
3.3.1.FlowchartPerancangan Perangkat Lunak ( Software )
Bahasa pemrograman yang digunakan pada perancangan alat ini adalah bahasa pemrograman Basic-AVR.
MULAI
INSTAL PROGRAM
DATA PROGRAM
Apakah Program berjalan?
SELESAI Masukkan
Tidak
YA
42
Berikut ini adalah listing program yang disi pada mikrokontroler pada proyek ini.
$regfile = "m8def.dat"
$crystal = 16000000
Wash Alias Pind.1
Dry Alias Pind.2
Washer Alias Portb.1
Dryer Alias Portb.2
43 BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pengujian Rangkaian Power Supply
Pengujian pada rangkaian power supply ini dapat dilakukan dengan cara mengukur besarnya tegangan yang terdapat pada test point yang ditunjukkan oleh gambar berikut ini:
Gambar 4.1. Gambar Letak Titik Uji Pada RangkaianPower Supply
44
Tabel 4.1.Hasil Pengukuran Tegangan Pada Tiap Titik Uji
Test Point Tegangan
TP1 215 V AC
TP2 10 V AC
TP3 9,5V DC
TP4 4,7 V DC
4.2. Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega8
45
Pengujian pada rangkaian ini dilakukan dengan cara mengisikan program sederhana kedalam mikrokontrolernya. Kemudian, diamati apakah rangkaian dapat beerja sesuai dengan perintah program yang diisikan kedalam mikrokontroler tadi.
Pada alat ini, rangkaian mikrokontroler diuji dengan cara memasukkan program sederhana yang bila diaktifkan akan membuat LED yang terhubung ke mikrokontroler akan berkedip. Berikut listing programnya:
$regfile = "m8pdef.dat"
$crystal = 16000000
Do
Toggle portd.7
Waitms 100
Loop
46 4.3. Pengujian Rangkaian Relay
Gambar 4.3 Pengujian Rangkaian Relay
47 4.4 Analisa Kerja Rangkaian
48 BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. KESIMPULAN
Dari perancangan alat pencuci dan pengering tangan otomatis berbasi Mikrokontroler Atmega 8 , maka dapat disimpulkan bahwa:
1. Relay merupakan saklar yang mengaktifkan pompa air dan kipas pengering. 2. Mikrokontroller merupakan alat pengolahan data digital dan analogpada
dalam level tegangan maksimum 5V.
49 5.2. SARAN
Dari hasil Tugas Akhir ini masih terdapat beberapa kekurangan dan dimungkinkan untuk pengembangan lebih lanjut. Oleh karenanya penulis merasa perlu untuk memberi saran-saran sebagai berikut:
1. Diharapkan ada sensor suhu atau sensor yang khusus digunakan untuk mendeteksi radiasi panas tubuh manusia atau objek lain agar dapat membedakan panjang gelombang yang menghalangi sensor, apakah itu tangan manusia atau benda lain.
6
LANDASAN TEORI
Dalam Bab ini penulis akan membahas tentang komponen- komponen yang di gunakan dalam seluruh unit alat ini. Agar pembahasan tidak melebar dan menyimpang dari topik utama laporan ini, maka setiap komponen hanya di bahas sesuai fungsi nya pada masing- masing unit nya.
2.1 Mikrokontroler ATMega8
Sebuah komputer mikro memiliki tiga komponen utama yaitu, unit pengolahan pusat ( CPU ), memri dan sistem input/output ( I/O ) untuk dihubungkan dengan perangkar luar. CPU yang mengatur sistem kerja komputer mikro , dibangun oleh sebuah mikroprocesor. Memori terdiri atas EEPROM untuk menyimpan program dan RAM untuk menyimpan data. Sistem I/O bisa dihubungkan dengan perangkat luar misalnya keyboard dan sebuah monitor, bergantung pada aplikasinya. Apabila CPU , memori dan sistem I/O dibuat dalam sebuah chip semikonduktor , maka inilah yang dinamakan mikrokontroler,
7
ATMEGA 8 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit daya rendah berbasis arsitektur RISC yang ditingkatkan. Kebanyakan instruksi dikerjakan pada satu siklus clock, ATMEGA 8 mempunyai throughput mendekati 1 MPS per MHz membuat disain dari sistem untuk mengoptimasi konsumsi daya versus kecepatan proses.Susunan pin – pin dari IC mikrokontroler ATMEGA 8 diperlihatkan pada gambar dibawah ini. IC ini tersusun dari 28 pin yang memiliki beberapa fungsi tertentu.
8
Gambar 2.1 Arsitektur ATMega8
9
mikrokontroler yang sudah tersedia dipasaran maka akan memepersingkat waktu pembuatan sistem, karena hanya tinggal membeli rangkaian berupa kit dan hanya tinggal menggunakannya. Chip yang dijelaskan di sini menggunakan kemasan PDIP, untuk kemasan yang lain ( TQPF, QFN / MLF ) tidak jauh berbeda. Untuk lebih jelasnya silahkan merujuk ke data sheet. Nama nama pin di atas usahakan lebih sering dikenal, hal ini berguna untuk penggunaan pheripheral internal.
2.1.2. Fitur ATMega8
Berikut ini adalah fitur-fitur yang dimiliki oleh ATMega8 : A. Saluran I/O sebanyak 23 buah terbagi menjadi 3 port.
B. ADC sebanyak 6 saluran dengan 4 saluran 10 bit dan 2 saluran 8 bit. C. Tiga buah timer counter, dua diantaranya memiliki fasilitas pembanding. D. CPU dengan 32 buah register
E. Watchdog timer dan oscillator internal. F. SRAM sebesar 1K byte.
G. Memori flash sebesar 8K Bytes system Self-programable Flash H. Unit interupsi internal dan eksternal.
I. Port antarmuka
J. EEPROM sebesar 512 byte.
K. Port USART ( Universal Syncronous and Asycronous Serial Receiver and Transmitter ) untuk komunikasi serial.
10
ATMega8 memiliki 28 pin yang masing-masing pin-nya memiliki fungsi yang berbeda-beda baik sebagai port ataupun sebagai fungsi yang lain. Berikut akan dijelaskan tentang kegunaan dari masing-masing kaki pada ATMega8.
Gambar 2.2 Pin Konfigurasi pada ATMega 8 2.1.4. Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler ATMega8
1. VCC
Merupakan supply tegangan untuk digital. 2. GND
Merupakan ground untuk smua komponen yang membutuhkan grounding.
11
Adalah 8 buah pin mulai dari pin B.0 sampai dengan pin B.7. Tiap pin dapat digunakan sebagai input dan juga output. Port B merupakan sebuah 8-bit bit directional I/O port dengan inernal pull-up resistor. Sebagai input, pin-pin yang terdapat pada port B yang secara eksternal diturunkan, maka akan mengeluarkan arus jika pull-up resistor diaktifkan. Jika ingin menggunakan tambahan kristal, maka cukup untuk menghubungkan kaki dari kristal ke keki pada pin port B. Namun jika tidak digunakan, maka cukup untuk dibiarkan saja. Pengguna kegunaan dari masing-masing kaki ditentukan dari clock fuse setting-nya.
4. Port C
Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directional I/O yang di dalam masing-masing pin terdapat pull-up resistor. Jumlah pin-nya hanya 7 buah mulai dari C.0 sampai dengan pin C.6. Sebagai keluaran / output, port C memiliki karakteristik yang sama dalam hal kemampuan menyarap arus ( sink ) ataupun mengeluarkan arus ( source).
5. Reset / PC6
Jika RSTDISBL Fuse diprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai pin I/O. Untuk diperhatikan juga bahwa pin ini memiliki karakteristik yang berbeda dengan pin-pin yang tedapat pada port C. Namun jika RSTDISBL Fuse tidak deprogram, maka pin ini akan berfungsi sebagai input reset. Dan jika level tegangan yang masuk ke pin ini rendah dan pulsa yang ada lebih pendek dari pulsa minimum, makan akan menghasilkan suatu kondisi reset meskipun clock-nya tidak berkerja.
12
Port D merupakan 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor. Fungsi dari port ini sama dengan port-port yang lain. Hanya saja pada port ini tidak terdapat kegunaan-kegunaan yang lain. Pada port ini hanya berfungsi sebagai masukan dan keluaran saja atau biasa disebut dengan I/O.
7. AVCC
Pada pin ini memiliki fungsi sebagai power supply tegangan untuk ADC. Untuk pin ini harus dihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin ini digunakan untuk analog saja. Bahkanjika ACD pada AVR tidak digunakan, tetap saja disarankan untuk menghubungkan secara terpisah dengan VCC. Cara menghubungkan AVCC adalah melewati low-pass filter setelah itu dihubungkan dengan VCC.
8. AREF
13
memasuki sebuah rutin interupsi dan juga ketika menjalankan sebuah perintah setelah kembali dari interupsi. Namun hal ini harus dilakukan melalui software.
9. Bit 7 (1)
Merupakan bit Global Interrupt Enable. Bit ini harus di-set supaya semua perintah interupsi dapat dijalankan. Untuk fungsi interupsi individual akan dijelaskan pada bagian yang lain. Jika bit ini di-reset, maka semua perintah interupsi baik yang secara individual maupun yang secara umum akan diabaikan. Bit ini akan dibersihkan atau cleared oleh hardware setelah sebuah interupsi dijalankan dan akan di-set kembali oleh perintah RETI. Bit ini juga dapat di-set dan di-reset melalui aplikasi dengan instruksi SEI dan CLI.
10.Bit 6 (T)
Merupakan bit Copy Storage. Instruksi bit Copy Instruction BLD ( Bit LoaD ) dan BST ( Bit Store ) menggunakan bit ini sebagai asal atau tujuan untuk bit yang telah dioperasikan. Sebuah bit dari sebuah register dan Register File dapat disalin ke dalam bit ini dengan menggunakan intruksi BST, dan sebuah bit di dalam bit ini dapat disalin ke dalam sebuah bit di register pada Register File dengan menggunakan perintah BLD.
11.Bit 5 (H)
Merupakan bit Half Carry Flag. Bit ini menandakan sebuah Half Carry dalam beberapa operasi aritmatika. Bit ini berfungsi dalam aritmatik BCD.
14
Merupakan Sign bit. Bit ini selalu merupakan sebuah eksklusif di antara Negative Flag (N) dan Two’s Complement Overflow Flag (V).
13.Bit 3 (V)
Merupakan bit Two’s Complement Overflow Flag. Bit ini menyediakan fungsi aritmatika dua komplemen.
14.Bit 2 (N)
Merupakan bit Negative Flag. Bit ini menyediakan sebuah hasil negative di dalam sebuah fugnsi logika atau aritmatika.
15.Bit 1 (Z)
Merupakan bit Zero Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah hasil nol “ 0 ” dalam sebuah fungsi aritmatika atau logika.
16.Bit 0 (C)
Meruapakan bit Carry Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah Carry atau sisa dalam sebuah fugnsi aritmatika atau logika.
2.1.5. Sistem Clock pada Mikrokontroller ATMega 8
Mikrokontroler, mempunyai sistem pewaktuan CPU, 12 siklus clock. Artinya setiap 12 siklus yang dihasilkan oleh ceramic resonator maka akan menghasilkan satu siklus mesin. Nilai ini yang akan menjadi acuan waktu operasi CPU. Untuk mendesain sistem mikrokontroler kita memerlukan sistem clock, sistem ini bisa di bangun dari clock eksternal maupun clock internal.
15
Gambar 2.3 Sistem Clock pada ATMega8
2.1.6.Peta Memori
ATmega8memilikidua ruang memori utama, yaitu memori data dan memori program.Selain dua memori utama, ATmega8 juga memiliki fitur EEPROM yang dapat digunakan sebagai penyimpan data.
2.1.6.1.Flash Memory
ATmega8 memiliki flash memory sebesar 8 Kbytes untuk memori program. Karena semua instruksi AVR menggunakan 16 atau 32 bit, maka AVR memiliki organisasi memori 4 Kbyte x 16 bit dengan alamat dari $000 hingga $FFF. Untuk keamanan software, memori flash dibagi mejadi dua bagian, yaitu : Boot Programdan bagian Application program. AVR tersebut memiliki 12 bit ProgramCounter(PC) sehingga mampu mengalamati isi flash memori.
16
ATmega8 memiliki 608 alamat memori data yang terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 buah register file, 64 buah IO register dan 512 byte internal SRAM. Peta Memori ATmega8 memiliki dua ruang memori utama, yaitu memori data dan memori program.Selain dua memori utama, ATmega8 juga memiliki fitur EEPROM yang dapat digunakan sebagai penyimpan data.
2.1.6.3.EEPROM
ATmega8 juga memiliki memori data berupa EEPROM 8 bit sebesar 512 byte ($000-$1FF).
2.1.6.4.Status Register (SREG)
Register SREG digunakan untuk menyimpan informasi dari hasil operasi aritmatika yang terakhir. Informasi-informasi dari register SREG dapat digunakan untuk mengubah alur program yang sedang dijalankan dengan menggunakan instruksi percabangan. Data SREG akan selalu akan berubah setiap instruksi atau operasi pada ALU dan datanya tidak otomatis tersimpan apabila terjadi instruksi percabangan baik karena interupsi maupun lompatan.
17
Status register adalah register berisi status yang dihasilkan pada setiap operasi yang dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagian dari inti CPU mikrokontroler.
Berikut ini adalah status register dari ATmega8beserta penjelasannya.
Gambar 2.4 Status Register ATMega8
Status Register ATMega8 : a. Bit 7 (I)
Merupakan bit Global Interrupt Enable. Bit ini harus di-set supaya semua perintah interupsi dapat dijalankan. Untuk fungsi interupsi individual akan dijelaskan pada bagian lain. Jika bit ini di-set, maka semua perintah interupsi baik yang individual maupun secara umum akan diabaikan. Bit ini akan dibersihkan atau cleared oleh hardware setelah sebuah interupsi dijalankan dan akan di-set kembali oleh perintah RETI. Bit ini juga dapat di-set dan di-reset melalui aplikasi dengan instruksi SEI dan CLI.
b. BIT 6 (T)
18
dalam bit ini dapat disalin ke dalam sebuah bit di dalam register pada Register File dengan menggunakan perintah BLD.
c. BIT 5 (H)
Merupakan bit Half Cary Flag. Bit ini menandakan sebuah Half Carry dalam beberapa operasi aritmatika. Bit ini berfungsi dalam aritmatik BCD.
d. BIT 4 (S)
Merupakan Signbit. Bit ini selalu merupakan sebuah eksklusif diantara Negative
Flag (N) dan Two’s Complement OverflowFlag (V). e. BIT 3 (V)
Merupakan bit Two’s Complement Overflow Flag. Bit ini menyediakan fungsi- fungsi aritmatika dua komplemen.
f. BIT 2 (N)
Merupakan bit Negative Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah hasil negatif di dalam sebuah fungsi logika atau aritmatika.
g. BIT 1 (Z)
Merupakan bit Zero Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah hasil nol “0” dalam sebuah fungsi arimatika atau logika.
h. BIT 0 (C)
19 2.2 Sensor
Sensor adalah suatu alat atau rangkaian alat yang dipakai untuk merubah suatu besaran tertentu menjadi besaran lain dengan cara “merasakan / mendeteksi” dalam bahasa inggris disebut to sense. Artinya jika pada suatu ketika ada sesuatu atau benda yang lewat pada jangkauannya ( terukur ) maka sensor akan merasakan / mendeteksi sesuatu tersebut tanpa harus mengetahui benda apa yang melewatinya. Kemudian setelah merasakan atau mendeteksi maka hasilnya dikirim kerangkaian selanjutnya untuk dijadikan suatu referensi masukan pada rangkaian tersebut. Secara umum system kerja sensor mirip dengan kerjanya suatu switch ada kondisi NO, NC dan Common. Sensor dipakai / dibutuhkan suatu masukkan tertentu yang terukur dan sudah didesain aplikasinya sesuai dengan kebutuhan. Tegangan kerja sensor pada umumnya adalah 5 – 30V dan level keluarannya 5 – 30VDC, tegangan keluaran ini biasanya masih berupa sinyal analog yang akan diubah menjadi sinyal digital dengan rangkaian elektronik tertentu contohnya ADC (Analog to Digital Converter).
2.2.1. Infra Red
20
menggunakan infrared sebagai transmiter kemudian sebagai receivernya photodioda
Cahaya infra merah termasuk dalam gelombang elektromagnetik yang tidak tampak oleh mata telanjang. Sinar ini tidak tampak oleh mata karena mempunyai panjang gelombang , berkas cahaya yang terlalu panjang bagi tanggapan mata manusia. Sinar infra merah mempunyai daerah frekuensi 1 x 1012 Hz sampai dengan 1 x 1014 GHz atau daerah frekuensi dengan panjang gelombang 1µm – 1mm. LED infra merah ini merupakan komponen elektronika yang memancarkan cahaya infra merah dengan konsumsi daya sangat kecil. Dalam mendeteksi objek sensor infrared dapat digambarkan sebagai berikut.
Gambar 2.5 Metode Pendeteksian Pergerakan Objek
2.2.2. Photo Dioda
21
Fotodioda adalah jenis dioda yang berfungsi mendeteksi cahaya.Fotodioda merupakan sensor cahaya semikonduktor yang dapat mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik.Fotodioda merupakan sebuah dioda dengan sambungan pn yang dipengaruhi cahaya dalam kerjanya. Cahaya yang dapat dideteksi oleh fotodioda ini mulai dari cahaya infra merah, cahaya tampak, ultra ungu sampai dengan sinar-X.
Prinsip kerja dari fotodioda jika sebuah sambungan-pn dibias maju dan diberikan cahaya padanya maka pertambahan arus sangat kecil sedangkan jika sambungan pn dibias mundur arus akan bertambah cukup besar. Cahaya yang dikenakan pada fotodioda akan mengakibatkan terjadinya pergeseran foton yang akan menghasilkan pasangan electron-hole dikedua sisi dari sambungan. Ketika elektron yang dihasilkan itu masuk ke pita konduksi maka elektron-elektron itu akan mengalir ke arah positif sumber tegangan sedangkan hole yang dihasilkan mengalir ke arah negatif sumber tegangan sehingga arus akan mengalir di dalam rangkaian. Besarnya pasangan elektron ataupun hole yang dihasilkan tergantung dari besarnya intensitas cahaya yang dikenakan pada fotodioda.
22 2.3 Komponen Elektronika
Komponen elektronika adalah elemen terkecil dalam suatu rangkaian
elektronika. Dalam rangkaian elektronika pada umumnya terdiri dari
fungsi yang berbeda berdasarkan produsen pembuat
yang berbeda-beda. Tipe dan nilai yang melekat pada suatu
perancangan pencuci tangan dan pengering otomatis peralatan dan komponen
yang digunakan adalah sebagai berikut.
2.3.1. Resistor
Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian.Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon.Tipe resistor yang umum berbentuk tabung porselen kecil dengan dua kaki tembaga dikiri dan kanan.Pada badannya terdapat lingkaran membentuk gelang kode warna untuk memudahkan pemakai mengenali besar resistansi tanpa mengukur besarnya dengan ohm meter.
23 2.3.2. Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki elektroda metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif karena terpisah oleh bahan elektrik yang non-konduktif.Muatan elektrik ini “tersimpan” selama tidak ada konduktif pada ujung- ujung kakinya.
24 2.3.2.1. Elektrolik Kapasitor (ELCO)
Elektroda dari kapasitor ini terbuat dari alumunium yang menggunakan membrane oksidasi yang tipis.Karakteristik utama dari Electrolytic Capacitor adalah perbedaan polaritas pada kedua kakinya.Dari karakteristik tersebut kita harus berhati - hati di dalam pemasangannya pada rangkaian, jangan sampai terbalik. Bila polaritasnya terbalik maka akan menjadi rusak bahkan “meledak”. Biasanya jenis kapasitor ini digunakan pada rangkaian power supply.Kapasitor ini tidak bisa digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya tegangan kerja dari kapasitor dihitung dengan cara mengalikan tegangan catu daya dengan 2. Misalnya kapasitor akan diberikan catu daya dengan tegangan 5 Volt, berarti kapasitor yang dipilih harus memiliki tegangan kerja minimum 2 x 5 = 10 Volt .
Gambar 2.7 Elektrolik Kapasitor
2.3.3. Relay
25
menjadi magnet dan menutup atau membuka kontak-kontak. Kontak-kontaknya ada dua macam, yaitu NO (Normally Open) dan NC (Normally Close).Normally Close adalah kontak relay yang terhubung saat belum ada arus. Sewaktu ada arus yang melewati kumparan relay, inti besi lunak akan dimagnetisasi, dan menarik kontak sehingga kontak yang open kini terhubung. Keuntungan dari relay ini adalah dapat menghubungkan daya yang besar dengan memberi daya yang kecil pada kumparannya.
Gambar 2.8 Simbol Relay
26
Jika sebuah relay 24 Volt DC diberi tegangan sebesar 24 Volt DCpada coil-nya , maka relay tersebut akan mengalami switching seperti pada gambar di bawah ini.
Gambar 2.9 Relay sedang mengalami switching
27 2.3.4. Diode
Diode adalah komponen pasif yang dibuat dari bahan semikonduktor. Dioda
berfungsi untuk mengalirkan arus listri DC dalam satu arah saja. Dioda dibangun
menggunakan dua lempeng bahan semikonduktor tipe P dan tipe N. Simbol dan
salah satu bentuk fisik dioda dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 2.10. Diode
Dioda memiliki 2 kaki yaitu kaki Anoda dan Kaki Katoda, pada prinsipnya dioda
akan mengalirkan arus DC dari Anoda ke Katoda. Pada aplikasi lain dioda dapat
berfungsi sebagai penyearah gelombang AC.
2.4 Saklar
Saklar adalah komponen elektronika yang bekerja sebagai pemutus atau pemilih
sinyal secara mekanik. Saklar memiliki dua bagian utama yaitu kontaktor dan tuas
saklar.Salah satu bentuk dan simbol saklar dapat dilihat pada gambarberikut.
28
Dalam menjalankan tugasnya saklar membutuhkan operator sebagai penggerak
tuas. Operator tuas saklar dapat berupa suatu sistem elektro mekanis maupun
operator manusia secara manual.
2.5Dryer
Dryer merupakan sebuah peralatan elektromagnetikal yang didesain untuk menghembuskan udara hangat pada sebuah medium dengan tujuan untuk meningkatkan kejenuhan partikel air dan mengeringkan medium tersebut .
Dikarenakan dryer pada alat ini digunakan untuk mengeringkan tangan, maka ditambahkan sensor untuk mendeteksi adanya tangan. Sensor yang digunakan adalah sensor Infrared. Dryer yang digunakan pada alat ini adalah sebuah hair dryer yang mana di peruntukan untuk meminimalisir biaya dalam pembuatan.
Gambar 2.12 Rangkaian Dryer
29
Volt). Jika mikrokontroler memberikan output berlogika low (tegangan 1,3 Volt) maka dryer akan mati. Input tegangan relay dihubungkan dengan tegangan 12 volt sedangkan untuk tegangan dryer dihubungkan dengan tegangan 220 volt.
2.6 Motor
Motor mekanik mengubah energi listrik menjadi gerak mekanik. Gerakan memutar yang merubah gerak mekanik menjadi gerak listrik, itu dilakukan oleh dynamo atau generator. Kebanyakan motor listrik bekerja berdasarkan elektromagnetik, tapi motor di dasari oleh fenomena elektromagnetik lainnya. Seperti gaya elektrostatis dan juga efek Piezoelektrik. Prinsip yang fundamental dari motor elektromagnetik yaitu berdasarkan dari tenaga mekaniknya ketika kabelnya dihubungkan dengan listrik, tanpa adanya medan magnet. Tenaga ini di deskripsikan oleh hokum gaya Lorentz dan itulah yang memisahkan keduanya antara kabel dan medan magnet. Kebanyakan motor listrik bergerak berputar, tetapi bisa juga bergerak linear. Pada motor bagian dalam yang berputar disebut rotor dan pada bagian yang tidak bergerak disebut stator. Rotor berputar karena ada kawat dan medan magnet.
2.6.1. Motor Ac
30
dengan penggerak frekuensi variabel untukmeningkatkan kendali kecepatan sekaligus menurunkan dayanya.
Motor induksi merupakan motor yang paling populer di industri karenakehandalannya dan lebih mudah perawatannya. Motor induksi AC cukupmurah (harganya setengah atau kurang dari harga sebuah motor DC) danjuga memberikan rasio daya terhadap berat yang cukup tinggi (sekitar duakali motor DC).Untuk perancangan alat pengering tangan ini motor yang digunakanlangsung diambil dari hair dryer dan menyatu dengan hair dryer. Teganganyang digunakan untuk hair dryer ini sendiri adalah 220 V (Tegangan AC).
2.7 Bahasa Pemograman Basic Compiler
31
Penulisan program dalam bahasa Basic-AVR ini tidak mengenal aturan penulisan dikolam tertentu.Jadi bisa dimulai dari kolom manapun.Namun demikian, untuk mempermudah dalam pembacaan program dan untuk keperluan dokumentasi, sebaiknya penulisan program dalam bahasa Basic-AVR ini diatur sedemikian rupa sehingga mudah dibaca.
2.7.1. Tipe Data
Tipe data merupakan bagian program yang penting karena tipe data mempengaruhi setiap instruksi yang akan dilaksanakan komputer. Pemilihan tipe data yang tepat akan membuat operasi data menjadi lebih efesien dan efektif.
Tabel 2.1. Tipe-Tipe Data Dalam BASIC COM-AVR
NO Tipe Jangkauan
1. Bit 0 atau 1
2. Byte 0 – 225
3. Integer -65,535
4. Word 0 – 65535
5. Long -2E+09
6. Single 1.5x10-45 – 3.4x1038
7. Double 5.0x10-324 – 1.7x10308
32 2.7. 2. Variabel
Variabel adalah suatu pengenal (identifier) yang digunakan untuk mewakili suatu nilai tertentu didalam proses program. Berbeda dengan konstanta yang nilainya selalu tetap, nilai dari suatu variabel bias berubah-ubah sesuai dengan kebutuhan.
Nama dari suatu variabel mempunyai ketentuan sebagai berikut:
• Terdiri dari gabungan huruf dan angka dengan karakter pertama harus
berupa huruf.
• Tidak boleh mengandung karakter spasi.
• Tidak boleh mengandung symbol-symbol khusus, kecuali garis bawah
(underscore). Yang termasuk symbol khusus yang tidak boleh digunakan adalah $ ? % # ! & * , ( ) - + = @.
• Panjang sebuaah nama variabel hanya 32 karakter.
Untuk dapat menggunakan variabel, maka variabel tersebut harus dideklarasikan terlebih dahulu pada program yang dibuat. Berikut ini merupakan cara mendeklarasikan variabel pada BASIC COM-AVR.
2.7.3. Operasi – Operasi dalam Basic Compiler - AVR
33 • Operator aritmatika
Operator ini adalah operator yang digunakan dalam perhitungan operator aritmatika meliputi + (tambah), - (kurang), / (bagi), dan * (kali).
• Operator Relasi
Operator ini berfungsi membandingkan nilai sebuah angka.Hasilnya dapat digunakan untuk membuat keputusan yang sesuai dengan program yang kita buat. Operator relasi meliputi:
Tabel 2.2. Tabel Operasi Relasi
Opertor Relasi Pernyataan
= Sama Dengan X = Y
Operator logika digunakan untuk menguji sebuah kondisi atau memanipulasi bit dan bolean. Dalam Basic Compiler-AVR ada 4 buah operator logika, yaitu AND, OR, NOT, dan XOR.
• Operator fungsi
1 1.1 Latar Belakang Masalah
Penggunaan mikrokontroler sangat luas, tidak hanya untuk akuisi data melainkan juga untuk pengendalian di pabrik – pabrik, kebutuhan peralatan kantor, peralatan rumah tangga, automobile, dan sebagainya. Hal ini disebabkan karna mikrokontroler merupakan sistem mikroprosesor (yang didalamnya terdapat CPU, ROM, RAM dan I/O) yang terpadu pada satu keping, selain itu komponennya (ATMega 8) murah dan mudah didapat di pasaran. Penulis merasa bahwa perkembangan mikrokontroler perlu diketahui oleh semua orang yang berkeinginan masuk dalam dunia elektronika. Pencuci dan pengering tangan dapat dikatakan sebagai pasangan yang tidak terpisahkan. Betapa tidak, karena jika mendapati adanya alat pencuci tangan di kantor ataupun di pusat keramaian seperti mall, maka sudah pasti di sebelahnya juga terdapat alat pengering tangan. Jika berbicara masalah tersebut, tentunya sudah tidak asing lagi. Tentunya masih beranggapan alat itu biasa saja ( tidak ada istimewanya).
2
memanfaatkan air dengan benar. Mereka masih membuka kran air ketika disaat bersamaan tengah mengambil sabun cair untuk mencuci tangan, tentunya ini merupakan suatu pemborosan air. Begitu juga digunakan pengering tangan otomatis agar lebih hemat dibandingkan dengan menggunakan tissue.
Dari pengalaman tersebut, penulis mendapatkan gagasan untuk membuat semua alat itu menjadi otomatis. Hal ini tidaklah merubah fungsi alat itu, melainkan hanya mengubah cara penggunaanya dari yang semula manual menjadi otomatis. Penulis merancang suatu alat yaitu “Penggunaan Mikrokontroller Atmega 8 Dalam Implementasi Sistem Pencuci Tangan (Hand Washer) Dan Pengering Tangan (Hand Dryer) Otomatis ”. Dimana keunggulan dari alat ini dibandingkan dengan pencuci tangan secara manual yaitu pencuci dan pengering tangan dapat bekerja secara efisien dan lebih cepat dikarenakan sudah menggunakan sistem otomatis.
Tujuan dari penulis adalah untuk membuat alat pencuci dan pengering tangan otomatis berbasis mikrokontroler Atmega8 dengan harapan dapat menggantikan peran dari pencuci dan pengering tangan yang masih manual.
3 1.2.RumusanMasalah
Dalam merancang dan membuat “Penggunaan Mikrokontroller Atmega 8 Dalam Implementasi Sistem Pencuci Tangan (Hand Washer) Dan Pengering Tangan (Hand Dryer) Otomatis ”.Pencuci dan pengering tangan dapat dikatakan sebagai pasangan yang tidak terpisahkan. Betapa tidak, karena jika kita temui alat pencuci tangan di kantor ataupun di pusat keramaian seperti mall, maka sudah pasti di sebelahnya juga terdapat alat pengering tangan.Mengapa demikian, karena pada kebanyakan orang belum bisa memanfaatkan air dengan benar.Mereka masih membuka kran air ketika disaat bersamaan tengah mengambil sabun cair untuk mencuci tangan, tentunya ini merupakan suatu pemborosan air.Begitu juga digunakan pengering tangan otomatis agar lebih hemat dibandingkan dengan menggunakan tissue.
4 1.3.Tujuan Penulisan
Adapun Tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini sebagai berikut :
1. Untuk memenuhi syarat untuk menyelesaikan masa studi sebagai mahasiswa program studi D3 Fisika Instrumentasi
2. Untuk mengaplikasikan Ilmu Pengetahuan yang diraih dari bangku perkuliahan dalam kehidupan sehari-hari
3. Untuk memanfaatkan mikrokontroler Atmega 8 sebagai pengendali dalam Perancangan Alat Pencuci dan Pengering Tangan.
1.4.Batasan Masalah
Dalamperencanaan penulisaniniterdapat beberapa batasanmasalah sebagai berikut: 1. Mikrokontroller ATMega8digunakan sebagai pusat pengendali data 2. Bahasa pemrograman yang digunakan pada mikrokontroler adalah bahasa
Basic Compiler-AVR
3. Tidak dibahas bagaimana cara pembuatan program dan hasilnya hanya sekilas tentang bagaimana program tersebut berkerja.
5
Untukmempermudahpembahasandanpenulisan laporan ini, penulis membuat susunan bab – bab yang membentuk laporan ini dalam sistematika penulisan laporan dengan urutan sebagai berikut :
BAB 1 PENDAHULUAN
Dalambabini berisikanmengenailatarbelakang,rumusanmasalah, tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan.
BAB 2 LANDASAN TEORI
Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan
untukpembahasandancarakerjadarirangkaian Dan bahasaprogramyangdigunakan,sertakarakteristikdari komponen-komponen
pendukung.
BAB 3 PERANCANGAN DANPEMBUATAN
Bab ini berisikan tentang proses perancangan dan pembuatan alat. Mulai dari peancangan dan pembuatan system secara hardware atau software
BAB 4HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalambabiniakandibahashasilanalisadarirangkaiandansistem kerjaalat. BAB 5 PENUTUP
Dalambabinimenjelaskankesimpulandansaran darialatataupun data yangdihasilkandari alat.Babinijugamerupakanakhirdaripenulisan laporan proyek.
i ABSTRAK
Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi mendorong manusia untuk berusaha mengatasi masalah yang timbul di sekitarnya dan meringankan pekerjaan yang sudah ada. Penggunaan mikrokontroler sangat luas, tidak hanya untuk akuisi data melainkan juga untuk pengendalian di pabrik – pabrik, kebutuhan peralatan kantor, peralatan rumah tangga, automobile, dan sebagainya. Pencuci dan pengering tangan merupakan suatu alat yang berfungsi sebagai pencuci dan pengering tangan. Pada saat ini, alat itu masih menggunakan prinsip manual dalam penggunaannya, yakni pencuci tangan masih menggunakan kran air, dan pengering tangan menggunakan kain lap.Perancangan alat pencuci dan pengering tangan Otomatis menggunakan mikrokontroler ATMEGA8 terdiri atas tiga bagian yaitu piranti masukan, mikrokontroler, dan piranti keluaran.
(HAND WASHER) DAN PENGERING TANGAN (HAND
DRYER) OTOMATIS
TUGAS AKHIR
SARDO HARYSON P.SIBORO 122408001
PROGRAM STUDI D-3 FISIKA DEPATERMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERANCANGAN ALAT PENCUCI DAN PENGERING TANGAN
OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLERATMEGA 8
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas Dan Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Ahli Madya
SARDO HARYSON P.SIBORO : 122408001
PROGRAM STUDI D-3 FISIKA DEPATERMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
LEMBAR PERSETUJUAN
Judul : PENGGUNAAN MIKROKONTROLLER ATMEGA 8 DALAM IMPLEMENTASI
SISTEM PENCUCI TANGAN (HAND WASHER) DAN PENGERING TANGAN (HAND DRYER) OTOMATIS
Kategori : Tugas Akhir
Nama / NIM : SARDO HARYSON P.SIBORO / 122408001 Program Studi : Fisika D-III
Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Diluluskan di Medan, 28 Juli 2015
Disetujui Oleh
Ketua Program Studi Pembimbing,
Dr. Susilawati, M.Si
IP.197412072000122001 NIP. 196006031986011002
LEMBAR PERNYATAAN
RANCANG BANGUN ALAT SISTEM PENCUCI DAN PENGERING TANGAN OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 8
TUGAS PROYEK
Saya mengakui bahwa tugas proyek ini adalah hasil karya sendiri.Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan , Juli 2015
NIM. 122408001
i ABSTRAK
Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi mendorong manusia untuk berusaha mengatasi masalah yang timbul di sekitarnya dan meringankan pekerjaan yang sudah ada. Penggunaan mikrokontroler sangat luas, tidak hanya untuk akuisi data melainkan juga untuk pengendalian di pabrik – pabrik, kebutuhan peralatan kantor, peralatan rumah tangga, automobile, dan sebagainya. Pencuci dan pengering tangan merupakan suatu alat yang berfungsi sebagai pencuci dan pengering tangan. Pada saat ini, alat itu masih menggunakan prinsip manual dalam penggunaannya, yakni pencuci tangan masih menggunakan kran air, dan pengering tangan menggunakan kain lap.Perancangan alat pencuci dan pengering tangan Otomatis menggunakan mikrokontroler ATMEGA8 terdiri atas tiga bagian yaitu piranti masukan, mikrokontroler, dan piranti keluaran.
ii
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, dengan limpahan berkat-Nya penulis dapat menyusun Tugas Akhir ini hingga tepat waktu.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada berbagai pihak yang telah banyak membantu penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini yaitu kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Sutarman, M.Sc, selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
2. Ibu Dr.Marpongahtun, M.Sc selaku Pembantu Dekan I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
3. Ibu Dr. Susilawati, M.Si selaku ketua Program Studi D-3 Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc selaku pembimbing yang telah membimbing dan mengarahkan kepada penulis dalam menyelesaikan Laporan Proyek ini.
5. Seluruh Staf Pengajar / Pegawai program studi fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.
iii
7. Kepada Abang saya Bresman P Siboro, ST dan Kakak saya Ovany P Siboro, SH yang telah memberikan bantuan berupa ilmu dan motivasi.
8. Alumni sayaBeni Munthe Saragih,ST dan Abang Andika Siregar,S.Si yang telah memberikan bantuan berupa ilmu dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
9. Sahabat saya Junus Marasi Nainggolan ,Andryus Manik, Alpredo Nababan,Ferdinan Malau,Susanto Tumangger, Sadarma Manik, Yusuf Dominggo Manurung, Iwan Primus Gultom, Hepriboy Purba Serta seluruh Rekan Fisika Instrumentasi D3 Reguler angkatan 2012 yang memberikan bantuan penulis untuk menyelesaikan Tugas Akir ini. Serta seluruh Rekan Fisika Instrumentasi D3 Reguler angkatan 2012 yang memberikan bantuan penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini
10.Semua pihak yang turut membantu dalam pengerjaan Laporan Proyek yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Akhir kata penulis ucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu saya dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini.
iv
2.1.1.Arsitektur Mkrokontroler ATmega8 ... 8
2.1.2. Fitur ATmega 8 ... 9
2.1.3. Konfigurasi Pin ATmega 8 ... 10
2.1.4. Deskripsi pin-pin pada Mikrokontroler ATmega8 ... 10
2.1.5. Sistem Clock Mikrokontroler Atmega 8 ... 14
2.1.6. Peta MemoriMikrokontroler Atmega 8 ... 15
2.2.
Sensor ... 19
2.2.1.Spesifikasi sensor Inframerah ... 19
2.2.2. Photodioda ... 20
2.3. Komponen Elektronika ... 22
2.3.1.Resistor ... 22
2.3.2. Kapasitor ... 23
2.3.3Relay ... 24
2.3.4Dioda ... 27
v
2.5. Dryer ... 28
2.6. Motor ... 29
2.6.1.Motor Ac ... 29
2.7. Bahasa Pemrograman Basic Compiler ... 30
2.7.1.Tipe Data ... 31
2.7.2.Variabel ... 32
2.7.3.Operasi-Operasi Basic Compiler AVR ... 32
BAB III. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN.. ... 34
3.1. Diagram Blok Rangkaian ... 34
3.2.Perancangan Perangkat Keras ... 36
3.2.1. Rangkaian Power Supply ... 37
3.2.2.Rangkaian Mikrokontroler Atmega 8 ... 38
3.2.3.Rangkaian Relay ... 39
3.3.Perancangan Perangkat Lunak ( Software ) ... 40
3.3.1.Flowchart Perangkat Lunak ( Software ) ... 41
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 43
4.1. Pengujian Rangkaian Power Supply ... 43
4.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller ATmega 8 ... 44
4.3.Pengujian Rangkaian Relay ... 46
4.3.Analisa Kerja Rangkaian ... 47
BAB V. PENUTUP ... 48
5.1.Kesimpulan ... 48
5.2. Saran ... 49
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Arsitektur Atmega 8 ... 8
Gambar 2.2Konfigurasi Pin ATMega8 ... 10
Gambar 2.3 Sistem Clock ATmega 8 ... 15
Gambar 2.4 Status Register ATmega 8 ... 17
Gambar 2.5 Metode Pendeteksian Pergerakan Objek ... 20
Gambar 2.6 Resistor Karbon ... 22
Gambar 2.7Elektrolik Kapasitor ... 24
Gambar 2.8 Simbol Relay ... 25
Gambar 2.9 Relay sedang mengalami Switching ... 26
Gambar 2.10 Saklar ... 27
Gambar 2.11 Dioda ... 27
Gambar 2.12 Rangkaian Dryer ... 28
Gambar 3.1 Diagram Blok Alat ... 34
Gambar 3.2 Blok Diagram Power Supply secara umum ... 36
Gambar 3.3 Rangkaian Power Supply ... 37
Gambar 3.4 Rangkaian Mikrokontroler Atmega 8 ... 38
Gambar 3.5 Rangkaian Relay ... 39
Gambar 3.5 Flochart Perancangan Perangkat Lunak ... 41
Gambar 4.1 Letak Titik Uji pada Rangkaian Power Supply ... 43
Gambar 4.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler Atmega 8 ... 44
vii
DAFTAR TABEL
