RANCANG BANGUN SISTEM ATAP OTOMATIS
BERBASIS MIKROKONTROLER
ATMEGA8535
Oleh :
Ester Margaret Carolina Barus
NIM: 408221022
Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana Sain
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
Judul Penelitian : Rancang Bangun Sistem Atap Otomatis Berbasis Mikrokontroler ATMega8535
Nama : Ester M.C. Barus
NIM : 408221022
Jurusan : Fisika
Program Studi : Fisika
Menyetujui:
Dosen Pembimbing Skripsi
Drs. Sehat Simatupang, M.Si NIP. 19581230 198103 1 003
Mengetahui :
FMIPA UNIMED Jurusan Fisika
Dekan, Ketua,
Prof. Drs. Motlan, M.Sc, Ph.D Dra. Derlina, M.Si
NIP. 19590805 198601 1 001 NIP. 19640321 199003 2 001
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sesuai dengan waktu yang direncanakan. Skripsi berjudul “Rancang Bangun Sistem Atap Otomatis Berbasis Mikrokontroler ATMega8535” disusun untuk memperoleh gelar Sarjana Sains (S.Si) Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan (UNIMED).
Dalam penyusunan dan penulisan karya tulis ini banyak dukungan serta arahan yang penulis terima. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Drs. Sehat Simatupang, M.Si sebagai dosen pembimbing skripsi yang telah banyak memberikan bimbingan dan saran kepada penulis sejak awal sampai dengan terselesainya penulisan skripsi ini. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Bapak Dr. Nurdin Bukit,M.Si, Drs. Makmur Sirait, M.Si, Dr. Ridwan Abdul Sani, M.Si, Drs. Rahmatsyah, M.Si selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan dan saran-saran kepada penulis dalam penyusunan skripsi ini. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada Bapak Prof. Drs. Motlan, M.Sc, Ph.D selaku Dekan FMIPA UNIMED, Bapak Drs.Pintor Simamora,M.Si, selaku Dosen Pembimbing Akademik, Ibu Dra. Derlina, M.Si selaku Ketua Jurusan Fisika, Bapak Drs.Pintor Simamora,M.Si selaku Ketua Program Studi Fisika, seluruh Bapak dan Ibu Dosen serta pegawai Jurusa Fisika FMIPA UNIMED yang telah banyak membantu penulis. Teristimewa penulis sampaikan terima kasih kepada Ayahanda Selamat F. Barus dan Ibunda Lati Lentina Solin yang telah mendidik dan membesarkan penulis, memberi doa yang tulus dan dorongan serta sumbangsih yang besar dari segi material, spritual dan nasehat yang menjadi motivasi sehingga penulis dapat menyelesaikan studi di Universitas Negeri Medan, juga teristimewa penulis ucapkan terima kasih kepada abang dan kakakku tersayang Pdt. David A. Barus, S.Th, Melin A.S. Barus, Daniel Barus, ANT. Adek-adekku tersayang, Dani J.W.Barus dan Dinal A.Barus. Terima kasih juga buat teman-teman seperjuangan di Fisika 2008 khususnya kelas Nonkependidikan atas semangat yang tak pernah padam dan keyakinan untuk menjadi yang terbaik. Skripsi ini penulis persembahkan untuk orangtuaku tersayang.
skripsi ini. Akhir kata penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat untuk kemajuan ilmu pengetahuan dan memberikan inspirasi bagi pembaca baik hanya sebagai bahan bacaan ataupun yang ingin melakukan penelitian lanjutan.
Medan, 17 Juli 2012 Penulis,
vi
2.1.1 LDR Sebagai Sensor Cahaya 6
2.1.2 Detektor Air 7
2.1.5 PerancanganPower Supply (PSA) 20
2.1.6 Motor Langkah(Motor Stepper) 21
2.1.7 Driver Motor Langkah 25
2.2 Kerangka Konseptual 26
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 27
3.2 Alat dan Bahan 27
3.2.1 Alat 27
vii
3.3 Diagram Blok Rangkaian 30
3.4 Prosedur Penelitian 30
3.5 Rancangan Rangkaian Penelitian 31
3.5.1 Rangkaian Sensor Cahaya dan Detektor Air 31
3.5.2 RangkaianPower Supply (PSA) 31
3.5.3 Rangkaian Dasar Mikrokontroler AT8mega8535 32
3.6 Diagram Alir 33
3.6.1 Diagram Alir Untuk Sensor Cahaya 33
3.6.2 Diagram Alir Untuk Detektor Air 34
3.7 Teknik Analisis Data 35
BAB VI. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian 37
4.1.1 Deskripsi Data Hasil Pengujian Alat 37
4.1.2 Data Pengujian Komponen Alat 38
4.1.2.1 RangkaianPower Supply 38
4.1.2.2 RangkaianInterfaceSensor Cahaya dan Detektor Air 38 4.1.2.3 RangkaianDriver Motor StepperdanMotor Stepper 39 4.1.2.4 RangkaianProcess(Mikrokontroler ATMega8535) 40
ix
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Konfigurasi Setting untuk Port I/O 15 Tabel 2.2. Tipe-tipe data pada bahasa C 18
Tabel 3.2.1 Alat 27
Tabel 3.2.2 Bahan 28
viii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Rangkaian LDR 6
Gambar 2.2 Simbol LDR 7
Gambar 2.3 Simbol Detektor Hujan 7
Gambar 2.4 Blok Diagram Fungsional ATmega8535 9
Gambar 2.5. Pin Mikrokontroler ATmega8535 10
Gambar 2.6 Konfigurasi Memori Data AVR ATmega8535 13
Gambar 2.7 Memori Program AVR ATmega8535 14
Gambar 2.8 Gambar 2.8. Status Register ATMega8535 19
Gambar 2.9 Tampilan Code Vision AVR 19
Gambar 2.10 Tampilan Ponyprog2000 20
Gambar 2.11 RangkaianPower Supplay (PSA) 21
Gambar 2.12Motor Stepper 22
Gambar 2.13 Pergeseran Motor Langkah(Motor Stepper) 23 Gambar 2.14Motor StepperTipeVariable Reluctance 23
Gambar 2.15Motor StepperUnipolar 24
Gambar 2.16 Driver Motor Stepper 25
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian 30
Gambar 3.2 Rangkaian LDR dan Detektor Air 31
Gambar 3.3 Perancangan RangkaianPower Supplay (PSA) 31 Gambar 3.4 Rangkaian Dasar ATmega8535 32
Gambar 3.6.1 Diagram Alir Untuk Sensor Cahaya 33
Gambar 3.6.2 Diagram Alir Untuk Detektor Air 34
Gambar 4.1 RangkaianPower Supply 37
x
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Perhitungan Data Penelitian 49
Lampiran 2. Listing Bahasa Program 51
Lampiran 3. Dokumentasi Penelitian 59
Lampiran 4. Rancangan Rangkaian 61
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Teknologi yang berkembang dalam masyarakat dewasa ini telah banyak mempengaruhi gaya hidup dan pemikiran untuk hidup nyaman dan praktis. Dalam banyak hal seseorang pasti menginginkan suatu fasilitas yang memadai dalam suatu ruangan atau rumah tempat tinggal untuk memberikan kemudahan dan kenyamanan hidup.
Setiap orang menjadikan rumahnya sebagai tempat berlindung dari segala macam cuaca yang seringkali berganti dengan tiba-tiba. Dengan keadaan yang seperti ini, seseorang pasti menginginkan suatu fasilitas yang lengkap untuk menghalangi pergantian cuaca yang tiba-tiba tersebut mengganggu kenyamanan penghuni rumah. Fasilitas tersebut misalnya adalah dengan membuat suatu perangkat rumah cerdas dengan atap yang dibuat bekerja secara otomatis untuk membuka dan menutup sendiri saat ada pergantian cuaca, seperti cuaca yang cerah tiba-tiba berganti hujan. Selain itu fasilitas ini juga dapat memberikan kemudahan bagi penghuni rumah dalam melindungi benda – benda yang berada diluar rumah saat penghuni rumah tidak ada di tempat. Sehingga penghuni rumah tidak lagi direpotkan dengan pergantian cuaca yang tiba-tiba.
perangkat ini juga di lengkapi dengan motor langkah (motor stepper) sebagai penggerak atap otomatis. Dan luaran penelitian ini diharapkan dapat menjadi pemikiran untuk pembuatan konstruksi rumah dengan atap yang dibuat bergerak otomatis pada kehidupan sehari-hari. Perancangan bangun pada penelitian ini dibatasi oleh penulis hanya dalam pembuatan suatu replika rumah saja.
Sebagai otak pengendali pada perangkat rumah cerdas ini digunakan mikrokontroler ATMega8535. Mikrokontroler adalah sistem komputer yang ringkas dan dapat menggantikan fungsi sebuah komputer dalam pengendalian kerja. Dengan ukurannya yang kecil mikrokontroler dapat digunakan pada peralatan yang bergerak (mobile), seperti pada kendaraan, peralatan jinjing dan instumentasi cerdas. Mikrokontroler memiliki banyak keuntungan bila digunakan dalam rangkaian-rangkaian elektronika yang berkaitan dengan instrumentasi cerdas. Di dalam sebuah mikrokontroler yang merupakan sebuah chip atau Integrated Circuit (IC) terdapat sebuah prosesor dan flash memori yang dapat dibaca-ditulis sampai 1000 kali, sehingga biaya pengembangan menjadi murah karena dapat dihapus kemudian diisi kembali dengan program lain sesuai kebutuhan. Mikrokontroler umumnya terdiri atas RAM, ROM, I/O yang fungsinya sebaik CPU. Mikrokontroler digunakan untuk meningkatkan kemampuan suatu alat sehingga lebih praktis dan dapat digunakan dimana saja.
Mikrokontroler ini bila dibandingkan dengan mikroprosesor, jauh lebih unggul disebabkan tersedianya I/O, sementara pada mikroprosesor dibutuhkan IC tambahan untuk menangani I/O tersebut. Keunggulan lain dari mikrokontroler yakni memiliki memori internal untuk menyimpan program dan data. Selain itu mikrokontroler dapat diproduksi massal sehingga harganya menjadi lebih murah dibandingkan dengan mikroprosesor.
Penelitian yang akan dilakukan penulis ini merupakan lanjutan penelitian terdahulu mengenai “Aplikasi Mikrokontroler AT89S51 Sebagai Sistem Pemanas Ruangan Dan Atap Otomatis” yang diteliti oleh Alex P. Pasaribu.
Dalam hasil laporan penelitiannya, penulis terdahulu mengalami kendala dan kekurangan dalam menggerakkan atap rumah otomatisnya disaat cuaca sedang hujan, sehingga kerja dari sistem atap otomatis ini tidak maksimal. Disaat keadaan cuaca diluar rumah sedang turun hujan namun langit cerah, atap rumah justru bergerak membuka bukan menutup. Oleh karena itu penulis melanjutkan penelitian dengan memfokuskan pada penambahan detektor air dan mengganti mikrokontroler AT89S51 yang dipakai oleh penulis sebelumnya menjadi mikrokontroler ATmega8535 sebagai otak pengendali rangkaian replika rumah dengan atap otomatis ini. Bila dibandingkan antara kedua mikrokontroler ini, ATmega8535 memiliki keunggulan yaitu ATMega8535 mempunyaitimer/counter yang berfungsi sebagai pencacah/pewaktuan. Karena ATMega8535 mampu memakai crystal berfrekuensi sampai dengan 16 MHz maka mikrokontroler ini dapat mencapai 16MIPS (Million Instruction per Second).
Dengan demikian diharapkan dengan menggunakan mikrokontroler ATmega8535 ini kerja dari atap rumah dalam penelitian lanjutan ini bisa lebih maksimal untuk membuka dan menutup secara otomatis dalam setiap cuaca yang berganti dengan tidak menentu diluar rumah.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Pembuatan replika rumah dengan sistem atap otomatis berbasis mikrokontroler ATMega8535 telah dilakukan dan berhasil bekerja dengan baik pada setiap bagian rangkaian yang dibuat.
2. Atap ini bekerja dengan baik pada 5 range cahaya yaitu sangat terang, terang, normal, gelap dan sangat gelap, dan detektor air diposisikan dalam 2 keadaan yaitu kering dan basah. Lebar optimal terbukanya atap pada rangkaian ini diperoleh pada keadaan sangat terang dan detektor air dalam keadaan kering yaitu sejauh 25 cm dengan berat beban (atap) padastepperadalah 500 gram. Panjang atap bawah yang bergeser ke kiri adalah 25 cm dan panjang atap atas yang bergeser ke kanan adalah 27 cm.
3. Lebar terbukanya atap pada range cahaya normal adalah 16 cm, pada range cahaya gelap lebar atap 12 cm dan range cahaya sangat gelap atap rumah tertutup penuh. Fungsi terbukanya atap ini diperoleh pada supplay tegangan 12 volt DC pada driver motor stepper dan 5 volt DC pada rangkaianinterfacesensor cahaya dan detektor air.
5.2 Saran
Berdasarkan hasil perancangan, saran dari penulis untuk peneliti selanjutnya adalah sebagai berikut:
DAFTAR PUSTAKA
Andi, (2003) Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler AT89C51, Penerbit PT Elex Media Komputindo, Jakarta. Atmel, (2003),Datasheet Mikrokontroler ATmega8535, http://atmel.com (diakses
11 Oktober 2011)
Anonim, (2008), Power Supply, http://elektronika.blogspot.com/2008/10/power-supply.html (diakses 11 Oktober 2011)
Pusat Studi Gunadarma, (2007), Motor Langkah (Motor Stepper),
http://pusatstudi.gunadarma.ac.id/pscitra/alldocpn/pub(jurnaleri_elektro_ doc)-e3ebc.doc (diakses 11 Oktober 2011)
Lumbantobing, F., (2011), Pembuatan infrared receiver kode rc-5 berbasis Mikrokontroler ATmega8535, FMIPA Unimed, Medan
Pasaribu, A.P., (2009), Aplikasi Mikrokontroler AT89S51 Untuk Sistem Pemanas Ruangan dan Atap Otomatis, FMIPA USU, Medan
Suleman, M., (2010), Replika Sistem Atap Otomatis Untuk Pelindung Benda Terhadap Hujan Berbasis Mikrokontroler AT89S52, Fakultas Ilmu
Komputer dan Teknologi Informasi,
http://www.gunadarma.ac.id/library/articles/graduate/computerscience/20 10/Artikel_21105095.pdf (diakses 13 Oktober 2011)
Sunarto, (2007), Motor Langkah, http://sunarto-ok.blogspot.com/2007/12/motor-langkah-stepper-motor.html (diakses 11 Oktober 2011)
Tooley, M., (2003), Rangkaian Elektronika Prinsip dan Aplikasinya Edisi Kedua, Erlangga, Jakarta
