Tempat Jemuran Dinding Otomatis Menggunakan Sensor Hujan Berbasis Mikrokontroler dan Informasi Dikirimkan Menggunakan Fasilitas SMS.

(1)

i

Universitas Kristen Maranatha TEMPAT JEMURAN DINDING OTOMATIS MENGGUNAKAN SENSOR

HUJAN BERBASIS MIKROKONTROLER DAN INFORMASI

DIKIRIMKAN MENGGUNAKAN FASILITAS SMS

Yoga Setiandito

Email : [email protected]

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha Jalan Prof. drg. Suria Sumantri, MPH 65

Bandung 40164, Indonesia

ABSTRAK

Tempat jemuran otomatis merupakan sebuah perangkat yang dapat digunakan untuk membantu pekerjaan ibu rumah tangga disaat akan menjemur pakaian.

Dalam Tugas Akhir ini dilakukan perancangan dan realisasi tempat jemuran dinding otomatis menggunakan sensor hujan berbasis mikrokontroler dan informasi dikirimkan menggunakan fasilitas SMS. Apabila tiba-tiba turun hujan atau jika waktu sudah menunjukkan pukul 5 sore maka tempat jemuran dinding akan menutup secara otomatis. Sistem ini menggunakan sensor hujan dengan strip-strip tembaga yang disusun sejajar apabila terkena air hujan maka sensor akan konduksi, setelah itu tegangannya dibaca ADC pada mikrokontroler. Mikrokontroler mengendalikan sepasang motor DC untuk membuka atau melipat tempat jemuran serta mikrokontroler juga mengirimkan status tersebut melalui SMS ke nomor yang dituju menggunakan modem GSM.

Hasil pengujian menunjukkan bahwa sistem tempat jemuran dinding otomatis bekerja dengan baik. Ketika turun hujan maka tempat jemuran dinding akan menutup lalu statusnya dikirim melalui SMS ke nomor yang dituju.

(2)

ii

Universitas Kristen Maranatha AUTOMATIC WALL LAUNDRY USING RAIN SENSOR WITH

MICROCONTROLLER-BASED AND INFORMATION IS SENT USING

SMS SERVICES

Yoga Setiandito

Email : [email protected]

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha Jalan Prof. drg. Suria Sumantri, MPH 65

Bandung 40164, Indonesia

ABSTRACT

Automatic wall laundry is a device that can be use to help housewife’s job when will hang the clothes.

The final project is done the design and realization of the automatic wall laundry using rain sensor with microcontroller-based and information sent using SMS facility. When rain fall suddenly or if it was already 5 pm the wall laundry will close automatically. The system uses a rain sensor with copper strips arrange in paralel when exposed to rainwater then it will be conduction, after that the voltage will be read by ADC in a microcontroller. The microcontroller control a pair of DC motor to open or fold the wall laundry and also send status via SMS to the destination number using GSM Modem.

Test results show the automatic wall laundry system working well. When rain, it will close then the status is sent via SMS to the destination number.

(3)

v 1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Identifikasi Masalah ... 2

1.3 Perumusan Masalah ... 2

1.4 Tujuan ... 2

1.5 Pembatasan Masalah ... 2

1.6 Spesifikasi Alat yang Digunakan ... 3

1.7 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Sensor Hujan ... 5

2.2 Mikrokontroler ... 7

2.1.1 Pengenalan ATMEL AVR RISC ... 7

2.1.2 Mikrokontroler ATmega 16 ... 8

2.1.2.1 Fitur ATmega16 ... 8

2.1.2.2 Blok Diagram ATmega16 ... 9

2.1.2.3 Konfigurasi Pin ATmega 16 ... 10

2.1.2.4 Pin Input/Output ATmega16 ... 14

2.1.2.5 ADC (Analog To Digital Converter) ... 14

(4)

vi

Universitas Kristen Maranatha

2.1.2.4.2 Register Pengendali ADC ... 17

2.1.2.6 USART (The Universal Synchronous and Asynchronous Serial Receiver and Transmitter ) ATmega16 ... 21

2.1.2.6.1 USART Register Description ... 22

2.3 Komunikasi Serial ... 25

2.3.1 RS-232 ... 26

2.3.2 Two Wire Interface (TWI/ I2C) ... 27

2.3.2.1 Prinsip Komunikasi I2C ... 27

2.4 IC MAX232 ... 28

2.5 RTC DS1307 ... 29

2.5.1 Peta Alamat RTC DS1307 ... 30

2.5.2 Register Kontrol RTC DS1307 ... 30

2.6 Short Message Services (SMS) ... 31

2.6.1 Pendahuluan ... 31

2.6.2 Wavecom AT-Command v9.0 ... 31

2.6.2.1 AT+CMGS ... 32

2.7 Modem Wavecom Fastrack M1306B Q24Plus Serial ... 33

2.8 Transistor Sebagai Saklar ... 34

2.9 Relay ... 35

2.10 Motor DC ... 36

2.10.1 Motor Power Window ... 37

2.10.2 H-Bridge ... 38

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI SISTEM 3.1 Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras ... 42

3.1.1 Modul I/O (Input/ Output) ... 42

(5)

vii

3.1.3 Sensor Hujan ... 44

3.1.4 RTC DS1307 ... 47

3.1.5 Antarmuka Serial Menggunakan MAX232 ... 47

3.1.6 Aktuator/ Penggerak ... 48

3.1.7 Sistem Manual pada Tempat Jemuran ... 49

3.2 Perancangan Software ... 50

3.2.1 Algoritma Program pada Mikrokontroler ... 50

3.2.1.1 Diagram Alir Waktu ... 52

3.2.1.2 Diagram Alir Sensor Hujan ... 53

3.2.1.3 Diagram Alir ADC ... 54

3.2.1.4 Diagram Alir RTC ... 54

3.2.1.5 Diagram Alir Set Delay ... 55

3.2.1.6 Diagram Alir Sinyal Kontrol Motor DC ... 56

3.2.1.7 Diagram Alir Gerak Motor DC ... 57

3.2.1.8 Diagram Alir SMS ... 57

3.3 Perancangan Sistem Mekanik Tempat Jemuran ... 58

BAB V DATA PENGAMATAN 4.1 Pengujian Sensor Hujan ... 59

4.2 Pengukuran Tegangan Vce pada Transisor ... 60

4.3 Pengukuran arus pada Motor DC ... 61

4.3.1 Karakteristik Arus Motor DC Kiri dan Kanan ... 62

4.3.2 Karakteristik Arus Motor DC Paralel ... 63

4.4 Pengujian Sistem Manual Tempat Jemuran ... 64

(6)

viii

Universitas Kristen Maranatha BAB V PENUTUP

5.1. Kesimpulan ... 66 5.2. Saran ... 66

DAFTAR PUSTAKA ... 67

LAMPIRAN A – PROGRAM PADA ATMEGA 16 ... A-10

TRANSISTOR NPN 2N2222 ... D-19

TRANSISTOR NPN TIP31C ... D-23

(7)

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Fungsi Khusus Port A ... 11

Tabel 2.2 Fungsi Khusus Port B ... 12

Tabel 2.3 Fungsi Khusus Port C ... 13

Tabel 2.4 Fungsi Khusus Port D ... 13

Tabel 2.5 Konfigurasi I/O ATmega16 ... 14

Tabel 2.6 Pemilih Tegangan Referensi ... 18

Tabel 2.7 Pemilih Pin Input ADC ... 18

Tabel 2.8 ADC Prescaler ... 20

Tabel 2.9 Baud Rate ... 23

Tabel 2.10 Peta Alamat RTC DS1307 ... 30

Tabel 2.11 Register Kontrol RTC DS1307 ... 30

Tabel 2.12 Rate Select (RS1, RS0) ... 31

Tabel 2.13 Aplikasi AT+CMGS ... 32

Tabel 2.14 Peta Alamat RTC DS1307 ... 30

Tabel 4.1 Pengujian Sensor Hujan pada Kondisi Kering Sebelum Hujan ... 59

Tabel 4.2 Pengujian Sensor Hujan pada Kondisi Basah Setelah Hujan ... 60

Tabel 4.3 Pengukuran Vce Transistor ... 61

(8)

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Sensor Hujan dengan Metode Pembiasan Cahaya ... 5

Gambar 2.2 Sensor Hujan dengan Metode Konduktansi ... 6

Gambar 2.3 Blok Diagram ATmega16 ... 9

Gambar 2.4 Pinout ATmega16 ... 10

Gambar 2.5 Blok ADC ... 15

Gambar 2.12 UBRR ... 22

Gambar 2.13 UCSRA ... 23

Gambar 2.14 UCSRB ... 24

Gambar 2.15 UCSRC ... 25

Gambar 2.16 Prinsip Komunikasi I2C ... 27

Gambar 2.17 Konfigurasi Pin MAX232 ... 28

Gambar 2.18 Level Tegangan RS-232 ... 28

Gambar 2.19 Level Tegangan TTL/CMOS ... 29

Gambar 2.20 Diagram pin RTC DS1307 ... 29

Gambar 2.21 Modem Wavecom Fastrack M1306B Q24Plus Serial ... 33

Gambar 2.22 Konfigurasi Transistor NPN sebagai Saklar ... 34

Gambar 2.23 Simbol Pengolongan Relay ... 36

Gambar 2.24 Motor DC Sederhana ... 37

Gambar 2.25 Sepasang Motor Power Window ... 38

Gambar 2.26 H-Bridge Motor DC ... 38

Gambar 2.27 Motor DC Bergerak Searah Jarum Jam ... 39

Gambar 2.28 Motor DC Bergerak Berlawanan Arah Jarum Jam ... 39

(9)

xi

Gambar 3.2 Blok Diagram Sistem ... 42

Gambar 3.3 Rangkaian Input ... 42

Gambar 3.4 Rangkaian LED ... 43

Gambar 3.5 Rangkaian Pengendali dengan Mikrokontroler ATmega 16 ... 44

Gambar 3.6 Rangkaian Sensor Hujan ... 45

Gambar 3.7 Rangkaian Pembagi Tegangan Sensor Hujan ... 45

Gambar 3.8 Karakterisitik Tegangan Sensor Terhadap Waktu ... 46

Gambar 3. 9 Rangkaian RTC DS1307 ... 47

Gambar 3.10 Rangkaian MAX232 ... 47

Gambar 3.11 Rangkaian Aktuator ... 48

Gambar 3.12 Rangkaian Sistem Manual... 49

Gambar 3.13 Diagram Alir Utama Program pada Mikrokontroler ... 51

Gambar 3.14 Diagram Alir Waktu ... 52

Gambar 3.15 Diagram Alir Sensor Hujan ... 53

Gambar 3.16 Diagram Alir ADC ... 54

Gambar 3.17 Diagram Alir RTC... 55

Gambar 3.18 Diagram Alir Set Delay ... 55

Gambar 3.19 Diagram Alir Sinyal Kontrol Motor DC ... 56

Gambar 3.20 Diagram Alir Gerak Motor DC ... 57

Gambar 3.21 Diagram Alir SMS ... 57

Gambar 3.22 Sistem Mekanik Tempat Jemuran Dinding ... 58

Gambar 4.1 Karakteristik Arus Motor Kiri dan Kanan tanpa Beban Jemuran (a) Motor Kiri (b) Motor Kanan ... 62

Gambar 4.2 Karakteristik Arus Motor Kiri dan Kanan dengan Beban Jemuran (a) Motor Kiri (b) Motor Kanan ... 62

Gambar 4.2 Karakteristik Arus Motor Paralel (a) Tanpa Beban Jemuran (b) dengan Beban Jemuran ... 63

(10)

LAMPIRAN A

(11)

A-1

/***************************************************** This program was produced by the

CodeWizardAVR V2.04.4a Advanced Automatic Program Generator

// I2C Bus functions #asm

// DS1307 Real Time Clock functions

#include <ds1307.h>

// Alphanumeric LCD Module functions #asm

.equ __lcd_port=0x15 ;PORTC

#endasm

#include <lcd.h>

// Standard Input/Output functions

#include <stdio.h>

#define ADC_VREF_TYPE 0x00

// Read the AD conversion result

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) {

ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);

// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage delay_us(10);

(12)

A-2 ADCSRA|=0x40;

// Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & 0x10)==0);

ADCSRA|=0x10; return ADCW; }

// Declare your global variables here

#define START PIND.3

#define BLUE PORTD.4

#define RED PORTD.5

unsigned char h, m, d, s, mo, y; char baris1[16], baris2[16]; float teg0,teg1,teg;

unsigned int adc0, adc1, delay_detik, delay_menit, delay_jam; bit cek, i, baca, kirim, output, sensor, hujan, maju, on, set, delay, status, a;

// rtc

void rtc(void) {

(13)

(14)

(15)

(16)

A-6

// Declare your local variables here

// Input/Output Ports initialization // Port A initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T

PORTA=0x00; DDRA=0x00;

// Port B initialization

PORTB=0x00; DDRB=0x00;

// Port C initialization

(17)

A-7 // Port D initialization

// Func7=Out Func6=Out Func5=Out Func4=Out Func3=Out Func2=Out Func1=In Func0=In

// State7=0 State6=0 State5=0 State4=0 State3=0 State2=0 State1=T State0=T

PORTD=0x0f; DDRD=0xf0;

// Timer/Counter 0 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 0 Stopped // Mode: Normal top=FFh

// OC0 output: Disconnected TCCR0=0x00;

TCNT0=0x00; OCR0=0x00;

// Timer/Counter 1 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer1 Stopped // Mode: Normal top=FFFFh // OC1A output: Discon. // OC1B output: Discon. // Noise Canceler: Off

// Input Capture on Falling Edge // Timer1 Overflow Interrupt: Off // Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off TCCR1A=0x00;

// Timer/Counter 2 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer2 Stopped // Mode: Normal top=FFh

// OC2 output: Disconnected ASSR=0x00;

TCCR2=0x00; TCNT2=0x00; OCR2=0x00;

// External Interrupt(s) initialization // INT0: Off

(18)

A-8

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization TIMSK=0x00;

// USART initialization

// Communication Parameters: 8 Data, 1 Stop, No Parity // USART Receiver: On

// USART Transmitter: On // USART Mode: Asynchronous // USART Baud Rate: 9600

// Analog Comparator initialization // Analog Comparator: Off

// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80;

SFIOR=0x00;

// ADC initialization

// ADC Clock frequency: 93.750 kHz // ADC Voltage Reference: AREF pin // ADC Auto Trigger Source: None ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0x87;

// I2C Bus initialization i2c_init();

// DS1307 Real Time Clock initialization // Square wave output on pin SQW/OUT: Off // SQW/OUT pin state: 0

rtc_init(0,0,0);

(19)

(20)

(21)

B-1

(22)

B-2

(23)

B-3

SKEMATIK SISTEM MANUAL T. JEMURAN

(24)

(25)

C-1

FOTO SISTEM KONTROL PADA T. JEMURAN

(26)

C-2

FOTO PANEL KONTROL DAN SENSOR HUJAN

(27)

C-3

(28)

LAMPIRAN D

DATASHEET

(29)

(30)

(31)

(32)

(33)

(34)

(35)

(36)

(37)

(38)

(39)

(40)

(41)

(42)

(43)

(44)

(45)

(46)

(47)

(48)

(49)

(50)

(51)

(52)

(53)

(54)

(55)

LAMPIRAN E

(56)

(57)

(58)

(59)

(60)

(61)

(62)

(63)

(64)

(65)

(66)

(67)

(68)

(69)

(70)

(71)

(72)

(73)

(74)

(75)

(76)

(77)

(78)

(79)

(80)

(81)

(82)

(83)

(84)

(85)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Perkembangan teknologi berkembang dengan pesat seiring dengan perkembangan jaman, khususnya dibidang elektronika. Salah satunya yaitu perkembangan teknologi mikrokontroler dan telekomunikasi. Perkembangan mikrokontroler sendiri didahului dengan munculnya mikroprosesor yang sangat berdampak besar terhadap perkembangan teknologi komputer. Mikrokontroler merupakan komputer di dalam sebuah chip, yang terdiri dari CPU, RAM, ROM, register dan modul peripheral.

Perkembangan telekomunikasi juga berkembang sangat cepat misalnya teknologi selular. Salah satu dari teknologi selular yang sangat berkembang yaitu fasilitas SMS yang dapat mengirim pesan singkat ke nomor yang dituju.

(86)

2

Universitas Kristen Maranatha 1.2 Identifikasi Masalah

Identifikasi masalah dalam pembuatan tugas akhir ini adalah penggunaan mikrokontroler pada jemuran otomatis dan mengirimkan informasi melalui SMS.

1.3 Perumusan Masalah

Permasalahan yang akan dibahas dalam tugas akhir ini meliputi : 1. Bagaimana merancang sensor untuk mendeteksi hujan ?

2. Bagaimana cara pembuatan sistem kontrol tempat jemuran menggunakan mikrokontroler ATmega 16 ?

3. Bagaimana mengirimkan informasi tentang status jemuran dengan memanfaatkan fasilitas SMS ?

1.4 Tujuan

1. Merancang sensor yang dapat mendeteksi hujan.

2. Membuat dan merealisasikan tempat jemuran dinding otomatis berbasis ATmega16.

3. Membuat sistem yang dapat mengirim informasi status jemuran dengan fasilitas SMS.

1.5 Pembatasan Masalah

(87)

3

2. Hujan diasumsikan dalam kondisi yang normal.

3. Fasilitas SMS hanya satu arah (Simplex) yaitu pengontrol pada tempat jemuran akan mengirimkan pesan ke nomor yang dituju.

4. Pada modem GSM hanya dibahas komunikasi serialnya saja dengan mikrokontroler.

5. AT-command untuk SMS pada modem GSM menggunakan mode text.

6. Komunikasi SMS diasumsikan selalu berjalan dalam keadaan baik. 7. Motor DC yang digunakan adalah sepasang motor power window

8. Sumber tegangan pada sistem diasumsikan ideal dan kondisi listrik selalu hidup.

1.6 Spesifikasi Alat yang Digunakan

Spesifikasi sistem yang digunakan dalam tugas akhir ini antara lain : 1. Tempat jemuran dinding tipe FORTUNA JD-150 dengan panjang pipa 1,5

m dan panjang rentang 1 m.

2. Mikrokontroler yang digunakan adalah tipe ATmega 16 buatan Atmel. 3. IC Timer yang digunakan tipe RTC DS1307.

4. IC MAX 232.

(88)

4

Universitas Kristen Maranatha 1.7 Sistematika Penulisan

Sistematika pembahasan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

Bab I : Pendahuluan

Bab ini membahas tentang latar belakang, perumusan masalah, tujuan, pembatasan masalah, spesifikasi alat, blok diagram dan sistematika penulisan. perangkat keras, Perancangan software, dan Perancangan sistem mekanik tempat jemuran dinding.

Bab IV : Data Pengamatan

Pada bab ini diuraikan tentang : Pengujian sensor hujan, Pengukuran tegangan Vce pada transistor, Pengukuran arus pada motor DC, dan Pengujian pengiriman status tempat jemuran jika hujan dengan SMS.

Bab V : Kesimpulan dan Saran

(89)

66

BAB V

PENUTUP

Dalam Tugas Akhir ini dapat diambil beberapa kesimpulan dari hasil perancangan dan pengujian yang dilakukan, serta beberapa saran bagi pihak lain yang berkenan dengan pembuatan Tugas Akhir “Tempat Jemuran Dinding Otomatis Menggunakan Sensor Hujan Berbasis Mikrokontroler dan Informasi Dikirimkan Menggunakan Fasilitas SMS”.

5.1 Kesimpulan

1. Sensor hujan dengan strip-strip tembaga yang disusun sejajar, jika terkena air maka sensor ini akan konduksi lalu tegangannya dibaca oleh ADC pada mikrokontroler berjalan dengan baik.

2. Tempat jemuran dinding otomatis berbasis mikrokontroler dan informasi dikirimkan menggunakan fasilitas SMS berjalan dengan baik.

5.2 Saran

1. Agar daerah deteksi hujan lebih besar bisa menggunakan banyak sensor hujan yang diletakkan pada tempat-tempat yang strategis.

(90)

67

DAFTAR PUSTAKA

1. Andrianto, Heri. 2008. ”Pemrograman Mikrokontroler AVR ATMEGA16

Menggunakan Bahasa C (CodeVision AVR)”, Bandung: Informatika.