Upload
renzoku999
View
805
Download
6
Embed Size (px)
Citation preview
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Salah satu peralatan yang digunakan untuk mengatur lalu lintas
adalah lampu lalu lintas. Alat ini adalah alat untuk mengatur lalu lintas pada
jalan raya.
Banyaknya pemadaman listrik secara bergilir di indonesia,
mengakibatkan banyak lampu lalu lintas di perempat jalan raya tidak
berfungsi. Akibatnya, banyak terjadi kemacetan, dan membuat banyak polisi
sibuk untuk mengatur lalu lintas pada jalan raya tersebut. Maka dari itu, kami
membuat suatu alat yang dapat mengatur lalu lintas dengan tenaga mandiri.
Kami menyebut alat itu dengan sebutan ”Lampu Lalu Lintas Tenaga Mandiri”.
Prinsip utama dari lampu lalu lintas tenaga mandiri adalah
terdapatnya rangkaian elektromagnetic bertenaga mekanik yang dapat
mengubah tenaga mekanik menjadi listrik. Listrik tersebut digunakan untuk
penyuplai tegangan pada lampu lalu lintas.
1.2 Identifikasi Dan Pembatas Masalah
Dari penjelasan di atas laporan ini dibatasi pada pembuatan lampu
lalu lintas berbasis mikrokontroler atmega 8 serta bagaimana prinsip kerja
tenaga mandiri yang bersumber dari energi mekanik menggerakkan elektro
magnetik.
1.3 Rumusan Masalah
Beberapa perumusan masalah yang akan dibahas pada laporan ini
adalah:
1. Bagaimana menghasilkan suatu energi listrik dari tenaga mekanik?
2. Bagaimana prinsip kerja dari rangkaian elektromagnetic?
3. Bagaimana memprogram microcontroler Atmega8 sehingga dapat
mengatur kerja lampu lalu lintas?
1
4. Bagaimana menggunakan software BASCOM AVR untuk pemrograman
microcontroler Atmega8?
1.4 Tujuan Penulisan
Tujuan dari penulisan laporan ini adalah agar penulis bisa mengerti
bagaimana prinsip kerja dari rangkaian lampu lalu lintas tenaga mandiri,,
bagaimana merencanakan dan membuat program untuk microcontroler
Atmega8, serta bagaimana cara-cara pemrogramannya dengan
menggunakan BASCOM-AVR.
2
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1Microncontroller AVR Atmega8
Microcontrol dengan arsitektur RISC kini semakin banyak berkembang
pesat dan semakin banyak diminati dalam apliakasi sistem kendali. Salah
satu jenis microcontrol RISC yang sekarang banyak beredar dipasaran
adalah microcontroller jenis AVR (Alf and Vegards Risc Processor) yang
memiliki konsep hampir sama dengan dengan microcontroller PIC micro dari
Microchip Inc yang memiliki arsitektur RISC 8 bit.
Untuk mempelajari pemrograman microcontroller jenis AVR, perangkat
programer (Downloader) yang dibutuhkan dapat dibuat sendiri atau dapat
dibeli ditoko elektronik yang menyediakan papan pengembangan
microcontroller. Pemrograman AVR tergolong mudah dilihat dari Hardware
maupun Software yang digunakan dalam download program ke Memory
microcontroller.
Sedangkan untuk rangkaian microcontrollernya bisa langsung berupa
rangkaian aplikasi yang akan dibuat.
Secara umum micrcocontroler jenis AVR memiliki empat kelas, yaitu
keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATmega, dan AT86RFxx. Pada
dasarnya yang membedakan masing – masing kelas tersebut adalah memori,
periperhal, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan
semua microcontroller tersebut hampir sama.
3
2.1.1 Spesifikasi ATmega8
Berikut adalah fitur selengkapnya dari AVR ATmega8.
+ High-Performance, Low-Power AVR 8-bit RISC Microcontroller
+ Advanced RISC Architecture
130 Powerful Instructions - Most Single-clock Execution
32 x 8 General Purpose Working Registers
Fully Static Operation
Up to 16 MIPS Throughput at 16MHz
On-chip 2-cycle Multiplier
+ High-Endurance Non-Volatile Memory segments
8K Bytes In-System Self-programmable Flash Program Memory
512 Bytes EEPROM
1K Bytes of Internal SRAM
Write/Erase Cycles: 10,000 Flash / 100,000 EEPROM
Data Retention: 20 years at 85`C / 100 years at 25`C
Opitonal Boot Code Section with Independent Lock Bits
In-System Programming by On-chip Boot Program
True Read-While-Write Operation
Programming Lock for Software Security
+ Peripheral features
Two 8-bit Timers/Counters with Separate Prescaler, one Compare
Mode
One 16-bit Timer/Counter with Separate Prescaler, Compare Mode,
and Capture Mode
Real Time Counter with Separate Oscillator
Three PWM Channels
6-channel ADC with 10-bit Accuracy
Byte-oriented Two-wire Serial Interface
Programmable Serial USART
4
Master/Slave SPI Serial Interface
Programmable Watchdog Timer with Separate On-Chip Oscillator
On-Chip Analog Comparator
+ Special Microcontroller features
Power-On Reset and Programmable Brown-out Detection
Internal Calibrated RC Oscillator
External and Internal Interrupt Sources
Five Sleep Modes: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-
down, and Standby
+ I/O and Packages
23 Programmable I/O Lines
28-lead PDIP, 32-lead TQFP, and 32-pad QFN/MLF
+ Operating Voltages
2.7 - 5.5V (ATmega8L)
4.5 - 5.5V (ATmega)
+ Speed Grades
0 - 8MHz (ATmega8L)
0 - 16MHz (ATmega
+ Power Consumption at 4MHz, 3V, 25`C
Active: 3.6 mA
Idle Mode: 1.0 mA
Power-Down Mode: 0.5 uA
5
Pin Layout
Gambar 2.1 Konfigurasi pin Atmega8
Fungsi dari masing-masing pin pada micrcontroller Atmega8 disajikan
dalam bentuk tabel berikut ini :
Tabel 2.1 Deskripsi Pin Atmega8
No. Pin Nama Pin Alternative Keterangan
14 PB0 T0/XCK
T0 = Timer / Counter 0
external counter input
XCK = USART External Clock Input/
Output
15 PB1 T1Timer / Counter 1 external counter
input
16 PB2 INT2/AIN0
AIN0 = Analog Comparator positive
input
INT0 = Input untuk interupsi external
17 PB3 OC0/AIN1
AIN1 = Analog Comparator negative
input
OC0 = Timer / Counter0 Output
Compare Match Output
18 PB4 SS SPI Slave Select Input
6
19 PB5 MOSIJalur Input data untuk download
Memory
9 PB6 XTAL1 Frekwensi mikrokontroler
10 PB7 XTAL2 Frekwensi mikrokontroler
21 ResetInput Reset (0.9%Vcc dengan waktu
1,5s
6 Vcc +Vcc = 5Volt
22 GND Ground
2 PD0 RXD Port Serial Input
3 PD1 TXD Port Serial Output
4 PD2 INT0 Input 1 untuk interupsi external
5 PD3 INT1 Input 2 untuk interupsi external
5 PD4 OC1BTimer / Counter Output Compare B
Match Output
23 PC0 SCLSerial Clock untuk komunikasi 2
kabel
24 PC1 SDASerial Data input / output untuk
komunikasi 2 kabel
25 PC2 TCK JTAG Test Clock
26 PC3 TMS JTAG Test Mode Select
27 PC4 TDO JTAG Test Data Output
28 PC5 TDI JTAG Test Data Input
1 PC6 TOSC1 Timer Oscilator Pin 1
20 AVCCPower suplay untuk Port A dan
untuk Analog to Digital Converter
22 GND Ground
21 AREFPin untuk referensi tegangan pada
Analog to Digital Converter
7
2.2BASCOM AVR
Bascom-AVR merupakan software yang digunakan untuk
memprogram microcontrol Atmega8. Bahasa yang digunakan pada
software ini tergolong bahasa yang cukup mudah dipelajari dibandingkan
dengan bahasa assembler yang merupakan bahasa tingkat rendah, yaitu
bahasa basic.
Gambar 2.2 Icon BASCOM-AVR
Gambar 2.3 IDE pada BASCOM AVR
Selain itu BASCOM – AVR ini juga menyediakan library-library yang
berfungsi untuk menangani fungsi-fungsi khusus dalam pemrograman
AVR. Seperti penanganan waktu dan tanggal.
8
Bascom – AVR akan membuat programer AVR merasa sangat terbantu,
karena programer tidak perlu berfikir apa yang sedang dilakukan oleh
microcontroller seperti pada pemrograman AVR dengan menggunakan
Bahasa Assembler.
Namun Hal yang perlu diperhatikan jika menggunakan BASCOM-
AVR adalah menu configurasi pada IDEnya. Dengan mengatur menu ini,
maka akan menghasil file dengan extensi .cfg. file ini sangat penting,
karena file inilah yang akan menentukan pin-pin mana dari microcontroller
yang terhubung dengan komponen lain (seperti LCD, Ds1307 serta
keypad 4x4).
Gambar 2.4 Konfigurasi Chip yang Digunakan
Option yang penting untuk diperhatikan pada pemrograman AVR
dengan BASCOM-AVR adalah pada option CHIP. Pada option ini
programer diberi pilihan jenis chip yang akan digunakan (yang akan
diprogram). Jika programer akan menggunakan Atmega16, maka pilihlah
pada opsi chip dengan “m8def.dat”.
9
2.3Generator
Michael Faraday (1791-1867), seorang ilmuwan berkebangsaan Inggris,
membuat hipotesis (dugaan) bahwa medan magnet seharusnya dapat
menimbulkan arus listrik. Untuk membuktikan kebenaran hipotesis Faraday.
Berdasarkan percobaan, ditunjukkan bahwa gerakan magnet di dalam
kumparan menyebabkan jarum galvanometer menyimpang. Jika kutub utara
magnet digerakkan mendekati kumparan, jarum galvanometer menyimpang
ke kanan. Jika magnet diam dalam kumparan, jarum galvanometer tidak
menyimpang. Jika kutub utara magnet digerakkan menjauhi kumparan, jarum
galvanometer menyimpang ke kiri. Penyimpangan jarum galvanometer
tersebut menunjukkan bahwa pada kedua ujung kumparan terdapat arus
listrik. Peristiwa timbulnya arus listrik seperti itulah yang disebut induksi
elektromagnetik. Adapun beda potensial yang timbul pada ujung kumparan
disebut gaya gerak listrik (GGL) induksi.
Terjadinya GGL induksi dapat dijelaskan seperti berikut. Jika kutub utara
magnet didekatkan ke kumparan. Jumlah garis gaya yang masuk kumparan
makin banyak. Perubahan jumlah garis gaya itulah yang menyebabkan
terjadinya penyimpangan jarum galvanometer. Hal yang sama juga akan
terjadi jika magnet digerakkan keluar dari kumparan. Akan tetapi, arah
simpangan jarum galvanometer berlawanan dengan penyimpangan semula.
Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa penyebab timbulnya GGL
induksi adalah perubahan garis gaya magnet yang dilingkupi oleh kumparan.
Menurut Faraday, besar GGL induksi pada kedua ujung kumparan sebanding
dengan laju perubahan fluks magnetik yang dilingkupi kumparan. Artinya,
makin cepat terjadinya perubahan fluks magnetik, makin besar GGL induksi
yang timbul. Adapun yang dimaksud fluks nmgnetik adalah banyaknya garis
gaya magnet yang menembus suatu bidang.
Generator
Generator atau pembangkit listrik yang sederhana dapat ditemukan pada
sepeda. Pada sepeda, biasanya dinamo digunakan untuk menyalakan lampu.
Caranya ialah bagian atas dinamo (bagian yang dapat berputar) dihubungkan
ke roda sepeda. Pada proses itulah terjadi perubalian energi gerak menjadi
10
energi listrik. Generator (dinamo) merupakan alat yang prinsip kerjanya
berdasarkan induksi elektromagnetik. Alat ini pertama kali ditemukan oleh
Michael Faraday.
Berkebalikan dengan motor listrik, generator adalah mesin yang mengubah
energi kinetik menjadi energi listrik. Energi kinetik pada generator dapat juga
diperoleh dari angin atau air terjun. Berdasarkan arus yang dihasilkan.
Generator dapat dibedakan menjadi dua rnacam, yaitu generator AC dan
generator DC. Generator AC menghasilkan arus bolak-balik (AC) dan
generator DC menghasilkan arus searah (DC). Baik arus bolak-balik maupun
searah dapat digunakan untuk penerangan dan alat-alat pemanas.
Generator AC
Gambar 2.5 Generator AC
Bagian utama generator AC terdiri atas magnet permanen (tetap), kumparan
(solenoida). cincin geser, dan sikat. Pada generator. perubahan garis gaya
magnet diperoleh dengan cara memutar kumparan di dalam medan magnet
permanen. Karena dihubungkan dengan cincin geser, perputaran kumparan
menimbulkan GGL induksi AC. OIeh karena itu, arus induksi yang ditimbulkan
berupa arus AC. Adanya arus AC ini ditunjukkan oleh menyalanya lampu pijar
yang disusun seri dengan kedua sikat. Sebagaimana percobaan Faraday,
GGL induksi yang ditimbulkan oleh generator AC dapat diperbesar dengan
cara:
memperbanyak lilitan kumparan,
menggunakan magnet permanen yang lebih kuat.
mempercepat perputaran kumparan, dan menyisipkan inti besi lunak ke
dalam kumparan.
11
Contoh generator AC yang akan sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-
hari adalah dinamo sepeda. Bagian utama dinamo sepeda adalah sebuah
magnet tetap dan kumparan yang disisipi besi lunak. Jika magnet tetap
diputar, perputaran tersebut menimbulkan GGL induksi pada kumparan. Jika
sebuah lampu pijar (lampu sepeda) dipasang pada kabel yang
menghubungkan kedua ujung kumparan. lampu tersebut akan dilalui arus
induksi AC. Akibatnya, lampu tersebut menyala. Nyala lampu akan makin
terang jika perputaran magnet tetap makin cepat (laju sepeda makin
kencang).
12
BAB III
PEMBUATAN ALAT
3.1 Konstruksi Lampu Lalu-Lintas Tenaga Mandiri
Gambar 3.1
Gambar 3.1 Ini adalah gambar miniatur dari lampu lalu lintas energi listrik
bertenaga mekanik
13
Bahan :
~Aluplat dengan ukuran 40 cm x 40 cm
~Plat almunium
~Engsel 4 buah
3.2 Pembuatan Rangkaian
Gambar 3.2 Rangkaian power supply
GAMBAR 3.2 ini adalah rangkaian power supply yang digunakan di lampu
lalu luntas energi listrik bertenaga mekanik
14
Gambar 3.3 rangkaian mikrokontroler
Gambar 3.3 ini adalah gambar rangkaian mikrokontroler yang digunakan di
lampu lalu lintas energi listrik bertenaga mekanik
3.3 Tabel Kebenaran
Lampu
Heksa PenyalaanH2 K2 M2 H1 K1 M1
PB.5 PB.4 PB.3 PB.2 PB.1 PB.0
0 1 1 1 1 0 &H1E 30 detik
1 0 1 1 1 0 &H2E 3 detik
1 1 0 0 1 1 &H33 30 detik
1 1 0 1 0 1 &H35 3 detik
Tabel 3.1
Lampu Heksa Penyalaan
15
H4 K4 M4 H3 K3 M3
PC.5 PC.4 PC.3 PC.2 PC.1 PC.0
0 1 1 1 1 0 &H1E 30 detik
1 0 1 1 1 0 &H2E 3 detik
1 1 0 0 1 1 &H33 30 detik
1 1 0 1 0 1 &H35 3 detik
Tabel 3.2
3.4 Flow Chart
16
Gambar 3.4 Flowchart Program
Gambar 3.4 Flowchart dari lampu lalu lintas energi listreik bertenaga mekanik
BAB IV
17
PENGUJIAN ALAT
4.1 Pengujian 1
Pengujian pertama alat ini dilakukan dengan cara mengukur tegangan
yang maksimum yang keluar dari setiap generator ac dengan melakukan 5
kali sampling.
Atuasi
NO Tegangan (Volt)
1 Tekan 1
2 Tekan 2
3 Tekan 3
4 Tekan 4
5 Tekan 5
4.2 Pengujian 2
Pengujian kedua alat ini dilakukan dengan cara mengukur tegangan
yang maksimum yang keluar dari setiap generator ac dengan melakukan 5
kali sampling.
18
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Setelah menyelesaikan pembuatan dan produksi lampu lalu lintas
tenaga mandiri dengan microcontroller Atmega8, maka dapat ditarik beberapa
kesimpulan sebagai berikut :
1. Alat ini dapat berfungsi untuk mengatur lalu lintas tanpa perlu supply daya
dari PLN (tenaga mandiri).
2. Alat ini menggunakan microcontroller keluarga AVR dari Atmel karena
microcontroller dari keluarga ini mempunyai ukuran memory yang cukup
besar serta kecepatan dalam eksekusi perintah.
3. Alat ini hanya bisa bekerja apabila ada suatu benda yang menekan
rangkaian mekanik. Yang dapat mengkonversi energi mekanik menjadi
energi elektromagnetic, lalu menghasilkan energi listrik yang dapat
menyuplai daya yang dibutuhkan oleh lampu lalu lintas.
5.2 Saran
Sebagai akhir dari laporan ini ada beberapa saran yang dapat
disampaikan yaitu :
1. Alat ini memiliki tenaga mandiri, yaitu tenaga yang dapat dihasilkan
sendiri tanpa harus ada supply daya dari PLN.
19
2. Sebaiknya, alat ini digunakan untuk jalan raya yang ramai. Agar
pengkonversian energi mekanik dapat berjalan dengan sempurna.
DAFTAR PUSTAKA
20