Rancang Bangun Alat Pendingin Ruangan Otomatis Berbasis Keberadaan Manusia Dan Suhu Ruangan

  • View
    782

  • Download
    73

Embed Size (px)

Text of Rancang Bangun Alat Pendingin Ruangan Otomatis Berbasis Keberadaan Manusia Dan Suhu Ruangan

F

RANCANG BANGUN ALAT PENDINGIN RUANGAN OTOMATIS BERBASIS

Yang bertanda tangan di bawah ini,

saya sendiri dan dapat dipublikasikan sepenuhnya oleh Universitas Gunadarma. Segala kutipan dalam bentuk apa pun telah mengikuti kaidah, etika yang berlaku. Mengenai isi dan tulisan adalah merupakan tanggung jawab Penulis, bukan Universitas Gunadarma.

dipaksakan.

N o N a m a K e d u d u k a n 1 2 3

N o N a m a K e d u d u

k a n 1 2 3 4 5

(Dr. Lussiana ETP, SSi., MT.)

Taufik Hidayat. 21107657 Rancang Bangun Alat Pendingin Ruangan Otomatis Berbasis Keberadaan Manusia dan Suhu Ruangan Skripsi. Fakultas Ilmu Komputer. Universitas Gunadarma. 2011 Kata Kunci: Hemat Listrik, Deteksi Suhu, Deteksi Gerak, Otomatis, Kipas Angin (ix + 58 + Lampiran)

kota metropolitan salah satunya adalah kebutuhan listrik yang kian meningkat akibat banyaknya kaum urban untuk menuntut ilmu dan mencari nafkah. Untuk itu perlu adanya solusi alternatif peralatan listrik yang dapat menghemat energi. mengatur kecepatan secara otomatis berdasarkan pada keberadaan manusia dan suhu ruangan.

rancangannya, dimana jika tidak terdeteksi adanya gerakan maka kipas akan diam, dan jika terdeteksi adanya gerakan maka kipas akan bekerja. Jarak pendeteksian gerakan antara 10 cm hingga 240 cm. Selanjutnya, pergerakan kipas ini dipengaruhi oleh suhu, dimana jika suhu ruangan meningkat maka kecepatan putaran kipas angin juga akan semakin meningkat.Daftar Pustaka (1992 2011)

memberikan bimbingan, petunjuk serta hidayah-Nya hingga penulisan tugas akhir yang berjudul Rancang Bangun Alat Pendingin Ruangan Otomatis Berbasis Keberadaan Manusia Dan Suhu Ruangan dapat diselesaikan.

syarat untuk mencapai jenjang Sarjana pada Universitas Gunadarma.

penulisan skripsi ini masih banyak terdapat kelemahan dan kekurangan. Oleh sebab itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca untuk memperbaiki penulisan ini agar lebih baik lagi.

sebesar-besarnya kepada:

berharap semoga penulisan ilmiah ini dapat berguna dan bermanfaat bagi semua pembaca.

LEMBAR ORIGINALITAS i LEMBAR PENGESAHAN .ii ABSTRAK .iii KATA PENGANTAR ...iv DAFTAR ISI...vi DAFTAR GAMBAR viii DAFTAR TABEL ..ix BAB 1 PENDAHULU .1

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ...5

BAB 3 PERANCANGAN ALAT ...25

BAB 4 HASIL DAN ANALISIS 46

BAB 5 PENUTUP .56

DAFTAR PUSTAKA 58 LAMPIRAN

Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 2.6 Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5 Gambar 3.6 Gambar 3.7 Gambar 3.8 Gambar 3.9

Skematik mikrokontroler ATMega8535 ..5 Struktur motor DC .14 Skematik IC L293 ..16 Rangkaian sensor PIR ...18 Cara Kerja sensor LM35 19 Skematik Rangkaian Interface LCD .............................................21 Rancangan alur kerja kipas angin otomatis26 Rancangan rangkaian alat secara keseluruhan ...27 Rancangan alat secara detail 1 ...28 Rancangan alat secara detail 2 ..28 Rancangan alat secara detail 3 ...29 Rancangan alat secara detail 4 ...29 Rancangan alat secara detail 5 ...30 Rancangan alat secara detail 6 ..31 Rancangan alat secara detail 7 ...31

Gambar 3.10 Desain maket alat tampak depan32 Gambar 3.11 Flowchart program kipas angin otomatis ...34 Gambar 3.12 Blok proses downloader .43 Gambar 3.12 Konfigurasi program kipas angin otomatis 44 Gambar 4.1 Pengujian cara kerja sensor PIR pada kipas angin otomatis ..46

Tabel 2.1 Daftar bit register ADMUX ....9 Tabel 2.2 Konfigurasi bit 6 & 7 register ADMUX .9 Tabel 2.3 Konfigurasi channel ADC .10 Tabel 2.4 Daftar bit register ADCSRA .10 Tabel 2.5 Konfigurasi faktor pembagi frekuensi clock CPU 12 Tabel 2.6 Daftar bit register SFIOR ..12 Tabel 2.7 Konfigurasi pemicu eksternal operasi ADC .13 Tabel 2.8 Daftar Pin LCD HD44780 21 Tabel 3.1 Spesifikasi rancangan program kipas angin otomatis ...35 Tabel 4.1 Hasil pengujian jarak deteksi gerakan manusia 47 Tabel 4.2 Hasil pengujian pengukuran suhu .48 Tabel 4.3 Pengujian Kecepatan Kipas Angin ...50 Tabel 4.4 Pengujian kerja LCD .....51 Tabel 4.5 Pengujian kerja kipas angin otomatis 53

1.1

Latar Belakang Masalah

orang di dunia. Iklim yang tidak menentu, meningkatnya tinggi permukaan air laut, dan meningkatnya suhu di seluruh penjuru bumi merupakan beberapa efek yang timbul dari pemanasan global. Peristiwa ini terjadi karena meningkatnya konsentrasi gas-gas rumah kaca seperti karbon dioksida, akibat aktivitas manusia, sehingga radiasi matahari yang seharusnya dipantulkan kembali dari bumi setelah masuk ke bumi, menjadi terperangkap.

gas rumah kaca. Pertama, mencegah karbon dioksida dilepas ke atmosfer dengan menyimpan gas tersebut atau komponen karbon-nya di tempat lain, yang disebut carbonsequestration (menghilangkan karbon). Kedua, mengurangi produksi gas rumah kaca. Salah satu cara yang bisa dilakukan untuk mengurangi produksi gas rumah kaca adalah dengan menghemat penggunaan energi listrik.

tujuan para penduduk daerah sebagai kota pariwisata, tempat mencari nafkah, sampai dengan tempat menuntut ilmu. Akibat dari berbagai macam tujuan para pendatang tersebut, maka kota Jakarta menjadi kota yang sangat dinamis dengan pembangunan gedung-gedung perkantoran, gedung sekolah, pusat perbelanjaan, bahkan sampai dengan perumahan untuk tempat tinggalpun meningkat dengan tajam, sehingga memiliki kontribusi yang tinggi dalam penggunaan energi listrik.

dijumpai rumah-rumah atau kamar-kamar yang tersedia kurang memenuhi persyaratan kesehatan, seperti misalnya kurangnya ventilasi, ruang yang terlalu sempit, dan penggunaan satu ruang digunakan secara bersama sehingga menjadi terasa sempit. Berdasarkan pada kondisi tersebut, dalam penyegaran ruangan yang

tersedia menggunakan alat bantu yang terjangkau seperti kipas angin, sering kali dibiarkan menyala terus menerus tanpa memperdulikan efek pemborosan listriknya.

diperlukan dalam melakukan kegiatan penghematan energi listrik ini, yaitu saat mematikan alat-alat listrik yang tidak digunakan, contohnya mematikan kipas angin saat tidak ada orang yang menggunakan, atau mengurangi kecepatan putar kipas angin saat udara tidak terlalu panas. Namun, tidak semua orang mau melakukan hal yang mudah ini karena malas, lupa dan sebagainya, sehingga membiarkan kipas angin menyala, dan tidak hemat listrik. Untuk itu, dibutuhkanlah sebuah kipas angin yang mampu menyala dan mati, serta mengatur kecepatan putar kipasnya secara otomatis agar mampu menangani masalah pemborosan energi listrik tersebut.

1.2

Rumusan Masalah

kipas angin yang mampu menyala dan mati secara otomatis yang dirancang ini mampu melakukan penghematan energi listrik?

1.3

Batasan Masalah

dengan teknik pengaktifan dan pengaturan kecepatan kipas angin otomatis, mulai dari input, proses, hingga outputnya.

1.4

Tujuan Penelitian

bekerja berdasarkan pada keberadaan manusia, dan mengatur kecepatan putar kipasnya berdasarkan pada pengukuran suhu ruangan secara otomatis.

1.5

Metode Penelitian

beberapa tahap, yaitu:

1.6

Sistematika Penulisan

penulisan menjadi beberapa bab, yaitu sebagai berikut: BAB I Pendahuluan

BAB II Tinjauan Pustaka

BAB III Analisa dan Cara Kerja Rangkaian

BAB IV Pengoperasian dan Pengujian

BAB V Penutup

dasar. Teori-teori tersebut meliputi komponen utama alat dan software-nya. Komponen utama alat ini terdiri dari mikrokontroler ATMEGA8535, motor DC, sensor PIR, sensor LM35, serta software-nya berupa pemrograman bahasa C.

2.1

Mikrokontroler ATMEGA8535 sebagai Prosessor

memiliki arsitektur RISC 8 bit, yaitu sebuah arsitektur komputer dengan instruksiinstruksi dan jenis eksekusi yang paling sederhana. Pada mikrokontroler ATMEGA8535, semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 (satu) siklus clock. Berikut ini adalah gambar skematik mikrokontroler ATMEGA8535.

Sumber: http://students.ukdw.ac.id/~robotic/Training%20Microcontroller%20For%20Begi nner%20(B.%20Arifianto).pdf

adalah sebagai berikut :

Detail spesfikasi ATMega8535 adalah sebagai berikut:

menjadi sinyal digital yang disebut Analog to Digital Converter (ADC). Penjelasan tentang ADC pada ATMEGA8535 akan dibahas sebagai berikut. 2.1.1 Analog to Digital Converter

8535. Dengan adanya fitur ini kita tidak perlu menggunakan ADC0804 untuk membaca sinyal analog. ATmega8535 memiliki 8 channel input ADC, dan hasil pembacaan ADC-nya beresolusi maksimum 10 bit. Adapun fitur dari ADC ATMega8535 adalah sebagai berikut:

Mode operasi ADC terbagi menjadi 2 yaitu sebagai berikut:

tegangan input. Konversi dimulai ketika bit ADSC di-set dan bit ini tetap set sampai satu kali konversi selesai, setelah itu bit ini otomatis di clear CPU.

sampel tegangan input lalu dikonversi dan hasilnya ditampung di register ADCH dan ADCL secara terus menerus) Berikut adalah daftar register untuk menentukan setting ADC:

1

Bit 7 Bit 6 REFS1 REFS0

Bit 5 ADLAR

Bit 4 Bit 3 MUX3

Bit 2 MUX2

Bit 1 MUX1

Bit 0 MUX0

2

Bit 7 ADEN

Bit 6 ADSC

Bit 5 ADFR

Bit 4 ADIF

Bit 3 ADIE

Bit 2

Bit 1

Bit 0

ADPS2 ADPS1 ADPS0

Bit 7 ADEN (ADC Enable)

Bit 6 ADSC (ADC Start Conversion)

Bit 5 ADATE (ADC Auto Trigger Enable)

Bit 4 ADIF (ADC Interupt Flag)

Bit 3 ADIE (ADC Interupt Enable)

Bit 2, 1 dan 0 ADPS2, ADPS1 dan ADPS0 (ADC Prescaler Select Bit)

3

Bit 7

Bit 6

Bit 5

Bit 4 -

Bit 3

Bit 2

Bit 1 PSR2

Bit 0 PSR10

ADTS2 ADTS1 ADTS0

ACME PUD

2.2

Motor DC sebagai Penggerak Kipas Angin

DC adalah motor yang memerlukan suplai tegangan searah pada kumparan jangkar dan kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Motor DC terdapat dalam berbagai ukuran dan kekuatan, masing masing didesain untuk keperluan yang berbeda-beda namun secara umum memiliki fungsi dasar yang sama yaitu mengubah energi elektrik menjadi energi mekanik.

dialiri arus di dalam medan magnet. Kawat yang membentuk loop ditempatkan sedemikian rupa di antara dua buah magnet permanen. Bila arus mengalir pada kawat, arus akan menghasilkan medan magnet sendiri yang arahnya berubah-ubah terhadap arah medan magnet permanen sehingga menimbulkan putaran. Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Terdapat 2 cara untuk mengatur tingkat kecepatan putar motor DC, yaitu dengan meningkatkan tegangan dinamo maka kecepatan putar kipas akan meningkat, dan dengan menurunkan arus medan maka akan kecepatan putar kipas. Berikut ini adalah gambar 2.2 tentang struktur motor DC.

Sumber:

http://pictureofgoodelectroniccircuit.blogspot.com/2011/02/dc-motor-

which-has-three-main.html

memiliki tiga komponen utama:

menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan.

elektromagnet. Dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan

selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo.

untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo. Commutator juga membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya.

banyaknya putaran per menit adalah sebagai berikut :

Keterangan: RPM Max = Nilai maksimal dari RPM (RPM) F = Frekuensi jala-jala (Hz) P = Jumlah kutub pada motor DC

2.3

IC L293 sebagai Motor Driver

mampu melayani 4 buah beban dengan arus nominal 600 mA hingga maksimum 1.2 A. Keempat channel inputnya didesain untuk dapat menerima masukan level logika TTL. Biasa dipakai sebagai driver relay, motor DC, motor steper maupun pengganti transistor sebagai saklar dengan kecepatan switching mencapai 5kHz. Driver tersebut berupa dua pasang rangkaian h-bridge yang masing-masing dikendalikan oleh enable 1 dan enable 2.

sebagai berikut

penuh motor DC, dan untuk pengaturan kecepatan motor DC dapat dilakukan dengan metode PWM (Pulse Width Modulation) untuk kecepatan rotasi yang bervariasi tergantung dari level highnya. 2.3.1 Pulse Width Modulation

mengendalikan kecepatan motor DC. PWM ini bekerja dengan cara membuat gelombang persegi yang memiliki perbandingan pulsa high terhadap pulsa low yang telah tertentu, biasanya diskalakan dari 0 hingga 100%. Gelombang persegi ini memiliki frekuensi tetap (biasanya max 10 KHz) namun lebar pulsa high dan low dalam 1 periode yang akan diatur. Perbandingan pulsa high terhadap low ini akan menentukan jumlah daya yang diberikan ke motor DC.

PWM adalah sebagai berikut:

Keterangan: RPM = Jumlah putaran per menit (RPM) RPM Max = Nilai maksimal dari RPM (RPM) PWM = Nilai PWM dengan nilai maksimal 255

2.3

Passive Infrared Receiver sebagai Pendeteksi Manusia

infrared. Akan tetapi, tidak seperti sensor infrared kebanyakan yang terdiri dari IR LED dan fototransistor. PIR tidak memancarkan apapun seperti IR LED. Sesuai dengan namanya Passive, sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki oleh setiap objek bergerak yang terdeteksi olehnya. Berikut ini adalah gambar 2.4 yang menerangkan tentang diagram rangkaian sensor PIR.

Sumber: http://bagusrifqyalistia.wordpress.com/2008/09/12/cara-kerja-sensor-pir/

lensa Fresnel, IR filter, pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator. Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja disebabkan karena adanya IR Filter yang menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif. IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Jadi, ketika seseorang berjalan melewati sensor, sensor akan menangkap pancaran sinar inframerah pasif yang dipancarkan oleh tubuh manusia

yang memiliki suhu yang berbeda dari lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitride, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik. Kemudian sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus tersebut yang kemudian dibandingkan oleh komparator sehingga menghasilkan output.

2.4

LM35 sebagai Pendeteksi Suhu

mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Cara kerja sensor LM35 dapat dilihat pada gambar 2.4 berikut ini.

Sumber: http://ilham99.ngeblogs.com/2009/10/04/pengertian-sensor/

ini harus dipertimbangkan dan ditangani dengan baik karena hal ini dapat menyebabkan kesalahan pengukuran. Seperti sensor suhu jenis RTD PT100 atau PT1000 misalnya, komponen ini tidak boleh dieksitasi oleh arus melebihi 1 miliampere, jika melebihi, maka sensor akan mengalami selfheating yang menyebabkan hasil pengukuran senantiasa lebih tinggi dibandingkan suhu yang sebenarnya. Berikut ini adalah spesifikasi dari sensor LM35:

suhu yang dideteksi oleh sensor LM35 adalah sebagai berikut:

Keterangan: Suhu = Suhu yang dideteksi oleh sensor LM35 (C) V = Besar tegangan yang dihasilkan (mV)

dengan tepat, maka besarnya suhu yang diterima LM35 harus dikonversi terlebih dahulu menggunakan rumus berikut ini:

Suhu ADC = Nilai suhu yang terbaca pada mikrokontroler Suhu = Nilai suhu yang terdeteksi oleh sensor LM35 (C)

2.5

Liquid Crystal Display sebagai Layar Tampilan

mikrokontroller seperti ATMEGA8535. Sesuai standarisasi yang cukup terkenal digunakan banyak vendor LCD, yaitu HD44780, yang memiliki chip kontroler Hitachi 44780. LCD bertipe ini memungkinkan pemrogram untuk

mengoperasikan komunikasi data secara 8 bit atau 4 bit. Berikut adalah rangkaian interface LCD dan susunan umum kaki LCD bertipe HD44780.

jalur (3 untuk jalur kontrol & 4 untuk jalur data). Jika menggunakan jalur data 8 bit maka akan ada 11 jalur (3 untuk jalur kontrol & 8 untuk jalur data). Tiga jalur kontrol ke LCD ini adalah EN (Enable), RS (Register Select) dan R/W (Read/Write).

Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low 0 dan set pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Ketika dua jalur yang lain telah siap, set EN dengan logika 1 dan tunggu untuk sejumlah waktu tertentu (sesuai dengan datasheet dari LCD tersebut ) dan berikutnya set EN ke logika low 0 lagi.

akan dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti clear screen, posisi petunjuk, dll). Ketika RS berlogika high 1, data yang dikirim adalah data

teks yang akan ditampilkan pada tampilan LCD. Sebagai contoh, untuk menampilkan huruf T pada layar LCD maka RS harus diset logika high 1.

maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD. Ketika R/W berlogika high 1, maka program akan melakukan pembacaan memori dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum kaki R/W selalu diberi logika low 0.

2.6

Bahasa C sebagai Bahasa Program Mikrokontroler

yang

dapat

dibaca

oleh

mikrokontroler

ATMEGA8535,

yaitu

bahasa

pemrograman C. Bahasa C merupakan perkembangan dari bahasa BCPL yang dikembangkan oleh Martin Richards pada tahun 1967. Aplikasi bahasa C :

Kelebihan Bahasa C

menyediakan software khusus yang dapat diunduh dari website resmi Atmel. Software tersebut adalah AVR Studio. Untuk melakukan pemindahan dari komputer ke dalam chip, dapat digunakan beberapa cara seperti menggunakan kabel JTAG atau menggunakan STNK buatan Atmel.

2.7

Persentase Kesalahan Pengukuran

kesalahan pengukuran. Perbedaan yang muncul akibat pengukuran bisa diakibatkan oleh banyak hal salah satunya kesalahan sistematis. Selisih antara pengukuran dan perhitungan merupakan faktor besarnya kesalahan pengukuran.

pengukuran harus dibandingkan dengan hasil perhitungan. Nilai untuk Ketidak Pastian Relatif (KTPr) dari suatu percobaan dapat dihitung menggunakan rumus berikut.

Keterangan: T = Selisih nilai pengukuran dengan nilai teori T = Nilai teori Sehingga didapat persamaan untuk Persentase Kesalahan (PK) pengukuran:

ada 2 hal penting yang harus diperhatikan yaitu cara kerja alat tersebut dari tahap input hingga output, juga bentuk pemrograman yang ditanamkan ke dalam mikrokontrolernya. Agar alat tersebut dapat bekerja sesuai yang diinginkan, maka terlebih dahulu harus dibuat perancangan alat, yang terdiri dari perancangan perangkat keras dan perangkat lunak atau pemrogramannya.

3.1

Perancangan Perangkat Keras

hemat energi akan mencakup 3 bahasan. Pertama, perancangan alur kerja rangkaian, yaitu tentang rancangan awal cara kerja alat secara bertahap. Kedua, perancangan rangkaian alat, yang membahas seputar bagaimana alat dirancang. Dan ketiga, perancangan maket alat, yang membahas tentang rancangan bentuk jadi alat.

3.1.1 Perancangan Alur Kerja Alat

masukan, blok proses, dan blok keluaran. Gambar 2.1 berikut ini adalah gambar diagram rancangan alur kerja alat, serta penjelasannya.

Blok aktivator berfungsi sebagai pengaktif atau pemberi sumber tegangan ke ketiga blok di bawahnya, yaitu blok input, blok proses, dan blok output.

berasal dari pendeteksian ada atau tidaknya keberadaan manusia menggunakan sensor PIR, dan suhu ruangan menggunakan sensor LM35. Hasil pendeteksian kedua sensor ini digunakan sebagai masukan ke blok proses.

dari sensor PIR dan sensor LM35 diteruskan ke blok proses, yaitu mikrokontroler ATMEGA8535 untuk memproses dan menentukan output ke port PC0 & PC1 ATMEGA8535, dan selanjutnya diteruskan ke driver motor L293.

untuk menampilkan suhu & IC L293, untuk menggerakkan motor DC. Tegangan +12V yang masuk ke L293 digunakan untuk memperkuat tegangan yang masuk ke Motor DC, sehingga Motor DC pun dapat berputar.

3.1.2 Perancangan Rangkaian Alat

rangkaian alat sesuai dengan alur kerja alat. Setiap komponen elektronika yang digunakan pada alat ini memiliki fungsi yang berbeda-beda, namun saling mendukung satu sama lain. Oleh karena itu, bentuk desain rangkaian alat dibuat agar menjadi kaidah dalam pemasangan komponen-komponen elektronikanya.Di bawah ini adalah gambar 3.2 yang menggambarkan rancangan rangkaian alat secara keseluruhan.

komponen utama dan komponen pendukung pada rangkaian alat akan dijelaskan sebagai berikut.

1) Sebuah Resistor & kapasitor polar dihubungkan ke port Reset

2) 1 Xtal dan 2 kapasitor non polar dihubungkan ke port Xtal1 & Xtal2

3) Vout sensor LM35 dihubungkan ke port A.0 ATMEGA8535. Berikut ini

4) Vout sensor Sensor PIR dihubungkan dengan port B.0 ATMEGA8535.

5) Pin 10 L293 dihubungkan ke port C.0 ATMEGA8535, pin 15 IC L293

6) Motor DC dihubungkan ke pin output L293 yaitu pin 11 & 14. Berikut ini

7) Liquid Crystal Display (LCD) dihubungkan dengan port C.0 sampai C.8.

3.1.3 Perancangan Maket Alat

komponen-komponen utamanya dapat berfungsi tanpa saling mengganggu satu sama lain. Maket ini dibagi menjadi 4 bagian, yang terdiri dari bagian sensor PIR, bagian sensor LM35, bagian kipas angin, dan bagian kotak komponen. Gambar 3.9 berikut ini adalah gambar tentang rancangan maket kipas angin otomatis.

terdapat papan PCB rangkaian elektronika alat. Kipas angin diletakkan pada bagian atas maket, yang ditujukan agar hembusan anginnya tidak mengganggu sensor PIR dan LM35 yang diletakkan di depan boks maket. Kemudian, sensor PIR diletakkan di depan boks maket dan diarahkan searah dengan hembusan angin kipas angin, agar mampu mendeteksi keberadaan manusia di depan kipas angin. Dan untuk sensor LM35 diletakkan di depan boks maket, agar mampu mendeteksi suhu tanpa terganggu hembusan angin dari kipas angin. Sedangkan untuk LCD, dipasang di depan agar mudah mengetahui nilai suhu & kecepatan putar kipas.

3.2

Perancangan Program

tahap pembuatan algoritma program yaitu mendesain flowchart dari program, kemudian pembuatan program yaitu membuat program dalam bahasa C, dan terakhir tahap pengisian program yaitu memasukkan program yang sudah dibuat dalam bahasa C ke dalam mikrokontroler ATMEGA8535.

3.2.1 Algoritma Program

energi, maka dibuatlah sebuah diagram flowchart yang menjelaskan cara kerja alat tahap demi tahap berdasarkan pemrograman yang akan dimasukkan ke dalamnya. Flowchart program dari alat kipas angin otomatis dapat dilihat pada gambar 3.10 berikut ini.

atas terbagi menjadi beberapa langkah, yaitu sebagai berikut:

otomatis dapat dijabarkan pada tabel 3.1 berikut ini.

Ge

ada 4 kondisi dimana kipas & LCD mati, 3 kondisi dimana kipas & LCD menyala, dan 1 kondisi dimana kipas mati & LCD menyala.

3.2.2 Pembuatan Program

menggunakan bahasa C. Berikut ini adalah program bahasa C untuk kipas angin otomatis hemat energi beserta penjelasan programnya.

memanggil library pengarah pre-processor, dalam hal ini pre-processor adalah ATmega8535, serta pemanggilan fungsi pustaka stdio, delay, dan LCD. Listing program untuk pemanggilan library tersebut adalah sebagai berikut.#include #include #include #include

PORTC.1 sebagai kipas2, PORTC.2 sebagai fungsi PWM, dan tipe tegangan referensi dengan nilai ADC 0x40. Listing program untuk pendefinisian tersebut adalah sebagai berikut.#define kipas1 PORTC.0 #define kipas2 PORTC.1 #define pwm PORTC.2 #define ADC_VREF_TYPE 0x40

dihubungkan ke PORTD harus diinisialisasi terlebih dahulu dengan menggunakan listing program berikut ini.#asm

#endasm

periodik ketika Timer 0 overflow. Lamanya tergantung nilai Timer/Counter 0 (TCNT0). Periode pulsa ditentukan oleh TCNT0. Nilai maksimumnya 0xFF atau 255d. Duty cycle PWM untuk motor kipas angin ditentukan oleh nilai npwm. Nilai maksimum npwm adalah 255. Listing program untuk perintah tersebut adalah sebagai berikut.unsigned char cont, npwm; interrupt [TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr(void) {

}

berupa perintah untuk menghentikan kipas dengan memberikan nilai 0 ke kipas1, kipas2, dan npwm. Listing program untuk perintah tersebut adalah sebagai berikut.void stop(void) {

}

dengan kecepatan pelan dengan memberikan nilai kipas1 = 0, kipas2 = 1, dan npwm = 75. Listing program untuk perintah tersebut adalah sebagai berikut.void pelan(void) {

}

dengan memberikan nilai kipas1 = 0, kipas2 = 1, dan npwm = 150. Listing program untuk perintah tersebut adalah sebagai berikut.void sedang(void) {

}

dengan kecepatan penuh dengan memberikan nilai kipas1 = 0, kipas2 = 1, dan npwm = 255. Listing program untuk perintah tersebut adalah sebagai berikut.void kencang(void) {

}

untuk ADMUX = adc_input| ADC_VREF_TYPE, ADCSRA|=0x40, serta inisialisasi tipe data yang ditampilkan di LCD. Listing program untuk perintah tersebut adalah sebagai berikut.unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) {

} unsigned char buff[33]; void lcd_putint(unsigned int dat) {

}

dikonfigurasikan sebagai input (PA0 s/d PA7). Listing program untuk perintah tersebut adalah sebagai berikut.void main(void) {

dikonfigurasikan sebagai input (PB0 s/d PB7). Listing program untuk perintah tersebut adalah sebagai berikut.

dikonfigurasikan sebagai output (PC0 s/d PC7). Listing program untuk perintah tersebut adalah sebagai berikut.

dengan nilai ADC_VREF_TYPE, ADCSRA dengan nilai 0x85, dan SFIOR dengan nilai 0xEF. Listing program untuk perintah tersebut adalah sebagai berikut.

lanjutkan ke baris program selanjutnya. Listing program untuk perintah tersebut adalah sebagai berikut.

ADC agar sesuai dengan suhu sebenarnya. Setiap rangkaian memiliki error yg berbeda-beda. jadi nilai untuk kalibrasi harus disesuaikan. Listing program untuk perintah tersebut adalah sebagai berikut.

tampilkan Suhu= XC, dengan X sebagai nilai suhunya. Jeda waktu 0,5 detik pada LCD dibutuhkan agar LCD tidak terlalu cepat melakukan perubahan pada layarnya. Listing program untuk perintah tersebut adalah sebagai berikut.

pelan dan tampilkan Suhu= XC, dengan X sebagai nilai suhunya. Jeda waktu 0,5 detik pada LCD dibutuhkan agar LCD tidak terlalu cepat melakukan perubahan pada layarnya. Listing program untuk perintah tersebut adalah sebagai berikut.

sedang dan tampilkan Suhu= XC, dengan X sebagai nilai suhunya. Jeda waktu 0,5 detik pada LCD dibutuhkan agar LCD tidak terlalu cepat melakukan perubahan pada layarnya. Listing program untuk perintah tersebut adalah sebagai berikut.

Suhu= XC, dengan X sebagai nilai suhunya. Jeda waktu 0,5 detik pada LCD dibutuhkan agar LCD tidak terlalu cepat melakukan perubahan pada layarnya. Listing program untuk perintah tersebut adalah sebagai berikut.

panggil subrutin stop dan tampilkan Suhu= XC, dengan X sebagai nilai suhunya. Jeda waktu 0,5 detik pada LCD dibutuhkan agar LCD tidak terlalu cepat melakukan perubahan pada layarnya. Listing program untuk perintah tersebut adalah sebagai berikut.

}

3.2.3 Pengisian Program

harus dilakukan beberapa langkah seperti pada gambar 3.11 berikut ini.

mengubah program sumber assembly atau C menjadi program obyek melalui proses assembly terlebih dahulu. Untuk melakukan proses assembly dibutuhkan sebuah program yang disebut program assembler yang berfungsi melakukan konversi ke dalam program obyek di mana program obyek tersebut dapat berbentuk HEX atau BIN. Selain program obyek program assembler juga dapat menghasilkan file listing assembly.

didownload ke dalam sistem mikrokontroler menggunakan Programmer ISP melalui ISP Port. Proses pemrograman dapat menggunakan ISP Cable atau DUISP untuk computer yang menggunakan Port USB. Berikut ini adalah gambar 3.12 yaitu konfigurasi dari program kipas angin otomatis.

akan dijelaskan sebagai berikut:

ini akan dilakukan pembahasan tentang uji coba alat. Pengujian alat kipas angin terbagi menjadi pengujian jarak deteksi gerakan manusia, pengujian ketepatan deteksi suhu, pengujian kecepatan kipas angin, dan pengujian kerja kipas angin otomatis.

4.1

Pengujian Jarak Deteksi Gerakan Manusia

mendeteksi keberadaan manusia berdasarkan gerakan & pancaran gelombang infra merah yang berasal dari manusia. Pengujian kemampuan sensor PIR ini dimaksudkan untuk mengetahui jarak efektif dari sensor PIR, yang memiliki jarak pendeteksian maksimal 1000 cm, saat mendeteksi gerakan manusia. Bentuk pengujiannya adalah seperti pada gambar 4.1 berikut ini.

dengan melakukan gerakan tangan atau anggota tubuh lainnya di depan sensor

PIR dengan berbagai variasi jarak. Hasil dari pengujiannya dapat dilihat pada tabel 4.1 berikut ini.

PIR mendeteksi gerakan yang berbeda-beda sesuai dengan jarak pendeteksiannya. Kategori gerakan manusia yang terdeteksi terbagi menjadi 3 dimana semakin jauh jaraknya, maka semakin besar gerakan yang diperlukan untuk terdeteksi oleh sensor PIR. Penjelasan mengenai kategori gerakan manusia adalah sebagai berikut:

240 cm, karena pada jarak ini semua bentuk gerakan manusia dapat dideteksi oleh sensor PIR.

4.2

Pengujian Pengukuran Suhu

sensor LM35. Rumus perbandingan besarnya tegangan listrik yang dihasilkan dengan suhu yang dideteksi oleh sensor LM35 adalah sebagai berikut:

Keterangan: Suhu = Suhu yang dideteksi oleh sensor LM35 (C) V = Besar tegangan keluaran sensor LM35 (mV)

mendeteksi suhu, maka harus dilakukan pengujian dengan menggunakan rumus di atas. Berikut ini adalah hasil pengujiannya yang terdapat pada tabel 4.2.

pengukuran ini adalah tepat untuk mengetahui seberapa besar nilai suhu yang dideteksi oleh sensor LM35.

4.3

Pengujian Kecepatan Kipas Angin

bahwa frekuensi jala-jala (F) yang digunakan adalah 50 Hz dan jumlah kutub motor DC (P) adalah 2, maka besarnya kecepatan maksimal (RPM Max) dari

sebesar 3000 putaran per menit, sedangkan untuk menghitung kecepatan putaran kipas yang dipengaruhi nilai PWM dapat dilakukan dengan menggunakan rumus

yang sudah diprogram menggunakan bahasa C ke dalam ATMEGA8535 yaitu 0, 75, 150, dan 255. Hasil pengujiannya terdapat pada tabel 4.3 berikut ini.

No.

Nilai PWM 1 2 3 4

pengamatan memiliki nilai yang berbeda dengan perhitungan. Persentase kesalahan pengukuran (PK) dari percobaan di atas dihitung dengan menggunakan rumus berikut. Nilai PWM 0: PK = 100% = 100%

Nilai PWM 75:

Nilai PWM 255:PK = 100% = 100%

Sehingga nilai rata-rata persentase kesalahan pada pengujian ini adalah:

4.4

Pengujian Kerja LCD

kipas. Untuk mengetahui LCD bekerja dengan benar atau tidak, maka diperlukan sebuah pengujian terhadap LCD. Pengujian ini dilakukan dengan cara memanaskan sensor LM35 menggunakan api, kemudian mengamati kecepatan putar kipas dan membandingkan hasilnya dengan tampilan pada LCD. Berikut ini adalah hasil dari pengujian kerja LCD.

5

6

7

8

9

10

keterangan yang ditampilkan di LCD. Tampilan di LCD juga berlangsung secara cepat seiring dengan perubahan nilai suhu. Hal ini disebabkan dalam pemrogramannya, LCD diberikan jeda waktu pembacaan suhu sebesar 0,5 detik agar LCD tidak terlalu cepat dalam menampilkan perubahan suhu.

4.5

Pengujian Kerja Kipas Angin Otomatis

komponen keluaran, maka pengujian terakhir adalah pengujian kerja kipas angin otomatis secara keseluruhan. Pengujian ini dilakukan dengan menggabungkan seluruh pengujian sebelumnya untuk mengetahui bahwa alat kipas angin otomatis ini bekerja sesuai dengan pemrograman yang ditanamkan ke dalamnya. Hasil dari pengujiannya tertera pada tabel 4.4 berikut ini.

an

4.

C

te

ke

tegangan 5 Volt digunakan sebagai sumber tegangan ATMEGA8535, L293, PIR, dan LM35.

mikrokontroler ATMEGA8535. Pada saat sensor PIR aktif maka sensor PIR akan mengirimkan sinyal digital berlogika 0 dengan tegangan 0 Volt ke mikrokontroler, atau berlogika 1 dengan tegangan 5 Volt jika PIR tidak aktif. Sedangkan sensor LM35 mengirimkan besar suhu yang diterimanya dalam bentuk sinyal analog ke mikrokontroler, dan ATMEGA8535 mengkonversinya ke sinyal digital dengan bantuan ADC pada port A.

yang terhubung ke pin Xtal1 & Xtal2. Kemudian, input dari sensor PIR & suhu diolah untuk ditentukan output yang sesuai dengan pemrograman bahasa C yang ditanamkan ke dalam mikrokontroler. Output ini selanjutnya dikirim ke port C.0 & port C.1, sedangkan port C.2 digunakan untuk mengirim sinyal PWM (Pulse Width Modulator). Untuk menggerakkan kipas angin, ATMEGA8535 akan mengirimkan sinyal digital berlogika 0 ke port C.0, dan logika 1 ke port C.1.

ke port 10 & 15 L293 untuk memutar motor kipas angin. L293 memanfaatkan sumber tegangan 12 Volt untuk menguatkan putaran motor kipas angin. Jika kutub positif (+) kipas angin menerima logika 1 & kutub negatifnya (-) menerima logika 0, maka kipas angin akan berputar. Sedangkan, jika kutub positif (+) menerima logika 0 & kutub negatifnya (-) menerima logika 0, maka kipas angin akan berhenti. Sedangkan, Kecepatan putar kipas angin ditentukan dengan nilai PWM yang masuk ke port 9 (Enable2) L293. Nilai PWM ini dipengaruhi oleh besarnya suhu yang diterima sensor suhu. Sedangkan keluaran mikrokontroler untuk LCD berupa tampilan nilai suhu pada baris pertama LCD dan tampilan kecepatan putar kipas pada baris kedua LCD.

dapat ditarik simpulan, beserta saran yang diperlukan untuk mengatasi kelemahan dari alat.

5.1

Simpulan

rancangannya, dimana jika tidak terdeteksi adanya gerakan maka kipas akan diam, dan jika terdeteksi adanya gerakan maka kipas akan bekerja. Jarak pendeteksian gerakan antara 10 cm hingga 240 cm, dan jika lebih dari 240 cm maka semakin susah untuk mendeteksi gerakan. Selanjutnya, pergerakan kipas ini dipengaruhi oleh suhu, dimana jika suhu ruangan meningkat maka kecepatan putaran kipas angin juga akan semakin meningkat.

putaran kipas sehingga kipas hanya dapat berputar sebentar setelah terdeteksi gerakan. Tanpa adanya gerakan yang terus menerus menyebabkan kipas mudah mati. Hal ini dikarenakan jeda waktu dalam pemrogramannya digunakan untuk pembacaan suhu agar pembacaan suhunya terjadi secara langsung. Jika jeda waktu dimasukkan ke pergerakan kipas, maka tampilan pada LCD bisa berlangsung cepat atau menunggu jeda waktu kipas selesai terlebih dahulu.

5.2

Saran

solusi terhadap kelemahan alat. Saran dalam perancangan dan pembuatan alat yaitu ditanamkannya pemrograman yang lebih tepat agar alat ini mampu memutar kipas dengan jeda waktu yang lama sekaligus pembacaan suhu yang terjadi secara cepat.

Lingga Wardhana. Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATMega8535 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi. Yogyakarta. Penerbit Andi. 2006. Ardi Winoto. Mikrokontroler AVR ATmega8/32/16/8535 dan Pemrogramannya dengan Bahasa C pada WinAVR. Bandung. Penerbit Informatika. 2008. Prihono. Jago Elektronika secara Otodidak. Jakarta. Kawan Pustaka. 2009. Wasito S. Vandemekum Elektronika. Jakarta. Gramedia Pustaka Utama. 1992. Widodo Budiharto. 10 Proyek Robot Spektakuler. Jakarta. Elex Media Komputindo. Tri Wibowo. Sensor Kehadiran Orang Sebagai Saklar Otomatis Suatu Ruangan. Semarang. Teknik Elektro Fakultas Teknik UNDIP. 2011. Didik Wiyono, S.T. Panduan Praktis Mikrokontroler Keluarga AVR

Menggunakan DT-Combo AVR-51 Starter Kit dan DT-Combo AVR Exercise Kit. Surabaya. Innovative Electronics. 2007.

Gambar rangkaian skematik kipas angin otomatis

Listing program kipas angin otomatis: #include #include #include #include #define kipas1 PORTC.0 #define kipas2 PORTC.1 #define pwm PORTC.2

#define ADC_VREF_TYPE 0x40 #asm

#endasm unsigned char cont, npwm; interrupt [TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr(void) {

} void stop(void) {

} void pelan(void) {

} void sedang(void) {

} void kencang(void) {

} {

} unsigned char buff[33]; void lcd_putint(unsigned int dat) {

} void main(void) {

// // //

TC

TC

OC

AD

AD

SF

lcd

wh {

}

Galeri Prototype Kipas Angin Otomatis

Tampilan LCD untuk suhu 29C & ada gerakan manusia

Tampilan LCD untuk suhu 37C & ada gerakan manusia