Download doc - Rancang Bangun Alat Pendingin Ruangan Otomatis Berbasis Keberadaan Manusia Dan Suhu Ruangan

UNIVERSITAS GUNADARMA FAKULTAS ILMU KOMPUTER & TEKNOLOGI INFORMASI

RANCANG BANGUN ALAT PENDINGIN RUANGAN OTOMATIS BERBASIS

KEBERADAAN MANUSIA DAN SUHU RUANGAN

Disusun Oleh:

Nama : Taufik Hidayat

NPM : 21107657

Jurusan : Sistem Komputer

Pembimbing : Dr. Lussiana ETP, SSi., MT.

Diajukan Guna Melengkapi Sebagian Syarat Dalam Mencapai

Gelar Sarjana Strata Satu (S1)

Jakarta

2011

LEMBAR ORIGINALITAS & PUBLIKASI

Yang bertanda tangan di bawah ini,

N a m a : Taufik Hidayat

NPM : 21107657

Jurusan : Sistem Komputer

Fakultas : Ilmu Komputer

Judul Skripsi : Rancang Bangun Alat Pendingin Ruangan Otomatis

Berbasis Keberadaan Manusia Dan Suhu Ruangan

Dengan ini menyatakan bahwa tulisan ini adalah merupakan hasil karya

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.

Demikian, pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tidak

dipaksakan.

Depok, Agustus 2011

Taufik Hidayat

i

LEMBAR PENGESAHAN

Komisi Pembimbing

No Nama Kedudukan

1 Dr. Lussiana ETP, SSi., MT. Ketua

2 Dr.rer.nat. Avinanta Tarigan Anggota

3 Drs. Lingga Hermanto, MM., MSi. Anggota

Tanggal Sidang: 19 November 2011

Panitia Ujian

No Nama Kedudukan

1 Dr. Ravi Ahmad Salim Ketua

2 Prof. Dr. Wahyudi Priyono Sekretaris

3 Dr. Lussiana ETP, SSi., MT. Anggota

4 Dr.rer.nat. Avinanta Tarigan Anggota

5 Drs. Lingga Hermanto, MM., MSi. Anggota

Tanggal Lulus: 19 November 2011

Menyetujui,

Pembimbing

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

ii

ABSTRAK

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)

Penghematan energi listrik merupakan hal yang sangat diperlukan. Dampak dari 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.

Tujuan penelitian ini adalah merancang sebuah kipas angin yang mampu mengatur kecepatan secara otomatis berdasarkan pada keberadaan manusia dan suhu ruangan.

Hasil pengujian menunjukkan bahwa bahwa alat ini bekerja sesuai dengan 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)

iii

KATA PENGANTAR

Syukur alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah

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.

Adapun maksud dan tujuan penulisan skripsi ini adalah guna melengkapi

syarat untuk mencapai jenjang Sarjana pada Universitas Gunadarma.

Penulis menyadari dengan kerendahan hati bahwa dalam makalah

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.

Dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang

sebesar-besarnya kepada:

1. Ibu Prof. Dr. E.S. Margianti, SE. MM, selaku Rektor Universitas

Gunadarma.

2. Bapak Prof. Dr. Rernat. A. Beny Mutiara., selaku Dekan Fakultas Ilmu

Komputer Dan Teknologi Informasi Universitas Gunadarma.

3. Bapak Dr. –Ing. Farid Thalib., selaku Ketua Jurusan Teknik Komputer


4. Bapak Dr. Edi Sukirman, MM, selaku Kepala Bagian Sidang Ujian


5. Ibu Dr. Lussiana ETP, SSi., MT., selaku Dosen Pembimbing Penulisan

skripsi Jurusan Sistem Komputer Universitas Gunadarma.

iv

6. Kedua orang tuaku yang telah memberikan dorongan materiil maupun

imateriil serta doanya, sehingga terselesaikannya skripsi ini.

7. Mas Ridwan yang telah meluangkan waktu dalam membantu proses

pembuatan alat.

8. Rekan-rekan asisten Lab Elkom, Iman Ilmawan Muharam, Maulana

Rahmat Hakim, Nugroho Tri Sayoga, dan Muhammad Regi Fazmi.

9. Teman-teman di kelas 4KB01 serta semua mahasiswa/i jurusan Sistem

Komputer Universitas Gunadarma

10. Pihak-pihak lain yang tak dapat penulis sebutkan satu per satu yang telah

membantu baik secara langsung maupun tidak langsung dalam

penyelesaian makalah skripsi ini.

Semoga Allah SWT membalas segala kebaikannya. Akhir kata penulis

berharap semoga penulisan ilmiah ini dapat berguna dan bermanfaat bagi semua

pembaca.

Depok, Oktober 2011

Penulis

v

DAFTAR ISI

LEMBAR ORIGINALITAS ………………………………………………………i

LEMBAR PENGESAHAN ……………………………………………………….ii

ABSTRAK ……………………………………………………………………….iii

KATA PENGANTAR …………………………………………………………...iv

DAFTAR ISI……………………………………………………………………...vi

DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………………viii

DAFTAR TABEL ………………………………………………………………..ix

BAB 1 PENDAHULU …………………………………………………………….1

1.1 Latar Belakang Masalah……………………………………………….1

1.2 Rumusan Masalah ……………………………………………………..2

1.3 Batasan Masalah ………………………………………………………2

1.4 Tujuan Penelitian ……………………………………………………...2

1.5 Metode Penelitian ……………………………………………………..3

1.6 Sistematika Penulisan …………………………………………………3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ………………………………………………...5

2.1 Mikrokontroler ATMEGA8535 sebagai Prosessor …………………...5

2.1.1 Analog to Digital Converter…………………………………...8

2.2 Motor DC sebagai Penggerak Kipas Angin ………………………….13

2.3 IC L293 sebagai Motor Driver ……………………………………….15

2.3.1 Pulse Width Modulation ……………………………………..17

2.3 Passive Infrared Receiver sebagai Pendeteksi Manusia ……………..18

2.4 LM35 sebagai Sensor Suhu ………………………………………….19

2.5 Liquid Crystal Display sebagai Layar Tampilan …………………….20

2.6 Bahasa C sebagai Bahasa Program Mikrokontroler …………………23

vi

2.7 Persentase Kesalahan Pengukuran …………………………………...24

BAB 3 PERANCANGAN ALAT ……………………………………………...25

3.1 Perancangan Perangkat Keras ………………………………………..25

3.1.1 Perancangan Alur Kerja Alat ………………………………...25

3.1.2 Perancangan Rangkaian Alat ………………………………...27

3.1.3 Perancangan Maket Alat ……………………………………..32

3.2 Perancangan Program ………………………………………………..33

3.2.1 Algoritma Program …………………………………………..33

3.2.2 Pembuatan Program ………………………………………….36

3.2.3 Pengisian Program …………………………………………...43

BAB 4 HASIL DAN ANALISIS ………………………………………………46

4.1 Pengujian Jarak Deteksi Gerakan Manusia………………………......46

4.2 Pengujian Pengukuran Suhu …………………………………………48

4.3 Pengujian Kecepatan Kipas Angin …………………………………..49

4.4 Pengujian Kerja LCD ………………………………………………...51

4.5 Pengujian Kerja Kipas Angin Otomatis ……………………………..52

4.6 Analisa Rangkaian secara Detail……………………………………..54

BAB 5 PENUTUP …………………………………………………………….56

5.1 Kesimpulan …………………………………………………………..56

5.2 Saran …………………………………………………………………57

DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………………58

LAMPIRAN

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skematik mikrokontroler ATMega8535 …………………………..5

Gambar 2.2 Struktur motor DC ……………………………………………….14

Gambar 2.3 Skematik IC L293 ………………………………………………..16

Gambar 2.4 Rangkaian sensor PIR …………………………………………...18

Gambar 2.5 Cara Kerja sensor LM35 …………………………………………19

Gambar 2.6 Skematik Rangkaian Interface LCD .............................................21

Gambar 3.1 Rancangan alur kerja kipas angin otomatis………………………26

Gambar 3.2 Rancangan rangkaian alat secara keseluruhan …………………...27

Gambar 3.3 Rancangan alat secara detail 1 …………………………………...28

Gambar 3.4 Rancangan alat secara detail 2 …………………………………..28




Gambar 3.8 Rancangan alat secara detail 6 …………………………………..31


Gambar 3.10 Desain maket alat tampak depan…………………………………32

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

viii

DAFTAR TABEL

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

ix

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Belum lama ini isu mengenai pemanasan global dibicarakan oleh seluruh

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.

Ada dua pendekatan utama untuk memperlambat semakin bertambahnya

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.

Telah banyak diketahui bahwa Jakarta merupakan kota impian dan kota

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.

Berkaitan dengan pesatnya pertumbuhan tempat pemukiman baru, banyak

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

1

2

tersedia menggunakan alat bantu yang terjangkau seperti kipas angin, sering kali

dibiarkan menyala terus menerus tanpa memperdulikan efek pemborosan

listriknya.

Oleh karena itu, keinginan yang kuat serta kesabaran yang tinggi sangat

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

Permasalahan yang dapat dirumuskan dari penelitian ini yaitu apakah

kipas angin yang mampu menyala dan mati secara otomatis yang dirancang ini

mampu melakukan penghematan energi listrik?

1.3 Batasan Masalah

Pada penelitian ini permasalahan dibatasi pada hal-hal yang berkaitan

dengan teknik pengaktifan dan pengaturan kecepatan kipas angin otomatis, mulai

dari input, proses, hingga outputnya.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah merancang sebuah kipas angin yang dapat

bekerja berdasarkan pada keberadaan manusia, dan mengatur kecepatan putar

kipasnya berdasarkan pada pengukuran suhu ruangan secara otomatis.

3

1.5 Metode Penelitian

Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini dibagi menjadi

beberapa tahap, yaitu:

1. Tahap pertama: Merencanakan penelitian dengan cara menentukan

permasalahan apa yang akan dipecahkan dalam penelitian ini, serta

merencanakan solusi dari permasalahan tersebut.

2. Tahap kedua: Merencanakan kebutuhan penelitian, berupa pengumpulan

informasi dan literatur yang berkaitan dengan penelitian, serta komponen-

komponen yang diperlukan dalam penelitian.

3. Tahap ketiga: Membuat alat dengan cara mendesain bentuk alat tersebut,

menyusun komponen-komponen yang dibutuhkan dan menanamkan

program ke dalamnya.

4. Tahap keempat: Menguji alat untuk mengetahui apakah alat bekerja sesuai

yang direncanakan, dan membandingkan hasil uji tersebut dengan logika

pemrogramannya. Lalu, menguji coba kipas angin otomastis ini dengan

kipas angin konvensional untuk membandingkan penggunaan energi

listriknya.

5. Tahap kelima: Menganalisa hasil uji coba kinerja alat dari nilai kesalahan

rata-rata alat.

6. Tahap keenam: Menarik kesimpulan dari penelitian ini berdasarkan hasil

analisa penelitian.

1.6 Sistematika Penulisan

Pembuatan tulisan mengenai penelitian ini dilakukan dengan membagi

penulisan menjadi beberapa bab, yaitu sebagai berikut:

BAB I Pendahuluan

Pada bab ini, berisi tentang Latar Belakang Masalah, Batasan Masalah,

Tujuan Penelitian, Metode Penelitian dan Sistematika Penulisan.

4

BAB II Tinjauan Pustaka

Bab ini membahas tentang teori dasar dan komponen-komponen utama

yang diterapkan pada alat beserta analisanya.

BAB III Analisa dan Cara Kerja Rangkaian

Berisi tentang analisa Perangkat keras dan Perangkat lunak, cara kerja dari

prototipe tersebut, blok diagram, flowchart program, dan truth table IC

logika.

BAB IV Pengoperasian dan Pengujian

Berisi tentang cara pengoperasian dan pengujian pengaplikasian kipas

angin otomatis ini pada kehidupan nyata beserta listing program yang

ditanamkan di alat ini.

BAB V Penutup

Membahas tentang kesimpulan dari penjelasan alat yang dibuat serta

saran-saran dari keseluruhan rangkaian.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

Dalam pembuatan kipas angin otomatis ini, terdapat beberapa teori-teori

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

Mikrokontroler AVR ATMEGA8535 merupakan mikrokontroler yang

memiliki arsitektur RISC 8 bit, yaitu sebuah arsitektur komputer dengan instruksi-

instruksi 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.

Gambar 2.1 Skematik mikrokontroler ATMega8535

5

6

Sumber:

http://students.ukdw.ac.id/~robotic/Training%20Microcontroller%20For%20Begi

nner%20(B.%20Arifianto).pdf

Deskripsi dari pin-pin ATMega8535 seperti yang tertera pada gambar 2.1

adalah sebagai berikut :

1. VCC (pin 10) : masukan tegangan digital.

2. GND (pin 11) : Ground

3. PORT A (pin 33 sampai 40): Port A sebagai input analog ke Analog to

Digital konverter. Port A juga sebagai 8-bit bi-directional port I/O, jika

Analog to Digital konverter tidak digunakan. Pin-pin port dapat

menyediakan resistor-resistor internal pull-up. Ketika port A digunakan

sebagai input dan pull eksternal yang rendah akan menjadi sumber arus

jika resistor-resistor pull-up diaktifkan. Pin-pin port A adalah tri-state

ketika kondisi reset menjadi aktif sekalipun clock tidak aktif.

4. PORT B (pin 1 sampai 8): Port B adalah port I/O 8-bit bi-directional

dengan resistor-resistor internal pull-up. Buffer output port B mempunyai

karaketristik drive yang simetris dengan kemampuan keduanya sink dan

source yang tinggi. Sebagai input, port B yang mempunyai pull eksternal

yang rendah akan menjadi sumber arus jika resistor-resistor pull-up

diaktifkan. Pin-pin port B adalah tri-state ketika kondisi reset menjadi

aktif sekalipun clock tidak aktif.

5. PORT C (pin 22 sampai 29): Port C adalah port I/O 8-bit bi-directional

dengan resistor-resistor internal pull-up. Buffer output port C mempunyai


source yang tinggi. Sebagai input, port C yang mempunyai pull eksternal


diaktifkan. Pin-pin port C adalah tri-state ketika kondisi reset menjadi

aktif seklipun clock tidak aktif. Jika antarmuka JTAG enable, resistor-

resistor pull-up pada pin-pin PC5 (TDI), PC3 (TMS), PC2 (TCK) akan

diaktifkan sekalipun terjadi reset.

7

6. PORT D (pin 14 sampai 21): Port D adalah port I/O 8-bit bi-directional

dengan resistor-resistor internal pull-up. Buffer output port D mempunyai


source yang tinggi. Sebagai input, port D yang mempunyai pull eksternal


diaktifkan. Pin-pin port D adalah tri-state ketika kondisi reset menjadi

aktif sekalipun clock tidak aktif.

7. Reset (pin 9): Merupakan pin reset yang akan bekerja bila diberi pulsa

rendah (aktif low) selama minimal 1.5 us.

8. XTAL2 (pin 12): Merupakan output dari penguat oscillator pembalik.

9. XTAL1 (pin 13): Merupakan input ke penguat oscillator pembalik dan

input ke eksternal clock.

10. AVCC (pin 30): Merupakan catu daya yang digunakan untuk masukan

analog ADC yang terhubung ke PORTA.

11. AREF (pin 32): Merupakan tegangan referensi analog untuk ADC.

Detail spesfikasi ATMega8535 adalah sebagai berikut:

1) Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, Port B, Port C, dan Port D.

2) ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.

3) Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan.

4) CPU yang terdiri atas 32 buah register.

5) Watchdog Timer dengan Osilator Internal.

6) SRAM sebanyak 512 byte.

7) Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write.

8) Unit Interupsi internal dan eksternal.

9) Port antarmuka SPI.

10) EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.

11) Antarmuka komparator analog.

12) Port USART untuk komunikasi serial.

8

Mikrokontroler ATMEGA8535 memiliki fitur pengkonversi sinyal analog

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

Analog to Digital Converter adalah fitur paling populer dari ATmega

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:

· Resolusi 10 bit.

· Waktu konversi 65-260 us.

· 0 - Vcc range input ADC.

· Memiliki 8 channel input.

· Tiga mode pemilihan tegangan referensi.

Mode operasi ADC terbagi menjadi 2 yaitu sebagai berikut:

A. Mode Konversi Tunggal (Single Conversion)

Dalam mode ini, konversi dilakukan untuk sekali pembacaan sampel

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.

B. Mode Konversi Kontinu (Free Running)

Dalam mode ini, konversi dilakukan secara terus menerus (ADC membaca

sampel tegangan input lalu dikonversi dan hasilnya ditampung di register ADCH

dan ADCL secara terus menerus)

Berikut adalah daftar register untuk menentukan setting ADC:

9

1. Register ADMUX

Register ADMUX (ADC Multiplexer Selection Register)

digunakan untuk menentukan tegangan referensi dari ADC, menentukan

format data hasil konversi ADC, menentukan channel ADC yang akan

digunakan. Tabel 2.1 berikut ini akan memaparkan isi dari register

ADMUX:

Tabel 2.1 Daftar bit register ADMUX

Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 REFS1 REFS0 ADLAR - MUX3 MUX2 MUX1 MUX0

Penjelasan mengenai tabel 2.1 di atas adalah sebagai berikut:

· Bit 7 (REFS1) dan bit 6 (REFS0) Reference Selection Bits digunakan

untuk menentukan tegangan referensi ADC. Penjelasan mengenai

konfigurasi bit 7 & 6 register ADMUX dapat dilihat pada tabel 2.2.

Tabel 2.2 Konfigurasi bit 6 & 7 register ADMUX

Bit 7 Bit 6 Tegangan Referensi

0 0 Pin AREF, internal Vref di

matikan (off)

0 1 Pin AVCC, dengan kapasitor

eksternal pada pin AREF

1 0 Tidak digunakan

Tegangan referensi internal 2,56 V

1 1 dengan kapasitor eksternal

pada pin AREF

· Bit 5 – ADLAR (ADC Left Adjust Result)

10

Bit ini digunakan untuk menentukan format data hasil konversi. Isi bit ini

dengan 1 (ADLAR=1) jika menggunakan resolusi 8 bit.

· Bit 3, 2, 1 dan 0 - MUX3, MUX2, MUX1 dan MUX0 (Analog Channel

Selection Bits)

Keempat bit ini digunakan untuk menentukan channel ADC. Berikut ini

adalah tabel yang berisi konfigurasi channel ADC.

Tabel 2.3 Konfigurasi channel ADC

Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 Channel ADC

0 0 0 0 0

0 0 0 1 1

0 0 1 0 2

0 0 1 1 3

0 1 0 0 4

0 1 0 1 5

0 1 1 0 6

0 1 1 1 7

2. Register ADCSRA

Register ADCSRA (ADC Control and Status Register A)

digunakan untuk menentukan waktu kapan harus mulai mengaktifkan

fungsi analog to digital converter. Tabel 2.4 berikut ini akan memaparkan

isi dari register ADCSRA.

Tabel 2.4 Daftar bit register ADCSRA

Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0

ADEN ADSC ADFR ADIF ADIE ADPS2 ADPS1 ADPS0

11

· Bit 7 – ADEN (ADC Enable)

Bit ini digunakan untuk mengaktifkan ADC, bernilai awal 0, jika bernilai

1 maka ADC aktif.

· Bit 6 – ADSC (ADC Start Conversion)

Penge-set-an bit ini membuat ADC memulai konversi sinyal masukan.

Ketika konversi telah selesai, maka otomatis bit ini di-clear.

· Bit 5 – ADATE (ADC Auto Trigger Enable)

Bit ini digunakan untuk mengatur sumber pemicu terjadinya konversi

ADC. Jika bit ini di set maka akan mengaktifkan auto triggering register

SFIOR dan menggunakan mode free running.

· Bit 4 – ADIF (ADC Interupt Flag)

Bit ini set ketika konversi ADC telah selesai dan Data Register telah ter-

updated. Bit ini otomatis di-clear ketika eksekusi interupsi ADC

conversion complete.

· Bit 3 – ADIE (ADC Interupt Enable)

Bit ini digunakan untuk mengaktifkan interupsi ADC Conversion

Complete. Bernilai awal 0. Jika di-set dan konversi ADC telah selesai,

maka sebuah interupsi akan dieksekusi sesuai dengan jenis interupsi yang

ditulis di program.

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

Ketiga bit ini digunakan untuk menentukan faktor pembagi frekuensi

clock CPU yang akan digunakan. Detail konfigurasinya dapat dilihat pada

tabet 2.5 berikut ini.

12

Tabel 2.5 Konfigurasi faktor pembagi frekuensi clock CPU

Bit 2 Bit 1 Bit 0 Clock

0 0 0 XTAL / 2

0 0 1 XTAL / 2

0 1 0 XTAL / 4

0 1 1 XTAL / 8

1 0 0 XTAL / 16

1 0 1 XTAL / 32

1 1 0 XTAL / 64

1 1 1 XTAL / 128

3. Register SFIOR

Register SFIOR (Special Function Input Output Register)

merupakan register 8 bit pengatur sumber picu konversi ADC, apakah dari

picu internal atau dari picu eksternal. untuk operasi ADC, bit

ACME,PUD,PSR2 dan PSR10 tidak dipakai. Susunan register SFIOR

dapat dilihat pada tabel 2.6 sebagai berikut :

Tabel 2.6 Daftar bit register SFIOR

Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0

ADTS2 ADTS1 ADTS0 - ACME PUD PSR2 PSR10

ADTS2, ADTS1 dan ADTS merupakan bit pengatur picu eksternal

operasi ADC. Hanya berfungsi jika bit ADATE pada register ADCSRA

bernilai 1. Bernilai awal 000 sehingga ADC bekerja pada Free Running

dan tidak ada interupsi yang dihasilkan. Detail konfigurasinya dapat dilihat

pada tabet 2.7 berikut ini.

13

Tabel 2.7 Konfigurasi pemicu eksternal operasi ADC

ADTS2 ADTS1 ADTS0 Trigger Source

0 0 0 Free Running mode

0 0 1 Analog Comparator

0 1 0 External Interrupt Request 0

0 1 1 Timer/Counter0 Compare Match

1 0 0 Timer/Counter0 Overflow

1 0 1 Timer/Counter1 Compare Match B

1 1 0 Timer/Counter1 Overflow

1 1 1 Timer/Counter1 Capture Event

2.2 Motor DC sebagai Penggerak Kipas Angin

Motor DC, pada alat ini, digunakan sebagai penggerak kipas angin. Motor

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.

Sebuah motor DC sederhana dibangun dengan menempatkan kawat yang

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.

14

Gambar 2.2 Struktur motor DC

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

which-has-three-main.html

Berdasarkan struktur motor DC pada gambar 2.2, sebuah motor DC yang

memiliki tiga komponen utama:

1. Kutub medan

Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan

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.

2. Dinamo

Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi

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

15

selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi arusnya berbalik untuk merubah

kutub-kutub utara dan selatan dinamo.

3. Commutator

Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah

untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo. Commutator juga membantu

dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya.

Rumus untuk menghitung besarnya RPM (Rotation per Minute ) atau

banyaknya putaran per menit adalah sebagai berikut : 120 ∗ FP

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

IC L293D ini adalah suatu bentuk rangkaian daya tinggi terintegrasi yang

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.

16

Gambar 2.3 Skematik IC L293

Berdasarkan pada gambar 2.3, konfigurasi pin-pin pada IC L293 adalah

sebagai berikut

1) 1,2 EN / Enable 1 (Pin 1): Enable 1 berfungsi sebagai pengaktif masukan 1

(1A) dan masukan 2 (2A). Enable 1 diaktifkan dengan cara diberi

tegangan 5 Volt.

2) 3,4 EN / Enable 2 (Pin 9): Enable 2 berfungsi sebagai pengaktif masukan 3

(3A) dan masukan 4 (4A). Enable 2 diaktifkan dengan cara diberi

tegangan 5 Volt.

3) 1A (pin 2): 1A adalah masukan 1 untuk IC L293, dan hanya bisa berfungsi

jika enable 1 diaktifkan.

4) 1Y (pin 3): 1Y adalah keluaran dari masukan 1 untuk IC L293.

5) 2A (pin 7): 1A adalah masukan 2 untuk IC L293, dan hanya bisa berfungsi

jika enable 1 diaktifkan.


7) 3A (pin 10): 3A adalah masukan 3 untuk IC L293, dan hanya bisa

berfungsi jika enable 2 diaktifkan.


9) 4A (pin 15): 4A adalah masukan 4 untuk IC L293, dan hanya bisa

berfungsi jika enable 2 diaktifkan.


11) Vcc1 (pin 16): Vcc1 berfungsi sebagai masukan tegangan sebesar 5 Volt

untuk IC L293.

17

12) Vcc2 (pin 8): Vcc2 berfungsi sebagai masukan tegangan sebesar 12 Volt

untuk IC L293.

13) Ground (pin 4, 5, 12, & 13): Keempat pin ini berfungsi sebagai ground

untuk IC L293.

Pada IC L293, pin Enable 1 atau 2 diberi VCC 5 Volt untuk kecepatan

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

Pulse Width Modulation (PWM) adalah metode yang cukup efektif untuk

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.

Rumus untuk menentukan kecepatan putaran kipas yang dipengaruhi nilai

PWM adalah sebagai berikut: RPM Max ∗ PWMRPM = Keterangan:

RPM = Jumlah putaran per menit (RPM)

RPM Max = Nilai maksimal dari RPM (RPM)

PWM = Nilai PWM dengan nilai maksimal 255

18

2.3 Passive Infrared Receiver sebagai Pendeteksi Manusia

Passive Infrared Receiver (PIR) merupakan sebuah sensor berbasis

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.

Gambar 2.4 Rangkaian sensor PIR

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

Pada gambar 2.4 terdapat rangkaian penyusun sensor PIR yang terdiri dari

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

19

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

Sensor LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk

mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Cara

kerja sensor LM35 dapat dilihat pada gambar 2.4 berikut ini.

Suhu

Gambar 2.5 Cara Kerja sensor LM35

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

Berdasarkan pada gambar 2.5, Untuk komponen sensor suhu, parameter

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 self-

heating yang menyebabkan hasil pengukuran senantiasa lebih tinggi dibandingkan

suhu yang sebenarnya. Berikut ini adalah spesifikasi dari sensor LM35:

1) Dapat dikalibrasi langsung ke dalam besaran Celcius.

2) Faktor skala linier +10mV/ °C.

3) Tingkat akurasi 0,5°C saat suhu kamar (25°C).

20

4) Jangkauan suhu antara -55°C sampai 150°C.

5) Tegangan masukan 4 Volt hingga 30 Volt.

6) Kerja kurang dari 60 µA.

7) Impedansi keluaran rendah 0,1Ω untuk beban 1 mA.

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 yang dihasilkan (mV)

Agar mikrokontroler mampu membaca suhu yang diterima sensor LM35

dengan tepat, maka besarnya suhu yang diterima LM35 harus dikonversi terlebih

dahulu menggunakan rumus berikut ini: Suhu ∗ 175255Suhu ADC = Nilai suhu yang terbaca pada mikrokontroler

Suhu = Nilai suhu yang terdeteksi oleh sensor LM35 (°C)

2.5 Liquid Crystal Display sebagai Layar Tampilan

Liquid Crystal Display (LCD) dapat dengan mudah dihubungkan dengan

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

21

mengoperasikan komunikasi data secara 8 bit atau 4 bit. Berikut adalah rangkaian

interface LCD dan susunan umum kaki LCD bertipe HD44780.

Gambar 2.6 Skematik Rangkaian Interface LCD

Berdasarkan gambar 2.6, Jika menggunakan jalur data 4 bit akan ada 7

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).

Tabel 2.8 Daftar Pin LCD HD44780

PIN Nama Fungsi

1 GND Ground

2 VCC Sumber tegangan 5 volt

3 VEE Pengaturan kontras

Pemilihan Register

4 RS 0 = Register Instruksi

1 = Register Data

Mode Baca/ Tulis 5 R/W

0 = Mode Tulis

22

1 = Mode Baca

Enable

0 = start to lacht data to LCD 6 E

character

1= disable

7 DB0 LSB/Data 0

8 DB1 Data 1

9 DB2 Data 2

10 DB3 Data 3

11 DB4 Data 4

12 DB5 Data 5

13 DB6 Data 6

14 DB7 MSB/Data 7

15 BPL Back Plane Light

16 GND Ground

Berdasarkan pada tabel 2.8, terdapat Jalur EN yang dinamakan Enable.

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.

Jalur RS adalah jalur Register Select. Ketika RS berlogika low “0”, data

akan dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti clear screen,

posisi petunjuk, dll). Ketika RS berlogika high “1”, data yang dikirim adalah data

23

teks yang akan ditampilkan pada tampilan LCD. Sebagai contoh, untuk

menampilkan huruf “T” pada layar LCD maka RS harus diset logika high “1”.

Jalur R/W adalah jalur kontrol Read/ Write. Ketika R/W berlogika low (0),

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

Pada alat kipas angin otomatis ini dibutuhkan sebuah bahasa pemrograman

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 :

· Bahasa C pertama kali digunakan di Computer Digital Equipment

Corporation PDP-11 yang menggunakan system operasi UNIX.

· Bahasa C juga digunakan untuk menyusun operasi Linux

· Banyak bahasa pemrogaman popular seperti PHP dan Java menggunakan

sintaks dasar mirip bahasa C.

Kelebihan Bahasa C

· Bahasa C tersedia hampir di semua jenis komputer

· Kode bahasa C sifatnya adalah portable dan fleksible untuk semua jenis

computer

· Bahasa C hanya menyediakan sedikit kata-kata kunci, hanya terdapat 32

kata kunci

· Proses executable program bahasa C lebih cepat

· Dukungan pustaka yang banyak

· C adalah bahasa yang terstruktur

24

· Bahasa C termasuk bahasa tingkat menengah

Untuk melakukan pemrograman dalam mikrokontroler AVR, Atmel telah

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

Di dalam setiap pengukuran dari sebuah percobaan tidak akan terlepas dari

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.

Untuk mencari besarnya persentase kesalahan pengukuran maka nilai

pengukuran harus dibandingkan dengan hasil perhitungan. Nilai untuk Ketidak

Pastian Relatif (KTPr) dari suatu percobaan dapat dihitung menggunakan rumus

berikut. | Δ T|KTPr =

Keterangan:

ΔT = Selisih nilai pengukuran dengan nilai teori

T = Nilai teori

Sehingga didapat persamaan untuk Persentase Kesalahan (PK) pengukuran: |Δ T|PK = ∗ 100%

BAB 3

PERANCANGAN ALAT

Dalam pembuatan sebuah alat elektronika yang berbasis mikrokontroler,

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

Pembahasan pada perancangan perangkat keras kipas angin otomatis

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

Alur kerja robot ini dibagi menjadi 4 blok yaitu blok aktivator, blok

masukan, blok proses, dan blok keluaran. Gambar 2.1 berikut ini adalah gambar

diagram rancangan alur kerja alat, serta penjelasannya.

25

26

Gambar 3.1 Rancangan alur kerja kipas angin otomatis

Berdasarkan gambar 3.1 di atas, alur kerja alat dimulai dari blok aktivator.

Blok aktivator berfungsi sebagai pengaktif atau pemberi sumber tegangan ke

ketiga blok di bawahnya, yaitu blok input, blok proses, dan blok output.

Blok masukan meliputi sensor PIR dan sensor LM35. Input dari alat ini

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.

Blok proses pada alat ini berupa mikrokontroler ATMEGA8535. Input

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.

Pada blok output, output dari mikrokontroler disalurkan menuju LCD,

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.

27

3.1.2 Perancangan Rangkaian Alat

Setelah membuat rancangan alur kerja alat, maka selanjutnya merancang

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.

Gambar 3.2 Rancangan rangkaian alat secara keseluruhan

Berdasarkan rancangan rangkaian alat pada gambar 3.2, pemasangan

komponen utama dan komponen pendukung pada rangkaian alat akan dijelaskan

sebagai berikut.

28

1) Sebuah Resistor & kapasitor polar dihubungkan ke port Reset

ATMEGA8535. Berikut ini adalah bentuk pemasangannya yang terdapat

pada gambar 3.3.

Gambar 3.3 Rancangan alat secara detail 1

Berdasarkan pemasangan komponen seperti gambar 3.3 di atas, bagian

ini berfungsi sebagai penghapus program yang ditanamkan di

ATMEGA8535 yang diperlukan saat memperbaiki kesalahan dalam

pemrograman.

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

ATMEGA8535. Berikut ini adalah bentuk pemasangannya yang terdapat

pada gambar 3.4.


29

Berdasarkan pemasangan komponen seperti gambar 3.4 di atas, bagian ini

berfungsi sebagai penghasil sumber clock bagi ATMEGA8535.

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

adalah bentuk pemasangan sensor LM35 dengan ATMEGA8535 yang

terdapat pada gambar 3.5.



memanfaatkan port A yang memiliki fungsi Analog to Digital Converter

(ADC) sebagai pengkonversi nilai suhu dari sensor LM35 yang berupa

sinyal analog, menjadi sinyal digital agar dapat dibaca dan diproses oleh

ATMEGA8535.

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

Berikut ini adalah bentuk pemasangan sensor PIR dengan ATMEGA8535

yang terdapat pada gambar 3.6.


30


berfungsi sebagai Sensor PIR ditempatkan di port yang berbeda dari

sensor suhu, karena port A sudah digunakan untuk input ADC.

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

dihubungkan ke port C.1 ATMEGA8535, dan Enable2 (pin 9) L293

dipasangkan ke port C.2 ATMEGA8535. Berikut ini adalah bentuk

pemasangannya yang terdapat pada gambar 3.7.


Berdasarkan pemasangan komponen seperti gambar 3.7 di atas, pada

bagian ini port C.0 & C.1 berfungsi sebagai masukan untuk kaki positif &

negatif kipas angin melalui L293, sedangkan port C.2 untuk masukan

PWM-nya.

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

adalah bentuk pemasangannya yang terdapat pada gambar 3.8.

31



berfungsi sebagai penggerak kipas angin dengan cara memberi masukan

ke kaki positif dari motor DC.

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

Berikut ini adalah bentuk pemasangan LCD dengan kedelapan port D pada

gambar 3.9.


32

Berdasarkan pada gambar 3.9, LCD dipasangkan ke kedelapan port D

karena port A, B, dan C sudah digunakan.

3.1.3 Perancangan Maket Alat

Maket kipas angin otomatis ini perlu dirancang bentuknya agar

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.

Gambar 3.10 Desain maket alat tampak depan

Berdasarkan desain maket pda gambar 3.9, di bagian dalam boks maket

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.

33

3.2 Perancangan Program

Perancangan program kipas angin otomatis hemat energi dimulai dari

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

Untuk mempermudah pembuatan program alat kipas angin otomatis hemat

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.

Aktifkan kipas dengan putaran

pelan & tampilkankondisi kipas &

suhu di LCD

Aktifkan kipas dengan putaran

sedang & tampilkan kondisi kipas &

suhu di LCD

TidakAktifkan kipas

dengan putaran kencang &

tampilkan kondisi kipas & suhu di LCD

Gambar 3.11 Flowchart program kipas angin otomatis

Berdasarkan pada gambar 3.11, diagram flowchart kipas angin otomatis di

atas terbagi menjadi beberapa langkah, yaitu sebagai berikut:

1) Langkah pertama, dimulai dari terminal “Mulai” yang menandakan awal

dari program.

2) Langkah kedua, yaitu memasuki pilihan “Ada sumber DC?”. Jika ada

sumber DC maka program berlanjut ke langkah ketiga, dan jika tidak

maka program berakhir pada terminal “Selesai”.

3) Langkah ketiga, yaitu memasuki pilihan “Ada gerakan?”, jika ada gerakan

maka program berlanjut ke langkah keempat, dan jika tidak maka program

akan memberikan keluaran berupa “Kipas diam & LCD mati”, kemudian

kembali ke langkah kedua.

4) Langkah keempat, yaitu menentukan apakah “Suhu < 28°C” atau tidak.

Jika ya maka program memberikan keluaran berupa keadaan “Kipas diam

35

& tampilkan kondisi kipas & suhu di LCD”, kemudian berlanjut ke “jeda

pembacaan suhu”, dan jika tidak maka program berlanjut ke langkah

kelima. Setelah itu, program akan mengulang kembali ke langkah kedua.

5) Langkah kelima, yaitu menentukan apakah “Suhu >= 28°C & suhu <

30°C” atau tidak. Jika ya maka program memberikan keluaran berupa

“Aktifkan kipas dengan putaran pelan & tampilkan kondisi kipas & suhu

di LCD”, kemudian berlanjut ke “jeda pembacaan suhu”, dan jika tidak

maka program berlanjut ke langkah keenam. Setelah itu, program akan

mengulang kembali ke langkah kedua.

6) Langkah keenam, yaitu menentukan apakah “Suhu >= 30°C & suhu <

32°C” atau tidak. Jika ya maka program memberikan keluaran berupa

“Aktifkan kipas dengan putaran sedang & tampilkan kondisi kipas & suhu

di LCD”, kemudian berlanjut ke “jeda pembacaan suhu”, dan jika tidak

maka program memberikan keluaran berupa keadaan “Aktifkan kipas

dengan putaran kencang & tampilkan kondisi kipas & suhu di LCD”,

kemudian berlanjut ke “jeda pembacaan suhu”. Setelah itu, program akan

mengulang kembali ke langkah kedua.

Berdasarkan pada gambar 3.11, spesifikasi rancangan program kipas angin

otomatis dapat dijabarkan pada tabel 3.1 berikut ini.

Tabel 3.1 Spesifikasi rancangan program kipas angin otomatis

Gerakan manusia Suhu Tindakan

Kipas diam & LCD

Ada Suhu < 28°C menampilkan kondisi suhu

& kipas di LCD

Kipas berputar pelan &

Ada Suhu >= 28°C & suhu < 30°C LCD menampilkan kondisi

suhu & kipas di LCD

36

Kipas berputar sedang &

Ada Suhu >= 30°C & suhu < 32°C LCD menampilkan kondisi

suhu & kipas di LCD

Kipas berputar kencang &

Ada Suhu > 32°C LCD menampilkan kondisi

suhu & kipas di LCD

Tidak ada Suhu < 28°C Kipas diam & LCD mati

Tidak ada Suhu >= 28°C & suhu < 30°C Kipas diam & LCD mati

Tidak ada Suhu >= 28°C & suhu < 30°C Kipas diam & LCD mati

Tidak ada Suhu > 32°C Kipas diam & LCD mati

Spesifikasi rancangan program pada tabel 3.1 di atas menunjukkan bahwa

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

Pembuatan program dimulai dengan membuat listing program dengan

menggunakan bahasa C. Berikut ini adalah program bahasa C untuk kipas angin

otomatis hemat energi beserta penjelasan programnya.

Dalam pemrograman ini, hal yang pertama kali dilakukan adalah

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 <mega8535.h>

#include <stdio.h>

#include <delay.h>

#include <lcd.h>

37

Langkah selanjutnya adalah mendefinisikan PORTC.0 sebagai kipas1,

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 pwm PORTC.2

#define ADC_VREF_TYPE 0x40

Untuk menampilkan angka dan huruf pada LCD, maka LCD yang

dihubungkan ke PORTD harus diinisialisasi terlebih dahulu dengan menggunakan

listing program berikut ini.

#asm

.equ __lcd_port=0x12 ;PORTD

#endasm

Setelah itu, menginisialisasi fungsi PWM. ISR Timer 0 dieksekusi secara

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


unsigned char cont, npwm;

interrupt [TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr(void)

{

cont++;

if (npwm>=cont)pwm=1;

else pwm=0;

TCNT0=0xFF;

}

38

Selanjutnya adalah pembuatan subrutin untuk stop. Subrutin stop yaitu

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)

{

kipas1=0;kipas2=0;npwm=0;

}

Berikutnya adalah pembuatan subrutin untuk p e lan , yaitu memutar kipas

dengan kecepatan pelan dengan memberikan nilai kipas1 = 0, kipas2 = 1, dan

npwm = 75. Listing program untuk perintah tersebut adalah sebagai berikut.

void pelan(void)

{


}

Subrutin untuk sedang, yaitu memutar kipas dengan kecepatan sedang

dengan memberikan nilai kipas1 = 0, kipas2 = 1, dan npwm = 150. Listing

program untuk perintah tersebut adalah sebagai berikut.

void sedang(void)

{


}

Setelah itu adalah pembuatan subrutin untuk kencang, yaitu memutar kipas

dengan kecepatan penuh dengan memberikan nilai kipas1 = 0, kipas2 = 1, dan

npwm = 255. Listing program untuk perintah tersebut adalah sebagai berikut.

void kencang(void)

{


}

39

Perintah selanjutnya yaitu menginisialisasi ADC dengan menentukan nilai

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)

{

ADMUX=adc_input|ADC_VREF_TYPE;

ADCSRA|=0x40;

delay_us(10);

while ((ADCSRA & 0x10)==0);

ADCSRA|=0x10;

return ADCW;

}

unsigned char buff[33];

void lcd_putint(unsigned int dat)

{

sprintf(buff,"%d ",dat);

lcd_puts(buff);

}

Perintah berikutnya adalah menginisialisasi PORTA yang

dikonfigurasikan sebagai input (PA0 s/d PA7). Listing program untuk perintah


void main(void)

{

unsigned int suhu;

float adc;

DDRA=0x00;

PORTA=0x00;

40

Perintah berikutnya adalah menginisialisasi PORTB yang

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


DDRB=0x00;

PORTB=0xFF;

Perintah berikutnya adalah menginisialisasi PORTC yang

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


PORTC=0x00;

DDRC=0xFF;

Kemudian, menentukan nilai dari ketiga register ADC, yaitu ADMUX

dengan nilai ADC_VREF_TYPE, ADCSRA dengan nilai 0x85, dan SFIOR dengan

nilai 0xEF. Listing program untuk perintah tersebut adalah sebagai berikut.

TCCR0=0x01;

TCNT0=0x00;

OCR0=0x00;

TIMSK=0x01;

ADMUX=ADC_VREF_TYPE;

ADCSRA=0x85;

SFIOR&=0xEF;

lcd_init(16);

Pada bagian ini, jika sensor PIR aktif, atau PORTB = 0xFE, maka

lanjutkan ke baris program selanjutnya. Listing program untuk perintah tersebut


while (1)

{

switch (PINB)

{

41

case 0xFE:

Nilai variabel adc berasal dari read_adc. Kemudian, mengkalibrasi nilai

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.

adc = read_adc(1);

adc=adc/255;

suhu=adc*175;

suhu=suhu-12;

Jika nilai suhu lebih kecil dari 28°C, maka loncat ke subrutin s t o p dan

tampilkan “Suhu= X°C”, 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.

if (suhu<28)

{

stop();

lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("suhu= "); lcd_putint(suhu);

lcd_gotoxy(9,0); lcd_putchar(0xDF); lcd_gotoxy(10,0); lcd_putsf(“C”);

lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf(“kipas mati”);

delay_ms(500);

lcd_clear();

}

Jika nilai suhu antara 28°C hingga di bawah 30°C, maka loncat ke subrutin

pelan dan tampilkan “Suhu= X°C”, 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.

else if (suhu>=28 && suhu<30)

{

42

pelan();



lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf(“kipas pelan”);

delay_ms(500);

lcd_clear();

}

Jika nilai suhu antara 30°C hingga di bawah 32°C, maka loncat ke subrutin

sedang dan tampilkan “Suhu= X°C”, 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();



lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf(“kipas sedang”);

delay_ms(500);

lcd_clear();

}

Jika nilai suhu di atas 32°C, maka loncat ke subrutin p e l a n dan tampilkan

“Suhu= X°C”, 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.

else if (suhu>=32)

{

kencang();


43


lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf(“kipas kencang”);

delay_ms(500);

lcd_clear();

}

Break;

Pada bagian ini, jika sensor PIR tidak aktif, atau PORTB = 0xFF, maka

panggil subrutin st o p dan tampilkan “Suhu= X°C”, 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


default :

stop();

};

}

}

3.2.3 Pengisian Program

Untuk mengisikan program ke dalam mikrokontroler terlebih dahulu

harus dilakukan beberapa langkah seperti pada gambar 3.11 berikut ini.

Gambar 3.12 Blok proses downloader

44

Berdasarkan pada gambar 3.12, langkah proses downloader dimulai dari

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.

Program obyek yang merupakan hasil dari proses assembly dapat

didownload ke dalam sistem mikrokontroler menggunakan Programmer ISP

melalui ISP Port. Proses pemrograman dapat menggunakan ISP Cable atau DU-

ISP untuk computer yang menggunakan Port USB. Berikut ini adalah gambar

3.12 yaitu konfigurasi dari program kipas angin otomatis.

Gambar 3.13 Konfigurasi program kipas angin otomatis

45

Penjelasan konfigurasi pada gambar 3.13 & langkah pengisian program,

akan dijelaskan sebagai berikut:

1. Langkah pertama adalah dengan membuka Program Code Vision, dan

selanjutnya membuka salah satu project.

2. Langkah kedua, yaitu memilih mikrokontroler ATMEGA8535 sebagai

mikrokontroler yang digunakan pada project.

3. Langkah ketiga, yaitu menyimpan project dengan cara memilih Generate

Save and Exit, kemudian memberi nama sesuai ekstensi yang sudah

ditentukan oleh Wizzard.

4. Langkah keempat, yaitu memilih menu Project, kemudian Configure, lalu

After make. Agar proses programming langsung dijalankan saat proses

compile selesai, maka Program the Chip harus dipilih.

5. Langkah kelima, yaitu memasukkan program yang diperlukan untuk

menjalankan alat kipas angin otomatis dalam bahasa C.

6. Langkah terakhir, yaitu mendownload program bahasa C yang sudah

dibuat ke dalam mikrokontroler ATMEGA8535 dengan cara menekan

tombol Shift + F9, kemudian OK.

BAB 4

HASIL DAN ANALISIS

Setelah kipas angin otomatis hemat energi selesai dibuat, maka pada bab

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

Sensor PIR pada kipas angin otomatis ini memiliki kemampuan

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.

Gambar 4.1 Pengujian cara kerja sensor PIR pada kipas angin otomatis

Berdasarkan gambar 4.1, pengujian deteksi gerakan manusia dilakukan

dengan melakukan gerakan tangan atau anggota tubuh lainnya di depan sensor

46

47

PIR dengan berbagai variasi jarak. Hasil dari pengujiannya dapat dilihat pada

tabel 4.1 berikut ini.

Tabel 4.1 Hasil pengujian jarak deteksi gerakan manusia

Kekuatan Gerak yang Terdeteksi

Pelan Sedang Cepat

Ya Ya Ya

Ya Ya Ya

Ya Ya Ya

Tidak Ya Ya

Tidak Ya Ya

Tidak Ya Ya

Tidak Ya Ya

Tidak Tidak Ya

Tidak Tidak Ya

Tidak Tidak Ya

Hasil percobaan seperti pada tabel 4.1 di atas menunjukkan bahwa sensor

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:

1) Gerakan pelan: yaitu gerakan berupa gerakan pelan seperti menengok,

melambai, dan gerakan pelan saat melewati sensor PIR. Jarak deteksinya

sekitar 0 – 240 cm.

2) Gerakan sedang: yaitu gerakan berupa gerakan yang sedikit lebih cepat

dari gerakan kecil, dan gerakan sedikit cepat saat melewati sensor PIR.

Jarak deteksinya sekitar 241 – 600 cm.

48

3) Gerakan cepat: yaitu gerakan berupa gerakan yang lebih cepat dari

gerakan sedang. Jarak deteksinya sekitar 601 – 1000 cm.

Jarak pendeteksian yang paling efektif untuk sensor PIR adalah sekitar 0 –

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

sensor PIR.

4.2 Pengujian Pengukuran Suhu

Pendeteksian suhu ruangan pada alat yang dirancang ini menggunakan

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)

Untuk mengetahui seberapa besar ketepatan sensor LM35 dalam

mendeteksi suhu, maka harus dilakukan pengujian dengan menggunakan rumus di

atas. Berikut ini adalah hasil pengujiannya yang terdapat pada tabel 4.2.

Tabel 4.2 Hasil pengujian pengukuran suhu

Suhu terdeteksi pada

LM35

242 mV / 10 = 24,2°C

257 mV / 10 = 25,7°C

265 mV / 10 = 26,5°C

278 mV / 10 = 27,8°C

49

5 289 mV 289 mV / 10 = 28,9°C

6 298 mV 298 mV / 10 = 29,8°C

7 308 mV 308 mV / 10 = 30,8°C

8 317 mV 317 mV / 10 = 31,7°C

9 329 mV 329 mV / 10 = 32,9°C

10 338 mV 338 mV / 10 = 33,8°C

Dari tabel 4.2 di atas, diketahui bahwa rumus yang digunakan dalam

pengukuran ini adalah tepat untuk mengetahui seberapa besar nilai suhu yang

dideteksi oleh sensor LM35.

4.3 Pengujian Kecepatan Kipas Angin

Kipas angin pada alat ini digerakkan dengan sebuah motor DC. Diketahui

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

RPM Max = = = = 3000

RPM

sebesar 3000 putaran per menit, sedangkan untuk menghitung kecepatan putaran

kipas yang dipengaruhi nilai PWM dapat dilakukan dengan menggunakan rumus

RPM Max ∗ PWM255

Pengujian berikut ini akan memanfaatkan rumus di atas dengan nilai PWM

yang sudah diprogram menggunakan bahasa C ke dalam ATMEGA8535 yaitu 0,

75, 150, dan 255. Hasil pengujiannya terdapat pada tabel 4.3 berikut ini.

50

Tabel 4.3 Pengujian Kecepatan Kipas Angin

Nilai RPM berdasarkan Nilai RPM berdasarkan No. Nilai PWM

pengamatan perhitungan

1 0 0 0

2 75 815 882

3 150 1714 1764

4 255 2907 3000

Berdasarkan pada tabel 4.3, dapat diketahui bahwa nilai RPM berdasarkan

pengamatan memiliki nilai yang berbeda dengan perhitungan. Persentase

kesalahan pengukuran (PK) dari percobaan di atas dihitung dengan menggunakan

rumus berikut.

Nilai PWM 0: (Hasil pengu ku ran - Has il teori) 0PK = ∗ 100% = ∗ 100%

= 0 %

Nilai PWM 75:

(Hasil pengu ku ran - Has il teori) 882

)Hasil teori 1764

51

Nilai PWM 255:

PK = ∗ 100% = ∗ 100%

= 0,03 %

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

Nilai Rata - rata = = PK = = 0,03 %

4.4 Pengujian Kerja LCD

LCD pada alat ini berfungsi sebagai penampil keadaan suhu dan kecepatan

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.

Tabel 4.4 Pengujian kerja LCD

Tampilan di LCD

suhu= 34°C

kipas kencang

suhu= 33°C

kipas kencang

suhu= 32°C

kipas kencang

suhu= 31°C

kipas sedang

52

5 suhu= 30°C Sedang

kipas sedang

6 suhu= 29°C Pelan

kipas pelan

7 suhu= 28°C Pelan

kipas pelan

8 suhu= 27°C Diam

kipas mati

9 suhu= 26°C Diam

kipas mati

10 suhu= 25°C Diam

kipas mati

Dari hasil yang didapat pada tabel 4.4, pergerakan kipas selaras dengan

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

Setelah melakukan pengujian terhadap 2 komponen masukan dan 1

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.

53

Tabel 4.5 Pengujian kerja kipas angin otomatis

Keberadaan Manusia

Kipas diam & Kipas diam &

LCD LCD

menampilkan menampilkan

“suhu= 27°C “suhu= 27°C

kipas mati” kipas mati”

Kipas diam & Kipas diam &

LCD LCD



kipas pelan” kipas pelan”

Kipas pelan & Kipas pelan &

LCD LCD




Kipas pelan & Kipas pelan &

LCD LCD




Kipas sedang & Kipas sedang &

LCD LCD



kipas sedang” kipas sedang”

Kipas sedang & Kipas sedang &

LCD LCD



kipas sedang” kipas sedang”

Kipas kencang Kipas kencang

& LCD & LCD



kipas kencang” kipas kencang”

Kipas kencang Kipas kencang

& LCD & LCD



kipas kencang” kipas kencang”

Dari hasil percobaan pada tabel 4.4 di atas, diketahui bahwa alat kipas

angin otomatis ini bekerja sesuai dengan programnya.

4.5 Analisis Rangkaian secara Detail

Rangkaian alat ini menggunakan tegangan atau catu daya DC (Direct

Current) sebesar 12 Volt. Tahapan kerja alat ini dimulai dari pemberian sumber

tegangan 12 Volt untuk Vcc driver motor L293 dan regulator, dimana tegangan ini

kemudian diubah menjadi tegangan 5 Volt menggunakan regulator. Selanjutnya,

55

tegangan 5 Volt digunakan sebagai sumber tegangan ATMEGA8535, L293, PIR,

dan LM35.

Sensor PIR dan sensor suhu LM35 berfungsi sebagai input ke

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.

Pada mikrokontroler ATMEGA8535, sinyal clock dibangkitkan dari Xtal

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.

Lalu, output dari mikrokontroler, yang berupa nilai logika 0 atau 1, masuk

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.

BAB 5

PENUTUP

Berdasarkan perancangan dan pengujian alat kipas angin otomatis ini, maka

dapat ditarik simpulan, beserta saran yang diperlukan untuk mengatasi kelemahan

dari alat.

5.1 Simpulan

Berdasarkan hasil uji coba, menunjukkan bahwa alat ini bekerja sesuai dengan

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.

Kekurangan pada alat ini yaitu terletak pada tidak adanya jeda waktu dalam

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.

56

57

5.2 Saran

Dalam pembuatan alat ini ada beberapa saran yang perlu diperhatikan sebagai

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.

DAFTAR PUSTAKA

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.

58

LAMPIRAN

Gambar rangkaian skematik kipas angin otomatis

Listing program kipas angin otomatis:

#include <mega8535.h>

#include <stdio.h>

#include <delay.h>

#include <lcd.h>



#define pwm PORTC.2

#define ADC_VREF_TYPE 0x40

#asm

.equ __lcd_port=0x12 ;PORTD

#endasm

unsigned char cont, npwm;

interrupt [TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr(void)

{

cont++;

if (npwm>=cont)pwm=1;

else pwm=0;

TCNT0=0xFF;

}

void stop(void)

{


}

void pelan(void)

{


}

void sedang(void)

{


}

void kencang(void)

{


}

{

ADMUX=adc_input|ADC_VREF_TYPE;

ADCSRA|=0x40;

delay_us(10);

while ((ADCSRA & 0x10)==0);

ADCSRA|=0x10;

return ADCW;

}

unsigned char buff[33];

void lcd_putint(unsigned int dat)

{

sprintf(buff,"%d ",dat);

lcd_puts(buff);

}

void main(void)

{

unsigned int suhu;

float adc;

DDRA=0x00; // inisialisasi ADC

PORTA=0x00; // keadaan awal buat sensor aktif high(1-0)

DDRB=0x00; // inisialisasi input sensor

PORTB=0xFF; // keadaan awal buat sensor aktif low(1-0)

DDRC=0xFF; // inisialisasi output kipas

PORTC=0x00; // aktif high

// Timer/Counter 0 initialization

// Clock source: System Clock

// Clock value: 4000.000 kHz

// Mode: Normal top=FFh

// OC0 output: Disconnected

TCCR0=0x01;

TCNT0=0x00;

OCR0=0x00;

ADMUX=ADC_VREF_TYPE;

ADCSRA=0x87;

SFIOR&=0xEF;

lcd_init(16);

while (1)

{

switch (PINB)

{

case 0xFE:

adc =read_adc(1); //inisialisasi baca adc

adc =adc/255;

suhu=adc*175;

suhu=suhu-12;

if (suhu<28)

{

stop();

lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("suhu= ");

lcd_putint(suhu);

lcd_gotoxy(9,0); lcd_putchar(0xDF);

lcd_gotoxy(10,0); lcd_putsf(“C”); lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf(“kipas diam”);

delay_ms(500);

lcd_clear();

}


{

pelan();


lcd_putint(suhu);


lcd_gotoxy(10,0); lcd_putsf(“C”); lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf(“kipas pelan”);

delay_ms(500);

lcd_clear();

}


{

sedang();


lcd_putint(suhu);


lcd_gotoxy(10,0); lcd_putsf(“C”); lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf(“kipas sedang”);

delay_ms(500);

lcd_clear();

}

else if (suhu>=32)

{

kencang();


lcd_putint(suhu);


lcd_gotoxy(10,0); lcd_putsf(“C”); lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf(kipas kencang);

delay_ms(500);

lcd_clear();

}

break;

default:

stop();

}

}

}

Galeri Prototype Kipas Angin Otomatis

Tampak atas samping Tampak depan

Tampak samping

Tampak belakang Tampak atas

Tampilan LCD untuk suhu 25°C & ada

gerakan manusia

Tampilan LCD untuk suhu 29°C & ada gerakan

manusia


gerakan manusia


gerakan manusia

Tampilan LCD untuk suhu 33°C & tidak ada

gerakan manusia