PERANCANGAN PROTOTIPE SISTEM - Journal

PERANCANGAN PROTOTIPE SISTEM PENGENDALI KANAL AIR
DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8535
TUGAS AKHIR
Diajukan oleh:
Dzulfikar Akmaludin 07.01.2211
Rudy Hermawan
07.01.2220
JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA
SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER
AMIKOM YOGYAKARTA
2010
PERANCANGAN PROTOTIPE SISTEM PENGENDALI KANAL AIR
DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8535
TUGAS AKHIR
Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai gelar Ahli Madya
Pada jenjang diploma III jurusan Teknik Informatika
Diajukan oleh:
Dzulfikar Akmaludin 07.01.2211
Rudy Hermawan
07.01.2220
JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA
SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER
AMIKOM YOGYAKARTA
2010
DESIGN CONTROL OF PROTOTIPE WATER CANAL SYSTEM USING
MICROCONTROLLER ATMEGA8535
PERANCANGAN PROTOTIPE SISTEM PENGENDALI KANAL AIR
DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8535
Rudy Hermawan
07.01.2220
Dzulfikar Akmaludin
07.01.2211
JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA
STMIK AMIKOM YOGYAKARATA
ABSTRACT
Nowadays, floods are familiar around us. Many of the efforts taken to
overcome the flood disaster. Dam water has several doors that function as water
channels opening and closing for the stream and keep the flow of water. Ups and
downs of water discharge can’t be predicted accurately, and so we need human to
always control the height of discharge water will be used as reference in
determining the height of open canal door. In terms of controlling the human role
becomes very important.
When humans make mistakes in control, then open the door heights are
not in accordance with the height of the canal water discharge, resulting in an
unstable water flow. The authors combine to realize the automation of canal water
effectively and efficiently, in preparing the final chance with the title "Design Of
Canal Water Control System Prototype Using Microcontroller AT8535".
How the tools we've created is when the water discharge increases, then
the floodgates will open wider automatically adjusts to the height of discharge
water. At the time of discharge of water has decreased, the height of the door will
automatically narrows.
Keywords: Water Canal, Automation, Microcontroller
1. Pendahuluan
Sistem kendali secara otomatis di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi
belakangan ini berkembangan dengan pesat. Dengan adanya kemajuan di bidang
ilmu pengetahuan dan teknologi menghasilkan inovasi baru yang berkembang
menuju lebih baik. Hal ini dapat dilihat jangkauan aplikasinya mulai dari rumah
tangga hingga peralatan yang canggih.
Bendungan air merupakan konstruksi yang dibangun untuk menahan laju
air. Bendungan air memiliki pintu kanal air yang berfungsi sebagai pembuka dan
penutup untuk mengalirkan maupun menahan aliran air. Ketika debit air diatas
standar kapasitas bendungan, maka pintu kanal air akan membuka. Sedangkan
debit air dibawah standar kapasitas maka pintu air akan menutup. Turun naiknya
debit air tidak dapat diperkirakan secara akurat, sehingga dibutuhkan orang untuk
selalu mengontrol ketinggian debit air. Untuk mengatasi kesalahan manusia dalam
pengontrolan tersebut perlu adanya perbaikan sistem, dengan cara membuat
sistem otomatisasi kanal air.
Dalam perancangan implementasi sistem otomatisasi kanal air, masalah –
masalah yang dipecahkan adalah meliputi sistem pengendali kanal air, arsitektur
perangkat keras, meliputi : perangkat elektronik dan mekanik.
Dari keterangan diatas maka penulis padukan untuk merealisasi otomatisasi kanal
air yang efektif dan efisien, dalam kesempatan penyusunan Tugas Akhir dengan
judul “Perancangan Prototipe Sistem Pengendali Kanal Air Dengan Menggunakan
Mikrokontroler AT8535”.
2. Landasan Teori
2.1 Tinjauan Pustaka
Berdasarkan
study
literature
yang
penulis
lakukan.
Penulis
membandingkan dua judul yang hampir sama sebagai tinjauan pustaka, antara
lain:
a. Laporan Tugas Akhir Prototipe Pengukur Ketinggian Air Otomatis Berbasis
Mikrokontroler ATMega8535 menggunakan bahasa Bascom AVR 1.
Laporan dengan judul tersebut adalah laporan pembuatan aplikasi
yang digunakan dalam mengukur ketinggian air secara otomatis dan hasil dari
ketinggian air tersebut ditampilkan pada layar display format angka dalam
satuan sentimeter.
Secara singkat cara kerja aplikasi pengukur ketinggian air otomatis
berbasis mikrokontroler ATMega8535 menggunakan bahasa Bascom AVR
tersebut adalah ketika sensor menerima rangsang yaitu berupa ketinggian air,
maka sensor akan mengirim data pada mikrokontroler dan mikrokontroler
akan memberikan output data berupa ketinggian air pada layar display.
Kesamaan tugas akhir yang akan penulis buat dengan laporan tugas
akhir tersebut adalah pada bagian implementasi penggunaan mikrokontroler
yaitu
menggunakan
mikrokontroler
ATMega8535
dan
pada
bahasa
pemograman yaitu menggunakan bahasa pemrograman BASCOM.
Perbedaannya adalah pada bagian implementasi, penulis membuat
sistem otomatisasi kanal air yang menitik beratkan pada pintu kanal air,
sedangkan pada laporan pengukur ketinggian air otomatis berbasis
mikrokontroler ATMega8535, implementasi pada otomatisasi alat pengukur
ketinggian debit air yang hasilnya ditampilkan dalam format display.
1
Hendro Wibowo, Universitas Gadjah Mada, 2008
2.2 Dasar Teori
Dasar teori dari “Prototipe sistem kendali kanal air menggunakan
mirkokontroler ATMega8535”
2.2.1
Perangkat Keras
Perangkat keras atau hardware merupakan perangkat keras dari sebuah sistem
sehingga dapat dilihat oleh mata. Perangkat dalam sebuah sistem kanal air
otomatis dapat dikelompokan menjadi dua yaitu: (A) Mekanik, (B) Elektronik
A. Bagian Mekanik
Mekanik adalah bagian – bagian dari kanal air yang melakukan gerakan –
gerakan secara langsung, misalnya:
1. Tongkat alumunium sebagai tongkat penyentuh sensor yang bertipe “rel”.
2. Motor power window atau motor penggerak sebagai penggerak pintu kanal
air.
3. Switch atau saklar sebagai sensor yang di jadikan acuan pendeteksi
ketinggian air.
4. Plat besi yang digunakan sebagai pintu kanal.
5. Pelampung yang terbuat dari plastik, pelampung tersebut mempunyai
ruang kedap udara agar daya angkatnya lebih kuat yang di gunakan
sebagai pendorong tongkat alumunium untuk memicu saklar (switch).
6. Mega box yang terbuat dari plastik, digunakan sebagai tempat penampung
air.
7. Karet kaca swing sebagai pelipis pada bagian sisi kanan – kiri plat besi
pintu kanal yang digunakan untuk penyekat agar air tidak bocor
B. Bagian Elektronik
Bagian elektronik terbuat dari komponen – komponen elektronika yang
dirangkai sedemikian rupa sehingga dapat mendukung kinerja kanal air. Bagian
elektronik pada kanal air yaitu: (1) Pengendali mikro atau mikrokontroler, (2)
Rellay.
1. Pengendali mikrokontroler
www.max-tron.com Mikrokontroler adalah piranti elektronik berupa
IC (Integrated Circuit) yang memiliki kemampuan manipulasi data
(informasi) berdasarkan suatu urutan instruksi (program) yang dibuat oleh
programmer.
a.
ATMega8535
Mikrokontroler tipe ATMega8535 termasuk dalam keluarga
megaAVR merupakan suatu mikrokomputer dengan lebar bus data 8 bit
berbasis RISC ( Reduced Instruction Set Computing ) dengan kecepatan
maksimal 16 MHz yang menggunakan konsumsi daya rendah.
2. Adaptor (power supply)
Adaptor merupakan seumber tegangan DC, adaptor pada rangkaian ini
mempunyai tegangan max 12V yang digunakan untuk mensupply tegangan
rangkaian mikrokontroller, sensor, dan relay.
3. Relay
Relay adalah salah satu komponen elektronika yang digunakan untuk
menyambung dan memutus aliran listrik dalam suatu rangkaian eletronika.
Komponen ini hampir sama kegunaannya dengan saklar. Namun relay
merupakan komponen yang berkerja dengan menggunakan elektromagnetik.
4. Komponen Pelengkap
Adapun komponen – komponen pelengkap yang terdapat dalam
rangkaian elektronika tersebut adalah sebagai berikut.
a.
Transistor
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat,
sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan,
modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya.
b. Kapasitor
Kapasitor atau yang sering disebut kondensator adalah suatu alat yang
dapat menyimpan energi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan
ketidakseimbangan internal dari muatan listrik.
c. Resistor
Resistor adalah komponen elektronik dua saluran yang didesain untuk
menahan arus listrik dengan memproduksi penurunan tegangan diantara kedua
salurannya sesuai dengan arus yang mengalirinya.
d. IC Regulator 7805
Sirkuit terpadu seri 78xx (kadang-kadang dikenal sebagai LM78xx)
adalah sebuah keluarga sirkuit terpadu regulator tegangan linear monolitik
harga tetap.
e. Dioda
Dioda secara umum berfungsi untuk memperbolehkan arus listrik
mengalir dalam suatu arah (disebut kondisi panjar maju) dan untuk menahan
arus dari arah sebaliknya (disebut kondisi panjar mundur).
2.2.2
Perangkat Lunak
Perangkat lunak atau software merupakan perangkat lunak dari sebuah
sistem sebagai pengontrol dari perangkat keras. Perangkat lunak yang digunakan
dalam Prototipe sistem kendali kanal air menggunakan mirkrokontroler
ATMEGA8535 adalah dengan Bascom AVR.
2.2.2.1 BASCOM AVR
Bascom AVR adalah salah satu tool untuk pengembangan / pembuatan
program untuk kemudian ditanamkan dan dijalankan pada microcontroller
terutama microcontroller keluarga AVR . Bascom AVR juga bisa disebut sebagai
IDE (Integrated Development Environment) yaitu lingkungan kerja yang
terintegrasi, karena disamping tugas utamanya (meng-compile kode program
menjadi file HEX / bahasa mesin), BASCOM-AVR juga memiliki kemampuan
atau fitur lain yang berguna sekali.
3. PERANCANGAN SISTEM
Sistem dan alat yang diharapkan memiliki kinerja maksimal ketika perancangan
alat di gunakan sesuai prosedur.
3.1 PERANCANGAN PERANGKAT KERAS
Pengukur ketinggian air otomatis berbasis mikrokontroller ATMEGA8535
dibagi menjadi tiga blok, yaitu blok masukan, blok proses, dan blok keluaran yang
masing – masing blok mempunyai beberapa komponen.
Masukan
Proses
Mikrokontroller
ATMega8535
Keluaran
Relay
Motor
penggerak
Input kendali
Lingkungan luar
Switch
Gambar 3.1 Blok diagram perangkat keras
3.1.1 Blok Masukan
Blok masukan terdiri dari atas saklar atau switch. Saklar berfungsi untuk
memberikan nilai masukan pada ketinggian sensor, tinggi maksimum permukaan
air, tinggi minimum permukaan air, dan menggerakkan motor power window
secara otomatis. Saklar dihubungkan ke mikrokontroller ATMEGA8535 melalui
port B sebagai masukan pada mikrokontroler.
3.1.2 Blok Proses
Mikrokontroler produk dari seri ATMEGA8535 menjadi komponen utama
pada rangkaian kendali ini, mikrokontroler ini terprogram perangkat lunak sebagai
pengendali kanal air yang telah di compile, selanjutnya di download (dimasukan)
kedalam mirkrokontroler. Mikrokontroler yang telah terprogram menjadi otak dari
perancangan alat, selanjutnya siap untuk dihubungkan dengan bagian lain atau
input – output (I/O) antara lain motor penggerak dan relay
3.1.4 Blok Keluaran
Blok keluaran terdiri atas relay dan motor penggerak. Motor penggerak
berfungsi untuk menggerakkan pintu kanal air secara vertikal baik kebawah
maupun keatas. Motor power window dihubungkan ke mikrokontroler
ATMEGA8535 melalui port D sebagai keluaran.
3.2 Perancangan Mekanik
Keseluruhan skema perancangan mekanik dari Prototipe sistem kendali
kanal air menggunakan mikrokontroler ATMega8535 adalah sebagai berikut
3.2 Skema perancangan mekanik keseluruhan
3.3 Perancangan Software Program
Berikut adalah skema perancangan program:
Mulai
Saklar 1,2,3
On
Pintu buka step 3
Saklar
1,2,3,4 On
Pintu buka step 4
Saklar
1,2,3,4,5 On
Pintu buka step 5
Saklar 1,2
On
Pintu buka step 2
Saklar 1On
Pintu buka step 1
Saklar
1,2,3,4,5 Off
Pintu air buka step 0
Selesai
Gambar 3.3 Diagram Alur Sistem
\
4. PEMBAHASAN
4.1 BAGIAN PERANGKAT KERAS
1. Blok Rangkaian Keseluruhan
Rangkaian keseluruhan terdapat rangkaian mikrokontroler yang hanya
dapat di aliri tegangan sebesar 5 volt. Pada mainboard rangkaian input
tegangan awal sebesar 12 volt, lalu masuk kedalam regulator (7805) agar
tegangan yang dihasilkan menjadi 5volt. Setelah tegangan yang dihasilkan
menjadi 5 volt dikuatkan dengan transistor (TIP41) sebagai penguat tegangan
input agar tetap 5 volt. Tegangan sebesar 5 volt disimpan pada kapasitor (elco)
lalu di alirkan ke mikrokontroler ATMega 8535. Rangkaian mikrokontroler
terdiri dari beberapa modul yang di gunakan sebagai input dan output. Sebagai
pengendali utama atau proses yang akan digunakan untuk mengendalikan alat.
Pada rangkaian mikrokontroler terdapat modul yang digunakan sebagai output
motor penggerak yang dihubungkan dengan relay (driver motor). Relay yang
digunakan disini berjenis SPDT (Single Pole Double Throw), yang dimaksud
SPDT adalah relay tersebut dapat menerima satu masukan dan menghasilkan
dua keluaran yaitu motor DC dapat berputar dua arah tanpa harus membalik
kutub negatif dan positif arus.
Gambar 4.1 Skematik Rangkaian Keseluruhan
\
4.1.2 Mekanik
A. Rangkaian mekanik keseluruhan
Pada bagian ini adalah menampilkan keseluruhan dari rancangan
mekanik yang dibuat. Dari bagian switch, pelampung sampai dengan pintu
kanal air.
Gambar 4.2 Rangkaian mekanik keseluruhan tampak samping
Gambar 4.3 Rangkaian mekanik keseluruhan tampak depan
Gambar 4.4 Rangkaian mekanik keseluruhan tampak atas
4.1.3
TABEL PERCOBAAN
Dalam pengujian yaitu pengujian hasil akhir dari alat yang telah dibuat.
Berikut adalah tabel percobaan alat yang telah dibuat, penulis melakukan
dua kali percobaan.
Percobaan Pertama
No
Tinggi Pintu
Tinggi Debit
Lebar Buka
Lebar Buka
(cm)
Air(cm)
Pintu(cm)
Pintu (step)
1
0,2
0
0
0 step
2
1
4,5
0,8
1 step
3
1,8
9
1,6
2 step
4
2,6
13
2,4
3 step
5
3,4
17
3,2
4 step
6
4,2
21
4
5 step
Tabel 4.1 Percobaan Alat I
Percobaan kedua
No
Tinggi Pintu
Tinggi Debit
Lebar Buka
Lebar Buka
(cm)
Air(cm)
Pintu(cm)
Pintu (step)
1
0
0
0
0 step
2
0,8
4,5
0,8
1 step
3
1,6
9
1,6
2 step
4
2,4
13
2,4
3 step
5
3,2
17
3,2
4 step
6
4
21
4
5 step
Tabel 4.2 Percobaan Alat II
Melihat dari data kedua tabel diatas, alat otomatisasi pintu kanal air tersebut dapat
dikatakan sukses karena dapat berjalan dengan baik. Yaitu sesuai yang diharapkan
setiap step putaran berjarak 0,8 sentimeter.
5.1 KESIMPULAN
Dari uraian serta pembahasan keseluruhan materi pada bab – bab
sebelumnya dapat di ambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Mikrokontroler ATMega8535 dapat digunakan sebagai sistem kendali
pada kanal air dengan baik
2. Dalam pemasangan sisitem mekanik dan elektronik membutuhkan tingkat
ketelitian yang tinggi agar alat atau simulasi yang di buat berjalan sesuai
dengan harapan.
5.2 SARAN
Adapun saran yang dapat di ajukan guna untuk mengembangkan dari sistem
kendali kanal air yang telah dibuat yaitu:
1. Pengembangan kanal air disertakan display ketinggian air sehingga dapat
dibuat grafik sesuai dengan periode yang telah ditentukan
2. Pengembangan dalam aspek sensor, yaitu menggunakan lebih dari jenis
sensor biasa, agar nilainya lebih akurat.
Daftar Pustaka
Bejo, Agus. C & AVR Rahasia Kemudahan Bahasa C dalam Mikrokontroler ATMega8535.
Yogyakarta : Graha Ilmu, 2008.
Iswanto. BELAJAR SENDIRI - MIKROKONTROLER AT90S2313 DENGAN BASIC COMPILER.
Yogyakarta : Andi Offset, 2009.
Wardana, Lingga. BELAJAR SENDIRI Mikrokontroler AVR Seri ATMega 8535 Simulasi,
Hardware, dan Aplikasi. Yogyakarta : Andi Offset, 2006.
http://id.wikipedia.org/wiki/Kapasitor, Pengertian Kapasitor (diakses tanggal 03 Februari
2010 pukul 00:32)
http://id.wikipedia.org/wiki/Resistor, Resistor (diakses tanggal 03 Februari 2010 pukul
00:37)
http://id.wikipedia.org/wiki/78xx, IC 78xx (diakses tanggal 03 Februari 2010 pukul 00:45)
http://id.wikipedia.org/wiki/Transistor, Transistor (diakses tanggal 03 Februari 2010
pukul 00:50)
http://id.wikiSpedia.org/wiki/Dioda, Pengertian Dioda (diakses tanggal 03 Februari 2010
pukul 01:00)
http://www.klinikrobot.com/productkr125.php, KR-125 USB ISP Downloader for AVR &
AT89 (diakses tanggal 12 Januari 2010 pukul 11:30)