1 MODEL ALAT KENDALI TATA CAHAYA PANGGUNG BERBASIS

MODEL ALAT KENDALI TATA CAHAYA PANGGUNG BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA328
Ali Sabana, Prihastuti Harsani, Iyan Mulyana
Email : [email protected]
Program Studi Ilmu Komputer – FMIPA Universitas Pakuan
Abstrak
Kebutuhan akan sistem pencahayaan panggung yang otomatis dan mudah untuk
diprogram ulang sesuai keinginan, serta pengalaman penulis yang mendapati pementasan
panggung disekitar tempat tinggal penulis yang masih menggunakan saklar manual. Kelemahan
saklar manual yaitu kurang efisien terutama pada saat diinginkannya lampu blinking (kelapkelip), karena operator harus on/off lampu secara bergantian dan terus-menerus. Selain itu pada
sistem manual nyala lampu saat blinking tidak dapat dikontrol dengan baik jika dibandingan
dengan sistem otomatis yang telah diprogram. Tujuan dari perancangan sistem ini adalah untuk
mempermudah melakukan pengontrolan lampu panggung secara otomatis dengan dengan
menggunakan keypad. serta mengotomatisasi pengontrolan lampu panggung secara efektif,
efisien dan sistematis. Pada sistem ini pengontrol dilakukan dengan menggunakan Keypad dan
Modul Relay, ketika ada data keypad yang sudah diinputkan ke dalam IC Mikrokontroler
ATMega328 dan disimpan ke dalam RTC (Real Time Clock), ketika waktu menunjukan
adanya settingan jam relay on/off maka lampu akan on/off, disamping perancangan hardware,
dilakukan juga perancangan software dengan menggunakan Arduino IDE sebagai compiler
listing program bahas C/C++ berfungsi sebagai software downloader.
Kata Kunci : Keypad, RTC, Microkontroler ATMega328
pementasan panggung disekitar tempat
tinggal penulis yang masih menggunakan
saklar manual. Kelemahan saklar manual
yaitu kurang efisien terutama pada saat
diinginkannya lampu blinking (kelap-kelip),
karena operator harus on/off lampu secara
bergantian dan terus-menerus. Selain itu
pada sistem manual nyala lampu saat
blinking tidak dapat dikontrol dengan baik
jika dibandingan dengan sistem otomatis
yang telah diprogram.
Oleh karena itu penulis mencoba
untuk merancang, dan menggunakan
mikrokontroler, dan keypad sebagai alat
otomatisasi dengan membuat “Model
Alat Kendali Tata Cahaya Panggung
Berbasis Mikrokontroler ATMega328”.
PENDAHULUAN
Salah satu unsur penting dalam
pementasan teater, pentas musik dan
sejenisnya adalah tata cahaya atau
lighting. Tanpa adanya tata cahaya, maka
pementasan tidak akan terlihat meriah.
Tata pencahayaan atau lighting terbagi
menjadi dua yaitu lighting sebagai
penerangan, yaitu fungsi lighting yang
hanya sebatas menerangi panggung.
Kedua lighting sebagai pencahayaan,
yaitu fungsi lighting sebagai unsur artistik
pementasan yang bermanfaat untuk
membentuk dan mendukung suasana
sesuai dengan tuntutan naskah.
Kebutuhan akan sistem pencahayaan
panggung yang otomatis dan mudah untuk
diprogram ulang sesuai keinginan, serta
pengalaman penulis yang mendapati
METODE PENELITIAN
Dalam pengumpulan data dan
informasi, metode yang digunakan dalam
1
penulisan ini yaitu metode hardware
programming.
kebutuhan aplikasi terhadap desain mekanik
antara lain:
a. Bentuk dan ukuran PCB (Printed Circuit
Board)
b. Dimensi dan massa keseluruhan sistem
c. Ketahanan dan fleksibilitas terhadap
lingkungan
d. Penempatan modul-modul elektronik
e. Pengetesan sistem mekanik.
5. Desain Sistem Listrik (Electrical)
Dalam desain sistem listrik terdapat
beberapa hal yang harus diperhatikan, antara
lain:
a. Sumber catu daya (seperti baterai atau
rectifier)
b. Kontroller yang akan digunakan
c. Desain driver untuk pendukung aplikasi
d. Desain sistem kontrol yang akan
diterapkan
e. Pengetesan sistem listrik yang telah
dirancang
6. Desain Software (Software Design)
Perangkat lunak yang pada umumnya
dibutuhkan perancangan perangkat keras
antara lain, software untuk sistem kontrol
alat (aplikasi) dan software interface pada
komputer PC. Pada aplikasi standalone
(berdiri sendiri) yang tidak membutuhkan
kontrol ataupun dengan PC, hanya
dibutuhkan software untuk kontrol dalam
alat yang didesain.
7. Tes Fungsional (Functional Test)
Tes fungsional dilakukan integrasi
sistem listrik dan software yang telah di
desain.
Tes
ini
dilakukan
untuk
meningkatkan performa dari perangkat
lunak untuk pengontrolan desain listrik dan
mengeliminasi error (Bug) dari software
tersebut.
8. Integrasi atau Perakitan (Integration)
Modul listrik yang diintegrasi dengan
software di dalam kontrollernya, di
integrasikan dalam struktur mekanik yang
telah dirancang. Lalu dilakukan tes
fungsional keseluruhan sistem.
Gambar 1. Metode Penelitian Bidang
Minat Hardware Programming
1. Perencanaan Proyek Penelitian
Dalam perencanaan proyek penelitian
terdapat beberapa hal penting yang perlu
ditentukan, dipertimbangkan yaitu :
a. Analisis awal penelitian,
b. Estimasi kebutuhan alat dan bahan,
c. Estimasi anggaran, dan
d. Kemungkinan penerapan dari aplikasi
yang akan dirancang
2. Penelitian (Research)
Setelah perencanaan telah matang,
dilanjutkan dengan penelitian awal dari
aplikasi yang akan dibuat, mulai dari
pemilihan dan pengetesan komponen
(alat dan bahan), kemungkinan rancangan
awal dan akhir.
3. Pengetesan Komponen (Part Testing)
Dalam pengetesan ini dilakukan
pengetesan alat terhadap fungsi kerja
komponen berdasarkan kebutuhan dari
aplikasi yang akan di desain.
4. Desain Sistem Mekanik (Mechanical)
Dalam perancangan perangkat keras,
desain mekanik merupakan hal penting yang
harus dipertimbangkan. Pada umumnya
9. Tes Fungsional Keseluruhan
Pada tahap ini dilakukan pengetesan
fungsi dari keseluruhan sistem.
10. Optimisasi Sistem (Optimization)
2
Optimasi ini dilakukan untuk
meningkatkan performa dari aplikasi
yang dirancang.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Perancangan Alat
Pada perancangan alat ini, ialah
dengan membuat rangkaian dari tiap-tiap
modul rangkaian yang di perlukan.
1. Desain Sistem Listrik
Sumber catur daya (power suplly) Catu
daya yang digunakan pada rangkaian ini
sebesar 12V untuk rangkaian relay, 5V
untuk rangkaian ATMega 328.
Gambar 4. Rangkaian Keypad 4x4
4. Blok Diagram Sistem
Aplikasi berikut ini membahas
penggunaan mini sistem ATMEGA328
sebagai pengendali. Sistem yang akan
dibuat adalah tombol keypad terdiri auto
dan manual. Tombol auto terdiri dari
tombol A,B,C,D dan tombol manual
terdiri dari tombol 1 sampai dengan 8.
Tombol
auto
digunakan
untuk
mengaktifkan kombinasi nyala lampu
antara lampu 1 sampai dengan lampu 8
yang menyala secara bergantian sesuai
dengan program yang dibuat. Sedangkan
tombol manual jika ditekan salah satu
tombol 1 sampai dengan 8 maka lampu
yang akan menyala sesuai tombol yang
ditekan yaitu tombol 1 sampai dengan 8.
Tombol * digunakan untuk mengubah
auto ke manual dan tombol # digunakan
untuk mengubah manual ke auto.
2. Rangkaian Mikrokontroler
Rangkaian sistem berfungsi sebagai
pengendali utama dari Model Alat
Kendali Tata Cahaya Panggung Berbasis
Mikrokontroler
ATMega328.
Gambar 2. Rangkaian ATMega328
3. Rangkaian Keypad 4x4
Terdapat
beberapa
fungsi
dari
keselurahan tombol yang ada pada tombol
keypad lampu otomatis ini dimana tombol
”*” berfungsi untuk menampilkan menu
setingan on/off lampu, di dalam menu
setingan lampu, tombol ”1” berfungsi
sebagai settingan waktu relay on/off lampu
pertama, sedangkan tombol ”2” berfungsi
sebagai settingan waktu relay on/off lampu
kedua, tombol ”#” berfungsi sebagai
tombol settingan penyimpanan data waktu
on/off relay, dan tombol ”B” berfungsi
sebagai tombol untuk keluar ke menu
utama/normal.
Gambar 7. Blok Diagram
Adapun Flowchart system secara
keseluruhan seperti gambar dibawah ini.
3
diperlihatkan input output dari rangkaian
keypad 4x4.
Tabel 1. Pengujian Keypad 4 x 4
Tombol
Keypad
PB.1
(V)
1
2
3
A
4
5
6
B
7
8
9
C
*
0
#
D
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
P
B.
2
(V
)
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
Vcc
Vcc
PB.3
(V)
PB.4
(V)
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
Vcc
Vcc
PB.5
(V)
PB.6
(V)
PB.7
(V)
PB.8
(V)
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
4,9
Baris
4
Baris
3
Baris
2
Ket
Kolom 1
Kolom 2
Kolom 3
Kolom 4
Kolom 1
Kolom 2
Kolom 3
Kolom 4
Kolom 1
Kolom 2
Kolom 3
Kolom 4
Kolom 1
Kolom 2
Kolom 3
Kolom 4
Baris
1
Keterangan :
PB
: Port B pada mikrokontroler
Atmega 8328
VCC : Catu Daya Positif (+) Keypad 4x4
Pada pengujian keypad 4x4 hanya
mempunyai tegangan 4.9 V. Namun pada
tegangan ini keypad masih dapat bekerja,
dapat dilihat pada tabel diatas apabila
tombol keypad ”1” ditekan, maka pada
baris 1 kolom 1 menghasilkan tegangan
pada port PB.8, apabila ditekan angka ”4”
maka akan mengkasilkan tegangan pada
port PB.7. Begitu juga seterunya hingga
penekanan tombol keypad ”D”, pada PB.1,
PB.2, PB.3 dan PB.4 diberikan input
sebesar 4.9 V untuk (VCC).
Gambar 8. Flowchart
Pengujian dan Analisa
Untuk
menghindari
kesalahankesalahan yang terjadi pada komponen
yang dibuat, maka di perlukan suatu
pengujian
dan
pengukuran
pada
komponen
yang
telah
dirancang.
Pengujian dilakukan dengan menguji
pada tiap-tiap modul rangkaian.
Pengujian Powerfull DC Supply
Pengujian
powerfull
DC
supply
dilakukan pengukuran dengan multimeter
digital untuk mengetahui tegangan V in
(AC) dan V out (DC) keluaran dari V in.
Seperti tabel berikut.
Pengujian Mikrokontroler
Pengecekan
mikrokontroler
328
dilakuan dengan memberikan masukan
tegangan dari 5 V, jika sumber tengangan
5V terhubung maka led indikator power
berwarna hijau akan otomatis menyala.
Tabel 2. Pengujian Powerfull DC Supply
V in
V Out
5V
4.9 V
Nilai V in didapat dari nilai masukkan
yaitu Regulated AC-DC Adaptor 650mA
dengan tegangan 12 V yang dapat di atur
dan di rubah menjadi 5 V melalui
Pengujian Keypad
Pada keypad yang dipakai ini terdapat
empat baris empat kolom. Pada pengujian
ini diperlukan tegangan 5 V untuk dapat
mengaktifkan keypad, pada tabel 1 akan
4
setingan adaptor, atau di dapat dari kabel
Serial to USB yang dihubungkan pada
komputer/laptop, akan tetapi setingan
pada mikrokontroler harus dirubah
pilihan sumber power supply dari port
USB komputer, sedangkan V Out didapat
dari nilai keluaran power supply 5 V,
masukkan tegangan mikrokontroler dari
power supply harus bernilai 5 V jika
masukkan tegangan ke mikrokontroler
kurang dari 4.93 V maka mikrokontroler
hidup.
Rangkaian relay Nilai V in didapat
dari masukan yaitu Regulator AC-DC
Adaptor 650mA dengan tegangan 12 V,
sedangkan V Out didapat dari nilai
keluaran power supply 12 V, masukkan
tegangan mikrokontroler dari power
supply harus bernilai 12 V jika masukkan
tegangan ke mikrokontroler kurang dari
11.93 V maka relay tidak dapat bekerja
dan relay mati serta lampu tidak akan
menyala.
konsep atau tidak bila ada sistem yang
tidak bekerja dengan baik maka harus
dilakukan proses perakitan ulang setiap
bagian sistemnya.
Uji Coba Struktural
Tahapan
ini
dilakukan
untuk
mengetahui apakah sistem yang sudah
dibuat sesuai dengan rancangan rangkaian
yang sudah ada. Hasil uji coba struktural di
tampilkan pada tabel di bawah ini.
Tabel 6. Hasil Uji Struktural
Rangkaian
Hasil
1.
2.
3.
Modul ATMEGA 328
Modul Keypad 4x4
Modul Relay
Sesuai
Sesuai
Sesuai
Dari hasil uji coba struktural yang di
lakukan pada saat perakitan rangkaian
hardware telah terbukti bahwa setiap
rangkaian hardware sudah sesuai dengan
perancangan yang dibuat pada setiap tahap
perancangan.
Pengujian Relay
Pengujian relay ini dilakukan
pengukuran dengan multimeter digital
untuk mengetahui tegangan pada saat
relay aktif dan tidak aktif.
Vbb
Vbb
No.
Uji Coba Fungsional
Pada tahap ini dilakukan pengujian
yang bertujuan untuk mengetahui apakah
uji coba yang dilakukan sudah berjalan
dengan baik dan sesuai dengan sistem yang
ada. Pada pengujian ini yaitu pengujian
rangkaian keypad untuk membuktikan
semua tombol yang ada pada keypad
berfungsi dengan benar.
Tabel 3. Pengujian Relay
0V
Relay Tidak Aktif
11.93 V Relay Aktif
Ketika posisi relay tidak aktif atau
port NC dalam keadaan terbuka logika
hight (1) maka nilai Vbb = 0 V, dan
ketika relay aktif atau port NC dalam
keadaan tertutup / logika low (0) maka
nilai Vbb = 11.93 V, nilai Vbb = 11.93 V
didapat dari tegangan masukan dari
power supply 12 Volt.
Tabel 7. Hasil Uji Fungsional
Matrik
Fungsi
Status
Keypad
Saat
Tombol
“1”
Tes Keseluruhan Sistem
Pada tahapan ini pengujian alat secara
keseluruhan dilakukan dengan proses
menghubungkan seluruh rangkaian dan
pengetesan fungsi dari keseluruhan sistem
apakah dapat berfungsi sesuai dengan
Lampu 1
Menyala
Terhubung
Lampu 2
Menyala
Terhubung
ditekan
Saat
Tombol
“2”
5
ditekan
ditekan
lampu 8 ke 1
Saat
Tombol
“3”
Saat
Tombol
“C”
Lampu
menyala
kelap-kelip
Terhubung
dengan urutan
lampu
1,8,2,7,3,6,4,5
Lampu 3
Menyala
Terhubung
ditekan
Saat
Tombol
“4”
ditekan
”
Lampu 4
Menyala
Terhubung
Lampu 5
Menyala
Terhubung
Lampu
Saat
menyala
Tombol
kelap-kelip
Terhubung
“D”
dengan urutan
lampu
ditekan
5,4,6,3,7,2,8,1
ditekan
Saat
Tombol
“5”
Dari hasil uji coba fungsional pada
setiap tombol pada keypad telah terbukti
bahwa semua tombol setting / inputan pada
sistem pengontrol lampu ruangan otomatis
berbasis timer telah berfungsi cukup baik.
ditekan
Saat
Tombol
“6”
Lampu 6
Menyala
Terhubung
Uji Coba Validasi
Tahapan ini dilakukan dengan tujuan
untuk mengetahui sistem yang dibuat sudah
bekerja dengan benar atau tidak. Ujicoba
tersebut dilakukan dengan menginputkan
setinggan waktu relay On / Off Lampu dan
untuk mengetahui lampu otomatis ini
sesuai atau tidak. Hasil uji coba validasi
sistem pengontrol lampu ruangan otomatis
berbasis timer seperti tabel berikut.
ditekan
Saat
Tombol
“7”
Lampu 7
Menyala
Terhubung
Lampu 8
Menyala
Terhubung
Lampu
menyala
kelap-kelip
mulai dari
lampu 1 ke 8
Terhubung
ditekan
Saat
Tombol
“8”
Tabel 8. Hasil Uji Validasi
ditekan
Saat
Tombol
“A”
ditekan
Saat
Tombol
“B”
Lampu
menyala
kelap-kelip
mulai dari
Hasil pengujian yang dilakukan diatas
dapat dikatakan bahwa Sistem Pengontrol
Lampu Otomatis Berbasis Timer sudah
valid, dan dapat digunakan dan sistem
berjalan dengan baik.
Terhubung
6
Febri. 2015. Key Pad 3x4/4x4.
(http://febripurianta08.blogspot.co.id/201
5/05/key-pad-3x44x4.html).
Galih Rakasiwi. 2014. Prototipe
Pengontrolan Lampu Dengan Android
Via Wifi. Tugas Akhir, Universitas
Muhammadiyah.
Sutris Astari. 2014. Kran Air Wudhu
Otomatis Berbasis Arduino ATMega 328.
Tugas Akhir, Universitas Maritim Raja
Ali.
Teknik Elektronika. 2015. Pengertian
Relay.
(http://teknikelektronika.com/pengertianrelay-fungsi-relay/).
Vidy Masinambow. 2014. Pengendali
Saklar Listrik Melalu Ponsel Pintar
Android, Tugas Akhir, Universitas Sam
Ratulangi Manado.
Optimasi (Optimization)
Sistem ini sudah tidak ada kendala
dalam perakitan keseluruhan sistem, maka
dapat
dilakukan
optimasi
untuk
meningkatkan performa dari aplikasi yang
telah dirancang.
KESIMPULAN
Dalam pembuatan alat ini dirakit
dengan
beberapa
komponen
alat
elektronika
yaitu,
mikrokontroller
ATMega
328
sebagai
komponen
pengontrol, penyimpanan data yang
mengeksekusi komponen lainnya, output
sistem berupa module 8 relay sebagai
menjalankan
fungsi
logika
dan
penundaan waktu yang terhubung dengan
lampu. Input sistem menggunakan
keypad matrix 4x4. Terdapat 2 kondisi
mode pengontrolan yaitu mode manual
dan auto.
Kekurangan dalam rangakaian
alat kendala tata caha panggung ini
respon tombol pergantian otomatis
blinking atau kelap-kelip masih lambat,
dikarenakan penggunaan delay timer dan
rangkaian ini hanya menggunakan sistem
seri atau lampu satu nyala kemudian mati
dan lampu yang lain nyala/mati secara
bergantian.
UCAPAN TERIMA KASIH
1. Ibu Prihastuti Harsani, M.Si. selaku
pembibing I yang telah berkenan
meluangkan waktunya, memberikan
doronga, moril dan motivasi serta
petunjuk penulisan kepada penulis
selama dalam punyusunan laporan.
2. Bapak Iyan Mulyana, M.Kom. selaku
pembimbing II yang telah berkenan
meluangkan waktunya, memberikan
petunjuk teknis, konsep serta dorongan
moril dan motivasi selama ini.
3. Orangtua dan Keluarga yang telah
memberikan doa, perhatian serta
semangat, sehingga penulis dapat
menyelesaikan usulan penelitian ini.
4. Teman-teman
seperjuangan
Ilmu
Komputer dan semua pihak yang
terlibat, terimakasih atas bantuan dan
dukungannya.
DAFTAR PUSTAKA
Artaya. 2012. Pengertian Mikroprosesor.
(https://artayahonest.wordpress.com/2012
/10/10/pengertian-komponen-fungsimikroprosesor/).
Cara Tekno. 2015. Pengertian Arduino
Uno.
(http://www.caratekno.com/2015/07/peng
ertian-arduino-uno-mikrokontroler.html).
Doni. 2013. Pengertian Lighting.
(https://donysiswandi.wordpress.com/201
3/05/29/pengertian-lighting-grafikakomputer/).
7