SiMBeR SEBAGAI ALAT PENGATUR BEBAN PERALATAN LISTRIK

SiMBeR SEBAGAI ALAT PENGATUR BEBAN
PERALATAN LISTRIK RUMAH TANGGA SECARA OTOMATIS
BERBASIS ATMEGA16
PROYEK AKHIR
Diajukan Kepada Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta
Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan
Guna Memperoleh Gelar Ahli Madya
DISUSUN OLEH:
BAMBANG PURWANTO
NIM: 08506131023
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
2011
SURAT PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa proyek akhir ini benar-benar karya saya
sendiri. Sepanjang pengetahuan saya tidak terdapat karya atau pendapat yang
ditulis atau diterbitkan orang lain kecuali sebagai acuan atau kutipan dengan
mengikuti tata penulisan karya ilmiah yang telah lazim.
Yogyakarta, 5 April 2011
Yang menyatakan,
Bambang Purwanto
NIM. 08506131023
iv
SiMBeR SEBAGAI ALAT PENGATUR BEBAN PERALATAN LISTRIK
RUMAH TANGGA SECARA OTOMATIS BERBASIS ATMEGA16
Oleh:
Bambang Purwanto
NIM. 08506131023
ABSTRAK
Tujuan pembuatan proyek akhir yang berjudul “SiMBeR Sebagai Alat
Pengatur Beban Peralatan Listrik Rumah Tangga Secara Otomatis Berbasis
ATmega16” adalah untuk memudahkan masyarakat dalam melakukan
optimalisasi penggunaan energi listrik. Dengan adanya alat pengatur beban
peralatan listrik rumah tangga, diharapkan dapat mengurangi besarnya
penggunaan energi listrik pada waktu beban puncak dan menghemat penggunaan
energi listrik.
Metode yang digunakan dalam proyek akhir ini adalah pembuatan sistem
manajemen beban rumah tangga secara otomatis berbasis mikrokontroller
ATmega16. Adapun langkah-langkah pembuatannya adalah membuat konsep
rancangan perangkat keras, membuat konsep rancangan perangkat lunak, analisis
kebutuhan, identifikasi alat dan bahan, perancangan perangkat keras, perancangan
perangkat lunak, serta pengoperasian dan pengujian. Perancangan perangkat keras
terdiri dari: catu daya, perangkat kontrol dan pengolah data yang berupa sistem
minimum mikrokontroller ATmega16, LCD monitor, tombol seting, sensor level
air dan sensor cahaya, serta saklar relay. Tombol seting digunakan untuk
memasukkan nilai seting yang berupa waktu beban puncak, waktu penggunaan
dispenser, mode operasi pompa air, dan mode operasi dispenser. LCD digunakan
untuk menampilkan data yang ada didalam mikrokontroller. Sensor level air yang
berfungsi untuk mendeteksi level air didalam tanki penampungan air. Sensor
cahaya berfungsi untuk mendeteksi tingkat pencahayaan lingkungan.
Mikrokontroller ATmega16 akan mengolah semua data berdasarkan seting yang
telah dilakukan. Dari pengolahan data tersebut, akan ditampilkan ke LCD yang
berupa level air didalam tanki penampungan air dan waktu. Hasil pengolahan data
juga dikirimkan ke saklar relay untuk mengendalikan pompa air, dispenser dan
lampu.
Berdasarkan Hasil pengujian dan unjuk kerja dari “SiMBeR Sebagai Alat
Pengatur Beban Peralatan Listrik Rumah Tangga Secara Otomatis Berbasis
ATmega16” telah menunjukkan hasil yang sesuai dengan perencanaan. SiMBeR
dapat digunakan untuk mengendalikan pompa air, dispenser, dan lampu.
Kata kunci: SiMBeR, Rumah tangga, Mikrokontroller ATmega16, LCD,
Otomatis.
v
MOTTO
“Manjadda wa jada,
Siapa yang bersungguh-sungguh pasti sukses”
vi
PERSEMBAHAN
Dengan penuh rasa syukur kepada Allah SWT,
Karya ini kupersembahkan kepada:
 Kedua orangtuaku yang telah memberikan banyak dukungan.
 Kakakku yang telah banyak memberikan saran.
 Keponakanku yang banyak memberikan keceriaan.
 Sahabat-sahabatku
kelas B angkatan 2008 yang telah memberikan
bantuan dan semangat.
Jazakumullah khairan katshhiran, semoga Allah memberikan kalian semua
kebaikan yang banyak.
vii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahi robbil ‘alamin, segala puji dan syukur ke pada Allah SWT
yang telah memberikan rahmat serta hidayah-Nya, sehingga penulis dapat
menyelesaikan tugas akhir ini. Sholawat serta salam kepada Nabi Muhammad
saw., keluarga, sahabat, dan pengikutnya hingga akhir zaman.
Dengan penuh rasa syukur, akhirnya laporan Proyek Akhir dengan judul
“SiMBeR Sebagai Alat Pengatur Beban Peralatan Listrik Rumah Tangga
Secara Otomatis Berbasis Atmega16” dapat diselesaikan. Semoga dapat
memberikan manfaat bagi semua pihak. Pada kesempatan ini penulis hendak
menyampaikan teima kasih kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Rochmat Wahab, M. A. selaku Rektor Universitas Negeri
Yogyakarta.
2. Bapak Wardan Suyanto, Ed. D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Negeri Yogyakarta.
3. Bapak Mutaqin, M. Pd., M. T. selaku Ketua Jurusan Pendidikan Teknik
Elektro Universitas Negeri Yogyakarta.
4. Bapak Drs. Nur Kholis, M. Pd. selaku Ketua Program Studi Teknik
Elektro Universitas Negeri Yogyakarta.
5. Bapak Drs. Giri Wiyono, M. T. selaku Dosen Pembimbing Proyek Akhir.
6. Bapak dan ibu dosen, serta teknisi di Jurusan Pendidikan Teknik Elektro.
viii
7. Bapak , ibu, kakak, dan keponakanku, terima kasih atas semua do’a,
dukungan dan saran yang selalu diberikan.
8. Teman-teman Kelas B angkatan 2008 yang telah memberikan banyak
masukan, bantuan dan motivasi.
9. Semua pihak yang telah banyak memberikan bantuan atas terselesaikannya
proyek akhir ini.
Dalam penyususna tuga akhir ini, penulis menyadari bahwa masih banyak
kekurangan dam isi maupun penyusunannya, untuk itu masukan berupa kritik dan
saran yang membangun sangat diharapkan demi kesempurnaan proyek akhir ini.
Penulis berarap semoga proyek akhir ini bermanfaat bagi penulis dan semua
pihak.
Yogyakarta, 10 April 2011
Penulis,
Bambang Purwanto
ix
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ..................................................................................... i
HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................... iii
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN ................................................. iv
ABSTRAK .................................................................................................... v
HALAMAN MOTTO ................................................................................... vi
HALAMAN PERSEMBAHAN ................................................................... vii
KATA PENGANTAR .................................................................................. viii
DAFTAR ISI ................................................................................................. x
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xiv
DAFTAR TABEL ......................................................................................... xvii
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. xix
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................ 1
A. Latar Belakang Masalah ............................................................. 1
B. Identifikasi Masalah ................................................................... 6
C. Batasan Masalah ......................................................................... 8
D. Rumusan Masalah ...................................................................... 9
E. Tujuan ......................................................................................... 10
F. Manfaat ....................................................................................... 10
G. Keaslian Gagasan ....................................................................... 11
x
BAB II PENDEKATAN PEMECAHAN MASALAH ............................. 13
A. Energi Listrik .............................................................................. 13
B. Pola Beban Listrik....................................................................... 14
C. Demand Side Management ......................................................... 18
D. Saklar Otomatis Pada Pompa Air ............................................... 22
E. Saklar Otomatis Pada Lampu ..................................................... 24
F. Mikrokontroller ATmega16 ....................................................... 25
1. Fitur ATmega16 .................................................................. 27
2. Konfigurasi Pin AVR ATmega16 ........................................ 29
3. Blok Diagram AVR ATmega16 ........................................... 32
4. Arsitektur Mikrokontroller AVR RISC ................................ 33
5. Peta Memori AVR ATmega16 ............................................. 33
6. Timer/ Counter .................................................................... 35
7. EEPROM ............................................................................ 40
8. Interupsi ............................................................................... 41
9. Tunda ................................................................................... 43
G. Catu Daya ................................................................................... 44
H. LCD (Liquid Crystal Display) .................................................... 48
I. Push Button ................................................................................ 49
J. IC LM393 ................................................................................... 50
K. LDR (Light Dependent Resistance) ............................................ 52
L. Relay ........................................................................................... 53
M. Transistor .................................................................................... 54
N. Diagram Alir (Flowchart) .......................................................... 59
BAB III KONSEP PERANCANGAN ALAT ........................................... 61
A. Konsep Rancangan Perangkat Keras (Hardware) ...................... 61
B. Konsep Rancangan Perangkat Lunak (Software) ....................... 62
C. Analisis Kebutuhan .................................................................... 63
D. Identifikasi Alat dan Bahan yang Dibutuhkan ........................... 64
xi
E. Perancangan Perangkat Keras (Hardware) ................................ 67
1. Catu Daya (Power Supply) .................................................. 67
2. Perangkat Kontrol dan Pengolah Data ................................ 72
3. LCD Monitor ....................................................................... 74
4. Tombol Seting ..................................................................... 74
5. Sensor .................................................................................. 75
6. Saklar Relay ........................................................................ 81
7. Pembuatan PCB dan Perakitan Komponen ......................... 82
8. Pembuatan Boks .................................................................. 83
F. Perancangan Perangkat Lunak ................................................... 85
G. Rencana Pengoperasian dan Pengujian Alat .............................. 92
1. Alat Yang Digunakan Untuk Pengujian dan
Pengambilan Data ............................................................... 93
2. Lokasi Pengujian dan Pengambilan Data ............................ 95
3. Prosedur Pengoperasian Alat .............................................. 95
4. Bagian alat yang akan diuji ................................................. 96
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN ............................ 100
A. Hasil Pengujian Alat ................................................................... 100
1. Catu Daya (Power Supply) .................................................. 100
2. Saklar Relay ........................................................................ 103
3. Kesesuaian Waktu ............................................................... 105
4. Tombol Seting ..................................................................... 105
5. Sensor Level Air ................................................................. 106
6. Sensor Cahaya ..................................................................... 107
7. Pengaturan Operasi Peralatan Listrik Menggunakan
SiMBeR ............................................................................... 107
B. Pembahasan ................................................................................ 109
1. Perangkat Keras .................................................................. 109
2. Perangkat Lunak .................................................................. 110
3. Penghematan Energi Listrik ................................................ 113
xii
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................... 117
A. Kesimpulan ................................................................................. 117
B. Keterbatasan ............................................................................... 118
C. Saran ........................................................................................... 118
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 120
LAMPIRAN ................................................................................................. 123
xiii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Kurva karakteristik beban listrik. ................................................. 2
Gambar 2. Pola beban harian.. ....................................................................... 15
Gambar 3. Water level control dan water pressure switch. ........................... 23
Gambar 4. Rangkaian saklar otomatis pada lampu........................................ 25
Gambar 5. Konfigurasi pin ATmega16.......................................................... 29
Gambar 6. Blok diagram AVR ATmega16..................................................... 32
Gambar 7. Arsitektur Mikrokontroller AVR RISC. ........................................ 33
Gambar 8. Regulator tegangan positif (7812) dan negatif (7912). ................ 45
Gambar 9. Catu daya teregulasi tegangan positif........................................... 47
Gambar 10. Prinsip pemasangan transistor eksternal NPN pada regulator
tegangan tetap.............................................................................. 47
Gambar 11 Bentuk fisik LCD LMB162AFC. ................................................ 48
Gambar 12. Push Button. ............................................................................... 49
Gambar 13. Konfigurasi pin LM393.............................................................. 50
Gambar 14. Bentuk fisik IC LM393. ............................................................. 50
Gambar 15. Simbol diagram relay. ................................................................ 53
Gambar 16. Jenis transistor (a). Transistor NPN, (b). Transistor PNP. ......... 55
Gambar 17. Pemberian bias maju (a) Transistor PNP, (b) Transistor NPN. . 55
Gambar 18. Grafik kurva kolektor dengan garis beban transistor. ................ 56
xiv
Gambar 19. Grafik kerja transistor................................................................. 56
Gambar 20. Rangkaian transistor sebagai saklar. .......................................... 58
Gambar 21. Skema alat pengatur beban peralatan listrik rumah tangga........ 62
Gambar 22. Catu daya teregulasi tegangan positif......................................... 67
Gambar 23. Prinsip pemasangan transistor eksternal NPN pada regulator
tegangan tetap. .......................................................................... 68
Gambar 24. Skema Rangkaian Catu Daya (Power Supply)........................... 69
Gambar 25. Skema Rangkaian Sistem Mikrokontroller AVR ATmega16..... 73
Gambar 26. Skema Rangkaian LCD monitor 16x2 karakter. ........................ 74
Gambar 27. Skema Rangkaian Tombol Seting. ............................................. 75
Gambar 28. Water level control ..................................................................... 77
Gambar 29. Rangkaian saklar otomatis pada lampu...................................... 80
Gambar 30. Skema Rangkaian Sensor Level Air dan Sensor Cahaya........... 80
Gambar 31. Skema Rangkaian Saklar Relay.................................................. 81
Gambar 32. SiMBeR (Sistem Manajemen Beban Rumah Tangga)............... 84
Gambar 33. SiMBeR, Sensor Level Air, dan Sensor Cahaya........................ 84
Gambar 34. Diagram alir Program Utama. .................................................... 86
Gambar 35. Diagram alir Subrutin................................................................. 87
Gambar 36. Diagram alir Menu Seting (awal)............................................... 88
Gambar 37 Diagram alir Menu Seting (sambungan). .................................... 89
Gambar 38. Diagram alir Seting Mode Operasi Pompa Air. ......................... 90
xv
Gambar 39. Seting Mode Operasi Dispenser................................................. 91
Gambar 40. Diagram alir eksekusi operasi pompa air. .................................. 91
Gambar 41. Diagram alir aksekusi operasi dispenser. ................................... 92
Gambar 42. Diagram alir eksekusi operasi lampu. ........................................ 92
xvi
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Fungsi Khusus masing-masing pin pada PORT B. .......................... 30
Tabel 2. Fungsi Khusus masing-masing pin pada PORT C. .......................... 30
Tabel 3. Fungsi Khusus masing-masing pin pada PORT D........................... 31
Tabel 4. Kombinasi register TCCRn.............................................................. 36
Tabel 5. Sumber interupsi pada AVR ATmega16. ......................................... 41
Tabel 6. Konfigurasi register MCUCR. ......................................................... 42
Tabel 7. Konfigurasi bit ISC01 dan ISC00..................................................... 42
Tabel 8. Konfigurasi bit ISC11 dan ISC10..................................................... 43
Tabel 9. Konfigurasi register GICR. .............................................................. 43
Tabel 10. Berbagai tipe regulator beserta batasan tegangan masukan........... 46
Tabel 11. Konfigurasi pin LCD LMB162AFC. ............................................. 49
Tabel 12. Simbol-simbol dalam diagram alir................................................. 60
Tabel 13. Bahan pembuatan rangkaian catu daya.......................................... 64
Tabel 14. Bahan pembuatan rangkaian sistem minimum. ............................. 65
Tabel 15. Bahan pembuatan rangkaian LCD monitor.................................... 65
Tabel 16. Bahan pembuatan rangkaian tombol seting. .................................. 66
Tabel 17. Bahan pembuatan rangkaian sensor level air dan sensor cahaya... 66
Tabel 18. Bahan pembuatan rangkaian saklar relay. ..................................... 67
Tabel 19. Rencana pengujian Power Supply 6 V........................................... 96
xvii
Tabel 20. Rencana pengujian Power Supply 8 V........................................... 96
Tabel 21. Rencana pengujian rangkaian Saklar Relay. .................................. 96
Tabel 22. Rencana pengujian kesesuaian waktu antara waktu sesungguahnya
dengan waktu pada SiMBeR. ........................................................ 97
Tabel 23. Rencana pengujian fungsi tombol.................................................. 97
Tabel 24. Rencana pengujian Sensor Level Air............................................. 98
Tabel 25. Rencana pengujian Sensor Cahaya. ............................................... 98
Tabel 26. Rencana pengujian SiMBeR saat mengontrol peralatan listrik
rumah tangga. ................................................................................ 99
Tabel 27. Hasil pengujian Power Supply 6 V. ............................................... 101
Tabel 28. Hasil pengujian Power Supply 8 V. ............................................... 102
Tabel 29. Hasil pengujian rangkaian Saklar Relay. ....................................... 104
Tabel 30. Hasil pengujian kesesuaian waktu antara waktu sesungguahnya
dengan waktu pada SiMBeR. ........................................................ 105
Tabel 31. Hasil pengujian fungsi tombol. ...................................................... 106
Tabel 32. Hasil pengujian Sensor Level Air. ................................................. 107
Tabel 33. Hasil pengujian Sensor Cahaya...................................................... 107
Tabel 34. Hasil pengujian SiMBeR saat mengontrol peralatan listrik rumah
tangga. ........................................................................................... 108
Tabel 35. Penghematan energi listrik............................................................. 109
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Gambar PCB dan Susunan Komponen..................................... 124
Lampiran 2. Program Mikrokontroller AVR ATmega16 Dengan Bahasa C
....................................................................................................... 127
Lampiran 3. Tarif Dasar Listrik Untuk Keperluan Rumah Tangga ............... 163
Lampiran 4. Fitur Mikrokontroller AVR ATmega16 .................................... 164
Lampiran 5. Foto-Foto Pengujian Alat .......................................................... 165
xix
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Pasokan energi listrik tidak dapat memenuhi kebutuhan masyarakat
Indonesia. Permintaan energi tumbuh sekitar 6,8% per tahun. Data Badan
Pusat Statistik menunjukkan jumlah penduduk Indonesia adalah 119,2 juta
jiwa (1971), 147,5 juta jiwa (1980), 179,4 juta jiwa (1990), 206,2 juta jiwa
(2000), dan 238 juta jiwa (2010). Jumlah penduduk Indonesia bisa mencapai
285 juta jiwa pada tahun 2025 dan 360 juta jiwa pada tahun 2050. Kebutuhan
energi listrik pada tahun 2010 adalah 34 GWe. Kebutuhan energi listrik akan
terus meningkat menjadi 94 GWe paha tahun 2025 dan 409 GWe pada tahun
2050. Estimasi pemenuhan kebutuhan energi listrik sebesar 71 GWe pada
tahun 2025 dan 239 GWe pada tahun 2050, berdasarkan pertumbuhan energi
nasional sebesar 5%. (Muhammad Subekti, 2010: www.mediaindonesia.com)
Beban sistem ketenagalistrikan Jawa-Bali pada waktu beban puncak
sebesar 18.500 MW. Beban sistem ketenagalistrikan pada tengah malam
hingga pagi hari hanya sekitar 14.000 MW. Perbedaan beban sebesar 4.500
MW menjadikan sistem ketenagalistrikan Jawa-Bali beroperasi tidak optimal.
(Muhammad Rifai, 2011: www.okezone.com)
1
2
Gambar 1. Kurva karakteristik beban listrik.
(Sumber: http://imadudd1n.wordpress.com)
PLN
menghimbau
pelanggan
agar
melakukan
penghematan
penggunaan energi listrik, terutama pada waktu beban puncak. Beban puncak
terjadi pada pukul 17.00 hingga pukul 22.00. Beban buncak yang berkurang
secara
otomatis
akan
mengurangi
penggunaan
BBM.
Pengurangan
penggunaan BBM akan menghemat biaya subsidi negara, sehingga proses
pembangunan pembangkit-pembangkit baru semakin lancar. (Sunggu Anwar
Aritonang, 2005: www.pln-jabar.co.id)
Kebutuhan akan energi listrik terus bertambah dengan bertambahnya
pertumbuhan penduduk. Kosumsi energi listrik yang tidak diimbangi dengan
penyediaan energi listrik akan menyebabkan terjadinya krisis energi listrik.
Krisis energi listrik dapat dicegah dengan melakukan penghematan dalam
3
penggunaan energi listrik (Demand Side Management). Konsumen harus
melakukan penghematan dalam penggunaan energi listrik, karena belum
tercapainya pemenuhan kebutukan energi listrik. Penerapan Demand Side
Management sangat tepat bagi pelanggan perusahaan listrik, terutama
pelanggan rumah tangga.
Rumah tangga adalah konsumen pengguna energi listrik terbesar
kedua setelah industri. Konsumen rumah tangga masih boros dalam
menggunakan energi
listrik.
Pemborosan penggunaan energi listrik
disebabkan penggunaan peralatan listrik yang cenderung berlebihan dan
kurang tepat. Peralatan listrik rumah tangga yang banyak digunakan
konsumen rumah tangga adalah lampu penerangan, dispenser, lemari
pendingin, rice cooker, komputer, televisi, mesin cuci, pompa air, kipas
angin, setrika, dan radio. Pemilik rumah belum menggunakan lampu hemat
energi. Pemilik rumah terkadang lupa untuk mematikan (OFF) lampu
penerangan, misalnya lampu teras dan lampu taman. Lampu teras yang sudah
menggunakan saklar otomatis akan lebih hemat. Saklar lampu otomatis akan
mematikan (OFF) lampu saat pencahayaan alami sudah cukup terang. Saklar
lampu otomatis yang sudah ada dipasaran bekerja berdasarkan sensor cahaya.
Sensor cahaya sangat rawan terhadap gangguan, seperti tertutup daun,
terhalang benda, atau sensitifitasnya berkurang. Sensor cahaya yang
bermasalah
menyebabkan
lampu
terus
menyala
(ON),
sehingga
mengakibatkan pemborosan penggunaan energi listrik. Saklar lampu otomatis
yang ada dipasaran memiliki kekurangan, sehingga dapat dibuat sebuah
4
saklar otomatis yang dapat mematikan lampu saat sensor cahaya mengalami
masalah dan pencahayaan alami sudah cukup terang. Pemilik rumah tetap
menyalakan (ON) dispenser saat tidak digunakan. Pemilik rumah tidak
menggunakan dispenser dalam waktu yang relatif lama yaitu saat bekerja,
bepergian, dan istirahat malam (tidur). Dispenser yang tetap menyala (ON)
saat tidak digunakan menyebabkan pemborosan penggunaan energi listrik.
Dispenser yang ada saat ini belum dapat mati (OFF) secara otomatis saat
tidak digunakan, maka dapat dibuat sebuah alat yang mampu mengatur waktu
operasi dispenser. Pemilik rumah sering membuka lemari pendingin. Lemari
pendingin yang sering dibuka mengakibatkan semakin banyak suhu dingin
yang terbuang, sehingga diperlukan energi listrik yang lebih banyak untuk
mencapai suhu pengaturan. Pemilik rumah tidak mematikan (OFF) komputer
saat tidak digunakan. Pemilik rumah tidak mematikan (OFF) televisi saat
tidak ditoton. Pemilik rumah menggunakan mesin cuci tidak sesuai dengan
kapasitasnya, sehingga proses pencucian tidak efisien. Pemilik rumah masih
mengoperasikan pompa air secara manual, sehingga pompa air tidak segera
mati (OFF) saat tanki tandon air sudah penuh. Pemilik rumah mengatur
operasi pompa air menggunakan saklar otomatis. Saklar pompa air otomatis
akan menghidupkan (ON) pompa air saat tanki tandon air kosong. Saklar
pompa air otomatis akan mematikan (OFF) pompa air saat tanki tandon air
penuh. Saklar pompa air otomatis yang ada dipasaran bekerja berdasarkan
level air didalam tanki tandon air, sehingga memungkinkan pompa air
beroperasi pada waktu beban puncak. Pompa air yang beroperasi pada waktu
5
beban puncak akan menambah besar beban puncak.
Pompa air yang
beroperasi pada waktu beban puncak dapat memperbesar kemungkinan MCB
trip. Saklar pompa air otomatis yang ada dipasaran masih memiliki
kekurangan, sehingga dapat dibuat saklar pompa air otomatis yang hanya
mengoperasikan pompa air diluar waktu beban puncak. Pemilik rumah tidak
mematikan (OFF) kipas angin saat tidak digunakan. Pemilik rumah
menyetrika pakaian dalam jumlah sedikit dengan intensitas yang tinggi.
Pemilik rumah tidak mematikan (OFF) radio saat tidak didengarkan. Alat
pengatur beban peralatan listrik rumah tangga berfungsi untuk mengatur
penggunaan beban peralatan listrik rumah tangga secara otomatis. Alat
pengatur beban peralatan listrik rumah tangga dapat mengalihkan operasi
pompa air diluar waktu beban puncak secara otomatis. Alat pengatur beban
peralatan listrik rumah tangga dapat mematikan (OFF) dispenser secara
otomatis pada saat tidak digunakan. Alat pengatur beban peralatan listrik
rumah tangga dapat mengendalikan lampu secara otomatis berdasarkan
intensitas cahaya alami dan waktu. Alat pengatur beban peralatan listrik
rumah tangga dapat menghemat penggunaan energi listrik.
6
B. Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, dapat diidentifikasi beberapa
permasalahan, antara lain.
1. Pasokan energi listrik tidak dapat memenuhi kebutuhan masyarakat
Indonesia.
2. Beban sistem ketenagalistrikan Jawa-Bali pada waktu beban puncak
sebesar 18.500 MW.
3. Kosumsi energi listrik yang tidak diimbangi dengan penyediaan energi
listrik akan menyebabkan terjadinya krisis energi listrik.
4. Konsumen rumah tangga masih boros dalam menggunakan energi listrik.
5. Pemilik rumah belum menggunakan lampu hemat energi.
6. Pemilik rumah terkadang lupa untuk mematikan (OFF) lampu penerangan,
misalnya lampu teras dan lampu taman.
7. Saklar lampu otomatis yang sudah ada dipasaran bekerja berdasarkan
sensor cahaya. Sensor cahaya sangat rawan terhadap gangguan, seperti
tertutup daun, terhalang benda, atau sensitifitasnya berkurang. Sensor
cahaya yang bermasalah menyebabkan lampu terus menyala (ON),
sehingga mengakibatkan pemborosan penggunaan energi listrik.
8. Pemilik rumah tetap menyalakan (ON) dispenser saat tidak digunakan.
Pemilik rumah tidak menggunakan dispenser dalam waktu yang relatif
lama yaitu saat bekerja, bepergian, dan istirahat malam (tidur).
9. Pemilik rumah sering membuka lemari pendingin. Lemari pendingin yang
sering dibuka mengakibatkan semakin banyak suhu dingin yang terbuang,
7
sehingga diperlukan energi listrik yang lebih banyak untuk mencapai suhu
pengaturan.
10. Pemilik rumah tidak mematikan (OFF) komputer saat tidak digunakan.
11. Pemilik rumah tidak mematikan (OFF) televisi saat tidak ditoton.
12. Pemilik rumah menggunakan mesin cuci tidak sesuai dengan kapasitasnya,
sehingga proses pencucian tidak efisien.
13. Pemilik rumah masih mengoperasikan pompa air secara manual, sehingga
pompa air tidak segera mati (OFF) saat tanki tandon air sudah penuh.
14. Saklar pompa air otomatis yang ada dipasaran bekerja berdasarkan level
air didalam tanki tandon air, sehingga memungkinkan pompa air
beroperasi pada waktu beban puncak. Pompa air yang beroperasi pada
waktu beban puncak akan menambah besar beban puncak. Pompa air
yang beroperasi pada waktu beban puncak dapat memperbesar
kemungkinan MCB trip.
15. Pemilik rumah tidak mematikan (OFF) kipas angin saat tidak digunakan.
16. Pemilik rumah menyetrika pakaian dalam jumlah sedikit dengan intensitas
yang tinggi.
17. Pemilik rumah tidak mematikan (OFF) radio saat tidak didengarkan.
8
C. Batasan Masalah
Karena keterbatasan penulis, maka tugas akhir ini hanya terbatas pada
hal-hal sebagai berikut:
1. Beban sistem ketenagalistrikan Jawa-Bali pada waktu beban puncak
sebesar 18.500 MW. Pelanggan yang mengurangi pemakaian energi listrik
pada
waktu
beban
puncak
dapat
mengurangi
beban
sistem
ketenagalistrikan.
2. Konsumen rumah tangga masih boros dalam menggunakan energi listrik.
Pemborosan penggunaan energi listrik disebabkan penggunaan peralatan
listrik yang cenderung berlebihan dan kurang tepat.
3. Saklar lampu otomatis yang sudah ada dipasaran bekerja berdasarkan
sensor cahaya. Sensor cahaya sangat rawan terhadap gangguan, seperti
tertutup daun, terhalang benda, atau sensitifitasnya berkurang. Sensor
cahaya yang bermasalah menyebabkan lampu terus menyala (ON),
sehingga mengakibatkan pemborosan penggunaan energi listrik.
4. Pemilik rumah tetap menyalakan (ON) dispenser saat tidak digunakan.
Pemilik rumah tidak menggunakan dispenser dalam waktu yang relatif
lama yaitu saat bekerja, bepergian, dan istirahat malam (tidur). Dispenser
sangat tepat untuk diatur waktu penggunaannya, karena dayanya yang
besar dan bahan yang diolah berupa air mineral. Dispenser yang dimatikan
(OFF) saat tidak digunakan, tidak menyebabkan bahan yang diolah (air
mineral) menjadi basi.
9
5. Saklar pompa air otomatis yang ada dipasaran bekerja berdasarkan level
air didalam tanki tandon air, sehingga memungkinkan beroperasi pada
waktu beban puncak. Pompa air memiliki daya yang cukup besar untuk
ukuran konsumen rumah tangga. Pompa air otomatis yang beroperasi pada
waktu beban puncak akan menambah besar beban puncak. Pengoperasian
pompa air pada waktu beban puncak dapat memperbesar kemungkinan
MCB trip.
D. Rumusan Masalah
Berdasarkan berbagai hal yang telah dikemukakan diatas, maka
rumusan masalah yang akan dikaji dalam tugas akhir ini adalah:
1. Apakah dapat dibuat alat untuk melakukan penyaklaran (pengaturan)
beban peralatan listrik yang berupa pompa air, dispenser, dan lampu?
2. Bagaimana alat penyaklar (pengatur) beban peralatan listrik rumah tangga
dapat bekerja untuk mengendalikan operasi pompa air, dispenser, dan
lampu sesuai dengan sensor dan seting?
3. Apakah penggunaan alat penyaklar (pengatur) beban peralatan listrik
rumah tangga dapat menghemat penggunaan energi listrik?
10
E. Tujuan
Adapun tujuan dari tugas akhir ini adalah:
1. Merancang dan membuat alat pengatur beban peralatan listrik rumah
tangga yang dapat memudahkan konsumen energi listrik untuk melakukan
optimalisasi penggunaan energi listrik.
2. Mengukur unjuk kerja dari alat pengatur beban peralatan listrik rumah
tangga.
3. Mengurangi penggunaan energi listrik pada waktu beban puncak.
4. Menghemat penggunaan energi listrik.
F. Manfaat
Pembuatan tugas akhir ini diharapkan dapat memberikan manfaat bagi
semua pihak, yaitu:
1. Bagi mahasiswa:
a. Mahasiswa dapat mengasah kemampuan dalam menciptakan inovasi.
b. Mahasiswa dapat mengaplikasikan ilmu yang telah diperoleh dalam
perkuliahan.
2. Bagi institusi pendidikan:
a. Alat ini dapat dijadikan modul praktik dalam melakukan pengaturan
penggunaan energi listrik (manajemen energi).
b. Alat ini dapat dijadikan perangkat penunjang dalam praktik instalasi
rumah tinggal.
11
3. Bagi masyarakat:
a. Umur instalasi listrik rumah tangga dapat bertahan lebih lama, karena
adanya pemerataan waktu penggunaan peralatan listrik sehingga
kabel-kabel senantiasa dialiri arus yang stabil.
b. Kemungkinan terjadi trip pada waktu beban puncak sangat kecil,
karena beban listrik berdaya relatif besar seperti pompa air
dioperasikan diluar waktu beban puncak.
c. Biaya tagihan yang harus dibayar pelanggan turun, karena peralatan
listrik dimatikan (OFF) secara otomatis pada saat tidak digunakan.
4. Bagi perusahaan listrik:
a. Kemungkinan terjadinya beban lebih pada pembangkit sangat kecil,
karena beberapa peralatan listrik dialihkan operasinya diluar waktu
beban puncak.
b. Kemungkinan terjadinya kerusakan pada transformator sangat kecil,
karena daya yang disalurkan transformator pada saat beban puncak
sudah berkurang. Dengan kata lain beban penyaluran daya
transformator menjadi jauh dibawah batas maksimal kapasitas kerja
transformator.
5. Keaslian Gagasan
Ide pembuatan “Alat Pengatur Beban Perlatan Listrik Rumah
Tangga” ini terinspirasi saat mengikuti Mata Kuliah Manajemen Energi. Pada
perkuliahan tersebut dijelaskan tentang permasalahan penggunaan energi
12
listrik yang kurang optimal (boros) dan beban puncak yang besar. Salah satu
cara untuk menekan besarnya daya beban puncak adalah dengan melakukan
pemindahan waktu operasional peralatan listrik dan untuk mengoptimalisasi
penggunaan energi listrik dapat dilakukan dengan cara mematikan peralatan
listrik yang tidak terpakai. Sedangkan pada kenyataannya konsumen listrik
belum terbiasa untuk melakukan langkah penghematan tersebut. Sehingga
diperlukan sebuah alat yang dapat melakukan otomatisasi operasional
peralatan listrik rumah tangga diluar waktu beban puncak dan melakukan
penyaklaran peralatan listrik secara tepat guna.
BAB II
PENDEKATAN PEMECAHAN MASALAH
A. Energi Listrik
Energi listrik adalah energi yang mengalir pada suatu panghantar
listrik yang mempunyai hambatan dan diberi beda potensial pada ujungujungnya sehingga mengalir arus listrik selama beberapa waktu. Energi listrik
tidak dapat diciptakan tetapi dapat dihasilkan dari konversi energi panas atau
energi gerak. Energi listrik tidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat diubah
menjadi berbagai bentuk lain. Besarnya energi listrik yang dikeluarkan oleh
suatu sumber arus listrik sebanding dengan beda potensial, kuat arus, dan
waktu. (Endro Wahyono, 2008: 141)
W = energi listrik (joule)
=
× ×
V = beda potensial (volt)
I = kuat arus listrik (ampere)
t = waktu (detik)
Sesuai dengan hukum kekekalan energi bahwa energi dapat diubah
dari satu bentuk energi ke bentuk energi yang lain. Energi listrik sebagai salah
satu bentuk energi memenuhi hukum ini. Dari berbagai bentuk energi, listrik
13
14
merupakan bentuk energi yang mudah diubah menjadi berbagai macam
energi. (Budi Prasodjo, 2006: 99)
Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Maka pengertian
energi listrik adalah kemampuan untuk melakukan atau menghasilkan usaha
listrik (kemampuan yang diperlukan untuk memindahkan muatan dari satu
titik ke titik yang lain). Energi listrik dilambangkan dengan W. (Tim
Crayonpedia, 2008: www.crayonpedia.org)
Energi listrik adalah energi yang ada karena beda potensial pada
ujung-ujung sebuah beban. Beban yang memiliki beda potensial pada ujung
ujungnya akan dialiri arus listrik. Arus listrik merupakan besarnya
perpindahan muatan listrik setiap satuan waktu (detik). Energi listrik adalah
salah satu bentuk energi yang banyak digunakan manusia. Energi listrik
mudah dikonversi ke bentuk energi lain.
B. Pola Beban Listrik
Pelanggan industri memiliki pola konsumsi energi listrik yang flat
atau tidak memiliki perbedaan tajam antara saat konsumsi tinggi dan
konsumsi rendah. Pelanggan rumah tangga memilki pola konsumsi energi
listrik yang sangat fluktuatif. Pelanggan rumah tangga menggunakan energi
listrik pada malam hari (beban puncak) jauh lebih tinggi dari pada
penggunaan energi listrik pada pagi hari dan siang hari.
15
Gambar 2. Pola beban harian.
(Sumber : www.fiskal.depkeu.go.id)
Gambar diatas menggambarkan tipikal pola beban harian dari listrik
yang digunakan oleh masing-masing kelompok pelanggan di wilayah Jawa
dan Bali pada tahun 2003. Total penjualan PLN merupakan penjumlahan
(akumulasi) dari beban harian ini dalam satu tahun. Kurva pelanggan rumah
tangga (residensial) merupakan kurva yang paling fluktuatif. Pelanggan
rumah tangga menggunakan energi listrik sangat rendah pada pagi dan siang
hari. Pelanggan rumah tangga menggunakan energi listrik sangat tinggi pada
malam hari antara jam 18.00 hingga 21.00. Pola penggunaan listrik oleh
pelanggan residensial sangat menentukan pola total penggunaan. Pola beban
seperti tergambar pada Gambar 2 sangat menentukan kombinasi penggunaan
jenis pembangkitan, yang tentunya berujung pada biaya pembangkitan. Jenis
pembangkitan pada pagi dan siang hari yang dapat digunakan adalah
pembangkitan yang dapat dinyalakan secara kontinyu dengan variable cost
yang relatif rendah, misalnya pembangkit dengan bahan bakar batu bara.
Jenis pembangkit dengan tenaga batu-bara memiliki karakter yaitu
16
dibutuhkan waktu yang lama untuk menyalakan dan mematikan (start-stop)
pembangkit, fixed cost tinggi, tetapi variabel cost rendah. Jenis pembangkit
untuk memenuhi kebutuhan pada saat beban puncak adalah pembangkit yang
start-stop time-nya lama, fixed cost relatif rendah, tetapi variable cost-nya
mahal, seperti pembangkit yang menggunakan bahan bakar minyak. Pola
pembangkitan seperti demikian akan menurunan share penjualan energi
listrik ke industri dan mempunyai dampak negatif terhadap kombinasi
penggunaan jenis pembangkitan. Share industri yang menurun dan share
pelanggan residensial yang meningkat berarti PLN harus lebih banyak
menggunakan pembangkit dengan start-stop yang cepat, fixed-cost rendah,
tetapi variable cost-nya mahal. Penggunaan pembangkit yang start-stop-nya
lama, fixed cost tinggi, tetapi variable cost rendah akan berkurang. Instalasi
pembangkit dengan karakter demikian akan menjadi idle. Pembangkit yang
dioperasikan secara tidak optimal akan menyebabkan inefisiensi. Inefisiensi
berdampak negatif terhadap keberlanjutan operasi, serta investasi dalam
rangka perggantian instalasi dan dalam rangka ekspansi pasokan PLN.
(Anggito Abimanyu, 2004: 2-4)
Beban puncak adalah suatu kondisi dimana sistem pembangkit tenaga
listrik mendapatkan beban maksimal bila dibandingkan diwaktu-waktu lain
dalam siklus 24 jam. Terjadinya beban puncak, karena pada waktu tersebut
banyak pelanggang perusahaan listrik yang memanfaatkan energi listrik guna
mendukung aktifitas yang sedang dilakukan. (Djiteng Marsudi, 2005: 181)
17
Beban puncak adalah interval waktu tertentu dimana pelanggan
perusahaan listrik menggunakan energi listrik secara bersamaan dalam jumlah
yang besar. Kenaikan dari beban dasar malam dimulai pukul 17.30 WIB dan
puncaknya pada pukul 18.30 WIB - 20.30 WIB, kemudian menurun kembali
sekitar pukul 22.30 WIB. (Ristek, 2009: 76)
Beban sistem ketenagalistrikan Jawa-Bali pada waktu beban puncak
sebesar 18.500 MW. Beban sistem ketenagalistrikan pada tengah malam
hingga pagi hari hanya sekitar 14.000 MW. Perbedaan beban sebesar 4.500
MW menjadikan sistem ketenagalistrikan Jawa-Bali beroperasi tidak optimal.
(Muhammad Rifai, 2011: www.okezone.com)
Pelanggan rumah tangga menggunakan sedikit energi listrik pada pagi
dan siang hari. Pelanggan rumah tangga menggunakan energi listrik sangat
besar pada waktu malam hari (beban puncak). Pelanggan rumah tangga
banyak menyalakan (ON) peralatan listrik pada malam hari (beban puncak).
Besarnya
perbedaan
penggunaan
energi
listrik
dapat
menyebabkan
penggunaan pembangkit tenaga listrik tidak efisien. Penggunaan pembangkit
tenaga listrik yang tidak efisien menyebabkan pemborosan pemakaian bahan
bakar, sehingga akan meningkatkan biaya operasi.
18
C. Demand Side Managent
Demand Side Management atau manajemen energi listrik pada sisi
konsumen merupakan suatu kegiatan terencana yang dilakukan untuk
mengubah pola konsumsi pelanggan, sehingga dapat memperbaiki kurva
beban dan mengurangi biaya rekening listrik. Beberapa program manajemen
energi listrik pada sisi konsumen adalah sebagai berikut: (Husna, 2006: 2733)
1. Energy conservation program (program konservasi energi)
bertujuan untuk mengurangi konsumsi energi konsumen dan
kebutuhan tenaga listrik secara keseluruhan.
2. Peak Clipping (Pemangkasan Beban Puncak) adalah pengendalian
beban puncak dengan melakukan upaya untuk mengurangi
pemakaian listrik pada waktu beban puncak.
3. Valley Filling yaitu pengendalian beban puncak dengan melakukan
upaya untuk menggunakan listrik pada periode dimana beban
sistem pembangkit relatif rendah atau pada luar waktu beban
puncak. Penggunaan listrik pada luar waktu beban puncak dapat
memperbaiki faktor kapasitas penggunaan sistem pembangkit yang
pada gilirannya akan mengurangi biaya operasi.
4. Load Shifing (Penggeseran Beban) yaitu mendorong pelanggan
agar menggeser pemakaian listrik pada periode luar waktu beban
puncak tanpa mengorbankan kepentingan pelanggan. Pelanggan
akan mengurangi pemakaina listrik pada waktu beban puncak
19
(pukul 18.00 sampai dengan 22.00) dengan mengalihkan konsumsi
listrik pada luar waktu beban puncak (pukul 22.00 sampai dengan
18.00). Pelanggan menggunakan jumlah energi listrik yang sama,
tetapi waktu pemakaiannya berubah.
5. Flexible
load
membolehkan
management
program
pemadaman
atau
yaitu
program
pengurangan
yang
permintaan
pelanggan utama (key customers demand) untuk memperbaiki
fleksibilitas dengan cara menyesuaikan penyediaan kapasitas
pembangkitan dan permintaan pelanggan.
6. Load building program bertujuan untuk meningkatkan konsumsi
pelanggan secara keseluruhan.
Pelanggan dapat memilih program sesuai dengan kebutuhan, agar
tidak mengganggu kenyamanan. Pelanggan juga perlu mempertimbangkan
katagori beban peralatan listrik yang akan diatur waktu pemakaiannya.
1. Interuptable load merupakan beban yang sudah tertentu waktu
pemakaiannya, sehingga pada waktu beban puncak peralatan
tersebut akan terhenti supai listriknya secara manual ataupun
otomatis.
2. Curtable load adalah beban yang dapat dimatikan pada kondisi
tertentu dengan pemberitahuan terlebih dahulu.
Program pada manajemen energi listrik pada sisi pelanggan yang akan
diterapkan pada proyek akhir ini adalah energy conservation program, peak
20
clipping dan load shifing. Energy conservation program diterapkan untuk
mengurangi beban beban peralatan listrik yang pada umumnya tetap menyala
(ON) saat tidak digunakan. Beban peralan listrik yang tetap menyala (ON)
saat tidak digunakan adalah dispenser, lemari pendingin, rice cooker dan
lampu.
Dispenser dan rice cooker tanpa disadari menyedot paling banyak
energi. Dispenser menghabiskan 400 watt dan rice cooker sampai 500 watt.
Dispenser sering dibiarkan menyala dari pagi sampai malam hari. (Andri
Haryanto, 2008: www.detik.com)
Pelanggan rumah tangga dapat menghemat penggunaan energi listrik
dengan cara mematikan dispenser bila tidak digunakan, mematikan lemari
pendingin bila tidak diggunakan dalam jangka waktu yang lama, dan
mematikan rice cooker bila nasi didalamnya sudah hampir habis. Pelanggan
yang mematikan lemari pendingin dalam keadaan berisi makanan didalamnya
akan mengakibatkan makanan tersebut cepat busuk. Makanan didalam lemari
pendingin yang mati (OFF) cepat busuk kerena kristal-kristal es didalam
lemari pendingin akan mencair dan membasahi makanan. Pelanggan yang
mematikan rice cooker dalam keadaan berisi nasi didalanya akan
menyebabkan nasi tersebut cepat basi, karena nasi tersebut terkena tetesan
uap sisa penanakan nasi. Pelanggan yang mematikan dispenser tidak akan
mengalami kerugian apapun saat mematikan dispenser. Air didalam dispenser
tetap dapat dikonsumsi setelah dispenser dimatikan (OFF) dan dinyalakan
kembali (ON). Pelanggan harus melakukan proses pengaturan pemakaian
21
dispenser secara manual, karena sampai saat ini belum ada dispenser yang
dilengkapi dengan saklar waktu otomatis. Pelanggan harus mematikan lampu
bila tidak diperlukan. Pelanggang menggunakan saklar lampu otomatis untuk
mengendalikan lampu yang berada diluar ruangan, misalnya lampu teras dan
lampu taman. Saklar lampu otomatis yang sudah ada dipasaran bekerja
berdasarkan sensor cahaya. Sensor cahaya sangat rawan terhadap gangguan,
seperti tertutup daun, terhalang benda, atau sensitifitasnya berkurang. Sensor
cahaya yang bermasalah menyebabkan lampu terus menyala (ON), sehingga
mengakibatkan pemborosan penggunaan energi listrik. Saklar lampu otomatis
yang ada dipasaran memiliki kekurangan, sehingga dapat dibuat sebuah
saklar otomatis yang dapat mematikan lampu saat sensor cahaya mengalami
masalah dan pencahayaan alami sudah cukup terang.
Peak clipping dan load shifing diterapkan untuk melakukan
penghematan penggunaan pompa air. Pelanggan rumah tangga yang masih
mengoperasikan pompa air secara manual ataupun otomatis memungkinkan
pompa air beroperasi pada waktu beban puncak. Saklar pompa air otomatis
yang ada dipasaran hanya bekerja berdasarkan volume air didalam tanki
tandon air. Saklar pompa air otomatis akan mengisi tanki tandon air saat tanki
tandon air kosong, walaupun pada waktu beban puncak. Pompa air yang
dioperasikan pada waktu beban puncak akan menambah beban puncak.
Beban puncak dapat dikurangi dengan mengoperasikan beban motor (pompa
air) diluar waktu beban puncak. Saklar pompa air otomatis yang digunakan
harus dapat memindahkan operasi pompa air diluar waktu beban puncak.
22
Penghematan pada waktu beban puncak akan berdampak signifikan kepada
sistem ketenagalistrikan.
Pelanggan yang banyak menggunakan peralatan listrik pada waktu
beban puncak menyebabkan kenaikan beban puncak. Beban yang tinggi dan
terus naik pada waktu beban puncak menyebabkan cadangan operasi
pemnbangkit semakit menipis bahkan defisit. Pelanggan yang
berhemat
dengan mematikan lampu 50 watt saja pada waktu beban puncak jam 18.00
sampai 22.00, maka pemadaman bergilir karena defisit sebesar 500 MW
tidak akan terjadi. (Herman Nugroho, 2008: www2.jogja.go.id)
D. Saklar Otomatis Pada Pompa Air
Pompa air banyak dipergunakan di rumah tangga untuk memenuhi
kebutuhan mengalirkan air. Pompa air dipakai untuk mengalirkan air dari
sumur langsung ke kran, atau dari sumur menuju tanki tandon air. Alat
kontrol yang banyak dipakai untuk mengontrol pompa air di rumah tangga,
yaitu pressure switch (bekerja berdasarkan tekanan air di sisi keluaran pompa
air) dan level control (berdasarkan ketinggian permukaan air yang berada di
dalam tangki tandon air). Level control hanya cocok dengan sistem yang
menggunakan tanki tandon air sebelum air didistribusikan ke pengguna,
karena pelampung alat ini harus dimasukkan ke dalam tanki tandon air.
(Prihadi Setyo, 2009: prihadisetyo.wordpress.com)
23
Gambar 3. Water level control dan water pressure switch.
(Sumber: prihadisetyo.wordpress.com)
Prinsip kerja kedua alat ini sama yaitu switching (pemutus dan
penghubung arus listrik). Water level control membuka dan menutup tuas
penghubung arus berdasarkan gaya berat pelampung. Water pressure switch
membuka dan menutup tuas penghubung arus berdasarkan gaya akibat
tekanan air di sisi keluaran pompa air. Water level control mematikan (OFF)
pompa air bila kedua pelampung mengambang di permukaan level air. Water
level control menghidupkan (ON) pompa air bila kedua pelampung
tergantung, sehingga operasi pompa air (start-stop) jarang terjadi. Water
pressure switch mengakibatkan start stop lebih sering karena begitu tekanan
sisi keluar pompa turun akibat kran terbuka maka pompa akan hidup (ON).
Water pressure switch akan mematikan (OFF) pompa air sesaat setelah
semua aliran keluar pompa tertutup. Operasi yang sering terjadi pada pompa
air yang menggunakan water pressure switch menyebabkan switch-nya akan
lebih cepat rusak. Water level control dan water pressure switch
mengoperasikan pompa air berdasarkan level dan tekanan air. Water level
control dan water pressure switch sangat memungkinkan pompa air bekerja
24
pada waktu beban puncak. Pompa air yang beroperasi pada waktu beban
puncak dapat menambah beban puncak. Saklar otomatis pada pompa air harus
dibuat agar dapat mengoperasikan pompa air saat level air rendah dan diluar
waktu beban puncak.
E. Saklar Otomatis Pada Lampu
Pemilik
rumah
sering
menggunakan
saklar
otomatis
untuk
mengendalikan lampu teras atau lampu taman. Saklar otomatis yang ada
dipasaran menggunakan photocell sebagai sensor cahaya. Photocell yang
terkena sumber cahaya yang sangat terang akan memiliki nilai hambatan
(resistansi) yang sangat kecil. Photocell yang tidak terkena sumber cahaya
(didalam kegelapan) akan memiliki nilai hambatan (resistansi) yang sangat
besar. IC op-amp uA741 digunakan sebagai IC pembanding tegangan.
Photocell yang tidak terkena sumber cahaya (didalam kegelapan) akan
memiliki nilai hambatan (resistansi) yang sangat besar, sehingga tegangan
pada masukan pembalik dari IC op-amp uA741 akan lebih kecil dari tegangan
referensi pada masukan yang tidak membalik. Output dari IC op-amp uA741
menjadi positif dan transistor BC109 yang difungsikan sebagai saklar relay
ON untuk mengaktifkan relay. Kontak relay NO menjadi NC saat relay ON,
sehingga lampu hidup (ON). Dioda 1N4007 difungsikan sebagai dioda
freewheeling. (Yudi Johan, 2009: http://yudidjohan.wordpress.com)
25
Gambar 4. Rangkaian saklar otomatis pada lampu.
(Sumber: http://yudidjohan.wordpress.com)
Saklar otomatis pada lampu yang ada dipasaran (Gambar 4) memiliki
kekurangan bahwa saat sensor cahaya photocell tertutup oleh benda lain atau
sensitifiasnya berkurang maka lampu akan terus menyala (ON). Lampu yang
menyala setiap hari akan mengakibatkan pemborosan dalam pemakaian
energi listrik. Saklar otomatis pada lampu harus dibuat beroperasi dengan
mempertimbangkan waktu. Saklar otomatis pada lampu harus dapat
mematikan lampu saat siang hari saat sensor cahaya mendeteksi gelap dan
memberikan peringatan kepada pemilik rumah bahwa saklar otomatis pada
lampu mengalami gangguan.
F. Mikrokontroller ATmega16
Mikrokontroller
AVR
ATmega16
adalah
salah
satu
jenis
mikrokontroller yang sangat populer digunakan saat ini. AVR adalah
26
mikrokontroller RISC (Reduce Instruction Set Compute) 8 bit berdasarkan
arsitektur Harvard, yang dibuat oleh Atmel pada tahun 1996. AVR
mempunyai kepanjangan Advanced Versatile RISC atau Alf and Vegard’s
Risc processor yang berasal dari nama dua mahasiswa Norwegian Institute of
Technology (NTH), yaitu Alf-Egil Bogen dan Vegard Wollen. AVR memiliki
keunggulan
dibandingkan
dengan
mikrokontroller
lain,
keunggulan
mikrokontroller AVR yaitu AVR memiliki kecepatan eksekusi program yang
lebih cepat karena sebagian instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock, lebih
cepat dibandingkan dengan mikrokontroller MCS51 yang memiliki arsitektur
CISC (Complex Instruction Set Compute) dimana mikrokontroller MCS51
membutuhkan 12 siklus clock untuk mengeksekusi 1 instruksi. Selain itu,
mikrokontroller AVR memiliki fitur yang lengkap (ADC Internal, EEPROM
Internal, Timer/ Counter, Watchdog Timer, PWM, Port I/O, komunikasi
serial, komparator, I2C, dan lain-lain), sehingga dengan fasilitas yang
lengkap ini, programmer dan desainer dapat menggunakannya untuk berbagai
aplikasi sistem elektronika seperti robot, otomasi industri, peralatan
telekomunikasi, dan berbagai keperluan lain. Secara umum mikrokontroller
AVR dapat dikelompokkan menjadi 3 kelompok, yaitu keluarga AT90Sxx,
ATmega,
dan
ATtiny.
Pemrograman
Mikrokontroler
AVR
dapat
menggunakan low level language (assembly) dan high level language (C,
Basic, Pascal, JAVA, dll) tergantung compiler yang digunakan. Bahasa
assembler mikrokontroller AVR memiliki kesamaan instruksi, sehingga jika
pemrograman satu jenis mikrokontroller AVR sudah dikuasai, maka akan
27
dengan mudah menguasai pemrograman keseluruhan mikrokontroller jenis
AVR, namun bahasa assembler relatif lebih sulit dipelajari dari pada bahasa
C, untuk pembuatan suatu proyek yang besar akan memakan waktu yang
lama, serta penulisan programnya akan panjang. Sedangkan bahasa C
memiliki
keunggulan
dibandingkan dengan
bahasa assembler yaitu
independent terhadap hardware serta lebih mudah untuk menangani proyek
yang besar. Bahasa C memiliki keuntungan-keuntungan yang dimiliki bahasa
mesin (assembly), hampir semua operasi yang dapat dilakukan oleh bahasa
mesin, dapat dilakukan oleh bahasa C dengan penyusunan program yang
lebih sederhana dan mudah. Bahasa C sendiri sebenarnya terletak di antara
bahasa pemrograman tingkat tinggi dan assembly. (Heri Andrianto, 2008: 3)
1. Fitur ATmega16
Fitur-fitur yang dimiliki ATmega16 sebagai berikut:
a. Mikrokontroller AVR 8 bit yang memiliki kemampuan tinggi,
dengan daya rendah.
b. Arsitekstur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada
frekuensi 16 MHz.
c. Memiliki kapasitas Flash memori 16 KByte, EEPROM 512 Byte
dan SRAM 1 KByte.
d. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan
Port D.
e. CPU yang terdiri atas 32 register.
28
f. Unit interupsi internal dan eksternal.
g. Port USART untuk komunikasi serial.
h. Fitur Periperal
Tiga
buah
Timer/
Counter
dengan
kemampuan
pembandingan.
 Dua buah Timer/ Counter 8 bit dengan Prescaler
terpisah dan Mode Compare.
 Satu buah Timer/ Counter 16 bit dengan Prescaler
terpisah, Mode Compare, dan Mode Capture.
Real Time Counter dengan Oscillator tersendiri
4 channel PWM
8 channel, 10-bit ADC
 8 Single-ended Channel
 7 Differential Channel hanya pada kemasan TQFP
 2 Differential Channel dengan Programmable Gain 1x,
10x, atau 200x
Byte-oriented Two-wire Serial Interface
Programmable Serial USART
Antarmuka SPI
Watchdog Timer dengan oscillator internal
On-chip Analog Comparator
29
2. Konfigurasi Pin AVR ATmega16
Gambar 5. Konfigurasi pin ATmega16.
(Sumber: www.alldatasheet.com)
Konfigurasi pin ATmega16 dengan kemasan 40 pin DIP ( Dual
In-line Package) dapat dilihat pada Gambar 1. Dari gambar diatas dapat
dijelaskan fungsi dari masing-masing pin ATmega16 sebagai berikut:
a. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya.
b. GND merupakan pin Ground.
c. Port A (PA0 sampai PA7) merupakan pin input/ output dua arah
dan pin masukan ADC.
d. Port B (PB0 sampai PB7) merupakan pin input/ output dua arah
dan pin fungsi khusus, seperti dapat dilihat pada tabel 1.
30
Tabel 1. Fungsi Khusus masing-masing pin pada PORT B.
Pin
PB7
PB6
PB5
PB4
PB3
PB2
PB1
PB0
Fungsi Khusus
SCK (SPI Bus Serial Clock)
MISO (SPI Bus Master Input/ Slave Output)
MOSI (SPI Bus Master Output/ Slave Input)
(SPI Slave Select Input)
AIN1 (Analog Comparator Negative Input)
AC0 (Timer/ Counter0 Output Compare Match Output)
AIN1 (Analog Comparator Positive Input)
INT2 (External Interupt 2 Input)
T1 (Timer/ Counter 1 External Counter Inpu )
T0 T1 (Timer/ Counter0 External Counter Input)
XCK (USART External Clock Input Output)
e. Port C (PC0 sampai PC7) merupakan pin input/ output dua arah
dan pin fungsi khusus, seperti dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel 2. Fungsi Khusus masing-masing pin pada PORT C.
Pin
PC7
PC6
PC5
PC4
PC3
PC2
PC1
PC0
Fungsi Khusus
TOSC2 (Timer Oscillator Pin2)
TOSC1 (Timer Oscillator Pin )
TDI (JTAG Test Data In)
TDO (JTAG Test Data Out)
TMS (JTAG Test Mode Select)
TCK (JTAG Test Clock)
SDA (Two-wire Serial Bus Data Input/ Output Line)
SCL (Two-wire Serial Bus Clock Line)
f. Port D (PD0 sampai PD7) merupakan pin input/ output dua arah
dan pin fungsi khusus, seperti dapat dilihat pada tabel 3.
31
Tabel 3. Fungsi Khusus masing-masing pin pada PORT D.
Pin
PD7
PD6
PD5
PD4
PD3
PD2
PD1
PD0
g. Reset
Fungsi Khusus
OC2 (Timer/ Counter2 Output Compare Match Output)
ICP (Timer/ Counter1 Input Capture Pin)
OC1A (Timer/ Counter1 Output Compare A Match
Output)
OC1B (Timer/ Counter1 Output Compare B Match
Output)
INT1 (External Interrupt 1 Input)
INT0 (External Interrupt 0 Input)
TXD (USART Output Pin)
RXD (USART Input Pin)
merupakan
pin
yang
digunakan
untuk
me-reset
mikrokontroller.
h. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.
i. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.
j. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.
32
3. Blok Diagram AVR ATmega16
Gambar 6. Blok diagram AVR ATmega16.
(Sumber: www.alldatasheet.com)
33
4. Arsitektur Mikrokontroller AVR RISC
Gambar 7. Arsitektur Mikrokontroller AVR RISC.
(Sumber: www.alldatasheet.com)
5. Peta Memori AVR ATmega16
a. Memori Program
Arsitektur AVR mempunyai dua memori utama, yaitu memori
data dan memori program. Selain itu, ATmega16 memiliki memori
EEPROM untuk menyimpan data. ATmega16 memiliki 16 Kbyte Onchip In-system Reprogrammable Flash memory untuk menyimpan
program. Karena semua instruksi AVR memiliki format 16 atau 32 bit,
Flash diatur dalam 8K x 16 bit. Untuk keamanan program, memori
program, flash dibagi menjadi dua bagian, yaitu program boot dan
aplikasi. Bootloader adalah program kecil yang bekerja saat start up
34
time yang dapat memasukan seluruh program aplikasi ke dalam
memori prosesor.
b. Memori Data (SRAM)
Memori data AVR ATmega16 terbagi menjadi 3 bagian, yaitu
32 buah register umum, 64 buah register I/ O dan 1 Kbyte SRAM
internal. General Purpose register menempati alamat data terbawah,
yaitu $00 sampai $1F. Sedangkan memori I/O menempati 64 alamat
berikutnya mulai dari $20 hingga $5F. Memori I/O merupakan
register yang khusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap
berbagai periperal mikrokontroller seperti control register, timer/
counter, fungsi-fungsi I/O, dan sebagainya. 1024 alamat memori
berikutnya mulai dari $60 hingga 45F digunakan untuk memori SRAM
internal.
c. Memori Data EEPROM
ATmega16 terdiri dari 512 byte memori data EEPROM 8 bit,
data dapat ditulis/ baca dari memori ini, ketika catu daya dimatikan
data terakhir yang ditulis pada memori EEPROM masih tersimpan
pada memori ini, atau dengan kata laian memori EEPROM bersifat
nonvolatile. Alamat EEPROM mulai $000 sampai 1FF.
35
6. Timer/ Counter
Mikrokontroller AVR ATmega16 memiliki tiga buah timer
diantaranya timer 0 ( 8 bit ), timer 1 ( 16 bit ), dan timer 2 ( 8 bit ).
a. Timer/ Counter 8 Bit
Timer/ counter 0 dan timer/ counter 2 adalah timer/
counter 8 bit yang mempunyai multifungsi. Fitur-fiturnya yaitu:
Counter satu kanal
Timer dinolkan saat match compare (autoreload)
Glitch-free, Phase Correct Pulse Width Modulator (PWM)
Frekuensi generator
10 bit clock prescaler
Interupsi timer yang disebabkan timer overflow (TOVn) dan
compare match (OCFn)
Timer/ counter 8 bit dapat menghitung maksimal hingga
255 (00-FF) hitungan, dimana periode setiap hitugan (clock-nya)
tergantung dari setting prescaler-nya. Untuk mengatur jenis
mode operasi dari timer/ counter dan mengatur prescaler
digunakan register timer/ counter control register TCCRn (n= 0,
2). TCCRn adalah register 8 bit yang dapat dilihat pada tabel 4.
36
Tabel 4. Kombinasi register TCCRn.
7
6
5
4
3
2
1
0
FOCn
WGMn0
COMn1
COMn0
WGMn1
CSn2
CSn1
CSn0
TCCRn
Keterangan untuk setiap bit:
Bit7
: FOCn (Force Output Compare)
Bit6 dan Bit3 : WGMn0 dan WGMn1 (Waveform
Generation Unit)
Bit mengontrol kenaikan dari counter,
sumber nilai maksimum dan mode operasi
timer/ counter, yaitu mode normal, clear
timer, compare match, dan dua tipe PWM.
Mode-mode operasi timer
Mode normal
Timer digunakan untuk menghitung saja, membuat
delay, menghitung selang waktu.
Mode PWM, phase correct
Memberikan bentuk gelombang phase correct
PWM resolusi tinggi. Mode phase correct PWM
berdasarkan operasi dualslope. Counter menghitung
37
berulang-ulang dari BOTTOM ke MAX dan dari MAX
ke BOTTOM.
CTC (Clear Timer on Compare Match)
Pada mode CTC, nilai timer yang ada pada TCNTn
akan di-nol-kan lagi jika TCNTn sudah sama dengan
nilai yang ada pada register OCRn, sebelumnya OCRn
diset dulu, karena timer 0 dan 2 maksimal 255, maka
range OCR 0-255.
Fast PWM
Memberikan pulsa PWM frekuensi tinggi. Fast
PWM berbeda dengan mode PWM lain, Fast PWM
berdasarkan operasi single slope. Counter mengitung
dari BOTTOM hingga TOP kemudian kembali lagi
mulai menghitung berawal dari BOTTOM.
b. Timer/ Counter 1 ( 16 Bit )
Pada mode normal, TCNT1 akan menghitung naik dan
membangkitkan interupt Timer/ Counter 1 ketika nilainya
berubah dari 0xFFFF ke 0x0000. Untuk menggunakan timer
yang menghitung mundur cukup dengan memasukkan nilai yang
diinginkan ke TCNT1 dan menunggu sampai terjadi interupt,
tetapi untuk timer yang menghitung maju, maka nilai yang
dimasukkan ke dalam TCNT1 nilainya harus 65536-(timer
value).
38
c. Prescaler
Pada dasarnya timer hanya menghitung pulsa clock.
Frekuensi pulsa clock yang dihitung tersebut bisa sama dengan
frekuensi crystal yang digunakan atau dapat diperlambat
menggunakan prescaler dengan faktor 8, 64, 256 atau 1024.
Berikut penjelasannya:
Sebuah AVR menggunakan crystal dengan frekuensi 8
MHz dan timer yang digunakan adalah timer 16 bit, maka
maksimum waktu timer yang bisa dihasilkan adalah:
=
1
×(
= 0,125
ℎ + 1)
× 65336
= 0,008192
Untuk menghasilkan waktu timer yang lebih lama dapat
digunakan prescaler, misalnya 1024, maka maksimum waktu
yang bisa dihasilkan adalah:
=
1
×(
= 0,125
ℎ + 1) ×
× 65336 × 1024
= 8,388608
39
d. Penghitungan Waktu Timer
= (1 +
ℎ) −
×
Dimana:
TCNT
: Nilai timer (Hex)
fCLK
: frekuensi clock (crystal) ayang digunakan
(Hz)
Ttimer
: Waktu timer yang diinginkan (detik)
N
: Prescaler (1, 8, 64, 256, 1024)
1+FFFFh : Nilai maksimum timer adalah FFFFh dan
overflow saat FFFFh ke 0000h
Contoh:
Diinginkan sebuah timer 16 bit bekerja selama 1 detik,
dengan frekuensi clock sebesar 11,0592 MHz dan prescaler
1024 maka diperoleh nialai TCNT sebesar:
= (1 +
ℎ) −
1 × 11059200
1024
= 10000ℎ − 10800
= 10000ℎ − 2 30ℎ
= 5 0ℎ
40
Dengan
demikian,
nilai
TCNT1H=D5h
dan
TCNT1L=D0h.
e. Maksimum Waktu Timer
Timer 16 bit AVR ATmega16 dapat menghasilkan waktu
tunda maksimum sebesar 6,068055555 detik pada frekuensi
11,0592 MHz. Dengan nilai maksimum FFFFh maka akan
dihasilkan waktu timer selama:
ℎ=
65535 = (
× 11059200
1024
× 10800)
= 6,06805555
7. EEPROM (Electrically Eraseable Programmable Read Only Memory)
EEPROM (Electrically Eraseable Programmable Read Only
Memory) adalah salah satu dari tiga tipe memori pada AVR (dua lainnya
adalah SRAM dan flash). Sifat EEPROM, tetap dapat menyimpan data
saat tidak ada suplai dan juga dapat diubah saat program sedang berjalan.
Oleh karena itu EEPROM sangat berguna jika sistem yang dibangun
memerlukan penyimpanan data meskipun suplai dimatikan. Untuk
menulis ke EEPROM tentu saja kita harus menyeting register yang
bersangkutan.
41
8. Interupsi
Interupsi adalah kondisi dimana pada saat program utama
dieksekusi/ dikerjakan oleh CPU kemudian tiba-tiba berhenti untuk
sementara waktu karena ada rutin lain yang harus ditangani terlebih
dahulu oleh CPU, dan setelah selesai mengerjakan rutin tersebut CPU
kembali mengerjakan instruksi pada program utama. ATmega16
memiliki 21 sumber interupsi.
Tabel 5. Sumber interupsi pada AVR ATmega16.
42
Interupsi eksternal
Pada ATmega16 terdapat 3 pin untuk interupsi eksternal, yaitu
INT0, INT1, dan INT2. Interupsi eksternal dapat dibangkitkan apabila
terdapat perubahan logika 1 atau logika 0 pada pin INT0, INT1, dan
INT2. pengaturan kondisi keadaan menyebabkan terjadinya interupsi
eksternal diatur oleh register MCUCR (MCU Control Register).
Tabel 6. Konfigurasi register MCUCR.
a. Bit ISC01 dan ISC00 menentukan kondisi yang dapat
menyebabkan interupsi eksternal pada pin INT0. Konfiguragi bit
ISC01 dan ISC00 dapat dilihat pada tabel dibawah.
Tabel 7. Konfigurasi bit ISC01 dan ISC00.
ISC01
0
0
ISC00
0
1
1
0
1
1
Keterangan
Logika 0 pada INT0 menyebabkan interupsi
Perubahan logika pada pin INT0 meyebabkan
interupsi
Perubahan logika dari 1 ke 0 pada pin INT0
menyebabkan interupsi
Perubahan logika dari 0 ke 1 pada pin INT0
menyebabkan interupsi
b. Bit ISC11 dan ISC10 memetukan kondisi yang dapat
menyebabkan interupsi eksternal pada pin INT1. Konfigurasi
ISC11 Dan ISC10 dapat dilihat pada tabel dibawah.
43
Tabel 8. Konfigurasi bit ISC11 dan ISC10.
ISC11
0
0
ISC10
0
1
1
0
1
1
Keterangan
Logika 0 pada INT1 menyebabkan interupsi
Perubahan logika pada pin INT1 meyebabkan
interupsi
Perubahan logika dari 1 ke 0 pada pin INT1
menyebabkan interupsi
Perubahan logika dari 0 ke 1 pada pin INT1
menyebabkan interupsi
Pemilihan pengaktifan inetrupsi eksternal diatur oleh register
GICR (General Interupt Control Register), seperti dapat dilihat pada
gambar dibawah ini.
Tabel 9. Konfigurasi register GICR.
Bit-bit INT0, INT1, INT2 pada register GICR digunakan untuk
mengaktifkan masing-masing interupsi eksternal. Ketika bit-bit tersebut
di set 1 (aktif) maka Interupsi eksternal akan aktif jika bit I (Interupt)
pada SREG (Status Register) di set 1 juga (enable Interupt), instruksi
untuk mengaktifkan global interupt yaitu “sei”. Program interupsi dari
masing-masing interupsi akan dimulai dari vektor interupsi pada masingmasing jenis interupsi eksternal.
9. Tunda
Tunda atau delay adalah suatu instruksi untuk menunda eksekusi
suatu alur program selama waktu yang telah ditentukan. Dalam
44
menggunakan fungsi tunda, dapat menggunakan pustaka tunda yang
ditambahkan pada bagian header:
#include<delay.h>
Instruksi-instruksi di pustaka tunda:
a. delay_us(unsigned int n)
Menghasilkan tundaan selama n mikrosekon, n harus
merupakan konstanta.
b. delay_ms(unsigned int n)
Menghasilkan tundaan selama n milisekon, n harus
merupakan konstanta.
G. Catu Daya
Perangkat elektronika mestinya dicatu oleh suplai arus searah DC
(Direct Current) yang stabil agar dapat bekerja dengan baik. Baterai atau
accu adalah sumber catu daya DC yang paling baik. Namun untuk aplikasi
yang membutuhkan catu daya lebih besar, sumber dari baterai tidak cukup.
Sumber catu daya yang besar adalah sumber bolak-balik atau AC (Alternating
Current) dari pembangkit tenaga listrik. Untuk itu diperlukan suatu perangkat
catu daya yang dapat mengubah arus AC menjadi DC.
Suplai daya atau tegangan catu suatu rangkaian elektronik yang
berubah-ubah besarnya dapat menyebabkan pengaruh yang sifatnya merusak
45
fungsi kerja rangkaian elektronik yang dicatunya. Oleh sebab itu, jika dari
suatu rangkaian elektronik diharapkan suatu kinerja yang prima dan tahan
lama, salah satu syaratnya adalah menggunakan catu daya yang stabil dan
mampu menekan riak (ripple) semaksimal mungkin. Catu daya yang stabil
dan dapat diatur sering disebut dengan regulated power supply. Catu daya ini
menggunakan komponen aktif sehingga harganya cukup mahal. Maka dari itu
saat ini banyak digunakan catu daya dalam bentuk IC yaitu IC regulator
tegangan. IC regulator tegangan secara garis besar dapat dibagi menjadi dua,
yakni regulator tegangan tetap (3 kaki) dan tegulator tegangan yang dapat
diatur (3 kaki atau lebih).
IC regulator tegangan tetap yang sekarang populer adalah keluarga
78xx untuk tegangan positif dan seri 79xx untuk tegangan negatif. Bentuk IC
dan susunan kakinya adalah seperti terlihat pada Gambar 4. Besarnya
tegangan keluaran IC seri 78xx dan 79xx ini dinyatakan dengan dua angka
terakhir pada serinya. Contoh IC 7812 adalah regulator tegangan positif
dengan tegangan keluaran 12 volt, IC 7912 adalah regulator tegangan negatif
dengan tegang keluaran -12 volt.
Gambar 8. Regulator tegangan positif (7812) dan negatif (7912).
46
Besarnya tegangan masukan (Vin dalam nilai DC) pada regular seri
78xx dalam beberapa variasi tegangan keluaran dapat dilihat dalam tabel
berikut:
Tabel 10. Berbagai tipe regulator beserta batasan tegangan masukan.
Tipe
Rugulator
7805
7806
7808
7810
7812
7815
7818
7824
Vo
Vin min
Vin maks
5V
6V
8V
10 V
12 V
15 V
18 V
24 V
7V
8V
10,5 V
12,5 V
14,5 V
17,5 V
21 V
27 V
20 V
21 V
25 V
25 V
27 V
30 V
33 V
38 V
Batasan nilai tegangan masukan IC regulator yang terdapat dalam
tabel adalah nilai DC, dalam arti bukan tegangan sekunder trafo, sedangkan
tegangan trafo dinyatakan dalam harga RMS, maka:
=
√2
Dengan demikian dapat dapat ditarik kesimpulan bahwa catu daya
teregulasi adalah catu daya yang dapat menghasilkan tegangan keluaran yang
nilai/ harga tegangannya senantiasa selalu tetap setiap saat sesuai dengan
yang diharapkan. (Sunomo, 1996: 82)
47
Gambar 9.. Catu daya teregulasi tegangan positif.
Pemakaian
heatshink
(alumunium
pendingin)
dianjurkan
jika
komponen ini dipakai untuk mencatu
menc tu arus yang besar. Di dalam datasheet,
kompenen IC regulator tegangan maksimal bisa dilewati arus mencapai 1
Ampere. Kemampuan memberikan catu
catu daya dari IC regulator tegan
tegangan
dapat ditingkatkan kapasitasnya
kap sitasnya dengan menambahkan transistor luar atau
eksternal,
ternal, baik transistor NPN maupun PNP. Dengann penambahan transistor
luar, maka sebagian besar dari arus akan dilewatkan pada transistor luar iini,
sehingga IC regulator tegangan
tegan n hanya berfungsi sebagai pengontrol tegangan
saja. Transistor yang sering digunakan adalah transistor 2N 3055.
Gambar 10. Prinsip pemasangan transistor eksternal NPN pada regulator
tegangan tetap.
48
H. LCD (Liquid Crystal Display)
LCD
adalah suatu display dari bahan cairan kristal
yang
pengoperasiannya menggunakan sistem matriks. LCD banyak digunakan
sebagai display dari alat-alat elektronika seperti kalkulator, multimeter
digital, jam digital, dan sebagainya. LCD dapat dengan mudah dihubungkan
dengan mikrokontroller AVR ATmega16. Modul LCD LMB162AFC yang
merupakan LCD dengan display dua baris dengan masing-masing baris
sebanyak 16 kolom. Modul LCD LMB162AFC dapat diakses 4 bit maupun 8
bit interface. Namun rutin-rutin pada mikrokontroller yang digunakan sudah
dirancang untuk mengakses madul LCD ini secara 4 bit interface. LCD
LM162AFC yang secara fisik adalah sebagai berikut:
Gambar 11. Bentuk fisik LCD LMB162AFC.
Rancangan interface LCD tidak memerlukan banyak komponen
pendukung. Hanya diperlukan sebuah resistor dan sebuah variabel resistor
untuk memberi tegangan kontras pada matriks LCD.
49
Tabel 11. Konfigurasi pin LCD LMB162AFC.
I. Push Button
Push button merupakan saklar yang di operasikan secara manual.
Push button ini berfungsi untuk memutuskan atau menghubungkan aliran
listrik. Ada dua macam push button, yaitu push button NO (Normaly Open)
dan push button NC (Normaly Close).
Push button NO menghubungkan rangkaian ketika ditekan dan
kembali keposisi terbuka ketika dilepas. Sebaliknya push button NC
membuka rangkaian ketika push button ditekan dan kembali pada posisi
menutup ketika push button dilepas.
Gambar 12. Push Button.
50
J. IC LM393
LM393 adalah sebuah IC yang berfungsi sebagai pembanding
tegangan (Voltage Comparator). IC ini dapat diaplikasikan pada berbagai
perangkat elektronik, diantaranya digunakan dalam rangkaian pengisi baterai
(Batteray Charger), Switching Power Suplay, PC motherboard, Cordless
Telephone, dan perangkat komunikasi. LM393 berupa IC DIP (Dual In-line
Package) 8 pin. Adapun konfigurasi pin pada IC LM393 adalah sebgai
berikut:
Gambar 13. Konfigurasi pin LM393.
Gambar 14. Bentuk fisik IC LM393.
51
Terminal-terminal yang terdapat pada op-amp mempunyai fungsi atau
arti sebagai berikut: (Sunomo, 1996: 47)
1. Terminal masukan
Seperti yang terlihat pada gambar 8, op-amp mempunyai dua
terminal masukan yang masing-masing bertanda (-) dan (+). Kedua
masukan ini disebut masukan diferensial, karena tegangan keluaran
Vo bergantung pada perbedaan tegangan antara kedua terminal
masukan tersebut. Jika terminal (-) mendapat tegangan lebih positif
dari pada terminal masukan (+), maka keluaran Vo negatif. Jika
terminal masukan (-) lebih negatif daripada terminal masukan (+),
maka Vo positif. Jadi singkatnya, polaritas tegangan keluaran Vo
akan selalu berlawanan dengan polaritas tegangan pada terminal
masukan (-).
2. Terminal keluaran
Meskipun op-amp mempunyai dua buah terrminal masukan,
op-amp hanya memilki satu terminal keluaran. Ujung terminal ini
dihubungkan ke beban.
3. Terminal suplai daya
Terminal-terminal op-amp yang harus dihubungkan ke catu
daya agar op-amp dapat bekerja ditandai dengan +V dan –V.
Terminal +V dihubungkan ke sumber tegangan positif sedangkan
52
terminal –V dihubungkan ke sumber negatif. Ini berlaku jika op-amp
memang dimaksudkan untuk digunakan dengan sistem suplai tiga
polaritas (+), (0), dan (-). Jika op-amp hendak digunakan dengan
sistem catu daya yang mempunyai dua polaritas (+) dan (0) atau
GND, maka terminal +V dihubungkan ke VCC dan –V dihubungkan
ke GND.
K. LDR (Light Dependent Resistance)
LDR (Light Dependent Resistance) merupakan salah satu contoh
sensor cahaya yang terbuat dari bahan cadmium sulfoselenoid (CDS) yang
sangat peka terhadap perubahan intensitas cahaya yang mengenai
permukaannya. LDR akan sangat resisten jika tidak terkena cahaya,
sebaliknya nilai resistansi LDR akan sangat rendah bila terkena cahaya yang
sangat terang. Kemampuannya menyerap cahaya memudahkan LDR
mengatur letak sumber cahaya agar bisa mengenai permukaan sensor dengan
optimal.
Tetapi penggunaan LDR harus dirangkai seri dengan resistor variabel
(trimmer) yang terhubung ke sumber dan salah satu kaki LDR terhubung ke
ground, sesuai dengan persamaan pembagi tegangan, maka persamaan
pembagi tegangan yang akan digunakan sebagai berikut.
=
×
+
53
Dimana:
VOUT
: Tegangan keluaran LDR
VS
: Tegangan sumber DC
RLDR
: Hambatan LDR terukur
RS
: Hambatan Resitor Variabel (Trimmer)
L. Relay
Relay adalah sebuah piranti elektro mekanik yang dioparasikan
berdasarkan variasi masukan, untuk mengontrol piranti-piranti lain yang
dihubungkan pada keluaran relay. Relay berfungsi untuk memutuskan atau
mengalirkan arus listrik yang dikontrol dengan memberikan tegangan suplai
pada koilnya. Ada dua jenis relay berdasarkan tegangan untuk menggerakkan
koilnya, yaitu relay DC dan relay AC. Pada rangkaian ini menggunakan relay
DC dengan tegangan 6 volt.
Gambar 15. Simbol diagram relay.
Kontak-kontak ini dapat digunakan mengontrol arus yang lebih besar
dalam rangkaian. Fungsi utama relay adalah untuk mengontrol arus yang
54
lebih besar dalam rangkaian dengan arus kecil yang melewati koil relay. Pada
simbol diatas terdiri atas sebuah kumparan dan dua set kontak, satu
diantaranya terbuka (Normally Open atau NO), dan lainnya tertutup
(Normally Close atau NC). Sewaktu ada tegangan suplai pada koil relay,
maka kontak NO akan terhubung dan kontak NC akan terbuka. Sebaliknya
saat tidak ada suplai pada koil relay maka kontak NO kembali terbuka dan
kontak NC kembali terhubung.
M. Transistor
Transistor merupakan komponen aktif dengan besar arus dan tegangan
atau daya keluaran dikendalikan oleh arus masukan. Transistor dibagi
menjadi dua tipe yaitu sambungan bipolar atau disebut Bipolar Junction
Transistor (BJT) dan transistor tipe efek medan atau Field Effect Transistor
(FET). Transistor dari tipe sambungan bipolar merupakan transistor yang
banyak digunakan dalam aplikasi elektronika.
Secara prinsip, transistor sambungan bipolar dapat dipahami sebagai
sebuah sambungan (junction) antara dua buah dioda PN yang saling bertolak
belakang. Dua buah dioda tersebut adalah dioda emitor-basis atau disebut
dioda emitor dan dioda kolektor-basis atau disebut dioda kolektor.
Susunan dari dua buah dioda PN ini menentukan jenis dari transistor.
Jenis transisitor tersebut dapat dikelompokkan dalam dua macam, yaitu jenis
NPN dan PNP. Transistor bipolar ini memiliki tiga buah elektroda yang
55
masing-masing disebut dengan emitor atau emitter (E), basis atau base (B),
dan kolektor atau collector (C).
Gambar 16. Jenis transistor (a). Transistor NPN, (b). Transistor PNP.
Transistor dapat bekerja jika ada bias maju (forward bias) yang
diberikan padanya. Bias maju merupakan proses pembuatan tegangan pada
bahan penyusun transistor sehingga jenis P lebih positif dari pada jenis bahan
N. Adanya bias maju ini memungkinkan adanya aliran elektron dari emitor ke
kolektor dan arus mengalir dari kolektor ke emitor.
Gambar 17. Pemberian bias maju (a) Transistor PNP, (b) Transistor NPN.
Transistor memiliki tiga kondisi kerja, yaitu kondisi jenuh (saturasi),
kondisi aktif dan kondisi sumbat (cut off). Penentuan tiga macam kondisi
kerja ini didasarkan pada grafik kurva kolektor dan garis beban transistor.
56
Gambar 18. Grafik kurva kolektor dengan garis beban transistor.
Gambar grafik kurva kolektor dan garis beban transistor diatas
mengisyaratkan adanya desain kerja transistor yang dapat dibuat. Salah satu
desain kerja transistor yang paling umum digunakan dalam dunia digital
adalah transistor saklar.
Transistor saklar merupakan salah satu jenis desain rangkaian
transistor yang didasarkan pada dua kondisi kerja transistor, yaitu kondisi
sumbat
(cut
off)
dan
kondisi
jenuh
(saturasi).
Kondisi
sumbat
menggambarkan sebuah saklar salam posisi terbuka. Kondisi jenuh
menggambarkan sebuah saklar dalam kondisi tertutup.
Gambar 19. Grafik kerja transistor.
57
Kondisi cut off terjadi ketika nilai arus kolektor (IC) sangat kecil.
Sangat kecilnya arus kolektor disebabkan oleh sangat kecilnya atau tidak ada
arus yang mengalir pada basis (IB). Saat demikian, nilai tegangan kolektoremitor (VCE) berada dalam kondisi maksimal mendekati tergangan sumbernya
(VCC).
=
−(
×
)
Karena nilai IC sangat kecil dan dapat dianggap nol, maka persamaan
tersebut menjadi:
=
Kondisi jenuh terjadi ketika arus kolektor (IC) berada pada posisi
maksimum dengan nilai tegangan kolektor-emitor (VCE) mendekati nol.
Besarnya nilai arus kolektor ini ditentukan oleh besarnya perbandingan antara
nilai tegangan catu pada kolektor dengan nilai hambatan kolektornya.
Persamaan yang ada yaitu:
Maka:
=0
=
Dalam aplikasinya, transistor sebagai saklar dapat digambarkan
seperti pada Gambar 14. Pada gambar tersebut, transistor berfungsi sebagai
saklar terbuka ketika arus basis sangat kecil atau bisa dikatakan tidak ada
58
(IB=0). Transistor akan berfungsi sebagai skalar tertutup ketika besarnya arus
basis minimal sama dengan besarnya arus basis saturasi (IB=IB saturasi).
Adapun besarnya arus basis tersebut dirumuskan dengan persamaan seperti
dibawah ini.
=
−
Gambar 20. Rangkaian transistor sebagai saklar.
Kondisi jenuh (saturasi) dibagi dalam dua macam, yaitu soft saturasi
dan hard saturasi. Soft saturasi merupakan kondisi dimana transistor jenuh
secara terbatas atau hampir jenuh. Kondisi soft saturasi dimungkinkan karena
penggunaan arus (βDC) yang ada hanya sedikit lebih kecil dari pada
penguatan arus pada kondisi aktif transistor. Dengan kata lain, IB hanya
cukup untuk mengoperasikan transistor pada titik atas dari garis beban DC.
Kondisi hard saturasi merupakan kondisi dimana transistor berada dalam
keadaan jenuh penuh. Kondisi hard saturasi sangat tepat bila diaplikasikan
dalam sistem digital. Kondisi hard saturasi dimungkinkan karena nilai
59
penguatan arus (βDC) yang cukup besar, yaitu 10. Dengan kata lain, kondisi
hard saturasi dapat dicapai ketika besar arus kolektor (ICSAT) sepuluh kali dari
nilai arus basis (IB).
N. Diagram Alir (Flowchart)
Dalam merancang sebuah program, pembuat menganggap sebuah
program rancangannya sudah selesai jika program tersebut telah berjalan
sesuai dengan yang diharapkan. Program yang dirancang perlu ditelusuri lagi
untuk keperluan pengembangan lebih lanjut dari cara kerja
program
rancangan tersebut. Untuk itu, sebuah program yang baik tidak hanya berjalan
dengan baik saja, namun program tersebut harus dapat ditelusuri kembali
dengan mudah. Dengan struktur program yang teratur, maka bila terjadi
kesalahan fungsi program, programmer akan dengan mudah menemukan
kesalahan tersebut dan kemudian dapat segera memperbaikinya.
Teknik rancang sebuah program dengan struktur yang baik biasanya
diawali dengan pembuatan diagram alir (flowchart). Diagram alir digunakan
untuk menggambarkan terlebih dahulu mengenai apa yang harus dikerjakan
sebelum mulai merancang program. Simbol-simbol diagram alir ditunjukkan
pada tabel 12.
60
Tabel 12. Simbol-simbol dalam diagram alir.
BAB III
KONSEP PERANCANGAN ALAT
A. Konsep Rancangan Perangkat Keras (Hardware)
Adapun alat pengatur beban peralatan listrik rumah tangga terdiri atas:
1. Perangkat
pengolah
data
dan
kontrol
yang
digunakan
adalah
mikrokontroler ATmega16.
2. Perangkat pendeteksi cahaya yang kemudian di-interface dengan
perangkat kontrol sebagai parameter kondisi pencahayaan alami.
3. Perangkat pendeteksi level air didalam tanki tandon air yang kemudian
di-interface dengan perangkat kontrol sebagai parameter cadangan air di
dalam tanki tandon air.
4. Saklar Relay yang di-interface dengan perangkat kontrol sebagai sarana
penyaklaran terhadap catu daya peralatan listrik dengan tegangan kerja
220 volt.
5. LCD Monitor yang berfungsi sebagai displai.
6. Tombol Seting untuk menentukan nilai seting parameter waktu beban
puncak, waktu pengisian tandon air dari kosong hingga penuh, waktu
penggunaan dispenser, mode operasi pompa air, dan mode operasi
dispenser.
61
62
Gambar 21. Skema alat pengatur beban peralatan listrik rumah tangga.
B. Konsep Rancangan Perangkat Lunak (Software)
Piranti pengolah data dan kontrol yang berupa mikrokontroler
ATmega16 akan ditanami (di-download) program. Program ditulis dengan
bahasa C, dimana nantinya program ini akan diterjemahkan oleh software
compiler menjadi bahasa mesin, sehingga mampu dikenali dan dijalankan
oleh perangkat elektronik (mikrokontroller). Program ini berisi alur berfikir
SiMBeR yang sudah disesuaikan dengan batasan-batasan tertentu. Sehingga
63
berdasarkan program yang telah dibuat, parameter nilai (batasan-batasan),
input sensor level air, input sensor cahaya dan waktu, akan didapatkan suatu
eksekusi proses yang nantinya dapat mengoptimalisasi penggunaan peralatan
listrik rumah tangga.
C. Analisis Kebutuhan
Untuk merealisasikan pembuatan alat “SiMBeR Sebagai Alat
Pengatur Beban Rumah Tangga Secara Otomatis Berbasis ATmega16”, maka
dibutuhkan:
1. Rangkaian Power Supply.
2. Rangkaian Mikrokontroller sebagai perangkat kontrol dan pengolah data
yang merupakan satu kesatuan dari prosesor, memori, timer/ counter,
unit detak dan bagian I/ O yang dibuat dalam satu chip tunggal.
3. Rangkaian LCD Monitor sebagai interface antara pengguna (user)
dengan SiMBeR.
4. Rangkaian Tombol Seting.
5. Rangkaian Sensor Level Air dan Sensor Cahaya.
6. Rangkaian Saklar Relay yang digunakan sebagai interface dengan
peralatan yang dikontrol oleh SiMBeR.
64
D. Identifikasi Alat dan Bahan yang Dibutuhkan
Rangkaian catu daya dibuat dengan dua sumber. Sumber PLN sebagai
catu daya utama dan baterai sebagai catu daya cadangan. Relay digunakan
sebagai rangkaian pemindah sumber catu daya. Berbagai bahan yang
dibutuhkan untuk pembuatan rangkaian catu daya adalah seperti yang
tercantum pada tabel 13.
Tabel 13. Bahan pembuatan rangkaian catu daya.
No.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Bahan
Transformator Step Down
Dioda Bridge
Capasitor Elektrolit
IC Regulator Tegangan
Transistor
Heatshink
LED
Resistor
Relay
Saklar Power
Fuse Housing dan Fuse
Baterai
Spesifikasi
Non CT, 2 A
KBPC808
2200 uF, 10 uF
7806, 7808
2N 3055
Untuk Transistor 2N
3mm
0.25 W, 1 kΩ
12 Volt, 8 pin, 1A 24VDC
6.5A 250V
2A 250V
9 Volt
Rangkaian Mikrokontroller sebagai perangkat kontrol dan pengolah
data adalah semuah rangkaian sistem minimum mikrokontrller AVR
ATmega16. Berbagai bahan yang diperlukan untuk pembuatan rangkaian
sistem minimum adalah seperti yang tercantum pada tabel 14.
65
Tabel 14. Bahan pembuatan rangkaian sistem minimum.
No.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
Bahan
IC ATmega16
Crystal
Kapasitor Keramik
Kapasitor Mylar
Microswitch
Resistor
LED
Dioda
Kapasitor Elektrolit
Soket IC
Pin Deret Lurus
Pin Deret Lurus
Soket IDC
Kabel Flat
Specer
Spesifikasi
DIP 40 pin
11.0592 MHz
33 pF
100 nF
4 kaki
0.25 W, 1 kΩ
3mm
1N4002
1000 uF, 10 uF
DIL 40 pin
2x40 pin
1x40 pin
5x2 pin
Isi 10 kabel
Medium
Rangkaian LCD monitor digunakan untuk menampilkan waktu dan
data seting pada alat pengatur beban peralatan listrik rumah tangga. Berbagai
bahan yang diperlukan untuk pembuatan rangkaian LCD monitor adalah
seperti yang tercantum pada tabel 15.
Tabel 15. Bahan pembuatan rangkaian LCD monitor.
No.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Bahan
LCD
Resistor Variabel
Resistor
Pin Deret Lurus
Soket Deret
Pin Deret Bengkok L
Soket IDC
Kabel Flat
Specer
Spesifikasi
16x2 karakter
10 kΩ
1 kΩ
1x40 pin
1x40 pin
2x40 pin
5x2 pin
Isi 10 kabel
Medium
66
Rangkaian tombol seting digunakan untuk memasukkan data pada alat
pengatur beban peralatan listrik rumah tangga. Berbagai bahan yang
diperlukan untuk pembuatan rangkaian tombol seting adalah seperti yang
tercantum pada tabel 16.
Tabel 16. Bahan pembuatan rangkaian tombol seting.
No.
1.
2.
3.
4.
5.
Bahan
Push Button
Resistor Deret
Soket IDC
Kabel Flat
Specer
Spesifikasi
Medium
8x1 kΩ
5x2 pin
Isi 10 kabel
Medium
Rangkaian sensor level air berfungsi untuk mengetahui level
ketinggian air didalam tanki tandon air. Rangkaian sensor cahaya berfungsi
untuk mendeteksi tingkat pencahayaan lingkungan diluar rumah. Berbagai
bahan yang diperlukan untuk pembuatan rangkaian sensor level air dan sensor
cahaya adalah seperti yang tercantum pada tabel 17.
Tabel 17. Bahan pembuatan rangkaian sensor level air dan sensor cahaya.
No.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Bahan
Limit Switch
Bandul Pengapung
Kabel telepon
LDR
IC komparator tegangan
Resistor variabel
Resistor Deret
Soket IDC
Kabel Flat
Specer
Spesifikasi
Medium, Tuas Panjang
Medium
Isi 6 kabel
Kecil
LM393
10 kΩ
8x1 kΩ
5x2 pin
Isi 10 kabel
Medium
67
Rangkaian saklar relay berfungsi untuk mengendalikan ((ON/OFF)
peralatan listrik rumah tangga. Berbagai bahan yang diperlukan untuk
pembuatan rangkaian saklar relay adalah seperti yang tercantum pada tabel
18.
Tabel 18.. Bahan pembuatan rangkaian saklar relay.
No.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Bahan
Dioda
Resistor
Transistor
Relay
Soket IDC
Kabel Flat
Specer
Spesifikasi
1N4002
470 Ω
BC547
6 Volt, 5 pin, Kontak 7A 250VAC
5x2 pin
Isi 10 kabel
Medium
E. Perancangan
ancangan Perangkat Keras (Hardware)
(
1. Catu Daya (Power
Power Supply)
Supply
Catu
Daya
(
(Power
Supply))
merupakan
rangkaian
yang
menyediakan catu daya untuk setiap komponen pada rangkaian. SiMBeR
(Sistem Maanajemen
najemen Beban Rumah Tangga) terdiri dari komponen
komponenkomponen elektronik yang membutuhkan catu daya yang stabil.
Rangkaian catu daya yang akan dibuat mengacu pada rangkaian catu
daya teregulasi bersumber dari buku “Elektronika II” karangan Sunomo.
Gambar 22. Catu daya teregulasi tegangan positif.
68
Gambar 23. Prinsip pemasangan transistor eksternal NPN pada regulator
tegangan tetap.
Kedua rangkaian tersebut harus dimodifikasi agar sesuai dengan
kebutuhan. Besarnya tegangan keluaran yang dibutuhkan adalah
tegangan DC 12 volt, 6 volt, dan 5 Volt. Catu daya yang akan dibuat
dibagi menjadi 4 bagian. Bagian pertama yaitu adaptor yang berguna
untuk mengubah tegangan AC 220 volt menjadi tegangan DC 12 volt.
Bagian kedua adalah sistem pemindah catu daya yang bersumber dari
PLN ke baterai cadangan. Bagian ketiga adalah regulasi tegangan
keluaran menjadi 5 volt. Bagian keempat adalah regulasi tegangan
keluaran menjadi 6 volt. Sistem pemindah daya berfungsi untuk
memindahkan sumber tegangan yang semula dari PLN ke baterai
cadangan pada saat catu daya listrik dari PLN terhenti. Rangkaian yang
akan dibuat seperti pada gambar 24.
69
Gambar 24. Skema Rangkaian Catu Daya (Power Supply).
Rangkaian catu daya terdiri dari komponen transformator
stepdown. Transformator ini mendapat supply dari tegangan jala-jala
PLN, kemudian tegangan tersebut diturunkan dari 220 volt pada sisi
primer menjadi 12 volt pada sisi sekunder. Tegangan AC 12 volt akan
disearahkan menggunakan dioda jembatan. Tegangan yang keluar dari
dioda bridge masih berdenyut, maka digunakan electrolit condensator
2200uF untuk menekan riak gelombang (ripple). Sedangkan electrolit
condensator 10uF berfungsi untuk menjaga kestabilan tegangan keluaran
saat terjadi perubahan yang mendadak pada beban. Rangkaian Relay
(RL1 dan RL2) berfungsi untuk melakukan seleksi terhadap beban yang
tetap mendapatkan catu dari baterai saat supplay dari PLN terhenti. Dari
tegangan 12 volt, maka tegangan akan dimasukkan ke IC regulator
tegangan LM7806 untuk mendapatkan tegangan DC 6 volt yang stabil.
Setelah itu tegangan keluaran DC 6 volt akan dilewatkan pada transistor
70
penguat daya 2N 3055, sehingga tegangan keluaran akan stabil pada nilai
5,4 volt. Tegangan 5.4 volt telah sesuai dengan spesifikasi suplai
tegangan yang tertera pada datasheet Mikrokontroller AVR ATmega16.
Tegangan 5,4 volt ini dapat digunakan untuk mencatu Sistem
Mikrokontroller, LCD Monitor, Tombol Seting, dan Sensor. Catu daya
untuk mensuplai rangkaian Saklar Relay berasal dari tegangan keluaran
adaptor sebesar 12 volt yang dimasukkan pada IC regulator tegangan
LM7808. IC regulator tegangan LM7808 akan mengeluarkan tegangan 8
volt. Tegangan keluaran 8 volt tersebut akan dilewatkan pada transistor
penguat daya 2N 3055, sehingga tegangan keluaran akan stabil pada nilai
7,4 volt. Selanjutnya tegangan 7,4 volt ini dapat digunakan untuk
mencatu rangkaian Saklar Relay. Pada rangkaian Saklar Relay, tegangan
DC 7,4 volt dilewatkan dahulu pada dioda bridge yang berfungsi sebagai
sistem pemisah sumber saat terjadi tegangan balik. Karena adanya rugirugi tegangan yang melewati dioda bridge sebesar 1,4 volt, maka
tegangan yang digunakan untuk mensuplai relay adalah 6 volt.
Rangkaian Catu Daya (Power Supply) ini tersusun atas beberapa
komponen antara lain:
a. Transformator Step Down
Transformator Step Down merupakan suatu komponen yang
berfungsi untuk menurunkan tegangan AC 220 Volt menjadi
tegangan AC 12 Volt.
71
b. Dioda Bridge
Dioda Bridge merupakan komponen yang berfungsi untuk
menyearahkan gelombang AC menjadi gelombang DC yang masih
kasar.
c. Kapasitor
Kapasitor yang digunakan adalah jenis electrolit condensator
2200uF yang befungsi sebagai perata tegangan yang telah
disearahkan oleh dioda bridge. Sedangkan electrolit condensator
10uF berfungsi sebagai penyetabil tegangan keluaran rangkaian catu
daya bila terjadi perubahan beban secara tiba-tiba.
d. IC LM7806
IC LM7806 berfungsi untuk membatasi tegangan agar output
yang keluar maksimal 6 volt DC yang nantinya akan digunakan
untuk mencatu Sistem Mikrokontroller, LCD Monitor, Tombol
Seting, dan Sensor.
e. IC LM7808
IC LM7808 berfungsi untuk membatasi tegangan agar output
yang keluar maksimal 8 volt DC yang nantinaya akan digunakan
untuk mencatu Saklar Relay.
72
f. Relay
Relay pada rangkaian catu daya berfungsi untuk melakukan
seleksi terhadap beban yang tetap mendapatkan catu dari baterai saat
supply dari PLN terhenti.
g. Transistor 2N 3055
Transistor 2N 3055 berfungsi sebagi penguat daya pada catu
daya teregulasi. Sebagian besar arus keluaran akan dilewatkan pada
transistor 2N 3055, sehingga IC regulator tegangan hanya berfungsi
sebagai pengontrol tegangan.
h. Fuse
Fuse berfungsi sebagai pengaman terhadap hubung singkat.
2. Perangkat Kontrol dan Pengolah Data
Perangkat Kontrol dan Pengolah Data pada SiMBeR adalah
berupa Sistem Mikrokontroller AVR ATmega16. Skema dasar rangkaian
sistem mimimum mengacu pada buku “Pemrograman Mikrokontroler
AVR ATMEGA16 Menggunakan Bahasa C” karangan Heri Andrianto.
Skema rangkaian sistem minimum mikrokontroller adalah seperti gambar
berikut.
73
Gambar 25. Skema Rangkaian Sistem Mikrokontroller AVR ATmega16.
Rangkaian Mikrokontroller AVR ATmega16 tersusun dari
rangkaian sistem minimum yaitu IC ATmega16, oscilator eksternal dan
reset. Oscilator eksternal berfungsi untuk menentukan kecepatan
eksekusi program. Rangkaian oscilator eksternal terdiri dari komponen
capasitor dan crystal dengan nilai 11.0592 MHz. Crystal dengan nilai
11.0592 MHz digunakan agar didapatkan nilai yang tepat saat
menggunakan fungsi timer dengan periode 100 ms. Tombol reset
berfungsi untuk mereset mikrokontroller. PORT A difungsikan sebagai
port keluaran ke driver saklar relay. PORT B difungsikan sebagai port
masukan dari sensor level air dan sensor cahaya. PORT C difungsikan
sebagai port keluaran untuk di-interface dengan LCD monitor. PORT D
difungsikan sebagai port masukan dari tombol seting parameter.
74
3. LCD Monitor
LCD monitor berfungsi untuk menampilkan informasi yang ada
pada SiMBeR. Informasi tersebut terdiri dari waktu nyata sekarang (jam,
menit, dan detik), seting waktu beban puncak, seting waktu penggunaan
dispenser, mode operasi pompa air, dan mode operasi dispenser. Skema
dasar rangkaian LCD monitor mengacu pada buku “Pemrograman
Mikrokontroler AVR ATMEGA16 Menggunakan Bahasa C” karangan
Heri Andrianto. Skema rangkaian LCD monitor adalah seperti gambar
26. Resistor variabel RV1 berfungsi untuk mengatur tegangan kontras
tampilan karakter pada LCD.
Gambar 26. Skema Rangkaian LCD monitor 16x2 karakter.
4. Tombol Seting
Tombol Seting berfungsi untuk memasukkan data seting oleh
pengguna (user) ke dalam SiMBeR. Pengguna (user) dapat melakukan
seting data berupa waktu nyata sekarang (jam, menit, dan detik), waktu
75
beban puncak, waktu penggunaan dispenser, mode operasi pompa air,
dan mode operasi dispenser. Skema dasar rangkaian tombol seting
mengacu pada buku “Pemrograman Bahasa C Untuk Mikrokontroler
ATMEGA8535” karangan M. Ary Heryanto dan Wisnu Adi P. Skema
rangkaian tombol seting adalah seperti gambar 27. Pin D bit ke-2, 3, 4
dan 5 difungsikan sebagai input. Resistor sebesar 1 kΩ berfungsi untuk
membatasi arus yang masuk ke mikrokontroler. Tegangan 5 volt yang
dilewatkan pada resistor sebesar 1 kΩ memberikan input data pada Pin D
bit ke-2, 3, 4 dan 5 berlogika 1. Saat semua tombol ditekan maka arus
akan langsung mengalir ke ground, sehingga input data pada Pin D bit
ke-2, 3, 4 dan 5 menjadi berlogika 0.
Gambar 27. Skema Rangkaian Tombol Seting.
5. Sensor
a. Sensor Level Air
Sensor Level air berfungsi untuk mendeteksi volume air yang
ada di dalam tanki tandon air. Prinsip yang digunakan untuk
76
mengetahui volume air didalam tanki tandon air sama dengan prinsip
kerja water level control pada gambar 28. Modifikasi yang dibuat
pada sensor level air adalah jumlah bandul pengapung yang
digunakan adalah empat buah dan sensor level air bekerja pada
tegangan DC 5 volt. Sensor level air dapat mengindikasikan level air
dalam keadaan kosong (level 1), level 2, level 3, dan penuh (level 4).
Skema dasar rangkaian sensor level air mengacu pada buku
“Pemrograman Bahasa C Untuk Mikrokontroler ATMEGA8535”
karangan M. Ary Heryanto dan Wisnu Adi P. Skema rangkaian
sensor level air adalah seperti gambar 30. Pin B bit ke-2, 3, 4 dan 5
difungsikan sebagai input. Sensor level air menggunakan limite
switch untuk mengubah logika input Pin B bit ke-2, 3, 4 dan 5.
Resistor sebesar 1 kΩ berfungsi untuk membatasi arus yang masuk
ke mikrokontroler. Tegangan 5 volt yang dilewatkan pada resistor
sebesar 1 kΩ memberikan input data pada Pin B bit ke-2, 3, 4 dan 5
berlogika 1. Tuas limite switch dihubungkan dengan bandul
pengapung. Bandul pengapung akan menarik tuas limite switch pada
saat air yang ada didalam tanki tandon air kurang dari batas satu
bandul pengapung. . Tuas limite switch yang tertarik oleh bandul
pengapung akan mengubah logika input Pin B bit ke-2, 3, 4 atau 5
menjadi berlogika 0. Perubahan nilai yang diakibatkan oleh keadaan
seperti ini akan dikirimkan ke perangkat kontrol dan pengolah data
dengan menggunakan kabel. Semua bandul pengapung menarik tuas
77
limite switch, sehingga terdeteksi level 1. Mikrokontroller yang
mendeteksi tanki tandon air level 1 dan berada diluar beban puncak,
maka mikrokontroller akan mengeluarkan logika 1 pada saklar relay
untuk menghidupkan (ON) pompa air. Semua bandul pengapung
tidak menarik tuas limite switch, sehingga terdeteksi level 4.
Mikrokontroller yang mendeteksi tanki tandon air level 4 akan
mengeluarkan logika 0 pada saklar relay untuk mematikan (OFF)
pompa air.
Gambar 28. Water level control.
(Sumber: prihadisetyo.wordpress.com)
b. Sensor Cahaya
Skema dasar rangkaian sensor cahaya mengacu pada artikel
“Lampu otomatis menggunakan photocell (LDR)” yang ditulis oleh
Yudi Djohan. Skema rangkaian lampu otomatis menggunakan
photocell adalah seperti gambar 29. Mofikasi yang dilakukan adalah
pada penggunaan IC pembanding tegangan dan rangkaian yang lebih
efisien. Sensor cahaya menggunakan IC LM393 senbagai IC
pembanding tegangan. IC LM393 dapat mengeluarkan logika 1 (5
78
volt) dan logika 0 (0 volt). Skema rangkaian sensor cahaya adalah
seperti gambar 30. Sensor cahaya yang digunakan adalah LDR (Light
Dependent Resistor). LDR berfungsi untuk mendeteksi perubahan
pencahayaan lingkungan. LDR yang terkena sumber cahaya yang
sangat terang akan memiliki nilai hambatan (resistansi) yang sangat
kecil. LDR yang tidak terkena sumber cahaya (didalam kegelapan)
akan memiliki nilai hambatan (resistansi) yang sangat besar. Dengan
prinsip rangkaian pembagi tegangan, LDR dibuhungkan dengan
sebuah IC pembanding tegangan, yaitu IC LM393. Resistor variabel
10 kΩ diseting sedemikian rupa sehingga pada output-nya
mengeluarkan tegangan 3,83 volt. Tegangan output dari resistor
variabel digunakan sebagai tegangan referensi pada terminal
masukan inverting. Resistor 22 kΩ digunakan sebagai komponen
yang diseri dengan LDR. LDR mempunyai resistansi diatas 61 kΩ
pada saat keadaan pencahayaan disekitar rumah mulai gelap.
=
=
=
×
+
5,22 × 61 Ω
22 Ω + 61 Ω
5,22
× 61 Ω
83 Ω
= 3,836
79
Terminal masukan non inverting pada ICLM393 akan
mendapatkan masukan tegangan sebesar 3,836 volt. Tegangan
masukan pada terminal non inverting lebih besar dari tegangan
masukan inverting, maka terminal keluaran pada IC LM393 akan
berlogika 1. Data logika 1 dikirim ke pin B bit ke-7. Mikrokontroller
mendapatkan data berlogika 1 pada pin B bit ke-7, maka
mikrokontroller akan mengeluarkan logika 1 pada pin A bit ke-2
untuk menghidupkan (ON) kontrol saklar relay lampu. LDR
mempunyai resistansi dibawah 60 kΩ pada saat keadaan
pencahayaan disekitar rumah mulai terang.
=
=
=
×
+
5,22 × 60 Ω
22 Ω + 60 Ω
5,22
= 3,82
× 60 Ω
82 Ω
Terminal masukan non inverting pada ICLM393 akan
mendapatkan masukan tegangan sebesar 3,82 volt. Tegangan
masukan pada terminal non inverting lebih kecil dari tegangan
masukan inverting, maka terminal keluaran pada IC LM393 akan
berlogika 0. Data logika 0 dikirim ke pin B bit ke-7. Mikrokontroller
mendapatkan data berlogika 0 pada pin b bit ke-7, maka
80
mikrokontroller akan mengeluarkan logika 0 pada pin A bit ke-2
untuk mematikan (OFF) kontrol saklar relay lampu.
Gambar 29. Rangkaian saklar otomatis pada lampu.
(Sumber: http://yudidjohan.wordpress.com)
Gambar 30. Skema Rangkaian Sensor Level Air dan Sensor Cahaya.
81
6. Saklar Relay
Skema dasar rangkaian saklar relay mengacu pada artikel “Lampu
otomatis menggunakan photocell (LDR)” yang ditulis oleh Yudi Djohan.
Skema rangkaian lampu otomatis menggunakan photocell adalah seperti
gambar 29. Mofikasi yang dilakukan adalah rangkian saklar relay hanya
menggunakan bagian penyaklaran yang berupa ON/OFF relay, relay
yang digunakan sebanyak tiga buah, dan terdapat rangkaian pemisah
sumber saat terjadi arus balik. Skema rangkaian saklar relay adalah
seperti gambar 31.
Gambar 31. Skema Rangkaian Saklar Relay.
Saklar Relay memiliki komponen utama berupa transistor yang
berfungsi sebagai saklar dan relay DC 6 Volt. Transistor ini akan bekerja
mengaktifkan relay ketika pada bagian basis mendapatkan masukan
logika high atau tegangan 5 volt oleh mikrokontroller, maka transistor
82
akan mangalami saturasi, sehingga coil relay teraliri arus dan menjadi
magnet yang akan menarik kontak-kontak relay. Jika basis transistor
mendapatkan logika low atau tegangan 0 volt, maka transistor akan
berada dalam kondisi cut-off, sehingga coil hampir tidak teraliri arus,
sehingga relay off. Dioda freewheeling berfungsi untuk melindungi
transistor dari tegangan balik yang terlalu besar akibat perubahan arus
pada coil. Sedangkan dioda brigde berfungsi untuk memisahkan sumber
dengan beban saat terjadi arus balik. Penggunaan relay pada rangkaian
Skalar Relay adalah untuk memastikan bahwa beban secara penuh
terhubung atau terputus dengan sumber tegangan.
7. Pembuatan PCB dan Perakitan Komponen
a. Pembuatan PCB
Pembuatan PCB dilakukan dengan menggunakan software
PCB Wizard Unlimited. Adapun proses pembuatan PCB adalah
sebagai berikut:
1) Membuat layout PCB menggunakan software PCB Wizard
Unlimited. Layout yang sudah jadi kemudian dicetak.
2) Layout hasil cetakan kemudian di-photo copy menggunakan
kertas glossy.
3) Sablon layout kertas glossy pada PCB polos menggunakan
setlika listrik.
83
4) PCB yang sudah disablon kemudian dilarutkan menggunakan
larutan ferite clorida (FeCl) agar lapisan tembaga yang tidak
terpakai hilang.
5) Pemeriksaan jalur PCB.
6) Lubangi PCB sesuai dengan pola yang tersablon menggunakan
bor.
7) Bersihkan PCB dari tinta sablon, kemudian lapisi jalur layout
pada PCB dengan pelapis PCB.
b. Tahap perakitan komponen
Pada tahap ini, komponen dipasang pada lubang PCB. Semua
komponen
harus
dipastikan
bahwa
tempat
ataupun
posisi
pemasangannya benar. Setelah selesai, maka komponen dapat
disolder. Cara penyolderan harus benar, agar semua komponen
terpasang dengan kuat.
8. Pembuatan Boks
Pembuatan boks untuk SiMBeR Sebagai Alat Pengatur Beban
rumah Tangga Secara Otomatis Berbasis ATmega16 menggunakan
bahan aklirik transparan dengan ketebalan 2 mm. Boks dibuat berbentuk
balok dengan tinggi 9.5 cm, lebar 13 cm, dan panjang 23 cm. Boks ini
tersusun dari dua bagian yang terpisah, yaitu bagian dasar dan bagian
penutup. Desain ini dibuat untuk memudahkan teknisi saat melakukan
84
pengecekan dan perbaikan. Sedangkan untuk boks Sensor Level Air
menggunakan toples kecil.
LCD Monitor
Tombol Setting
Kabel Power
Fuse
Baterai
Terminal Sensor
Perangkat
Kontrol dan
Pengolah Data
Saklar Relay
Catu Daya
Saklar Power
Terminal
Output Kontrol
Gambar 32. SiMBeR (Sistem Manajemen Beban Rumah Tangga).
Sensor
Level Air
Sensor
Cahaya
Bandul
Pengapung
SiMBeR
Gambar 33. SiMBeR, Sensor Level Air, dan Sensor Cahaya.
85
F. Perancangan Perangkat Lunak
Pada SiMBeR Sebagai Alat Pengatur Beban Rumah Tangga Secara
Otomatis Berbasis ATmega16 diprogram menggunakan bahasa pemrograman
C. Pemrograman dilakukan menggunakan software Code Vision AVR.
Beberapa variabel yang merupakan data seting disimpan ke dalam EEPROM.
Dengan demikian saat sistem tidak mendapatkan catu daya dan hendak
digunakan kembali, pengguna (user) tidak perlu melakukan seting kembali.
Program yang ditulis pada dengan bahasa C akan di-compile, kemudian file
yang berekstensi *.hex akan di-download ke dalam mikrokontroller.
Program SiMBeR Sebagai Alat Pengatur Beban Rumah Tangga
Secara Otomatis Berbasis ATmega16 secara garis besar dapat digambarkan
dalam diagram alir pada gambar 34 sampai dengan gambar 42.
86
Gambar 34. Diagram alir Program Utama.
87
Fasilitas ektrernal interup (INT0) digunakan untuk melakukan seting
waktu (jam, menit, dan detik). Proses perpindahan dari satu menu ke menu
lainnya dilakukan dengan menekan tombol U secara berulang-ulang. Adapun
penjelasan lengkapnya seperti pada gambar 35.
Gambar 35. Diagram alir Subrutin.
88
Fungsi input digunakan untuk seting parameter (batasan). Hal ini
dilakukan agar waktu tetap berjalan pada waktu seting parameter dilakukan.
Adapun penjelasan lengkapnya seperti pada gambar 36 dan gambar 37.
Gambar 36. Diagram alir Menu Seting (awal).
89
Gambar 37. Diagram alir Menu Seting (sambungan).
90
Pada saat tampilan layar menapilkan waktu dan level air (menu
utama). Mode operasi pompa air dapat diubah (ON/OFF) dengan menekan
tombol +. Adapun penjelasan lengkapnya seperti pada gambar 38.
Gambar 38. Diagram alir Seting Mode Operasi Pompa Air.
Pada saat tampilan layar menapilkan waktu dan level air (menu
utama). Mode operasi dispenser dapat diubah (ON/OFF) dengan menekan
tombol -. Adapun penjelasan lengkapnya seperti pada gambar 39.
91
Gambar 39. Seting Mode Operasi Dispenser.
Gambar 40. Diagram alir eksekusi operasi pompa air.
92
Gambar 41. Diagram alir aksekusi operasi dispenser.
Gambar 42. Diagram alir eksekusi operasi lampu.
G. Rencana Pengoperasian dan Pengujian Alat
Pengoperasian alat SiMBeR dilakukan dengan menekan tombol
seting. Tombol seting digunakan untuk memasukkan data-data yang
diperlukan untuk mengoptimalisasi penggunaan pompa air, dispenser dan
lampu. Selanjutnya berdasarkan waktu, seting, dan sensor, SiMBeR akan
berkerja secara otomatis untuk mengontrol kerja operasi pompa air, dispenser
dan lampu. Tombol seting terdiri dari empat buah push button yang memiliki
fungsi masing-masing. Adapun keempat buah tombul tersebut adalah:
93
a. Tombol U berfungsi untuk memilih seting waktu (jam, menit, dan
detik).
b. Tombol S berfungsi untuk memilih menu seting.
c. Tombol + memiliki dua fungsi, yaitu:
 Pada tampilan utama (tanpa melalui menu seting) berfungsi untuk
memilih mode opersi pompa air.
 Pada setiap sub menu (melalui pilihan menu seting) berfungsi
untuk menambah nilai seting waktu.
d. Tombol – memiliki dua fungsi, yaitu:
 Pada tampilan utama (tanpa melalui menu seting) berfungsi untuk
memilih mode opersi dispenser.
 Pada setiap sub menu (melalui pilihan menu seting) berfungsi
untuk mengurangi nilai seting waktu.
1. Alat yang digunakan untuk pengujian dan pengambilan data adalah:
a. SiMBeR
SiMBeR sebagai alat yang akan diuji.
b. Pompa Air Akuarium
Pompa air akuarium sebagai pengganti pompa air sumur. Digunakan
pompa air akuarium agar lebih memudahkan pengamatan saat
pengujian.
94
c. Tanki Tandon Air Mini
Tanki tandon air mini sebagai pengganti tanki tandon air sumur.
Digunakan tanki tandon air mini agar lebih memudahkan
pengamatan saat pengujian.
d. Dispenser
Dispenser sebagai beban rumah tangga yang dikendalikan oleh
SiMBeR.
e. Lampu
Lampu sebagai beban rumah tangga yang dikendalikan oleh
SiMBeR.
f. Multimeter
Multi meter digunakan untuk mengukur tegangan kerja pada catu
daya dan untuk mengetahui koneksi relay.
g. Timer
Timer digunakan untuk membandingkan waktu pada SiMBeR
dengan waktu sebenarnya.
95
2. Lokasi Pengujian dan Pengambilan Data
Pengujian dan pengambilan data dari alat “SiMBeR Sebagai Alat
Pengatur Beban Peralatan Listrik Rumah Tangga Secara Otomatis
Berbasis ATmega16” dilakukan di rumah. Hal ini dikarenakan untuk
pengujian dan pengambilan data dari alat tersebut tidak memerluakan
peralatan khusus yang tersedia di laboratorium dan pengujian ini
memerlukan peralatan rumah tangga sebagai objek yang dikendalikan.
3. Prosedur pengoperasian alat adalah sebagai berikut:
a. Pasang Fuse pada Fusehousing untuk mengaktifkan sistem baterai
cadangan.
b. Posisikan saklar power pada posisi ON untuk menghidupkan alat.
c. Tekan tombol U untuk memilih seting waktu (jam, menit, dan detik).
d. Tekan tombol + untuk mengatur waktu secara bertambah
(increment)
e. Tekan tombol – untuk mengatur waktu secara berkurang (decrement)
f. Tekan tombol S untuk memilih menu seting.
g. Tekan tombol + untuk mengatur waktu secara bertambah
(increment)
h. Tekan tombol – untuk mengatur waktu secara berkurang (decrement)
i. Pada menu utama (tanpa mamilih menu seting), tekan tombol +
berfungsi untuk memilih mode opersi pompa air.
96
j. Pada menu utama (tanpa mamilih menu seting), tekan tombol berfungsi untuk memilih mode opersi dispenser.
4. Bagian alat yang akan diuji meliputi:
a. Rencana pengujian rangkaian catu daya
Tabel 19. Rencana pengujian Power Supply 6 V.
No.
Input Voltage
(volt)
1
2
9
12
IC LM 7806
Output Voltage
(volt)
Tr 2N 3055
Output Voltage
(volt)
Tabel 20. Rencana pengujian Power Supply 8 V.
No. Input
(volt)
1
2
Voltage
IC LM7808
Output Voltage
(volt)
Tr 2N 3055
Output Voltage
(volt)
9
12
b. Rencana pengujian rangkaian Saklar Relay
Tabel 21. Rencana pengujian rangkaian Saklar Relay.
No.
Driver
Relay
1
1
2
2
3
3
Logika
Input
1
0
1
0
1
0
1
-
Relay
2
-
3
-
Keterangan
97
c. Rencana pengujian kesesuaian waktu antara waktu sesungguahnya
dengan waktu pada SiMBeR
Tabel 22. Rencana pengujian kesesuaian waktu antara waktu
sesungguahnya dengan waktu pada SiMBeR.
Waktu
sesungguhnya
Hari ke
Waktu pada
SiMBeR
1
2
3
4
d. Rencana pengujian Fungsi Tombol
Tabel 23. Rencana pengujian fungsi tombol.
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
Tombol
U
S
+
+
-
-
Penekanan
Tombol
1
2
3
4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
2
1
2
3
4
1
2
1
2
3
4
Keterangan
Selisih Waktu
98
e. Rencana pengujian Sensor Level Air
Tabel 24. Rencana pengujian Sensor Level Air.
No.
Limite
Swtich
1
1
2
2
3
3
4
4
Keterangan
(Logika Jalur Input
Sensor)
Kondisi
Tuas tidak tertarik bandul pengapung
Tuas tertarik bandul pengapung
Tuas tidak tertarik bandul pengapung
Tuas tertarik bandul pengapung
Tuas tidak tertarik bandul pengapung
Tuas tertarik bandul pengapung
Tuas tidak tertarik bandul pengapung
Tuas tertarik bandul pengapung
.
f. Rencana pengujian Sensor Cahaya
Tabel 25. Rencana pengujian Sensor Cahaya.
No.
1
2
3
Kondisi Pencahayaan Linkungan
Pencahayaan Cukup Terang
Pencahayaan Cukup Terang (Sensor
Bermasalah)
Pencahayaan kurang (Gelap)
Keterangan
(Logika Jalur Input
Sensor)
99
g. Rencana pengujian SiMBeR saat mengontrol peralatan listrik rumah
tangga
Tabel 26. Rencana pengujian SiMBeR saat mengontrol peralatan
listrik rumah tangga.
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Kondisi
Level air dalam tanki minimal (Level
1) terjadi diluar seting waktu beban
puncak, mode operasi eotopompa
ON.
Level air dalam tanki minimal (Level
1) terjadi didalam seting waktu
beban puncak, mode operasi
eotopompa ON.
Level air dalam tanki minimal (Level
1) terjadi diluar seting waktu beban
puncak, mode operasi eotopompa
OFF.
Level air dalam tanki minimal (Level
1) terjadi didalam seting waktu
beban puncak, mode operasi
eotopompa OFF.
Saat didalam waktu seting gunakan
dispenser, mode operasi eotodispen
ON.
Saat diluar waktu seting gunakan
dispenser, mode operasi eotodispen
ON.
Saat didalam waktu seting gunakan
dispenser, mode operasi eotodispen
OFF.
Saat diluar waktu seting gunakan
dispenser, mode operasi eotodispen
OFF.
Pencahayaan cukup terang
Pencahayaan cukup terang (sensor
bermasalah)
Pencahayaan kurang (gelap)
Status Peralatan Listrik
Pompa Air Dispenser
Lampu
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
BAB IV
HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Pengujian Alat
Pengujian pada SiMBeR sebagai alat pengatur beban peralatan listrik
rumah tangga secara otomatis berbasis ATmega16 dilakukan pada tiap-tiap
bagian atau blok. Hali ini dilakukan untuk memudahkan dalam melakukan
pengamatan.
1. Catu Daya (Power Supply)
Pada rangkaian power supply terdiri dari transformator step down
sebagai penurun tegangan, dioda bridge sebagai penyearah gelombang
penuh, kapasitor sebagai filter, IC regulator tegangan sebagai penyetabil
tegangan, dan transistor sebagai penguat daya. Rangkaian catu daya yang
dibuat tersebut menghasilkan tegangan +12 V, +6 V, dan +8 V. Untuk
mendapatkan tegangan yang stabil sesuai dengan yang diinginkan, maka
digunakan IC regulator teganagan. IC LM7806 digunakan untuk
menghasilkan tegangan sebesar +6 VDC dan IC LM 7808 digunakan
untuk menghasilkan tegangan +8 VDC.
Pengamatan dilakukan dengan mengukur tegangan power supply
menggunakan multimeter. Pengamatan tersebut menghasilkan tegangan
yang tidak jauh berbeda dari tegangan keluaran yang diinginkan. Pada
100
101
bagian ini akan diamati tegangan keluaran dari transformator dan
tegangan keluaran dari IC regulator tegangan LM7806 dan IC regulator
tegangan LM7808. Tegangan keluaran dari transformator stepdown
adalah 10,83 volt AC. Tegangan DC setelag melaui filter adalah 12,98
volt. Arus yang mengalir pada sistem adalah sebesar 280 mA.
=
×
= 12,98
= 3.6
× 0.28
Tabel 27. Hasil pengujian Power Supply 6 V.
No.
Input Voltage
(volt)
1
2
9
12
IC LM 7806
Output Voltage
(volt)
5.83
5.8
=
=
(5.83 + 5.8)
2
(5.21 + 5.24)
2
Tr 2N 3055
Output Voltage
(volt)
5.21
5.24
= 5.815
= 5.225
Berdasarkan hasil pengujian power supply, besarnya tegangan
keluaran IC LM7806 adalah 5.815 volt. Idealnya, besar tegangan
keluaran IC LM7806 adalah 6 volt.
102
Penyimpangan tegangan keluaran sebesar:
=
|6 − 5.815|
× 100% = 3.08%
6
Penyimpangan yang terjadi cukup kecil yaitu sebesar 3.08%.
penyimpangan tersebut masih dalam toleransi. Tegangan keluaran dari
transistor 2N 3055 adalah 5.225 volt dirasa sangat baik. Hal itu dapat
diabaikan mengingat masih dalam daerah operasi perangkat yang dicatu.
Tabel 28. Hasil pengujian Power Supply 8 V.
No.
1
2
Input Voltage
(volt)
9
12
IC LM7808
Output Voltage
(volt)
7.77
7.77
=
Tr 2N 3055
Output Voltage
(volt)
7.41
7.43
(7.41 + 7.43)
2
= 7.42
Berdasarkan hasil pengujian power supply, besarnya tegangan
keluaran IC LM7808 adalah 7.77 volt. Idealnya, besar tegangan keluaran
IC LM7808 adalah 8 volt.
Penyimpangan tegangan keluaran sebesar:
=
|8 − 7.77|
× 100% = 2.875%
8
Penyimpangan yang terjadi cukup kecil yaitu sebesar 2.875%.
penyimpangan tersebut masih dalam toleransi. Tegangan keluaran dari
103
transistor 2N 3055 adalah 7.42 volt dirasa sangat baik. Tegangan
keluaran ini digunakan untuk mencatu rangkaian saklar relay. Dalam
rangkaian saklar relay terdapat dioda bridge yang digunakan untuk
memisahkan sumber catu daya dengan koil relay saat terjadi tegangan
balik.
=
= 7.42
−
− 1.4
= 6.02
Dengan demikian nilai tegangan yang mencatu koil relay sangat
mendekati ideal yaitu 6 volt.
2. Saklar Relay
Rangkaian saklar relay dirancang menggunakan relay DC 6 volt.
Apabila rangkaian mendapatkan logika 1 (high), maka kontak NO di
dalam relay akan terhubung. Sedangkan apabila rangkaian mendapatkan
logika 0 (low), kontak NO di dalam relay akan terputus. Untuk
mengontrol relay digunakan rangkaian driver.
Rangkaian
driver
relay
dirancang
dengan
menggunakan
transistor. Rangkaian ini memanfaatkan transistor sebagai saklar
elektronis yang dapat menghidupkan dan mematikan relay. Setelah
mencapai tegangan kerja, transistor akan berfungsi sebagai skalar
tertutup. Saat demikian, kumparan relay mendapatkan arus listrik. Inti
104
besi akan mejadi magnet dan menarik kontak relay, sehingga kontak NO
menjadi terhubung, dan kontak NC menjadi terputus. Pengujian driver
relay ini memanfaatkan output dari mikrokontroler. Dimana output dari
mikrokontroller ini akan mejadi input dari rangkaian driver relay. Relay
yang digunakan sebagai saklar pada peralatan listrik rumah tangga adalah
relay dengan kapasitas kotak 7A 250 VAC.
= ×
=7
× 250
= 1750
Bila beban peralatan listrik yang dikendalikan dengan relay
mempunyai faktor daya sebesar 0.8.
=
= 1750
× cos
× 0.8 = 1400
Tabel 29. Hasil pengujian rangkaian Saklar Relay.
No.
Driver
Relay
1
1
2
2
3
3
Logika
Input
1
0
1
0
1
0
1
ON
OFF
-
Relay
2
ON
OFF
-
3
ON
OFF
Keterangan
Relay 1 ON
Relay 1 OFF
Relay 2 ON
Relay 2 OFF
Relay 3 ON
Relay 3 OFF
105
3. Kesesuaian Waktu
Tabel 30. Hasil pengujian kesesuaian waktu antara waktu sesungguhnya
dengan waktu pada SiMBeR.
Hari ke
1
2
3
4
Waktu
sesungguhnya
19:41:00
19:41:02
19:41:04
19:41:06
Waktu pada
SiMBeR
19:41:00
19:41:00
19:41:00
19:41:00
Selisih Waktu
00:00:00
00:00:02
00:00:04
00:00:06
Dalam pengujian mengenai kesesuian waktu anatara waktu yang
sesungguhnya dengan waktu pada SiMBeR didapatkan selisih waktu 2
detik dalam waktu 24 jam.
4. Tombol Seting
Dari pengujian tombol seting, didapatkan hasil yang memuaskan.
Hal ini dikarenakan semua tombol berfungsi sesuai dengan yang
diharapkan. Adapun uraikan fungsi masing-masing tombol adalah seperti
pada tabel 31.
106
Tabel 31. Hasil pengujian fungsi tombol.
No. Tombol
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
U
S
+
+
-
Penekanan
Tombol
1
2
3
4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
2
1
2
3
4
1
2
1
2
3
4
Keterangan
Menu seting jam
Menu seting menit
Menu seting detik
Keluar dari menu seting
Menu seting jam beban puncak berawal
Menu seting menit beban puncak berawal
Menu seting jam beban puncak berakhir
Menu seting menit beban puncak berakhir
Menu seting waktu isi tandon air
Menu seting jam gunakan dispenser berawal
Menu seting menit gunakan dispenser berawal
Menu seting jam gunakan dispenser berakhir
Menu seting menit gunakan dispenser berakhir
Keluar dari menu seting
Melalui menu seting, menambah nilai
Melalui menu seting, menambah nilai
Dari Menu Utama, Mode INT-AUTO pompa ON
Dari Menu Utama, Mode INT-AUTO pompa OFF
Dari Menu Utama, Mode INT-AUTO pompa ON
Dari Menu Utama, Mode INT-AUTO pompa OFF
Melalui menu seting, mengurang nilai
Melalui menu seting, mengurang nilai
Dari Menu Utama, Mode INT-AUTO dispenser ON
Dari Menu Utama, Mode INT-AUTO dispenser OFF
Dari Menu Utama, Mode INT-AUTO dispenser ON
Dari Menu Utama, Mode INT-AUTO dispenser OFF
5. Sensor Level Air
Dari pengujian sensor level air, didapatkan hasil yang
memuaskan. Hal ini dikarenakan sensor level air berfungsi sesuai dengan
yang diharapkan. Adapun uraikan pengujian sensor level air adalah
seperti pada tabel 32.
107
Tabel 32. Hasil pengujian Sensor Level Air.
No.
Limite
Swtich
1
1
2
2
3
3
4
4
Kondisi
Tuas tidak tertarik bandul pengapung
Tuas tertarik bandul pengapung
Tuas tidak tertarik bandul pengapung
Tuas tertarik bandul pengapung
Tuas tidak tertarik bandul pengapung
Tuas tertarik bandul pengapung
Tuas tidak tertarik bandul pengapung
Tuas tertarik bandul pengapung
Keterangan
(Logika Jalur Input
Sensor)
1
0
1
0
1
0
1
0
6. Sensor Cahaya
Dari pengujian sensor cahaya, didapatkan hasil yang memuaskan.
Hal ini dikarenakan sensor cahaya berfungsi sesuai dengan yang
diharapkan. Adapun uraikan pengujian sensor cahaya adalah seperti pada
tabel 33.
Tabel 33. Hasil pengujian Sensor Cahaya.
No.
1
2
3
Kondisi Pencahayaan Linkungan
Pencahayaan Cukup Terang
Pencahayaan Cukup Terang (Sensor
Bermasalah)
Pencahayaan kurang (Gelap)
Keterangan
(Logika Jalur Input
Sensor)
0
1
1
7. Pengaturan Operasi Peralatan Listrik Menggunakan SiMBeR
Dari pengujian pengaturan operasi peralatan listrik menggunakan
SiMBeR, didapatkan hasil yang memuaskan. Hal ini dikarenakan
pengaturan operasi peralatan listrik menggunakan SiMBeR berfungsi
sesuai dengan yang diharapkan. Adapun uraikan pengujian pengaturan
108
operasi peralatan listrik menggunakan SiMBeR adalah seperti pada tabel
34.
Tabel 34. Hasil pengujian SiMBeR saat mengontrol peralatan listrik
rumah tangga.
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Kondisi
Level air dalam tanki minimal (Level 1)
terjadi diluar seting waktu beban
puncak, mode operasi eotopompa ON.
Level air dalam tanki minimal (Level 1)
terjadi didalam seting waktu beban
puncak, mode operasi eotopompa ON.
Level air dalam tanki minimal (Level 1)
terjadi diluar seting waktu beban
puncak, mode operasi eotopompa OFF.
Level air dalam tanki minimal (Level 1)
terjadi didalam seting waktu beban
puncak, mode operasi eotopompa OFF.
Saat didalam waktu seting gunakan
dispenser, mode operasi eotodispen ON.
Saat diluar waktu seting gunakan
dispenser, mode operasi eotodispen ON.
Saat didalam waktu seting gunakan
dispenser, mode operasi eotodispen
OFF.
Saat diluar waktu seting gunakan
dispenser, mode operasi eotodispen
OFF.
Pencahayaan cukup terang
Pencahayaan cukup terang (sensor
bermasalah)
Pencahayaan kurang (gelap)
Status Peralatan Listrik
Pompa Air
Dispenser
Lampu
ON
-
-
OFF
-
-
ON
-
-
ON
-
-
-
ON
-
-
OFF
-
-
ON
-
-
ON
-
-
-
OFF
-
-
OFF
-
-
ON
SiMBeR diuji di rumah tinggal dengan batas daya 900VA.
SiMBeR digunakan untuk mengatur beban peralatan listrik rumah tangga
berupa pompa air dengan daya 250 watt, dispenser dengan daya 300 watt
dan lampu hemat energi dengan daya 5 watt. Seting penggunaan
dispenser mulai jam 15.00 sampai dengan jam 07.00 dihari berikutnya.
109
Mode operasi dispenser dan pompa air diseting pada mode IntelegentAutomatic ON. Hasil penghematan energi listrik adalah sebesar 1
kWh/hari. Asumsi tarif per kWh menggunakan tarif listrik residensial
dengan batas daya 900 VA. Tarif pada blok III adalah sebesar Rp 495,/kWh. Penghematan energi listrik yang akan didapatkan untuk satu
rumah adalah seperti pada tabel 35.
Tabel 35. Penghematan energi listrik.
Sehari
Sebulan (30 hari)
Setahun
Penghematan (kWh)
1 kWh
30 kWh
360 kWh
Penghematan (rupiah)
Rp
495,Rp 14.850,Rp 178.200,-
B. Pembahasan
1. Perangkat Keras
SiMBeR sebagai alat pengatur beban peralatan listrik rumah
tangga secara otomatis berbasis Atmega16, dibagi menjadi dua bagian.
Sistem mikrokontroller sebagai rangkaian utama, dan sersor sebagai
masukan data yang akan diolah. Hasil perancangan alat ini terdiri dari
perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software).
Perangkat keras pada alat ini dibuat dengan sistem mekanik yang
terbuat dari lembaran aklirik setebal 2 mm dan menggunakan bebeberapa
komponen elektonik yang berfungsi sebagai perangkat input, perangkat
display, perangkat pengendali, dan perangkat output. Pada perangkat
input terdiri dari beberapa terminal masukan dari sensor dan tombol
110
seting yang digunakan sebagai masukan data ke mikrokontroller.
Perangkat display terdiri dari sebuah LCD yang digunakan untuk
menampilkan waktu dan nilai seting yang ada pada mikrokontroller.
Sedangkan pada bagian output sistem terdiri dari rangkaian saklar relay
yang digunakan untuk mengendalikan beban peralatan listrik rumah
tangga. Dalam menanamkan (men-download) alur kerja pada sistem
mikrokontroller, manggunakan bantuan program compiler yaitu Code
Vision AVR.
Proses kerja alat ini tergantung pada data masukan dari sensor,
seting alat, dan alur kerja yang telah ditetapkan. Masukan data dari
sensor level air dan sensor cahaya akan diolah sedemikian rupa oleh
mikrokontroller. Hasil pengolahan data oleh mikrokontroller akan
dikeluarkan melalui jalur output. Kemudian rangkain saklar relay yang
terhubung dengan jalur output akan melakukan pengendalian peralatan
listrik rumah tangga.
2. Perangkat Lunak
Perangkat lunak digunakan untuk mengatur alur kerja dari
mikrokontroller ATmega16 dalam megendalikan (mengatur) beban
peralatan
listrik
rumah
tangga.
Pemrograman
mikrokontroler
menggunakan bahasa C dengan software Code Vision AVR.
Pemrograman mikrokontroller dengan bahasa C. Pada sistem ini
menggunakan mikrokontroller AVR ATmega16, dan menggunakan
111
crystal dengan frekuensi 11.0592 MHz. Pada bagian awal program
dideklarasikan terlebih dahulu berbagai header yang dipakai. Header
berfungsi untuk memanggil library yang akan digunakan. #include
<mega16.h> menjelaskan bahwa program ini menggunakan source
code
dari
ATmega16
untuk
proses
kompilasi.
#include
<stdlib.h> menjelaskan bahwa program ini menggunakan fungsi
library untuk mengubah (mengonversi) tipe data integer menjadi
karakter pada string. #include <delay.h> menjelaskan bahwa
program
ini
menggunakan
fungsi
tunda
waktu.
#include
<stdio.h> menjelaskan bahwa program ini menggunakan fungsi
standart input dan output pada mikrokontroller. #include <lcd.h>
menjelaskan bahwa program ini menggunakan fungsi LCD yang
bertujuan untuk memudahkan proses interfacing antara program C dan
modul alphanumeric LCD.
Program ini juga memanfaatkan variabel dengan berbagai tipe
data. Semua variabel ditulis dibelakang eeprom
int, maka
variabelnya dengan tipe data integer dan disimpan pada memori
EEPROM. Semua variabel ditulis dibelakang unsigned char, maka
variabelnya dengan tipe data unsigned char. Semua variabel ditulis
dibelakang int, maka variabelnya dengan tipe data integer. Pin A0-A3
difungsikan sebagai output. Pin A4-A7 difungsikan sebagai input. Port B
difungsikan sebagai input. Port C difungsikan sebagai output untuk diinterface dengan LCD. Pin D0 difungsikan sebagai output. Pin D1-D7
112
difungsikan sebagai input. Timer/ Counter 1 diaktifkan denga periode
waktu 100 ms. Ekternal interup (INT0) diaktikan dengan mode low level.
Fasilitas ekternal interup (INT0) digunakan memilih menu seting waktu.
Cara menentukan menu seting waktu (jam, menit, atau detik) adalah
dengan
menekan
tombol
pada
INT0
secara
berulang-ulang.
Menggunakan fungsi tunda waktu pada akhir subroutin bertujuan untuk
memberikan jeda dari satu perintah ke perintah yang lain.
Pin D bit ke-3 digunakan untuk mengubah nilai seting waktu
secara bertambah (increment). Pada saat LCD menampilkan waktu dan
level air (menu utama), pin D bit ke-3 berfungsi untuk mengubah mode
operasi pompa air. Pin D bit ke-5 digunakan untuk mengubah nilai seting
waktu secara berkurang (decrement). Pada saat LCD menampilkan waktu
dan level air (menu utama), pin D bit ke-5 berfungsi untuk mengubah
mode operasi dispenser. Pin D bit ke-4 digunakan untuk memilih menu
seting. Menu seting yang dapat dipilih adalah waktu beban puncak,
waktu isi tandon air , dan waktu penggunaan dispenser. Menggunakan
fungsi tunda waktu bertujuan untuk memberikan jeda dari satu perintah
ke perintah yang lain.
Data sensor level air akan dimasukkan ke dalam mikrokontroller
melaui jalur input pin B bit ke-2, 3, 4, dan 5 . Jika keadaan tanki tandon
air kosong, maka mikrokontroller akan mejalankan prosedur program
sehingga dapat ditentukan apakah pompa air ON jika berada diluar waktu
beban puncak dan pompa air OFF jika berada didalam waktu beban
113
puncak. Data sensor cahaya akan dimasukkan ke dalam mikrokontroller
melaui jalur input pin B bit ke-7. Jika keadaan sekitar sudah gelap maka
mikrokontroller akan memerintahkan saklar relay untuk menghidupkan
lampu. Tetapi bila keadaan sekitar cukup terang atau sudah diatas jam
06.00, maka mikrokontroller akan memerintahkan saklar relay untuk
mematikan lampu. Dispenser akan dimatikan (OFF) dan dihidupkan
(ON) secara otomatis oleh mikrokontroller sesuai dengan seting waktu
penggunaan dispenser. Program pada alat pengatur beban peralatan listrik
rumah tangga dapat dilihat pada lampiran 2.
3. Penghematan Energi Listrik
Pelanggan perusahaan listrik banyak menyalakan (ON) peralatan
listrik dalam waktu bersamaan dimulai dari jam 17.00 hingga jam 22.00.
Hal ini dikarenkan antara jam 17.00 hingga jam 22.00 banyak anggota
keluarga yang menggunakan peralatan listrik. Peralatan listrik rumah
tangga yang banyak digunakan konsumen rumah tangga adalah lampu
penerangan, dispenser, lemari pendingin, rice cooker, komputer, televisi,
mesin cuci, pompa air, kipas angin, setrika, dan radio. Penggunaan energi
listrik pada jam 17.00 sampai dengan 22.00 sangat besar bila
dibandingkan waktu-waktu lain. Alat yang digunakan untuk mengatur
penggunaan peralatan listrik rumah tangga telah dapat dibuat dengan
nama SiMBeR (Sistem Manajemen Beban Rumah Tangga). SiMBeR
adalah alat yang dibuat dengan perangkat pengolah data berupa
114
mikrokontroller AVR ATmega16. SiMBeR dilengkapi pula dengan LCD
monitor dan tombol seting. LCD monitor berfungsi untuk menampilkan
data seting. Tombol seting berfungsi untuk mengubah nilai data. SiMBeR
dapat digunakan untuk mengatur waktu operasional pompa air,
dispenser, dan lampu yang berada diluar ruangan (lampu teras dan lampu
taman).
SiMBeR dapat bekerja untuk mengatur waktu operasional pompa
air agar pompa air beroperasi diluar waktu beban puncak. Pompa air
yang beroperasi diluar waktu beban puncak akan mengurangi besarnya
penggunaan
energi
diwaktu
beban
puncak.
SiMBeR
mengatur
operasional pompa air berdasarkan sensor level air dan waktu beban
puncak. Sensor level air akan mengirimkan data level air didalam tanki
tandon air ke perangkat kontrol dan pengolah data. Perangkat kontrol
akan menghidupkan (ON) pompa air jika tanki tandon air kosong (level
1) dan berada diluar waktu beban puncak. Perangkat kontrol akan
menunda pengisian tanki tandon air bila tanki tandon air yang kosong
terjadi pada waktu beban puncak. Perangkat kontrol akan mematikan
(OFF) pompa air secara otomatis saat tanki tandon air telah penuh (level
4). SiMBeR dapat bekerja untuk mengatur waktu operasional dispenser
agar dispenser dihidupkan (ON) hanya saat digunakan. SiMBeR
mengatur operasional dispenser berdasarkan waktu seting penggunaan
dispenser. SiMBeR mematikan (OFF) dispenser secara otomatis saat
tidak digunakan. Pemilik rumah tidak menggunakan dispenser dalam
115
waktu yang relatif lama yaitu saat bekerja, bepergian, dan istirahat
malam (tidur). Dispenser yang dimatikan (OFF) pada waktu tidak
digunakan akan mengurangi beban penggunaan energi listrik, sehingga
biaya tagihan yang harus dibayar semakin berkurang. SiMBeR dapat
bekerja untuk mengatur waktu operasional lampu yang berada diluar
ruangan (lampu teras dan lampu taman) agar lampu dimatikan (OFF)
pada saat pencahayaan alami sudah cukup terang dan waktu sudah siang.
SiMBeR mengatur operasional lampu berdasarkan sensor cahaya dan
waktu. SiMBeR mematikan (OFF) lampu secara otomatis pada saat
pencahayaan alami sudah cukup terang atau waktu sudah lebih dari jam
06.00. SiMBeR mematikan lampu secara otomatis berdasarkan parameter
waktu digunakan sebagai sistem cadangan pada saat sensor cahaya
mengalami masalah. Operasional lampu dengan sistem sensor cahaya dan
parameter waktu akan lebih efektif dalam program penghematan
penggunaan energi listrik.
SiMBeR dapat digunakan untuk mengatur beban peralatan listrik
rumah tangga berupa pompa air dengan daya 250 watt, dispenser dengan
daya 300 watt dan lampu hemat energi dengan daya 5 watt. SiMBeR
yang digunakan untuk mengatur operasi beban peralatan listrik rumah
tangga dapat menghemat penggunaan energi listrik sebesar 1 kWh/hari.
Asumsi tarif per kWh menggunakan tarif listrik residensial dengan batas
daya 900 VA. Tarif pada blok III adalah sebesar Rp 495,-/kWh.
116
Penghematan energi listrik yang akan didapatkan untuk satu rumah
adalah sebesar Rp 178.200,- dalam satu tahun.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Setelah mengamati dan membahas “Sistem Manajemen Beban Rumah
Tangga (SiMBeR) Sebagai Alat Pengatur Beban Peralatan Listrik Rumah
Tangga Secara Otomatis Berbasis ATmega16”, maka didapatkan kesimpulan:
1. Alat yang digunakan untuk mengatur beban peralatan listrik rumah
tangga telah dapat dibuat dengan nama SiMBeR. SiMBeR dapat
mengatur beban peralatan listrik rumah tangga berupa pompa air,
dispenser, dan lampu.
2. SiMBeR mengatur operasional pompa air berdasarkan sensor level air
didalam tanki tandon air dan waktu beban puuncak. SiMBeR akan
menghidupkan (ON) pompa air saat tanki tandon air kosong dan berada
diluar waktu beban puncak. SiMBeR akan mematikan (OFF) pompa air
saat tanki tandon air sudah penuh. SiMBeR akan menghidupkan (ON)
dispenser pada saat berada dalam waktu seting penggunaan dispenser.
SiMBeR akan mematikan (OFF) dispenser pada saat berada diluar waktu
seting penggunaan dispenser. SiMBeR mengatur operasional lampu
berdasarkan sensor cahaya dan waktu. SiMBeR akan menghidupkan
(ON) lampu saat keadaan disekitar rumah sudah gelap. SiMBeR akan
117
118
mematikan (OFF) lampu saat keadaan disekitar rumah sudah cukup
terang atau waktu sudah lebih dari jam 06.00.
3. SiMBeR yang digunakan untuk mengatur beban peralatan listrik rumah
tangga dapat menghemat penggunaan energi listrik.
B. Keterbatasan
1. Pengiriman data dari sensor level air ke sistem mikrokontroller masih
menggunakan lima kabel, sehingga bila pemasangan SiMBeR jauh dari
tanki tandon air maka biaya yang dibutuhkan untuk pembelian kabel
semakin mahal.
2. Pada sistem ini masih menggunakan sistem rangkaian terpusat, jadi semua
beban peralatan listrik rumah tangga diatur dari satu tempat.
3. Operasi pompa air hanya diluar beban puncak, sehingga pompa air
memungkinkan untuk ON pada tengah malam saat mode IntelegentAutomatic.
4. Dalam mode Intelegent-Automatic ON, dispenser OFF mulai jam 00.00
sampai 03.59.
5. Pada sistem ini hanya dapat digunakan untuk mengatur sebuah pompa air,
sebuah dispenser, dan sebuah lampu.
C. Saran
1. Pengiriman data dari sensor level air ke sistem mikrokontroller masih
menggunakan lima kabel, sehingga bila pemasangan SiMBeR jauh dari
119
tanki tandon air maka biaya yang dibutuhkan untuk pembelian kabel
semakin mahal. Untuk pengembangan lebih lanjut dapat dibuat sensor
level air dengan metode pengiriman data yang lebih hemat dalam
pemakaian kabel.
2. Pada sistem ini masih menggunakan sistem rangkaian terpusat, jadi semua
beban peralatan listrik rumah tangga diatur dari satu tempat. Untuk
pengembangan lebih lanjut dapat dibuat sebuah sistem yang mandiri
untuk menangani satu jenis beban.
3. Operasi pompa air hanya diluar beban puncak, sehingga pompa air
memungkinkan untuk ON pada tengah malam saat mode IntelegentAutomatic ON. Untuk pengembangan lebih lanjut dapat dibuat agar
operasi pompa air dilakukan diluar beban puncak dan waktu istirahat pada
malam hari.
4. Dalam mode Intelegent-Automatic ON, dispenser OFF mulai jam 00.00
sampai 03.59. Untuk pengembangan lebih lanjut dapat dibuat seting
waktu dispenser OFF. Hal ini agar penggunaan lebih sesuai dengan
kebutuhan.
5. Pada sistem ini hanya dapat digunakan untuk mengatur sebuah pompa air,
sebuah disperser, dan sebuah lampu. Untuk pengembangan lebih lanjut
dapat digunakan untuk mengendalikan sampai dengan 15 beban peralatan
listrik rumah tangga.
DAFTAR PUSTAKA
Abimanyu, Anggito. (2004). Kajian-Kajian Dampak Perubahan Trend
Penggunaan Tenaga Listrik Pada Sektor Industri. Diakses pada tanggal 13
April 2011, 20:58 dari
http://www.fiskal.depkeu.go.id/webbkf/kajian/kajian%20dampak%20peru
bahan%20trend%20penggunaan%20Tenaga%20Listrik%20pd%20sektor
%20industri.pdf
Andrianto, Heri. (2008). Pemrograman Mikrokontroler AVR ATMEGA16
Menggunakan Bahasa C (CodeVision AVR). Bandung: Informatika.
Anonim. (2008). Energi dan daya Listrik 9.1. Diakses pada tanggal 15 Maret
2011, 07:24 dari
http://www.crayonpedia.org/mw/Energi_Dan_Daya_Listrik_9.1
Ary, Heryanto, M., & Adi, P., Wisnu. (2008). Pemrograman Bahasa C Untuk
Mikrokontroler ATMEGA8535. Yogyakarta: Andi.
Haryanto, Andri. (2008). Rice Cooker dan Dispenser Paling Boros Listrik.
Diakses pada tanggal 11 April 2011, 22:52 dari
http://bandung.detik.com/read/2008/08/03/140134/982066/486/ricecooker-dan-dispenser-paling-boros-listrik
Husna. (2006). Pengendalian Beban Yang Efektif Terhadap Kepuasan Pelanggan.
Yogyakarta: UGM.
Marsudi, Djiteng. (2005). Pembangkit Energi Listrik. Jakarta: Erlangga.
Prasodjo, Budi. (2006). Teori dan Aplikasi Fisika SMP Kelas IX. Jakarta:
Yudistira.
120
121
Ristek. (2009). Sains & Teknologi. Jakarta: Gramedia.
Subekti, Muhammad. (2010). Stategi Menghadai Krisi Energi Naional. Diakses
pada tanggal 12 April 2011, 01:24 dari
http://www.mediaindonesia.com/read/2010/08/08/159646/68/11/StrategiMenghadapi-Krisis-Energi-Nasional-
Sunomo. (1996). Elektronika II. Yogyakarta: IKIP Yogyakarta.
Wardhana, Lingga. (2006). Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri
ATMega8535 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi. Yogyakarta: Andi.
Wahyono, Endro & Fahamsyah, Sandy. (2008). Super Referensi Rumus Fisika &
Matematika SMP. Jakarta: Kawahmedia.
--------- www.alldatasheet.com Diakses pada tanggal 19 Februari 2010, 14:26.
122
LAMPIRAN
123
124
Lampiran 1. Gambar PCB dan Susunan Komponen
125
126
127
Lampiran 2. Program Mikrokontroller AVR ATmega16 Dengan Bahasa C
/*****************************************************
This program was produced by the
CodeWizardAVR V2.03.4 Standard
Automatic Program Generator
© Copyright 1998-2008 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.
http://www.hpinfotech.com
Project : SiMBeR
Version : Rev.2
Date
: 3/4/2011
Author : Bambang Purwanto
Company : Universitas Negeri Yogyakarta
Comments: Proyek Akhir 2011
Chip type
Program type
Clock frequency
Memory model
: ATmega16
: Application
: 11,059200 MHz
: Small
External RAM size : 0
Data Stack size
: 256
*****************************************************/
#include <mega16.h>
128
#include <stdlib.h>
#include <delay.h>
#include <stdio.h>
// Alphanumeric LCD Module functions
#asm
.equ __lcd_port=0x15 ;PORTC
#endasm
#include <lcd.h>
//variabel global
int kali=0,sisa=0;
int detik=0, menit=0, jam=0;
int ejambepunawal=17, emenitbepunawal=0;
int ejambepunakhir=22, emenitbepunakhir=0;
int eotopompa=0, ewktisi=30, eotodispen=0;
int ejamdispenawal=15, emenitdispenawal=0;
int ejamdispenakhir=7, emenitdispenakhir=0;
unsigned char cdetik[10],cmenit[10],cjam[10];
int pilihset=0,pilihsetalat=0;
unsigned char cjambepunawal[10],cmenitbepunawal[10];
unsigned char cjambepunakhir[10],cmenitbepunakhir[10];
int konwktisi, levelair=0;
int konjam, konmenit;
int konjambepunawal=0, konminetbepunawal=0;
129
int konjambepunakhir=0, konminetbepunakhir=0;
unsigned char cwktisi[10], clevelair[10];
unsigned char cjamdispenawal[10],cmenitdispenawal[10];
unsigned char cjamdispenakhir[10],cmenitdispenakhir[10];
int konjamdispenawal=0, konmenitdispenawal=0,konjambepunawal2;
int konjamdispenakhir=0, konmenitdispenakhir=0;
int lampuluar=0;
// External Interrupt 0 service routine
interrupt [EXT_INT0] void ext_int0_isr(void)
{
// Place your code here
pilihset=pilihset+1;
if (pilihset==1)
//ok
//ok
{
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_putsf("
JAM
");
}
if (pilihset==2)
//ok
{
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_putsf("
MENIT
");
}
if (pilihset==3)
{
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_putsf("
DETIK
");
130
}
if (pilihset==4)
//ok
{
pilihset=0;
pilihsetalat=0;
lcd_clear();
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_putsf("
SiMBeR
");
}
delay_ms(300);
}
// Timer 1 overflow interrupt service routine
interrupt [TIM1_OVF] void timer1_ovf_isr(void)
{
// Reinitialize Timer 1 value
TCNT1H=0xFB;
TCNT1L=0xC8;
// Place your code here
if (pilihset==0)
{
kali=kali+1;
if ((PIND.3==1)&&(PIND.4==0)&&(PIND.5==1))
seting alat
{
pilihsetalat=pilihsetalat+1;
if (pilihsetalat==1)
//ok
//ok, menu
131
{
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("JAM BEBAN PUNCAK");
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_putsf("BERAWAL =
");
itoa(emenitbepunawal,cmenitbepunawal);
itoa(ejambepunawal,cjambepunawal);
lcd_gotoxy(12,1);
lcd_putsf(":");
lcd_gotoxy(13,1);
lcd_puts(cmenitbepunawal);
lcd_gotoxy(10,1);
lcd_puts(cjambepunawal);
lcd_gotoxy(15,1);
lcd_putsf(" ");
}
if (pilihsetalat==2)
//ok
{
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("MNT BEBAN PUNCAK");
}
if (pilihsetalat==3)
//ok
{
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("JAM BEBAN PUNCAK");
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_putsf("BERAKHIR=
");
132
itoa(emenitbepunakhir,cmenitbepunakhir);
itoa(ejambepunakhir,cjambepunakhir);
lcd_gotoxy(12,1);
lcd_putsf(":");
lcd_gotoxy(13,1);
lcd_puts(cmenitbepunakhir);
lcd_gotoxy(10,1);
lcd_puts(cjambepunakhir);
lcd_gotoxy(15,1);
lcd_putsf(" ");
}
if (pilihsetalat==4)
//ok
{
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("MNT BEBAN PUNCAK");
}
if (pilihsetalat==5)
//ok
{
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf(" POMPA AIR
");
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_putsf("WKT ISI =
MNT");
itoa(ewktisi,cwktisi);
lcd_gotoxy(10,1);
lcd_puts(cwktisi);
}
if (pilihsetalat==6)
//ok
133
{
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf(" JAM DISPANSER ");
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_putsf("BERAWAL =
");
itoa(emenitdispenawal,cmenitdispenawal);
itoa(ejamdispenawal,cjamdispenawal);
lcd_gotoxy(12,1);
lcd_putsf(":");
lcd_gotoxy(13,1);
lcd_puts(cmenitdispenawal);
lcd_gotoxy(10,1);
lcd_puts(cjamdispenawal);
lcd_gotoxy(15,1);
lcd_putsf(" ");
}
if (pilihsetalat==7)
//ok
{
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf(" MNT DISPANSER ");
}
if (pilihsetalat==8)
//ok
{
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf(" JAM DISPANSER ");
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_putsf("BERAKHIR=
");
134
itoa(emenitdispenakhir,cmenitdispenakhir);
itoa(ejamdispenakhir,cjamdispenakhir);
lcd_gotoxy(12,1);
lcd_putsf(":");
lcd_gotoxy(13,1);
lcd_puts(cmenitdispenakhir);
lcd_gotoxy(10,1);
lcd_puts(cjamdispenakhir);
lcd_gotoxy(15,1);
lcd_putsf(" ");
}
if (pilihsetalat==9)
//ok
{
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf(" MNT DISPANSER ");
}
if (pilihsetalat==10)
//ok
{
pilihsetalat=0;
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf(" SETING SELESAI ");
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_putsf("
SiMBeR
delay_ms(1000);
kali=kali+10;
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("
");
");
135
}
delay_ms(500);
kali=kali+5;
}
if ((PIND.3==0)&&(PIND.4==1)&&(PIND.5==1))
++
{
if (pilihsetalat==0)
{
eotopompa=eotopompa+1;
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf(" POMPA AIR
");
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_putsf("INT-AUTO=
if (eotopompa==1)
{
lcd_gotoxy(10,1);
lcd_putsf("ON
");
}
if (eotopompa==2)
{
lcd_gotoxy(10,1);
lcd_putsf("OFF ");
eotopompa=0;
}
delay_ms(1000);
");
//ok, seting
136
kali=kali+10;
}
if (pilihsetalat==1)
//ok
{
ejambepunawal=ejambepunawal+1;
//ok
if (ejambepunawal>=24)
{
ejambepunawal=0;
lcd_gotoxy(11,1);
lcd_putsf(" ");
}
itoa(ejambepunawal,cjambepunawal);
lcd_gotoxy(10,1);
lcd_puts(cjambepunawal);
}
if (pilihsetalat==2)
//ok
{
emenitbepunawal=emenitbepunawal+1;
if (emenitbepunawal>=60)
{
emenitbepunawal=0;
lcd_gotoxy(14,1);
lcd_putsf(" ");
}
itoa(emenitbepunawal,cmenitbepunawal);
lcd_gotoxy(13,1);
lcd_puts(cmenitbepunawal);
//ok
137
}
if (pilihsetalat==3)
//ok
{
ejambepunakhir=ejambepunakhir+1;
//ok
if (ejambepunakhir>=24)
{
ejambepunakhir=0;
lcd_gotoxy(11,1);
lcd_putsf(" ");
}
itoa(ejambepunakhir,cjambepunakhir);
lcd_gotoxy(10,1);
lcd_puts(cjambepunakhir);
}
if (pilihsetalat==4)
//ok
{
emenitbepunakhir=emenitbepunakhir+1;
if (emenitbepunakhir>=60)
{
emenitbepunakhir=0;
lcd_gotoxy(14,1);
lcd_putsf(" ");
}
itoa(emenitbepunakhir,cmenitbepunakhir);
lcd_gotoxy(13,1);
lcd_puts(cmenitbepunakhir);
}
//ok
138
if (pilihsetalat==5)
//ok
{
ewktisi=ewktisi+1;
if (ewktisi>=120)
{
ewktisi=0;
lcd_gotoxy(11,1);
lcd_putsf(" ");
}
itoa(ewktisi,cwktisi);
lcd_gotoxy(10,1);
lcd_puts(cwktisi);
}
if (pilihsetalat==6)
//ok
{
ejamdispenawal=ejamdispenawal+1;
if (ejamdispenawal>=24)
{
ejamdispenawal=0;
lcd_gotoxy(11,1);
lcd_putsf(" ");
}
itoa(ejamdispenawal,cjamdispenawal);
lcd_gotoxy(10,1);
lcd_puts(cjamdispenawal);
}
if (pilihsetalat==7)
//ok
//ok
139
{
emenitdispenawal=emenitdispenawal+1;
//ok
if (emenitdispenawal>=60)
{
emenitdispenawal=0;
lcd_gotoxy(14,1);
lcd_putsf(" ");
}
itoa(emenitdispenawal,cmenitdispenawal);
lcd_gotoxy(13,1);
lcd_puts(cmenitdispenawal);
}
if (pilihsetalat==8)
//ok
{
ejamdispenakhir=ejamdispenakhir+1;
if (ejamdispenakhir>=24)
{
ejamdispenakhir=0;
lcd_gotoxy(11,1);
lcd_putsf(" ");
}
itoa(ejamdispenakhir,cjamdispenakhir);
lcd_gotoxy(10,1);
lcd_puts(cjamdispenakhir);
}
if (pilihsetalat==9)
{
//ok
//ok
140
emenitdispenakhir=emenitdispenakhir+1;
//ok
if (emenitdispenakhir>=60)
{
emenitdispenakhir=0;
lcd_gotoxy(14,1);
lcd_putsf(" ");
}
itoa(emenitdispenakhir,cmenitdispenakhir);
lcd_gotoxy(13,1);
lcd_puts(cmenitdispenakhir);
}
delay_ms(500);
kali=kali+5;
}
if ((PIND.3==1)&&(PIND.4==1)&&(PIND.5==0))
{
if (pilihsetalat==0)
{
eotodispen=eotodispen+1;
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf(" DISPENSER
");
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_putsf("INT-AUTO=
if (eotodispen==1)
{
");
//ok, seting -
141
lcd_gotoxy(10,1);
lcd_putsf("ON
");
}
if (eotodispen==2)
{
lcd_gotoxy(10,1);
lcd_putsf("OFF ");
eotodispen=0;
}
delay_ms(1000);
kali=kali+10;
}
/*
if (pilihsetalat==1)
//ok
{
ejambepunawal=ejambepunawal-1;
if (ejambepunawal==-1)
{
ejambepunawal=23;
}
itoa(ejambepunawal,cjambepunawal);
if (ejambepunawal<10)
{
lcd_gotoxy(11,1);
lcd_putsf(" ");
}
lcd_gotoxy(10,1);
//ok
142
lcd_puts(cjambepunawal);
}
if (pilihsetalat==2)
//ok
{
emenitbepunawal=emenitbepunawal-1;
//ok
if (emenitbepunawal==-1)
{
emenitbepunawal=59;
}
itoa(emenitbepunawal,cmenitbepunawal);
if (ejambepunawal<10)
{
lcd_gotoxy(14,1);
lcd_putsf(" ");
}
lcd_gotoxy(13,1);
lcd_puts(cmenitbepunawal);
}
if (pilihsetalat==3)
//ok
{
ejambepunakhir=ejambepunakhir-1;
if (ejambepunakhir==-1)
{
ejambepunakhir=23;
}
itoa(ejambepunakhir,cjambepunakhir);
if (ejambepunakhir<10)
//ok
143
{
lcd_gotoxy(11,1);
lcd_putsf(" ");
}
lcd_gotoxy(10,1);
lcd_puts(cjambepunakhir);
}
if (pilihsetalat==4)
//ok
{
emenitbepunakhir=emenitbepunakhir-1;
if (emenitbepunakhir==-1)
{
emenitbepunakhir=59;
}
itoa(emenitbepunakhir,cmenitbepunakhir);
if (ejambepunakhir<10)
{
lcd_gotoxy(14,1);
lcd_putsf(" ");
}
lcd_gotoxy(13,1);
lcd_puts(cmenitbepunakhir);
}
if (pilihsetalat==5)
{
ewktisi=ewktisi-1;
if (ewktisi==-1)
//ok
//ok
144
{
ewktisi=99;
}
itoa(ewktisi,cwktisi);
if (ewktisi<10)
{
lcd_gotoxy(11,1);
lcd_putsf(" ");
}
lcd_gotoxy(10,1);
lcd_puts(cwktisi);
}
if (pilihsetalat==6)
//ok
{
ejamdispenawal=ejamdispenawal-1;
if (ejamdispenawal==-1)
{
ejamdispenawal=23;
}
itoa(ejamdispenawal,cjamdispenawal);
if (ejamdispenawal<10)
{
lcd_gotoxy(11,1);
lcd_putsf(" ");
}
lcd_gotoxy(10,1);
lcd_puts(cjamdispenawal);
//ok
145
}
if (pilihsetalat==7)
//ok
{
emenitdispenawal=emenitdispenawal-1;
//ok
if (emenitdispenawal==-1)
{
emenitdispenawal=59;
}
itoa(emenitdispenawal,cmenitdispenawal);
if (ejamdispenawal<10)
{
lcd_gotoxy(14,1);
lcd_putsf(" ");
}
lcd_gotoxy(13,1);
lcd_puts(cmenitdispenawal);
}
if (pilihsetalat==8)
//ok
{
ejamdispenakhir=ejamdispenakhir-1;
if (ejamdispenakhir==-1)
{
ejamdispenakhir=23;
}
itoa(ejamdispenakhir,cjamdispenakhir);
if (ejamdispenakhir<10)
{
//ok
146
lcd_gotoxy(11,1);
lcd_putsf(" ");
}
lcd_gotoxy(10,1);
lcd_puts(cjamdispenakhir);
}
if (pilihsetalat==9)
//ok
{
emenitdispenakhir=emenitdispenakhir-1;
if (emenitdispenakhir==-1)
{
emenitdispenakhir=59;
}
itoa(emenitdispenakhir,cmenitdispenakhir);
if (ejamdispenakhir<10)
{
lcd_gotoxy(14,1);
lcd_putsf(" ");
}
lcd_gotoxy(13,1);
lcd_puts(cmenitdispenakhir);
}
delay_ms(500);
kali=kali+5;
*/
}
//ok
147
if ((PIND.3==1)&&(PIND.4==1)&&(PIND.5==1)&&(pilihsetalat!=0))
{
if (kali>10)
{
sisa=kali-10;
kali=10;
}
if (kali==10)
{
if (++detik>=60)
{
detik=0;
if(++menit>=60)
{
menit=0;
if (++jam>=24)
{
jam=0;
}
}
}
kali=sisa;
sisa=0;
}
}
//ok
148
if ((PIND.3==1)&&(PIND.4==1)&&(PIND.5==1)&&(pilihsetalat==0))
{
if (kali>10)
{
sisa=kali-10;
kali=10;
}
if (kali==10)
{
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("
");
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_putsf("
");
if (++detik>=60)
{
detik=0;
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("
");
if(++menit>=60)
{
menit=0;
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("
if (++jam>=24)
");
//ok
149
{
jam=0;
detik=2;
//Rev.1, kompensasi menyamakan
waktu (reset error)
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("
");
}
}
}
kali=sisa;
sisa=0;
itoa(detik,cdetik);
itoa(menit,cmenit);
itoa(jam,cjam);
lcd_gotoxy(5,0);
lcd_putsf(":");
lcd_gotoxy(6,0);
lcd_puts(cdetik);
lcd_gotoxy(2,0);
lcd_putsf(":");
lcd_gotoxy(3,0);
lcd_puts(cmenit);
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_puts(cjam);
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_putsf("
SiMBeR
");
150
}
konmenit=menit*100/60;
konjam=(jam*100)+konmenit;
konwktisi=(ewktisi*100)/60;
//ok
konminetbepunawal=(emenitbepunawal*100)/60;
konjambepunawal=(ejambepunawal*100)+konminetbepunawal;
konjambepunawal2=konjambepunawal-konwktisi;
konminetbepunakhir=(emenitbepunakhir*100)/60;
konjambepunakhir=(ejambepunakhir*100)+konminetbepunakhir;
if
((PINB.2==1)&&(PINB.3==1)&&(PINB.4==1)&&(PINB.5==1))
//pompa air, ok
{
levelair=4;
PORTA.0=0;
}
else if ((PINB.2==1)&&(PINB.3==1)&&(PINB.4==1)&&(PINB.5==0))
{
levelair=4;
}
else if ((PINB.2==1)&&(PINB.3==1)&&(PINB.4==0)&&(PINB.5==0))
{
151
levelair=3;
}
else if ((PINB.2==1)&&(PINB.3==0)&&(PINB.4==0)&&(PINB.5==0))
{
levelair=2;
if (eotopompa==1)
//intelegent automatic
{
if ((konjam>=konjambepunawal2)&&(konjam<konjambepunawal))
{
PORTA.0=1;
}
}
}
else if ((PINB.2==0)&&(PINB.3==0)&&(PINB.4==0)&&(PINB.5==0))
{
levelair=1;
if (eotopompa==1)
//intelegent automatic
{
if (konjam<konjambepunawal)
//ok
{
PORTA.0=1;
}
if (konjam>=konjambepunakhir)
{
PORTA.0=1;
}
}
//ok
152
if (eotopompa==0)
//manual
{
PORTA.0=1;
}
}
else
{
PORTA.0=0;
levelair=0;
lcd_gotoxy(11,0);
lcd_putsf("ERROR");
}
if (levelair!=0)
{
itoa(levelair,clevelair);
lcd_gotoxy(11,0);
lcd_putsf("LEV=");
lcd_gotoxy(15,0);
lcd_puts(clevelair);
}
konmenitdispenawal=((emenitdispenawal*100)+3000)/60;
//dispenser, ok
konjamdispenawal=((ejamdispenawal*100)-100+konmenitdispenawal);
konmenitdispenakhir=((emenitdispenakhir*100)+1500)/60;
153
konjamdispenakhir=(ejamdispenakhir*100)+konmenitdispenakhir;
if (eotodispen==1)
//intelegent automatic
{
if (konjam>=konjamdispenawal)
//ok
{
PORTA.1=1;
}
if ((konjam<konjamdispenawal)&&(jam<4))
//ok
{
PORTA.1=0;
}
if ((jam>=4)&&(konjam<konjamdispenakhir)) //ok
{
PORTA.1=1;
}
if ((konjam>=konjamdispenakhir)&&(konjam<konjamdispenawal)) //ok
{
PORTA.1=0;
}
}
if (eotodispen==0)
//manual
{
PORTA.1=1;
}
if (PINB.7==0)
//lampu luar, ok
154
{
lampuluar=0;
PORTA.2=0;
}
else if (PINB.7==1)
{
lampuluar=1;
PORTA.2=1;
}
if ((jam>=6)&&(jam<17)&&(lampuluar==1))
kerja 17-06
{
PORTA.2=0;
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_putsf(" SiMBeR
LL");
}
}
}
}
// Declare your global variables here
void main(void)
{
// Declare your local variables here
//batas waktu
155
// Input/Output Ports initialization
// Port A initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=Out Func2=Out Func1=Out
Func0=Out
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=0 State2=0 State1=0 State0=0
PORTA=0x00;
DDRA=0x0F;
// Port B initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In
Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTB=0x00;
DDRB=0x00;
// Port C initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In
Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTC=0x00;
DDRC=0x00;
// Port D initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In
Func0=Out
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=P State1=T State0=0
PORTD=0x04;
DDRD=0x01;
156
// Timer/Counter 0 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer 0 Stopped
// Mode: Normal top=FFh
// OC0 output: Disconnected
TCCR0=0x00;
TCNT0=0x00;
OCR0=0x00;
// Timer/Counter 1 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: 10,800 kHz
// Mode: Normal top=FFFFh
// OC1A output: Discon.
// OC1B output: Discon.
// Noise Canceler: Off
// Input Capture on Falling Edge
// Timer 1 Overflow Interrupt: On
// Input Capture Interrupt: Off
// Compare A Match Interrupt: Off
// Compare B Match Interrupt: Off
TCCR1A=0x00;
TCCR1B=0x05;
TCNT1H=0xFB;
TCNT1L=0xC8;
ICR1H=0x00;
ICR1L=0x00;
157
OCR1AH=0x00;
OCR1AL=0x00;
OCR1BH=0x00;
OCR1BL=0x00;
// Timer/Counter 2 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer 2 Stopped
// Mode: Normal top=FFh
// OC2 output: Disconnected
ASSR=0x00;
TCCR2=0x00;
TCNT2=0x00;
OCR2=0x00;
// External Interrupt(s) initialization
// INT0: On
// INT0 Mode: Low level
// INT1: Off
// INT2: Off
GICR|=0x40;
MCUCR=0x00;
MCUCSR=0x00;
GIFR=0x40;
// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization
TIMSK=0x04;
158
// Analog Comparator initialization
// Analog Comparator: Off
// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off
ACSR=0x80;
SFIOR=0x00;
// LCD module initialization
lcd_init(16);
// Global enable interrupts
#asm("sei")
while (1)
{
// Place your code here
if ((PIND.3==0)&&(PIND.5==1))
//ok
{
if (pilihset==1)
//ok, setting bertahap ++
{
jam=jam+1;
//ok
if (jam==24)
{
jam=0;
lcd_gotoxy(1,0);
lcd_putsf(" ");
}
159
itoa(jam,cjam);
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_puts(cjam);
}
if (pilihset==2)
//ok, setting bertahap ++
{
menit=menit+1;
//ok
if (menit==60)
{
menit=0;
lcd_gotoxy(4,0);
lcd_putsf(" ");
}
itoa(menit,cmenit);
lcd_gotoxy(3,0);
lcd_puts(cmenit);
}
if (pilihset==3)
//ok, setting bertahap ++
{
detik=detik+1;
//ok
if (detik==60)
{
detik=0;
lcd_gotoxy(7,0);
lcd_putsf(" ");
160
}
itoa(detik,cdetik);
lcd_gotoxy(6,0);
lcd_puts(cdetik);
}
delay_ms(300);
}
/*
if ((PIND.3==1)&&(PIND.5==0))
{
if (pilihset==1)
//ok, setting bertahap --
{
jam=jam-1;
//ok
if (jam==-1)
{
jam=23;
}
itoa(jam,cjam);
if (jam<10)
{
lcd_gotoxy(1,0);
lcd_putsf(" ");
}
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_puts(cjam);
}
//ok
161
if (pilihset==2)
//ok, setting bertahap --
{
menit=menit-1;
//ok
if (menit==-1)
{
menit=59;
}
itoa(menit,cmenit);
if (menit<10)
{
lcd_gotoxy(4,0);
lcd_putsf(" ");
}
lcd_gotoxy(3,0);
lcd_puts(cmenit);
}
if (pilihset==3)
//ok, setting bertahap --
{
detik=detik-1;
//ok
if (detik==-1)
{
detik=59;
}
itoa(detik,cdetik);
if (detik<10)
{
162
lcd_gotoxy(7,0);
lcd_putsf(" ");
}
lcd_gotoxy(6,0);
lcd_puts(cdetik);
}
delay_ms(300);
}
*/
};
}
163
Lampiran 3. Tarif Dasar Listrik Untuk Keperluan Rumah Tangga
164
Lampiran 4. Fitur Mikrokontroller AVR ATmega16
165
Lampiran 5. Foto-Foto Pengujian Alat
166
167