BAB III PERANCANGAN DAN CARA KERJA SISTEM

BAB III
PERANCANGAN DAN CARA KERJA SISTEM
Pada bab ini akan dibahas mengenai perancangan sistem beserta cara kerja
dari rangkaian elektrik, karakteristik sensor serta program yang digunakan penulis
dalam penyusunan alat “Aplikasi Sistem Kendali Pencahayaan Ruangan
Menggunakan Modul GSM Berbasis Mikrokontroller”.
3.1. Perancangan Hardware
Perancangan hardware pada skripsi ini yaitu seperti terlihat pada gambar 3.1.
Blok diagram perancangan sistem yang akan dibuat sebuah sistem kendali pencahayaan
ruangan melalui SMS dan kontrol pencahayaan berdasarkan
sensor cahaya.
Perancangan hardware dilakukan berdasarkan kebutuhan dari aplikasi ini yaitu
terdiri dari mikrokontroller, modul GSM, lampu, sensor cahaya LDR dan relay.
Dari blok diagram tersebut mikrokontroller bekerja berdasarkan perintah dari
telepon genggam melalui modul GSM untuk menyalakan atau mematikan lampu
pertama, ketiga dan keempat. Sedangkan lampu kedua berfungsi berdasarkan
sensor cahaya. Kondisi keadaan keseluruhan lampu dapat dilaporkan ke telepon
genggam.
24 25 Gambar 3.1. Blok Diagram Perancangan Sistem
Rancangan penempatan komponen terlihat seperti pada gambar 3.2 yaitu
menggunakan 4 buah lampu 5 watt 170-240 V / 50Hz , 5 buah LDR , 4 relay,
mikrokontroller dan modul GSM.
LDR1 berfungsi untuk mendeteksi mati
hidupnya lampu 1. LDR2 berfungsi untuk mendeteksi mati hidupnya lampu 2.
LDR4 berfungsi untuk mendeteksi mati hidupnya lampu 3. LDR5 berfungsi untuk
mendeteksi mati hidupnya lampu 4. Sedangkan LDR3 berfungsi untuk
mengkontrol mati hidupnya lampu 2. Relay digunakan untuk mengontrol lampu
yang memiliki tegangan besar dari sebuah perintah mikrokontroller yang
berintegrasi dengan modul GSM.
26 Gambar 3.2. Rancangan penempatan komponen
3.2. Perancangan Elektrik
Di dalam pembuatan perangkat kerasnya (hardware) alat ini terdapat
beberapa bagian elektrik yang dibutuhkan, yaitu :
3.2.1. Rangkaian LDR
Pendektesi cahaya pada aplikasi ini menggunakan DI-MLDR (DIMultifunction LDR) adalah modul sensor cahaya berbasis sensor LDR (Light
Dependent Resistor) atau biasa juga disebut dengan photoresistor, yaitu
komponen elektronika yang bersifat resistif yang resistansinya berubah jika
kecerahan cahaya yang mengenai permukaan berubah. Modul sensor cahaya ini
beroperasi dengan tegangan 3,5 – 5,5 VDC dan memiliki dua jenis keluaran
(output) yaitu analog dan digital. Jenis keluaran analog ini berkisar 0VDC sampai
dengan 5VDC sedangkan keluaran digital merupakan logika 0 dan logika 1.
27 Gambar 3.3. Rangkaian Sensor LDR
Pada rangkaian modul sensor cahaya seperti gambar 3.4 ini beroperasi
dengan PIN sumber tegangan yaitu PIN VCC ke tegangan sumber positif (3,5 –
5,5 VDC) dan PIN GND ke tegangan sumber negative atau nol. Data terukur
adalah tingkat kecerahan di sekitar sensor. Semakin gelap, semakin besar
tegangan analog keluaran sensor. Data dari komparator (COMP) akan berupa
diskrit: COMP akan berlogika 0 (0 VDC) saat malam (gelap) ditandai dengan
menyalanya LED indikator berwarna hijau, dan COMP akan berlogika 1 (5 VDC)
saat siang (terang).
Gambar 3.4. Layout rangkaian sensor DI-MLDR
28 Dalam rangkaian DI-MLDR ini terdapat 5 PIN yang masing-masing
memiliki fungsi seperti yang tertera pada tabel 3.1. Fungsi yang dipakai dalam
rangkaian sensor ini adalah hanya PIN sumber tegangan positif dan negative
rangkaian dan PIN COMP yaitu tegangan keluaran yang memiliki fungsi 0 =
nyala dan 1 = padam.
Tabel 3.1. Fungsi PIN
No
PIN
Fungsi
1.
GND
Sumber tegangan (-) rangkaian
2.
VCC
Sumber tegangan (+) rangkaian
3.
ANA
Vout analog (0 – 5 VDC)
4.
CTRL
Kendali LED (0 = nyala; 1 = padam)
5.
COMP
Vout diskrit (logika 0 dan 1)
Tingkat referensi kecerahan siang dan malam pada sensor ini dapat diatur
dengan menambahkan resistor pada R-ref1 dan atau R-ref2 seperti terlihat pada
tabel 3.2.
Tabel 3.2. Tingkat Referensi Kecerahan dengan R-ref1 dan R-ref2
R-ref1 (K
(Ohm)
HI-Z
HI-Z
HI-Z
HI-Z
15
5,1
1,8
R-ref2 (K
(Ohm)
1,8
5,1
15
HI-Z
HI-Z
HI-Z
HI-Z
Vref
(Volt)
0,66
1,26
1,88
2,50
3,12
3,74
4,34
COMP Aktif (Data
(COMP=0)
Terang s.d Gelap
Cukup Terang s.d Gelap
Sedikit Terang s.d Gelap
Sedikit Gelap
Cukup Gelap
Gelap
Sangad Gelap
Keterangan tabel 3.2 :
Hi-Z = impedansi tinggi = R-ref tidak dipasang.
29 1K8 = coklat-kelabu-merah-emas
5K1 = hijau-coklat-merah-emas
15K = coklat-hijau-jingga-emas
3.2.2. Rangkaian Relay
Rancangan aplikasi ini menggunakan electronic switch atau yang biasa
disebut relay ini berfungsi untuk mengendalikan ON/OFF listrik berdaya besar
pada lampu 5 watt 170-240 V / 50Hz yang digunakan. Rangkaian ini
menggunakan relay HKE HRS4H-S dengan tegangan 5V DC seperti pada gambar
3.5. DI-Relay adalah modul relay SPDT (Single Pole Double Throw) yang
memiliki ketahanan yang baik terhadap arus dan tegangan yang besar, baik dalam
bentuk AC maupun DC. Port relay R1 dan R2 pada masing-masing relay ini
terhubung dengan port mikrokontroller PA2, PA3, PA4 dan PA5 ini akan bekerja
menyalakan atau mematikan lampu berdasarkan perintah program dan port relay
yang terhubung ke lampu pada masing-masing relay adalah port com1 dan com2.
Gambar 3.5. Rangkaian relay
30 3.2.3. Rangkaian Minimum Sistem AVR
Alat ini menggunakan Microcontroller AVR ATMega16 untuk pengendaliannya
yang membutuhkan Vcc 4,5 V - 9 V.
Port yang digunakan pada mikrokontroller
ATMega 16 untuk input LDR yaitu port C, port A yang terhubung ke relay untuk
menjalankan program menyalakan atau mematikan lampu. Sedangkan led pada
mikrokontroller yaitu dari PC0 sampai dengan PC4 merupakan kondisi dari LDR1 sampai
dengan LDR5. Gambar 3.6 merupakan gambar layout minimum system.
Gambar 3.6. Layout Minimum System AVR
3.3.
Cara Kerja Sistem
Keseluruhan sistem kerja alat ini yaitu mengkontrol lampu melalui jarak jauh
menggunakan media telepon genggam dan control lampu berdasarkan intensitas cahaya.
Gambar 3.7 merupakan flowchart dari inisialisasi pada program. Inisialisasi tersebut
dimulai dengan pernyataan awal yang kemudian menginisialisasikan REGFILE =
“M16def.DAT” yaitu bahwa program baskom AVR yang dibuat untuk ATMega16.
Selanjutnya yaitu inisialisasi dari masing-masing port, pin, constanta dan variable yang
terdapat pada kaki-kaki ATMega16 tersebut. Setelah menginisialisasikan semuanya baru
program dapat dimulai dari bagian START seperti pada flowchart program.
31 Dalam flowchart tersebut terbagi 4 bagian yang sebenarnya keseluruhannya
menjadi satu bagian. Kondisi awal START mikro menginisialisaasi dua kondisi yaitu
untuk LDR3 dimana kondisi tersebut menjalankan instruksi lampu kedua mati atau hidup.
Jika kondisi LDR3 mendapatkan intensitas cahaya yang gelap maka lampu kedua akan
menyala dan sebaliknya ketika LDR3 mendapatkan intensitas cahaya terang maka lampu
kedua akan mati. Kondisi yang lainnya yaitu mengaktifkan led pada PC7 jika keadaan
mikrokontroller dan program tidak terjadi error, ketika terjadi error maka led PC7 akan
mati. Kemudian setelah semua berjalan dengan baik aplikasi dapat digunakan. Ketika
aplikasi ini mendapat perintah melalui SMS maka led PC5 dan PC6 akan berkedip-kedip
dan kemudian program akan membaca perintah tersebut dan mengeksekusinya. Setelah
instruksi berjalan mikrokontroller akan mengirim kembali hasil eksekusi program
tersebut ke telepon genggam yang digunakan dalam SMS tadi. Pengiriman SMS ke
pengguna telepon genggam dapat dilihat dari berkedipnya led PC5 dan PC6. Kemudian
program tersebut kembali dari awal menunggu perintah selanjtnya melalui telepon
genggam.
32 Gambar 3.7. Flowchart program keseluruhan