26 BAB III METODOLOGI PENELITIAN A. Metode

BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
A. Metode Penelitian
Metode yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah metode
deskriptif dan metode eksperimen sedangkan teknik yang digunakan adalah studi
literatur. Melalui metode deskriptif penulis akan menguraikan permasalahan yang
dibahas secara jelas. Sedangkan metode eksperimen dilakukan untuk merancang
serta membuat kontrol nyala lampu, tirai, dan kipas angin menggunakan energi
surya. Data yang akan diambil juga diperoleh melalui metode eksperimen. Data
yang diambil diantaranya tegangan, arus, dan waktu saat pengisian dan
pengosongan akumulator. Selain itu, diambil pula data intensitas cahaya yang
digunakan untuk menentukan tegangan referensi pada rangkaian sensor, tegangan
keluaran sensor cahaya, serta tegangan masukan dan keluaran mikrokontroler.
Sebelum melakukan perancangan, dilakukan studi literatur terhadap
beberapa materi yang diperlukan, diantaranya proses konversi dari energi surya
menjadi energi listrik, sistem penyimpanan berikut cara kerjanya, konsep
perbandingan tegangan, LED, dan motor DC yang akan digunakan sebagai
penggerak tirai serta kipas angin.
B. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian direncanakan akan dilaksanakan pada :
Waktu Pelaksanaan
: April - September 2013
Tempat Pelaksanaan : Laboratorium Bahan dan Komponen Mikroelektronika,
Pusat
Penelitian
Elektronika
dan
Telekomunikasi-
Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (PPET-LIPI), Jl.
Cisitu 21/154D Komplek LIPI Sangkuriang Gd.20 Bandung 40135 Telp. 022-2504660, 2504661 Fax. 0222504659.
26
Wida Lidiawati, 2014
OPTIMALISASI PEMANFAATAN MODUL SURYA SEBAGAI CATU DAYA PADA LAMPU, TIRAI, DAN KIPAS
ANGIN OTOMATIS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
27
Wida Lidiawati, 2014
OPTIMALISASI PEMANFAATAN MODUL SURYA SEBAGAI CATU DAYA PADA LAMPU, TIRAI, DAN KIPAS
ANGIN OTOMATIS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
27
C. Alat dan Bahan
1.
Hardware
a. Modul surya
b. Akumulator 6 V 4,5 Ah
c. Resistor (220R, 2k2, 4k7, 10k, 18k, 20k, )
d. Resistor multiturn
e. Kapasitor (22 pF, 100 pF, 10uF)
f. Dioda (1N4148, 1N4001)
g. Dioda zener 6,2V
h. Transistor (2N3904, 2N3906, MOSFET IRF9530N)
i. LM317
j. Light Emitting Diode (LED)
k. Light Dependent Resistors (LDR)
l. ATmega 8535
m. Crystal
n. Driver L293D
o. Motor DC
p. Push Buton
q. Akrilik+lem akrilik
r. Gergaji
s. Downloader DT-HiQ AVR USB ISP mkII
2.
Software
a. CodevisionAVR Version 2. 04. 9 Evaluation
b. Proteus 7 Profesional
D. Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian ini dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu tahap
persiapan, tahap perancangan, dan tahap pembuatan. Tahap persiapan merupakan
ide awal sistem yang diikuti dengan mencari literatur dari berbagai sumber. Tahap
perancangan adalah merancang sistem secara keseluruhan yang kemudian akan
Wida Lidiawati, 2014
OPTIMALISASI PEMANFAATAN MODUL SURYA SEBAGAI CATU DAYA PADA LAMPU, TIRAI, DAN KIPAS
ANGIN OTOMATIS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
28
diaplikasikan pada tahap pembuatan. Tahapan-tahapan secara keseluruhan dapat
digambarkan melalui diagram alir di bawah ini (gambar 3.1):
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
Adapun penjelasan dari masing-masing tahapan adalah sebagai berikut:
1.
Tahap Persiapan
Secara garis besar, sistem otomatisasi lampu, tirai, dan kipas angin ini
terdiri dari modul surya, charge controller, akumulator, sensor cahaya (LDR),
komparator, mikrokontroler 8535, driver motor DC, LED, dan motor DC. Adapun
diagram blok sistem secara keseluruhan ditunjukkan oleh gambar 3.2 :
Wida Lidiawati, 2014
OPTIMALISASI PEMANFAATAN MODUL SURYA SEBAGAI CATU DAYA PADA LAMPU, TIRAI, DAN KIPAS
ANGIN OTOMATIS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
29
Modul Surya
Charge
Controller
akumulator
(a)
LED
Sensor
Cahaya
Komparator
Mikrokontroler
8535
Driver Motor
DC
Motor DC
(b)
Gambar 3.2 Diagram Blok Perangkat Keras (a) Sistem Catu Daya (b) Sistem
Otomatisasi
Modul surya akan menghasilkan tegangan ketika permukaannya terkena
cahaya matahari. Tegangan yang dihasilkan akan disimpan di dalam akumulator.
Proses pengisian dan pengosongan akumulator diatur oleh charge controller.
Ketika akumulator digunakan oleh beban sampai tegangan akumulator berada
pada nilai tertentu, maka dilakukan proses pengisian akumulator. Namun, proses
pengisian ini hanya dapat dilakukan ketika terdapat cahaya (pada siang hari).
Setelah kondisi pengisian tercapai maka charge controller akan menghentikan
proses pengisian karena jika tidak akumulator bisa rusak.
Akumulator kemudian dihubungkan dengan beban yang terdiri dari
rangkaian sensor dan rangkaian kontrol. Pada rangkaian sensor, sensor yang
digunakan adalah LDR. LDR digunakan untuk mengukur intensitas cahaya.
Setelah tegangan keluaran sensor dibandingkan dengan tegangan referensi,
tegangan akan masuk ke mikrokontroler. Data kemudian diolah di mikrokontroler
yang telah diinjeksikan program. Hasil pengolahan data akan direpresentasikan
oleh nyala LED dan perputaran motor DC. Kemudian akan dianalisis bagaimana
optimalisasi pemanfaatan modul surya sebagai catu daya pada lampu, tirai, dan
kipas angin otomatis.
Wida Lidiawati, 2014
OPTIMALISASI PEMANFAATAN MODUL SURYA SEBAGAI CATU DAYA PADA LAMPU, TIRAI, DAN KIPAS
ANGIN OTOMATIS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
30
2.
Tahap Perancangan
Ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam tahap perancangan. Hal
itu menyangkut perancangan perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak
(software) yang akan dijabarkan sebagai berikut:
a.
Perancangan Maket dan Konstruksi Mekanik
Dimensi maket rumah pada penelitian ini berukuran 352525 cm.
Maket dibuat menggunakan bahan akrilik. Akrilik dipotong sesuai ukuran yang
diinginkan dengan bantuan cutter. Kemudian bagian yang satu dengan yang
lainnya direkatkan menggunakan lem akrilik. Sistem mekanik diperlukan untuk
menggerakkan tirai dan kipas angin. Tirai digerakkan oleh motor DC yang dapat
berputar searah jarum jam dan berlawanan arah jarum jam. Sistem mekanik pada
tirai menggunakan pulley dan benang yang dihubungkan dengan motor DC yang
dapat dilihat pada gambar 3.3. Motor DC dan pulley diletakkan sepusat sehingga
pulley akan mengikuti pergerakan motor DC.
Benang
Pulley
Tirai
Motor DC
Gambar 3.3 Desain Konstruksi Mekanik untuk Menggerakkan Tirai
Sedangkan untuk kipas angin, motor DC dihubungkan sepusat dengan
baling-baling sehingga baling-baling akan mengikuti pergerakan motor DC.
Desain kipas angin ditunjukkan oleh gambar 3.4.
Wida Lidiawati, 2014
OPTIMALISASI PEMANFAATAN MODUL SURYA SEBAGAI CATU DAYA PADA LAMPU, TIRAI, DAN KIPAS
ANGIN OTOMATIS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
31
Motor DC
Gambar 3.4 Desain Konstruksi Mekanik untuk Menggerakkan Kipas Angin
b.
Perancangan Charge Controller
Charge controller pada penelitian ini digunakan untuk mengatur arus
untuk pengisian ke akumulator agar tidak overcharging dan overvoltage serta
mengatur arus yang dibebaskan dari akumulator agar akumulator tidak full
discharge dan overloading. Prinsip kerja dari charge controller adalah saat
akumulator sudah penuh terisi maka secara otomatis pengisian arus dari modul
surya berhenti. Charge controller akan mengisi akumulator sampai level tegangan
tertentu, kemudian apabila level tegangan drop, maka akumulator akan diisi
kembali.
Charge controller pada penelitian ini terdiri dari satu input (dua terminal)
yang terhubung dengan output modul surya dan satu output (dua terminal) yang
terhubung dengan akumulator. Akumulator yang digunakan memiliki kapasitas
penyimpanan daya dengan output tegangan 6V 4,5 Ah. Adapun perancangan dari
charge controller dapat dilihat pada gambar 3.5.
Wida Lidiawati, 2014
OPTIMALISASI PEMANFAATAN MODUL SURYA SEBAGAI CATU DAYA PADA LAMPU, TIRAI, DAN KIPAS
ANGIN OTOMATIS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
32
Q4
R11
2N3906
10k
D5
3
10k
C3
1
R8
10k
4k7
D3
6,2V
2
Q5
IRF9530N
1
RV2
LED-GREEN
2
J2
10k
1
2
C2
LM317
AKUMULATOR
R4
100pF
2
D2
LED-RED
VO
D1
K
MODUL SURYA
K
1
2
A
A
ADJ
J1
R7
100pF
3
10k
1N5402
U1
VI
R2
88%
R1
220R
Q3
2N3904
Q2
R9
2N3904
18k
RV1
3
5k
1
20k
73%
R5
R12
2k2
Q1
R3
2N3904
4k7
D4
1N4148
R10
1k
Gambar 3.5 Rangkaian Charge Controller
Transistor Q2 dan Q3 membentuk penguat diferensial yang akan
menguatkan selisih antara tegangan referensi dengan tegangan umpan balik dari
potensiometer RV1. Tegangan referensi diatur melalui regulator tegangan LM317.
Output diambil dari kolektor transistor Q2 yang akan mengaktifkan gate
MOSFET Q5. Ketika tegangan umpan balik dari RV1 meningkat maka arus
kolektor pada transistor Q2 akan meningkat sedangkan pada Q1 akan menurun.
Hal ini menyebabkan gate pada Q5 tidak aktif karena Vgs dari Q5 menurun.
Dioda D5 digunakan sebagai dioda proteksi yang berfungsi untuk mencegah arus
listrik DC yang berasal dari akumulator tidak masuk ke modul surya.
c.
Perancangan Sensor Cahaya
Sensor cahaya yang digunakan adalah Light Dependent Resistor (LDR).
Karakteristik LDR adalah nilai resistansi yang berubah-ubah sesuai dengan
intensitas cahaya yang diterimanya. Semakin tinggi intensitas cahaya yang
diterima LDR, maka semakin rendah nilai resistansi dari LDR. Berdasarkan
literatur, nilai resistansi LDR dalam keadaan gelap sebesar 10 MΩ dan dalam
keadaan terang sebesar 1 kΩ. Diharapkan tegangan keluaran saat kondisi terang
adalah mendekati nilai Vcc sedangkan saat gelap mendekati 0 V. Berdasarkan
Wida Lidiawati, 2014
OPTIMALISASI PEMANFAATAN MODUL SURYA SEBAGAI CATU DAYA PADA LAMPU, TIRAI, DAN KIPAS
ANGIN OTOMATIS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
33
prinsip pembagi tegangan maka dipergunakan resistor dengan nilai resistansi
sebesar 10 kΩ.
VCC
R1
10k
LDR1
32.1
Vo
Gambar 3.6 Rangkaian Sensor Cahaya
Tegangan keluaran dari rangkaian sensor cahaya dirumuskan sebagai:
(3.1)
maka,
(3.2)
(3.3)
Namun, karena lampu didesain untuk menyala pada saat kondisi tidak
terlalu gelap, maka digunakan komparator. Komparator digunakan untuk
membandingkan nilai tegangan referensi dengan tegangan keluaran sensor.
Tegangan referensi akan ditentukan berdasarkan data tegangan dan intensitas yang
diperoleh dari hasil pengukuran.
d.
Driver Motor DC
Wida Lidiawati, 2014
OPTIMALISASI PEMANFAATAN MODUL SURYA SEBAGAI CATU DAYA PADA LAMPU, TIRAI, DAN KIPAS
ANGIN OTOMATIS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
34
Driver yang digunakan adalah L293D. Pada motor DC, driver ini
digunakan untuk menggerakkan motor, mengatur arah putaran motor DC,
menghentikan motor, dan melindungi motor dari kerusakan elektronik. Driver ini
dikendalikan oleh mikrokontroler yang telah diinjeksikan program di dalamnya.
Driver ini memiliki dua input power yaitu Vcc yang berfungsi sebagai power
untuk IC L293D dan input power motor DC. Dua input power ini berfungsi
karena IC bekerja pada tegangan kerja 5 V sedangkan motor DC biasanya
mempunyai tegangan kerja 6-36 V.
e.
Light Emitting Diode (LED)
LED bertindak sebagai lampu. LED yang digunakan akan disusun secara
seri-paralel untuk mendapatkan cahaya yang cukup terang. LED akan disimpan di
dua titik, yaitu di dalam dan luar rumah. Adapun susunan LED ditunjukkan oleh
gambar 3.7:
6V
D1
D3
D5
D7
D9
D11
D13
D14
LED
LED
LED
LED
LED
LED
LED
LED
D2
D4
D6
D8
D10
D12
D15
D16
LED
LED
LED
LED
LED
LED
LED
LED
Gambar 3.7 Susunan LED
f.
Motor DC
Motor DC digunakan untuk menggerakkan tirai dan kipas angin. Motor
DC akan berputar searah jarum jam untuk menutup tirai, kemudian berputar
berlawanan arah jarum jam untuk membuka tirai. Arah putaran motor DC ini
dapat diubah dengan mengubah polaritasnya. Polaritas motor DC dalam rangkaian
ini dikendalikan oleh driver motor DC.
Wida Lidiawati, 2014
OPTIMALISASI PEMANFAATAN MODUL SURYA SEBAGAI CATU DAYA PADA LAMPU, TIRAI, DAN KIPAS
ANGIN OTOMATIS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
35
g.
Mikrokontroller ATMEGA 8535
Mikrokontroler merupakan otak dari sistem otomatisasi lampu, tirai, dan
kipas angin. Mikrokontroler membutuhkan sistem minimum untuk dapat bekerja.
Sistem minimum adalah rangkaian minimal dimana mikrokontroler dapat bekerja.
Sistem minimum untuk mikrokontroler hanya menghubungkan pin VCC dan
AVCC ke +5 V, pin GND dan AGND ke ground, serta pin reset tidak
dihubungkan apa-apa atau dapat menggunakan push button untuk memaksa pin
RESET menjadi nol. Kristal eksternal dihubungkan pada pin XTAL1 dan XTAL2.
Proses download program ke IC mikrokontroler dapat menggunakan
sistem download secara In-System Programming (ISP). In-System Programmable
Flash on-chip mengizinkan memori program untuk dapat diprogram ulang dalam
sistem menggunakan hubungan serial Serial Peripheral Interface (SPI). SPI
menggunakan empat sinyal, yaitu Master Out Slave In (MOSI), Master In Slave
Out (MISO), Serial Clock (SCK), Chip Select (~CS) atau Slave Select (~SS).
Gambar
3.8
menunjukkan
sistem
minimum
dan
programmer
untuk
mikrokontroler ATmega 8535:
Wida Lidiawati, 2014
OPTIMALISASI PEMANFAATAN MODUL SURYA SEBAGAI CATU DAYA PADA LAMPU, TIRAI, DAN KIPAS
ANGIN OTOMATIS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
36
2
4
6
8
10
VCC
J1
1
3
5
7
9
CWR-300-10-0000
D1
R1
U1
1
2
3
4
5
6
7
8
220R
LED-RED
14
15
16
17
18
19
20
21
C1
22pF
X1
C2
13
12
9
CRYSTAL
22pF
PB0/T0/XCK
PB1/T1
PB2/AIN0/INT2
PB3/AIN1/OC0
PB4/SS
PB5/MOSI
PB6/MISO
PB7/SCK
PD0/RXD
PD1/TXD
PD2/INT0
PD3/INT1
PD4/OC1B
PD5/OC1A
PD6/ICP1
PD7/OC2
XTAL1
XTAL2
RESET
PA0/ADC0
PA1/ADC1
PA2/ADC2
PA3/ADC3
PA4/ADC4
PA5/ADC5
PA6/ADC6
PA7/ADC7
PC0/SCL
PC1/SDA
PC2
PC3
PC4
PC5
PC6/TOSC1
PC7/TOSC2
AREF
AVCC
40
39
38
37
36
35
34
33
22
23
24
25
26
27
28
29
32
30
ATMEGA8535
VCC
C3
10u
R4
4k7
Gambar 3.8 Sistem Minimum dan Programmer ATmega 8535
Mikrokontroler mempunyai empat port yaitu PORT A, PORT B, PORT C,
dan PORT D. Port-port tersebut berfungsi sebagai masukan ataupun keluaran.
Dalam sistem otomatisasi ini port yang digunakan adalah PORT A, PORT B, dan
PORT D. Adapun alamat-alamat port yang digunakan adalah sebagai berikut:
PA.0 = masukan dari sensor cahaya
PA.2 = masukan dari saklar 1 (lampu)
PA.3 = masukan dari saklar 2 (tirai)
PA.4 = masukan dari saklar 3 (kipas angin)
PB.5 = SPI Bus Master Output (MOSI)
PB.6 = SPI Bus Master Input (MISO)
PB.7 = SPI Bus Serial Clock (SCK)
Wida Lidiawati, 2014
OPTIMALISASI PEMANFAATAN MODUL SURYA SEBAGAI CATU DAYA PADA LAMPU, TIRAI, DAN KIPAS
ANGIN OTOMATIS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
37
PC.0 = keluaran LED
PC.1 = keluaran motor DC (kipas angin)
PD.0 = inable 1 driver motor DC (tirai)
PD.1 = inable 2 driver motor DC (tirai)
PD.5 = enable driver motor DC (tirai)
Keluaran port PC.0 dihubungkan ke relay supaya tegangan yang masuk ke
LED sebesar 6 V. Jika tidak dihubungkan ke relay maka tegangan yang masuk ke
LED hanya sebesar keluaran port mikrokontroler yaitu kurang lebih sebesar 5 V.
Motor DC yang digunakan untuk menggerakkan tirai dihubungkan ke kaki output
driver motor DC yaitu kaki nomor tiga dan enam. Gambar 3.9 menunjukkan
rangkaian sistem kontrol yang digunakan:
VCC
J1
2
4
6
8
10
1
3
5
7
9
D21
R1
220R
LED-RED
CWR-300-10-0000
VCC
VCC
D5
D7
1N4001
1N4001
U1
6V
VCC
+88.8
D4
D6
1N4001
1N4001
8
3
6
11
14
OUT1 VS
OUT2
OUT3
OUT4 GND
DM
16
VSS
GND
IN1
IN2
EN1
EN2
IN3
IN4
2
7
1
9
10
15
1
2
3
4
5
6
7
8
14
15
16
17
18
19
20
21
L293D
PD0/RXD
PD1/TXD
PD2/INT0
PD3/INT1
PD4/OC1B
PD5/OC1A
PD6/ICP1
PD7/OC2
XTAL1
XTAL2
RESET
VCC
ATMEGA8535
PA0/ADC0
PA1/ADC1
PA2/ADC2
PA3/ADC3
PA4/ADC4
PA5/ADC5
PA6/ADC6
PA7/ADC7
PC0/SCL
PC1/SDA
PC2
PC3
PC4
PC5
PC6/TOSC1
PC7/TOSC2
AREF
AVCC
40
39
38
37
36
35
34
33
SENSOR CAHAYA
22
23
24
25
26
27
28
29
32
30
R5
R3
R2
220R
220R
220R
6V
+88.8
13
12
9
PB0/T0/XCK
PB1/T1
PB2/AIN0/INT2
PB3/AIN1/OC0
PB4/SS
PB5/MOSI
PB6/MISO
PB7/SCK
RL1
OMIH-SH-105D
C1
R4
22pF
X1
C2
4k7
CRYSTAL
D3
D1
D2
LED-RED
LED-RED
LED-RED
D14
D12
D13
LED-RED
LED-RED
LED-RED
22pF
C3
10u
Gambar 3.9 Rangkaian Sistem Otomatisasi
h.
Catu Daya
Wida Lidiawati, 2014
OPTIMALISASI PEMANFAATAN MODUL SURYA SEBAGAI CATU DAYA PADA LAMPU, TIRAI, DAN KIPAS
ANGIN OTOMATIS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
38
Catu daya atau power supply adalah sebuah peralatan penyedia tegangan
atau sumber daya untuk peralatan elektronika dengan prinsip mengubah tegangan
listrik yang tersedia dari jaringan distribusi transmisi listrik ke level yang
diinginkan sehingga berimplikasi pada pengubahan daya listrik. Rangkaian catu
daya digunakan untuk memenuhi tegangan yang dibutuhkan dan menstabilkannya.
Catu daya yang digunakan dalam rangkaian ini adalah akumulator yang
mempunyai tegangan kerja 6 V dan kapasitas 4,5 Ah. akumulator ini sekaligus
menjadi beban dari modul surya. Pengisian dan pengosongan akumulator diatur
oleh charge controller. Keluaran dari akumulator akan digunakan oleh keluaran
sistem dalam hal ini LED dan motor DC sedangkan untuk sensor dan kontroler
tegangan kerja dari akumulator akan diregulasi menggunakan 7805 (gambar 3.10).
U1
7805
1
VI
VO
3
TEGANGAN OUTPUT
2
GND
TEGANGAN INPUT
Gambar 3.10 Rangkaian Regulator Tegangan
i.
Perangkat Lunak (Software)
Perangkat lunak yang digunakan dalam penelitian ini adalah Proteus 7
Profesional dan CodeVisionAVR C Compiler, Version 2.04.9 Evaluation. Proteus
digunakan untuk menggambar rangkaian dan membuat layout PCB. Dalam
software ini terdapat komponen-komponen elektronika yang digunakan dalam
rangkaian sehingga memudahkan pembuatan gambar rangkaian dan layout PCB.
Selain itu, hasil rangkaian yang telah dibuat pun dapat disimulasikan sehingga
dapat diketahui apakah ada bagian yang salah atau tidak. Sedangkan
CodeVisionAVR digunakan untuk menuliskan program yang akan diinjeksikan ke
dalam mikrokontroler. Program yang telah dibuat, disimpan dalam ekstensi *.c.
Kemudian program di-compile menjadi ekstensi *.hex. Setelah itu, file *.hex
Wida Lidiawati, 2014
OPTIMALISASI PEMANFAATAN MODUL SURYA SEBAGAI CATU DAYA PADA LAMPU, TIRAI, DAN KIPAS
ANGIN OTOMATIS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
39
tersebut di-downloadkan ke dalam minimum sistem ATmega 8535. Sebelum
membuat program yang akan diinjeksikan ke dalam mikrokontroler, terlebih
dahulu dibuat flowchart supaya tidak ada langkah yang terlewat. Berikut
flowchart (gambar 3.11) dalam sistem yang akan dibuat:
Mulai
Inisialisasi
PORTA.0 = input sensor
PORTC.0 = output LED
PORTC.1 = output motor DC
PORTD.0&1 = output motor DC
motor
Tidak
Input LDR
=1?
Ya
Matikan LED
Nyalakan LED
Buka Tirai
Tutup Tirai
Nyalakan Kipas
Angin
Matikan Kipas
Angin
Selesai
Wida Lidiawati, 2014
OPTIMALISASI PEMANFAATAN MODUL SURYA SEBAGAI CATU DAYA PADA LAMPU, TIRAI, DAN KIPAS
ANGIN OTOMATIS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
40
Gambar 3.11 Diagram Alir Program
Berdasarkan gambar 3.11 Aliran program diawali dengan inisialisasi input
dan output. Kemudian selanjutnya program dirancang dan dibuat sebagai berikut:
1) Sensor cahaya (PINA.0) akan berlogika 1 jika intensitas cahaya yang diterima
LDR rendah dan berlogika 0 jika intensitas cahaya yang diterima LDR tinggi.
2) Ketika sensor cahaya berlogika 1 maka mikrokontroler akan memberikan
logika 1 ke PORTC.0 sehingga lampu akan menyala. Selain itu,
mikrokontroler juga memberikan logika 0 ke inable 1 (PORTD.0) dan logika
1 ke inable 2 (PORTD.1) driver motor DC. Motor yang akan berputar searah
jarum jam yang digunakan untuk menutup tirai. Motor akan berputar selama
delay (200 ms) kemudian berhenti. Mikrokontroler juga akan memberikan
logika 0 pada PORTC.1 untuk mematikan kipas angin.
3) Ketika sensor cahaya berlogika 0 maka mikrokontroler akan memberikan
logika 0 ke PORTC.0 sehingga lampu akan mati. Selain itu, mikrokontroler
juga memberikan logika 1 ke inable 1 (PORTD.0) dan logika 0 ke inable 2
(PORTD.1) driver motor DC. Motor akan berputar berlawanan arah jarum
jam yang digunakan untuk membuka tirai. Motor akan berputar selama delay
(200 ms) kemudian berhenti. Mikrokontroler juga akan memberikan logika 1
pada PORTC.1 untuk menyalakan kipas angin.
4) Lampu, tirai, dan kipas angin juga dapat dikendalikan dengan switch manual.
Hal ini dilakukan supaya pada kondisi tertentu lampu, tirai, dan kipas angin
tidak bergantung pada sensor. Namun, untuk lampu switch hanya dapat
digunakan pada siang hari karena di desain pada malam hari, lampu harus
menyala. Switch untuk lampu terdapat pada PINA.2, tirai pada PINA.3, dan
kipas angin pada PINA.4. Cara kerja switch sama dengan sensor yang telah
dijelaskan pada poin sebelumnya.
3.
Tahap Pembuatan
Wida Lidiawati, 2014
OPTIMALISASI PEMANFAATAN MODUL SURYA SEBAGAI CATU DAYA PADA LAMPU, TIRAI, DAN KIPAS
ANGIN OTOMATIS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
41
a.
Pembuatan Perangkat Keras (Hardware)
Skematik rangkaian charge controller, sensor cahaya, dan mikrokontroler
direalisasikan ke dalam PCB menggunakan software Proteus 7 Profesional. Untuk
memulai menjalankan program ISIS Proteus, buka program melalui menu Start|
All Program| Proteus 7 Profesional | ISIS 7 profesional atau melaui desktop
dengan double click lambang ISIS 7 Profesional.
Gambar 3.12 Tampilan Awal ISIS Proteus
Toolbar yang sering digunakan untuk memnuat skematik rangkaian dan
melakukan ditunjukkan pada gambar 3.13.
Gambar 3.13 Toolbar ISIS 7 Profesional
Berikut ini fungsi dari asing-masing toolbar:
1) Selection Mode merupakan kursor.
Wida Lidiawati, 2014
OPTIMALISASI PEMANFAATAN MODUL SURYA SEBAGAI CATU DAYA PADA LAMPU, TIRAI, DAN KIPAS
ANGIN OTOMATIS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
42
2) Component Mode digunakan untuk memunculkan part atau komponen yang
akan digunakan.
3) Wire
Label
Mode digunakan
untuk
memberikan
label
pada
wire
(kabel/koneksi).
4) Text Script Mode digunakan untuk menambahkan text script pada lembar
kerja, biasanya digunakan untuk memberikan keterangan atau catatan.
5) Buses Mode digunakan untuk memfungsikan wire sebagai bus (bus adalah
kumpulan dari beberapa koneksi).
6) Terminals Mode digunakan untuk memunculkan terminal, seperti power,
ground, input, output dan bidir (bidirectional).
7) Graph Mode digunakan untuk menampilkan berbagai bentuk sinyal digital
maupun analog dalam bentuk grafik.
8) Generator Mode digunakan sebagai penghasil (generator) sinyal DC, sinus,
clock dan beberapa sinyal lainnya.
9) Virtual Instruments Mode merupakan sebuah virtual instrumentasi yang
biasanya digunakan sebagai alat penampil bentuk gelombang, instrumentasi
pengukuran dan lainnya.
10) 2D Graphics Line Mode merupakan sebuah wire atau koneksi yang
menghubungkan antara komponen-komponen, dengan kata lain adalah kabel.
11) 2D Graphics Text Mode digunakan untuk menampilkan teks 2 dimensi.
12) Play digunakan untuk menjalankan simulasi.
13) Pause digunakan untuk mem-pause simulasi.
14) Stop digunakan untuk menghentikan simulasi.
Hal pertama yang dilakukan sebelum meletakkan komponen ke dalam
lembar kerja adalah mencari komponen dari library. Setelah seluruh komponen
yang akan digunakan untuk membangun skematik rangkaian telah lengkap,
langkah selanjutnya adalah memindahkan komponen-komponen yang terdapat
pada objek selector pada window editing. Kemudian hubungkan komponen sesuai
rangkaian yang akan dibuat. Simpan dokumen yang telah dibuat.
Wida Lidiawati, 2014
OPTIMALISASI PEMANFAATAN MODUL SURYA SEBAGAI CATU DAYA PADA LAMPU, TIRAI, DAN KIPAS
ANGIN OTOMATIS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
43
Setelah skematik rangkaian dibuat di ISIS, selanjutnya adalah membuat
layout PCB melalui program ARES. Setelah skematik dibuat di ISIS, klik icon
Netlist Transfer to ARES yang terletak pada pojok kanan atas (
). Mulailah
meletakkan komponen ke dalam lembar kerja. Jalur dapat dibuat manual atau
otomatis. Jalur manual dapat dibuat dengan menghubungkan trace yang diatur
melalui toolbar track mode. Sedangkan jalur otomatis dapat dibuat dengan
mengklik Tools| Auto Router| Begin Routing.
Hasil pembuatan layout PCB secara keseluruhan dapat dilihat pada
lampiran 4. Untuk merealisasikan layout PCB ke dalam bentuk yang
sesungguhnya dapat dibuat PCB sendiri atau diserahkan ke toko penerima jasa
pembuatan PCB. Dalam penelitian ini PCB dibuat di toko pembuatan PCB.
Setelah PCB selesai dibuat, tahapan selanjutnya adalah pemasangan
komponen. Proses ini biasanya disebut dengan soldering. Bahan yang digunakan
untuk melekatkan komponen adalah timah. Penyedot timah dan tang pemotong
pun harus dipersiapkan untuk mengantisipasi kesalahan-kesalahan yang mungkin
terjadi pada proses soldering.
Tahapan pada proses soldering adalah memanaskan solder sampai solder
tersebut mampu mencairkan timah. Kemudian masukkan kaki-kaki komponen
pada lubang yang telah terbentuk pada PCB sesuai dengan jalurnya. Pemasangan
komponen sebaiknya dimulai dengan komponen pasif terlebih dahulu dan untuk
komponen seperti IC sebaiknya jangan menyolder langsung pada PCB, gunakan
soket supaya IC tidak terkena panas dari penyolderan, selain itu soket juga
mempermudah saat penggantian IC jika IC rusak. Pemasangan komponen
dilakukan satu persatu. Setelah komponen dipasang lakukan penyolderan,
kemudian potong kaki-kaki komponen menggunakan tang pemotong.
b.
Pemrograman Mikrokontroler
Mikrokontoler dapat bekerja karena terdapat program yang telah
diinjeksikan. Program yang digunakan pada penelitian ini menggunakan bahasa C
yang dibuat dengan CodeVisionAVR.
Wida Lidiawati, 2014
OPTIMALISASI PEMANFAATAN MODUL SURYA SEBAGAI CATU DAYA PADA LAMPU, TIRAI, DAN KIPAS
ANGIN OTOMATIS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
44
Untuk memulai menjalankan CodeVisionAVR, buka program melalui
menu Start| All Program| CodeVision| CodeVisionAVR C Compiler atau melaui
desktop dengan double click lambang CodeVisionAVR. Pilih File| New| Pilih File
Type→Project. Saat muncul tampilan konfirmasi dan menanyakan apakah akan
menggunakan CodeWizard untuk membuat project baru, pilih yes. Kemudian
akan tampil konfigurasi USART, Analog Comparator, ADC, SPI, I2C, 1 Wire, 2
Wire, LCD, Bit-Banged, Project Information, Chip, Port, External IRQ, dan
Timer. Atur program yang akan dibuat melalui CodeWizard. Setelah
mengonfigurasi project, pilih File| Generate, Save, and Exit. Kemudian beri nama
file source (*.c), file project (*.prj), dan file project codewizard (*.cwp) sehingga
akan tampil source code yang telah dibuat seperti ditunjukkan gambar 3.14.
Gambar 3.14 Code Program (Source Code)
Setelah berhasil membuat program menggunakan CodeWizardAVR,
tambahkan variabel dan instruksi-instruksi tambahan ke dalam program. Jika
sudah membuat program, compile program, pilih Project| Compile. Jika ada
kesalahan, klik keterangan error atau warning yang terdapat pada bagian
messages, kemudian letak kesalahan akan ditampilkan, perbaiki kesalahan
tersebut dan compile kembali. Jika sudah tidak terjadi error, pilih Project| Build.
Wida Lidiawati, 2014
OPTIMALISASI PEMANFAATAN MODUL SURYA SEBAGAI CATU DAYA PADA LAMPU, TIRAI, DAN KIPAS
ANGIN OTOMATIS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
45
Untuk memasukkan program yang sudah dibuat ke dalam mikrokontroler, lakukan
terlebih dahulu setting programmer, pilih Settings| Programmer. Dalam penelitian
ini digunakan downloader DT-HiQ AVR USB ISP Miki sehingga dalam setting
programmer dipilih Atmel AVRISP MkII (USB).
Kemudian pastikan program yang akan dimasukkan dikonfigurasi terlebih
dahulu sehingga tidak salah memasukkan program. Untuk mengonfigurasi file
program klik Project| Configure, dan tambahkan file program yang akan
dimasukkan ke dalam mikrokontroler. Kemudian klik After Build dan centang
program the chip.
Setelah itu, pilih Project| Build atau dengan menekan shift+F9, sehingga
akan tampil kotak dialog seperti gambar 3.15. Klik Program the chip, tunggu
beberapa saat sampai proses pengisian program ke mikrokontroler selesai dan
mikrokontroler pun dapat digunakan. Sebelum mengeksekusi program pada
rangkaian, pastikan rangkaian terhubung dengan baik.
Wida Lidiawati, 2014
OPTIMALISASI PEMANFAATAN MODUL SURYA SEBAGAI CATU DAYA PADA LAMPU, TIRAI, DAN KIPAS
ANGIN OTOMATIS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
46
Gambar 3.15 Memasukkan Program ke Mikrokontroler
Wida Lidiawati, 2014
OPTIMALISASI PEMANFAATAN MODUL SURYA SEBAGAI CATU DAYA PADA LAMPU, TIRAI, DAN KIPAS
ANGIN OTOMATIS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu