aplikasi kontrol pada pengendalian atap jemuran berbasis

APLIKASI KONTROL PADA PENGENDALIAN ATAP JEMURAN
BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA16
Galih Anindita8, Edy Setiawan9
ABSTRACT
Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi mendorong orang untuk lebih
mengembangkan pengetahuan dan keterampilan mereka, terutama pada
aplikasi kontrol otomatis. Sekarang lulusan dari sekolah menengah untuk
lulusan perguruan tinggi kejuruan dituntut untuk dapat terjun ke lapangan
atau bisa langsung menangani pekerjaan. Hal yang pembahasan artikel ini
akan memberikan pengetahuan tentang aplikasi desain "Application
Control di Roof Pengendalian ATMEGA16 Mikrokontroler Berbasis".
Hasil pengujian yang dilakukan pada kontrol ini memberikan hasil
efisiensi waktu dan biaya, kontrol aplikasi ini diharapkan dapat
memberikan pemahaman mendasar dari sistem dasar kontrol otomatis,
dan juga pemahaman dan penerapan mikrokontroler, sensor cahaya dan
sensor hidro
Kata kunci: mikrokontroler, LDR, Sensor hidro
ABSTRACT
Advances in science and technology encourages people to further
develop their knowledge and skills, especially on automatic control
applications. Now it graduates from secondary schools to graduates of
vocational colleges are required to be able to plunge into the field or can
directly handle a job. Of the things that the discussion of this article will
provide knowledge about the design application "Application Control on
Roof Control ATMEGA16 Microcontroller Based". The results of tests
already performed on this control applications deliver results time and
cost efficiency, control of the application is expected to provide a
fundamental understanding of the basic system of automatic control , and
also an understanding and application of microcontroller, sensor light
and hydro sensors.
Keyword: Microcontroller, LDR, Sensor Hydro
8
9
Dosen Jurusan Keselamatan dan Kesehatan Kerja PPNS Surabaya
Dosen Jurusan Teknik Kelistrikan Kapal PPNS Surabaya
74
Pendahuluan
Dalam kegiatan sehari-hari pada zaman
yang modern ini, setiap orang pada
umumnya menginginkan sesuatu yang
serba praktis dan efisien. Begitu banyak
kegiatan yang sering dilakukan setiap
hari, akan tetapi membuat orang
melupakan hal-hal yang dianggap kecil
terhadap benda yang dimilikinya sendiri
tetapi sebenarnya begitu penting. Salah
satu contohnya dalam hal menjemur
pakaian.Pada saat selesai mencuci
pakaian, tentunya juga perlu menjemur
pakaian agar kering dan bersih. Namun
kegiatan sehari-hari di luar rumah dari
pagi hingga petang membuat letih dan
tidak dapat mengambil pakaian yang
ada di jemuran pada saat hujan turun.
Hasilnya pakaian yang sudah kering dan
bersih menjadi basah dan kotor. Oleh
karena itu perlu adanya alat pengendali
automatis
untuk
mengatasi
permasalahan tersebut. Maka dalam
pembahasan artikel ini akan membahas
aplikasi pengendalian automatis atap
jemuran dengan menggunakan sensor
cahaya dan air berbasis mikrokontroller.
Kajian Pustaka
ATMega16
Mikrokontroller yang dipakai adalah
mikrokontroller jenis AVR yaitu
ATMega16 produksi ATMEL, yang
merupakan tipe mikrokontroller dengan
arsitektur RISC (Reduced Instruction
Set Computer). ATMega16 ini memiliki
karakteristik sebagai berikut :
1. 16 Kbytes (ATmegal6) In Sytem
Self Programmable Flash.
2. 1 Kbytes Internal SRAM (Static
Random Access Memory).
3. 512 bytes EEPROM (Electricaly
Erasable Programmable Read
Only Memory).
4. Programmable serial USART
(Universal Synchronous and
Asynchronous serial Receiver and
Transmitter).
5. 32 (ATmegal6) Programmable
I/O Line.
6. Kecepatan maksimum hingga 16
MIPS (Million Instruction Per
Second) dengan menggunakan
kristal 8 MHz.
Gambar 1. Konfigurasi pin-pin
ATmegal6
Mikrokontroller ATMega16 memiliki
konfigurasi pin seperti tampak pada
gambar diatas, dengan fungsi masingmasing pin adalah sebagai berikut :
1. VCC merupakan pin yang berfungsi
sebagai masukan catu daya
(Tegangan Sumber)
2. GND merupakan pin Ground
3. Port A (PA7..PA0)
Port A merupakan pin input/output
dua arah dan pin masukan ADC.
4. Port B (PB7..PBO)
Port B merupakan pin input/output
dua arah dan pin fungsi khusus.
Fungsi-fungsi khusus pin-pin port B
dapat dilihat pada tabel 1:
Tabel.1 Fungsi Khusus Port B
75
5. Port C (PC7..PCO)
Port C merupakan pin input/output
dua arah dan pin fungsi khusus.
Fungsi-fungsi khusus pin-pin port C
dapat ditabelkan seperti yang tertera
pada tabel 2
Tabel.2 Fungsi Khusus Port C
6. Port D (PD7..PDO)
Port D merupakan pin input/output
dua arah dan pin fungsi khusus.
Fungsi-fungsi khusus pin-pin port D
dapat ditabelkan seperti yang tertera
pada tabel 3.
7. AVCC
Pin dari AVCC merupakan sumber
tegangan untuk ADC. Pin AVCC
harus tetap disambungkan ke VCC
meskipun
tidak
menggunakan
konfigurasi dari ADC.
8. AREF
AREF merupakan pin tegangan
analog referensi untuk ADC.
9. Reset
Input reset. Jika pin ini mendapat
logika
”low”
maka
akan
menjalankan reset (meskipun clock
tidak aktif). Pulsa yang pendek tidak
akan menjamin dapat menjalankan
reset ini.
10. XTALl
Merupakan pin untuk inverting
oscillator amplifier dan input dari
rangkaian internal clock.
11. XTAL2
Merupakan output dari inverting
oscillator amplifier
LDR ( Light Dependent Resistor )
LDR adalah salah satu jenis resistor
yang nilai hambatannya dipengaruhi
oleh cahaya yang diterima olehnya.
LDR dibuat dari Cadmium Sulfida yang
peka terhadap cahaya. Seperti yang
telah diketahui bahwa cahaya memiliki
dua sifat yang berbeda yaitu sebagai
gelombang
elektromagnetik
dan
foton/partikel energi (dualisme cahaya).
Tabel 3. Fungsi Khusus Port D
Gambar 2. Simbol Komponen LDR
Saat cahaya menerangi LDR, foton akan
menabrak ikatan Cadmium Sulfida dan
melepaskan elektron. Semakin besar
intensitas cahaya yang datang, semakin
banyak elektron yang terlepas dari
ikatan. Sehingga hambatan LDR akan
76
turun saat cahaya meneranginya. LDR
akan mempunyai hambatan yang sangat
besar saat tak ada cahaya yang
mengenainya. Dalam kondisi ini
hambatan LDR, mampu mencapai 1 M
ohm. Akan tetapi saat terkena sinar,
hambatan LDR akan turun secara
drastis hingga nilai beberapa puluh ohm
saja. Dalam aplikasi, dianjurkan untuk
mengukur nilai Rmax dan Rmin dari
LDR. Pengukuran Rmax dilakukan saat
tidak terkena cahaya (“agak gelap”) dan
pengukuran Rmin dilakukan saat
terkena cahaya.
Sensor Hydro
Merupakan jenis sensor yang akan aktif
jika sensor terkena air hujan.Jika sensor
terkena air hujan maka jalur antara port
dan ground akan terhubung. Sehingga
nilai tegangan diport akan bernilai nol
karena terhubung langsung dengan
ground.
Gambar 3. Simbol Komponen Sensor
Hujan
Motor DC
Motor DC adalah motor listrik yang
memerlukan suplai tegangan arus searah
pada kumparan medan untuk diubah
menjadi
energi
gerak
mekanik.
Kumparan medan pada motor dc
disebut stator (bagian yang tidak
berputar) dan kumparan jangkar disebut
rotor (bagian yang berputar). Motor
arus searah, sebagaimana namanya,
menggunakan arus langsung yang tidak
langsung/direct-unidirectional. Motor
DC memiliki 3 bagian atau komponen
utama untuk dapat berputar sebagai
berikut.
Bagian Atau Komponen Utama
Motor DC
Kutub medan Motor DC sederhana
memiliki dua kutub medan: kutub utara
dan kutub selatan. Garis magnetik
energi membesar melintasi ruang
terbuka diantara kutub-kutub dari utara
ke selatan. Untuk motor yang lebih
besar atau lebih komplek terdapat satu
atau lebih elektromagnet.
Current Elektromagnet atau Dinamo,
Dinamo yang berbentuk silinder,
dihubungkan ke as penggerak untuk
menggerakan beban. Untuk kasus motor
DC yang kecil, dinamo berputar dalam
medan magnet yang dibentuk oleh
kutub-kutub, sampai kutub utara dan
selatan magnet berganti lokasi.
Commutator, Komponen ini terutama
ditemukan
dalam
motor
DC.
Kegunaannya adalah untuk transmisi
arus antara dinamo dan sumber daya.
Keuntungan utama motor DC adalah
sebagai pengendali kecepatan, yang
tidak mempengaruhi kualitas pasokan
daya. Motor ini dapat dikendalikan
dengan mengatur:
1. Tegangan
dinamo
–
meningkatkan tegangan dinamo
akan meningkatkan kecepatan
2. Arus medan – menurunkan arus
medan
akan
meningkatkan
kecepatan.
Hubungan antara kecepatan, flux medan
dan tegangan dinamo ditunjukkan
dalam persamaan berikut:
Gaya Elektromagnetik (E): E=K Φ N
Torque (T) :
T=K Φ Ia
dimana:
E= gaya
elektromagnetik
yang
dikembangkan
pada
terminal
dinamo (volt)
77
Φ= flux medan yang berbanding lurus
dengan arus medan
N= kecepatan dalam RPM (putaran per
menit)
T= Torque electromagnetik
Ia = arus dinamo
K = konstanta persamaan
Jenis-Jenis Motor DC
Motor DC sumber daya terpisah/
Separately Excited
Jika arus medan dipasok dari sumber
terpisah maka disebut motor DC sumber
daya terpisah/separately excited.
Motor DC sumber daya sendiri/ Self
Excited
Pada jenis motor DC sumber daya
sendiri di bagi menjadi 3 tipe sebagi
berikut :
Motor DC Tipe Shunt Pada motor
shunt
Gulungan medan (medan shunt)
disambungkan secara paralel dengan
gulungan dinamo (A). Oleh karena itu
total arus dalam jalur merupakan
penjumlahan arus medan dan arus
dinamo.
Karakter kecepatan motor DC tipe
shunt adalah :
1. Kecepatan pada prakteknya konstan
tidak tergantung pada beban (hingga
torque tertentu setelah kecepatannya
berkurang) dan oleh karena itu cocok
untuk penggunaan komersial dengan
beban awal yang rendah, seperti
peralatan mesin.
2. Kecepatan
dapat
dikendalikan
dengan cara memasang tahanan
dalam susunan seri dengan dinamo
(kecepatan berkurang) atau dengan
memasang tahanan pada arus medan
(kecepatan bertambah).
Motor DC Tipe Seri Pada Motor Seri
Gulungan medan (medan shunt)
dihubungkan secara seri dengan
78
gulungan dinamo (A). Oleh karena itu,
arus medan sama dengan arus dinamo.
Karakter kecepatan dari motor DC tipe
seri adalah :
1. Kecepatan dibatasi pada 5000 RPM
2. Harus dihindarkan menjalankan
motor seri tanpa ada beban sebab
motor akan mempercepat tanpa
terkendali.
Motor DC Tipe Kompon/Gabungan,
Motor Kompon DC merupakan
gabungan motor seri dan shunt. Pada
motor kompon, gulungan medan
(medan shunt) dihubungkan secara
paralel dan seri dengan gulungan
dinamo (A). Sehingga, motor kompon
memiliki torque penyalaan awal yang
bagus dan kecepatan yang stabil.
Karakter dari motor DC tipe
kompon/gabungan ini adalah, makin
tinggi persentase penggabungan (yakni
persentase gulungan medan yang
dihubungkan secara seri), makin tinggi
pula torque penyalaan awal yang dapat
ditangani oleh motor ini.
Gambar 4. Motor DC
Metode Pembahasan
Metode
yang
digunakan
dalam
pembahasan artikel ini adalah sebagai
berikut:
1. Mengidentifikasi permasalahan
awal berdasar kebutuhan
2. Merencanakan sistem berdasar
kebutuhan
3. Membuat suatu rangkaian dan
menerapkannya
4. Melakukan pengujian
5. Memberikan kesimpulan
Rancangan
Rancangan sensor cahaya (LDR)
Hasil Dan Pembahasan
Diagram Blok Kontrol
Gangguan
Setpoint
Input
error
+
-
Kontroller
Aktuator
Plant
+
+
Feedback
Keluaran
Output
Gambar 6. Rangkaian Sensor Cahaya
Sensor
Gambar 5. Diagram Blok Kontrol
Keterangan:
1. Input(Set point) berupa keadaan
udara di dalam ruang jemuran.
Keadaan udara yang diharapkan
adalah udara dalam keadaan
kering.
2. Kontroller, yaitu Atmega16.
3. Aktuator, yaitu motor untuk
menggerakkan atap jemuran.
Hanya ada dua macam aksi dari
atap ini, terbuka atau tertutup.
4. Plant, yaitu ruang jemuran.
5. Gangguan, berupa keadaan
lingkungan, bisa berupa hujan
atau panas matahari.
6. Output berupa keadaan udara di
dalam ruang jemuran. Hanya
ada dua macam keadaan yaitu
basah atau kering.
7. Sensor,
hidrosensor yang
mendeteksi ada atau tidaknya air
di udara dan LDR yang
mendeteksi ada atau tidaknya
cahaya matahari.
Sensor yang digunakan pada rangkaian
ini adalah sebuah LDR ( Light
Dependent
Resistor
)
sebagai
pendeteksi cahaya pada saat alat
dijalankan. Cara kerja LDR sendiri
adalah jika kondisi cahaya terang maka
nilai hambatannya menjadi kecil bahkan
dapat menyentuh angka nol tergantung
intensitas cahaya yang mengenai LDR
tersebut dan bila kondisi gelap maka
hambatannya menjadi semakin besar.
Rancangan Sensor Hydro
Gambar 7. Sensor Hydro
Sebenarnya ini bukan sebuah rangkaian
elektronik, tapi hanya papan sirkuit
yang dimanfaatkan lapisan tembaganya.
Papan sirkuit dibentuk sedemikian rupa,
sehingga saat terkena air, kedua sisi
tembaga
akan
terhubung.
Bisa
dikatakan ini lebih mirip saklar air dari
79
pada sensor air. Untuk rancangan
rangkaian bisa dilihat pada gambar 8
Gambar 8. Rangkaian sensor Hydro
Sensor ini digunakan untuk mendeteksi
adanya hujan salah satu kakinya
terhubung dengan port mikro dan kaki
satunya lagi terhubung dengan ground,
jadi apabila sensor terkena air maka
ground dan port mikro akan terhubung
singkat,lalu port mikro akan berlogika
nol.
Rangkaian driver motor DC
Gambar 9. Rangkaian driver Motor DC
DIAGRAM ALIR KERJA
80
Gambar 10. Diagram Alir Kerja Sistem
Diagram alir pada gambar 10
menjelaskan prinsip dari kerja sistem
pengendali atap jemuran automatis.
Pengujian.
A. Blok Sensor
1. Menyiapkan alat dan bahan
Modul sensor air dan sensor cahaya
LDR,project board,led,kabel,adaptor
2. Led sebagai indikator bahwa sensor
mengeluarkan logic 1(tegangan 5V)
3. Memasukkan tegangan supply
sebesar 12V
4. Dalam keadaan normal(LDR terkena
cahaya),sensor air belum ditetesi air
5. Pada gambar 11, menjelaskan
pengujian untuk kondisi LDR tidak
terkena cahaya, sensor air belum
ditetesi air
Gambar 11. Pengujian sensor
6. Pada gambar 12, menjelaskan
pengujian untuk kondisi LDR
81
terkena cahaya, sensor air 1ditetesi
air, sensor air 2 tidak ditetesi air.
Gambar 12. Pengujian Sensor
7. Pada gambar 13, menjelaskan
pengujian untuk kondisi LDR
terkena cahaya, sensor air 1 tidak
ditetesi air, sensor 2 ditetesi air.
1. Menyiapkan alat dan bahan
a. Driver motor
b. Motor DC 12V
c. Power supply 12V dan
5V DC
d. Minsis Atmega16
2. Menghubungkan
driver
motor dengan supply 12V
sebagai tegangan motor dan
5V sebagai tegangan kerja
driver motor.
3. Menghubungkan Port input
driver dengan
Minsis
portb.3 dan portb.5
4. Menghubungkan Port output
Driver motor dengan motor
5. Memberikan nilai logic ke
driver motor
Tabel 4. Hasil Pengujian Motor
N
o
Gambar 13. Pengujian Sensor
B. Blok Kontroller
1. menyiapkan alat dan bahan
a. Minimum System atmega16
a. Downloader USB-ASP
b. Kabel USB-ASP
c. PC
2. Menghubungkan PC dengan
Downloader menggunakan kabel
USB-ASP
3. Mengubungkan
Port
ASP
downloader dengan Port ASP
Minimum System
4. Membuka Aplikasi PROGISP
5. Meng up-load program
C. Blok Aktuator
82
1
Input1
(portb.
3)
0
Input2
(portb.
5)
0
2
1
0
3
0
1
4
1
1
Pergerak
an motor
Motor
berputar
searah
jarum
jam
Motor
berputar
berlawan
an arah
jarum
jam
Motor
tidak
berputar
Motor
tidak
berputar
D. Sistem
1. Menyiapkan alat dan bahan
a. Miniatur atap jemuran
otomatis anti hujan
b. Power supply 12V
c. Air
d. Penerangan
2. Memberikan supply 12V DC
pada sistem
3. Memposisikan atap dalam
keadaan terbuka
4. Memberikan perlakuan pada
sensor-sensor
dan
menghasilkan aksi sebagai
berikut
Tabel. 5 Hasil Pengujian Sensor
No
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Sensor air1
Tdk ditetesi air
Ditetesi air
Ditetesi air
Ditetesi air
Dikeringkan
Dikeringkan
Dikeringkan
Sensor air2
Tidak ditetesi Air
Tidak ditetesi Air
Ditetesi air
Ditetesi air
Ditetesi air
Dikeringkan
Dikeringkan
LDR
Terkena cahaya
Terkena cahaya
Terkena cahaya
Tidak terkena cahaya
Tidak terkena cahaya
Tidak terkena cahaya
Terkena cahaya
Simpulan
Dari aplikasi pengendalian automatis
atap jemuran dengan menggunakan
sensor cahaya dan air berbasis
ini
menghasilkan
mikrokontroller
Aksi
Atap diam dalam keadaan terbuka
Atap diam dalam keadaan terbuka
Atap menutup
Atap menutup
Atap diam dalam keadaan tertutup
Atap diam dalam keadaan tertutup
Atap terbuka
Setiawan, Edy, 2014, Modul praktikum
Pengendalian Automatik (Analog
Proses), Lab.Kontrol Politeknik
Perkapalan Negeri Surabaya.
efisiensi waktu dan biaya.
Daftar Pustaka
Bejo, Agus. 2005. C & AVR Rahasia
kemudahan Bahasa C dalam
Mikrokontroler
ATMega8535.
Edisi
pertama.
Yogyakarta.
Penerbit Gava Media.
Budiharto, Widodo. 2005. Panduan
Lengkap Belajar Mikrokontroler
Perancangan Sistem dan Aplikasi
Mikrokontroler.Jakarta : PT. Elex
Media Komputindo.
______,2005.
Pemrograman
MikrokontrolerAVR ATMEGA16
Menggunakan
Bahasa
C,
Informatika, Bandung .
83