BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL... i PERSYARATAN GELAR... ii LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS... iii LEMBAR PERSETUJUAN... iv UCAPAN TERIMA KASIH... v ABSTRAK... vii ABSTRACT...viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR TABEL... xii DAFTAR GAMBAR...xiii DAFTAR ARTI, LAMBANG, SINGKATAN DAN ISTILAH...xvii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Ruang Lingkup dan Batasan Masalah Sistematika Penulisan... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Mutakhir Tinjauan Pustaka Mikrokontroler Karakteristik Mikrokontroler Klasifikasi Mikrokontroler Fitur - fitur Mikrokontroler Mikrokontroler AVR (Alf and Vegaard s Risc Processor) Mikrokontroler ATMega Fitur ATMega ix

2 x Konfigurasi Pin ATMega Arsitektur Mikrokontroler ATMega LCD (Liquid Cristal Display) 16x Motor Servo Rangkaian LDR dan Pembagi Tegangan Atap Kanopi Sensor Hujan Sensor Suhu LM Adjustable DC to DC stepdown LM BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Data Sumber Data Jenis Data Metode Pengumpulan Data Alat-alat dan Bahan Peralatan Kerja Metode Perancangan Diagram Alir Perancangan Perancangan Perangkat Keras (Hardware) Perancangan Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega Perancangan Rangkaian LCD Perancangan Rangkaian Sensor Cahaya atau LDR Perancangan Rangkaian Sensor Hujan Perancangan Rangkaian Sensor Suhu LM Perancangan Rangkaian Motor Servo Perancangan Prototipe Atap Kanopi Perancangan Sistem Secara Keseluruhan Perancangan Perangkat Lunak (software) Diagram Alir (Flowchart)... 42

3 xi Perancangan Program Mikrokontroler BAB IV HASIL dan PEMBAHASAN 4.1 Realisasi Hasil Perancangan Prototipe Perumahan Minimalis Rangkaian Penggerak Atap Kanopi Pengujian dan Pembahsan Hasil Perancangan Prototipe Penggerak Atap... Kanopi Otomatis Perumahan Sensor Cahaya, Sensor Hujan dan Sensor Suhu Berbasis Mikrokontroler ATMega Pengujian Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega16 dan Rangkaian LCD Pengujian Rangkaian Sensor Cahaya Pengujian Rangkaian Sensor Hujan Pengujian Rangkaian Sensor Suhu LM Pengujian Rangkaian Motor Servo Pengujian Keseluruhan Berdasarkan Tabel Kondisi BAB V PENUTUP 5.1 Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN 1 Biodata, Jadwal Kegiatan, Daftar Anggaran dan Rincinan Belanja. LAMPIRAN 2 Listing Program Utama, Datasheet Mikrokontroler ATMega16, Dataheet LM35

4 xii DAFTAR TABEL TABEL HALAMAN 3.1 Hubungan Pin Pada Rangkaian ATMega Hubungan Pin Pada Rangkaian ATMega 16 (lanjutan) Hubungan Pin LCD dengan Pin Mikrokontroler ATMega Tempat Lokasi Informasi Yang Tampil Pada LCD Hubungan Pin Sensor LDR dengan Pin Mikrokontroler ATMega Hubungan Pin Sensor Hujan dengan Pin Mikrokontroler ATMega Hubungan Pin Sensor Suhu LM35 dengan Pin Mikrokontroler ATMega Hubungan Pin Motor Servo dengan Pin Mikrokontroler ATMega Kondisi dan Logika Program Hasil Pengujian, Pengukuran, dan Perhitungan Pada Sensor Cahaya Atau LDR Hasil Pengujian, Pengukuran, dan Perhitungan Pada Sensor Hujan Hasil Pengujian Dan pengukuran Pada Sensor Suhu Hasil Pengujian Motor Servo Kondisi dan Logika Program... 75

5 xiii DAFTAR GAMBAR GAMBAR HALAMAN 2.1 Susunan ATMega Blok Diagram Fungsional ATMega LCD 16x Bentuk Fisik Motor Servo Bagian-bagian Motor Servo Pulsa Kendali Motor Servo Bentuk Fisik LDR Gambar Rangkaian Pembagi Tegangan Tampak Atas dan Tampak Bawah Contoh Atap Kanopi Yang Dapat Digerkkan Menutup dan Membuka Secara Manual Rangkaian Sensor Hujan Sensor Suhu LM Rangkaian Penguat Sensor Suhu LM Ajustable DC to DC StepDown LM Diagram Alir Perancangan Prototipe Penggerak Atap Kanopi Otomatis Menggunakan Sensor Cahaya, Sensor Hujan Dan Sensor Suhu LM35 Berbasis Mikrokontroler ATMega Diagram Blok Prototipe Penggerak Atap Kanopi Otomatis Menggunakan Sensor Cahaya, Sensor Hujan dan Sensor Suhu LM35 Berbasis Mikrokontroler ATMega Rangkaian Sistem Minimum ATMega Rangkaian LCD 4x Rangkaian sensor Cahaya atau LDR Rangkaian Sensor Hujan Rangkaian Sensor Suhu Rangkaian Motor Servo ke Mikrokontroler ATMega Bentuk Prototipe Atap Kanopi Realisasi Prototipe Atap Kanopi... 40

6 xiv 3.11 Rangkaian Sistem Keseluruhan Tampilan Software BASCOM Tampilan Awal Software BASCOM-AVR Diagram Alir (Flowchart) Program Tampak Depan Prototipe Perumahan Minimalis Tampak Samping Prototipe Perumahan Minimalis Tampak Belakang Prototipe Perumahan Minimalis Tampak Samping Rangkaian Penggerak Atap Kanopi Tampak Atas Penggerak Atap Kanopi Tampak Atas Bagian Bawah Atau Dalam Rangkaian Penggerak Atap Kanopi Hubungan Pin Downloader Mikrokontroler ATMega Tampilan Awal Software Khazama Pengujian Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega16 Dengan Menampilkan Tulisan Pada LCD Diagram Blok Pengujian Dan Pengukuran Tegangan Sensor Cahaya Atau LDR Pengujian Dan Pegukuran Tegangan Sensor Cahaya Atau LDR Saat Cahaya Gelap Pengujian Dan Pegukuran Tegangan Sensor Cahaya Atau LDR Saat Cahaya Terang Pengukuran Tahanan Sensor Cahaya Atau LDR Pada Saat Cahaya Gelap Pengukuran Tahanan Sensor Cahaya Atau LDR Pada Saat Cahaya Terang Diagram Blok Pengujian Dan Pengukuran Tegangan Sensor Hujan Pengujian Dan Penggukuran Tegangan Sensor Hujan Pada Saat Tidak Terjadi Hujan Pengujian Dan Penggukuran Tegangan Sensor Hujan Pada Saat Tidak Hujan Pengukuran Tahanan R1 Sensor Hujan Pada Saat Terjadi Hujan... 56

7 xv 4.19 Pengukuran Tegangan Modul LM Diagram Blok Pengujian Dan Pengukuran Tegangan Sensor Suhu LM Pengujian Sensor Suhu LM35 Pada Suhu 23º Pengujian Sensor Suhu LM35 Pada Suhu 24º Pengujian Sensor Suhu LM35 Pada Suhu 25º Pengujian Sensor Suhu LM35 Pada Suhu 26º Pengujian Sensor Suhu LM35 Pada Suhu 27º Pengujian Sensor Suhu LM35 Pada Suhu 28º Pengujian Sensor Suhu LM35 Pada Suhu 29º Pengujian Sensor Suhu LM35 Pada Suhu 30º Pengujian Sensor Suhu LM35 Pada Suhu 31º Pengujian Sensor Suhu LM35 Pada Suhu 32º Pengujian Sensor Suhu LM35 Pada Suhu 33º Pengujian Sensor Suhu LM35 Pada Suhu 34º Pengujian Sensor Suhu LM35 Pada Suhu 35º Pengujian Sensor Suhu LM35 Pada Suhu 36º Pengujian Sensor Suhu LM35 Pada Suhu 37º Pengujian Sensor Suhu LM35 Pada Suhu 38º Pengujian Sensor Suhu LM35 Pada Suhu 39º Pengujian Motor Servo 0º Pada Software Proteus Pengujian Motor Servo 15º Pada Software Proteus Pengujian Motor Servo 90º Pada Software Proteus Pengujian Motor Servo 0º Pengujian Motor Servo 15º Pengujian Motor Servo 90º Pengujian Keseluruhan Pada Saat Kondisi Basah, Terang, Suhu Lebih Dari 29º Pengujian Keseluruhan Pada Saat Kondisi Basah, Gelap, Suhu Lebih Dari 29º Pengujian Keseluruhan Pada Saat Kondisi Basah, Terang, Suhu

8 xvi Kurang Dari Sama Dengan 29º Pengujian Keseluruhan Pada Saat Kondisi Basah, Gelap, Suhu Kurang Dari Sama Dengan 29º Pengujian Keseluruhan Pada Saat Kondisi Kering, Terang, Suhu Lebih Dari 29º Pengujian Keseluruhan Pada Saat Kondisi Kering, Gelap, Suhu Lebih Dari 29º Pengujian Keseluruhan Pada Saat Kondisi Kering, Terang, Suhu Kurang Dari Sama Dengan 29º Pengujian Keseluruhan Pada Saat Kondisi Kering, Gelap, Suhu Kurang Dari Sama Dengan 29º... 79

9 ABSTRAK Dalam merenovasi rumah minimalis, dengan menyesuaikan kebutuhan seperti, memperluas atau menambah ruang lainya dapat mengakibatkan kurangnya ventilasi udara dan pencahayaan pada rumah tersebut. Terutama pada rumah yang dapur dan kamar mandinya terletak pada bagian belakang rumah, yang berbatasan langsung dengan dinding atau tembok terhadap tetangga dibelakang rumah tersebut. Prototipe penggerak atap kanopi otomatis menggunakan sensor cahaya, sensor hujan, dan sensor suhu berbasis mikrokontroler ATMega16 merupakan solusi yang dapat digunakan sebagai ventilasi udara dan pencahayaan pada rumah minimalis ini. Metode dalam pembuatan sistem ini dibagi menjadi dua bagian yaitu perancangan perangkat keras (hardware) dan perancangan perangkat lunak (software). Perancangan perangkat keras terdiri dari perancangan rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMega16, rangkaian sensor cahaya, sensor hujan, sensor suhu, motor servo, dan prototipe atap kanopi. Perancangan perangkat lunak terdiri dari bahasa pemrograman pada software BASCOM AVR dan software PROTEUS untuk simulasi rangkaian. Perangkat keras dan perangkat lunak ini selanjutnya direlisasikan dan digabungkan berupa prototipe penggerak atap kanopi otomatis. Sensor cahaya berupa LDR akan mendeteksi perubahan intensitas cahaya, yaitu pada saat gelap menghasilkan tegangan 1,17V dan berlogika 0 dan pada saat terang menghasilkan tegangan 4,30V dan berlogika 1. Sensor hujan digunakan untuk mendeteksi adanya air pada saat terjadi hujan, yaitu pada kondisi hujan menghasilkan tegangan 1,83V dan berlogika 0, sedangkan pada kondisi tidak hujan menghasilkan tegangan 4,70V dan berlogika 1. Sensor suhu LM35 digunakan untuk mendeteksi perubahan suhu yang terjadi, yaitu pada saat suhu kurang dari 29ºC akan berlogika 0 dan pada saat suhu lebih dari 29ºC akan berlogika 1. Seluruh kondisi yang dihasilkan oleh ketiga sensor tersebut akan dikonversikan melalui ADC sehingga dapat memberikan input logika pada mikrokontroler untuk menggerakkan motor servo menutup atau membuka atap kanopi. Sensor cahaya, sensor hujan dan sensor suhu dapat bekerja sesuai rancangan, sehingga logika yang dihasilkan dari ketiga sensor tersebut dapat memberikan perintah pada mikrokontroler untuk menggerakkan motor servo menutup atau membuka atap kanopi. Kata Kunci : Mikrokontroler ATMega16, sensor cahaya, sensor hujan, sensor suhu, motor servo, LCD. vii

10 ABSTRACT In renovating the minimalist house, by adjusting the needs of expanding or developing other spaces, it can lead to lack of ventilation and lighting in the house. Especially, in the house which kitchen and bathroom are located at the back of the house and are directly adjacent to the wall or the wall of the neighbor behind the house. The prototype which automatically drives the canopy roof uses light sensors, rain sensors, and microcontroller based temperature sensor. ATmega16 is a solution that can be used as the ventilation and lighting in this kind of minimalist house. The method in the manufacture of the system is divided into two parts, namely hardware design (hardware) and software design (software). Hardware design consists of designing a series of ATmega16 microcontroller minimum system, a series of light sensors, rain sensors, temperature sensors, servo motors, and the prototype of canopy roof. Software design consists of a programming language in BASCOM AVR software and PROTEUS software for circuit simulation. Both hardware and software are then combined to form automatic prototype driving canopy roof. The light sensor in the form of LDR will detect the changes in light intensity, that is when the dark produces a voltage of 1.17V and logic 0 and when the light produces a voltage of 4.30V and logic 1. The rain sensor is used to detect the presence of water which yields a voltage of 1.83V and logic 0 when the rain happens, meanwhile it generates a voltage of 4.70V and logic 1 when the rain does not happen. LM35 temperature sensor is used to detect changes in the existed temperature, which is when the temperature is less than 29ºC with logic 0 and when the temperature is more than 29ºC with logic 1. All conditions that generated by the three sensors are converted by the ADC so as it can provide a logic input on the microcontroller to drive the motor servo in order to close or open the canopy roof. The light sensor, rain sensor and temperature sensor can work according to the design, so the produced logic from the three sensors can give commands towards the microcontroller to drive the motor servo in order to close or open the canopy roof. Keywords : Microcontroller ATmega16, light sensor, rain sensor, temperature sensor, servo motors, LCD. viii

11 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perkembangan teknologi sekarang ini cukup pesat, sehingga di dalam penerapannya, dapat menciptakan berbagai macam peralatan yang mampu mendukung kinerja manusia dan mampu menciptakan kenyamanan, keamanan serta kemudahan dalam kehidupan sehari hari. Inovasi teknologi terutama dalam bidang elektronika saat ini tidak hanya menciptakan suatu alat yang dapat digunakan oleh manusia dalam kehidupan sehari hari, namun banyak inovasi baru yang menerapkan teknologi elektronika sebagai kontrol peralatan lainnya baik secara manual atau otomatis. Salah satu inovasi elektronika sebagai kontrol otomatis yaitu dalam perancangan buka tutup pagar pada rumah, selain itu masih banyak penerapan teknologi elektronika lainya terutama dalam peralatan rumah tangga maupun konstruksi atau desain rumah. Pembangunan rumah baru saat ini sangat meningkat, terutama pada daerah perkotaan di mana lahan yang digunakan untuk membangun rumah semakin sedikit, sedangkan permintaan kepemilikan rumah baru semakin meningkat. Banyak pengembang perumahan yang membuat perumahan dengan desain minimalis, selain harga yang terjangkau oleh kalangan masyarakat tingkat ekonomi menengah, desain perumahan minimalis juga sedang menjadi trend saat ini. Terkadang penghuni perumahan minimlis salah satunya perumahan type 36 yang memiliki luas bangunan hanya 36m², merenovasi kembali desain rumah yang telah di bangun oleh pengembang perumahan minimalis sehingga dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan yang diinginkan seperti memperluas atau menambah ruang lainya. Namun, desain baru yang telah dibangun oleh penghuni rumah minimalis tersebut terkadang mengabaikan faktor kenyamanan bagi penghuni itu sendiri, terutama pada rumah minimalis yang mendesain dapur pada bagian belakang rumah yang tidak memiliki ventilasi udara karena berbatasan langsung dengan dinding atau tembok terhadap rumah lain yang berada di belakangnya, dikarenakan penghuni rumah minimalis tersebut memperluas atau 1

12 2 menambah ruang lainnya seperti kamar tidur, ruang tamu dan halaman depan rumah. Pada saat memasak, asap atau udara yang dihasilkan hanya tersebar pada ruangan yang ada sehingga dapat mengganggu pernapasan penghuninya. Desain kamar mandi yang terletak di samping dapur serta minimnya cahaya matahari yang masuk sampai ke dalam rumah dapat mengakibatkan kelembaban pada ruangan yang dapat menjadi tempat berkembangbiaknya jamur dan bakteri karena minimnya pencahayaan. Untuk mengatasi masalah tersebut, maka pada tugas akhir ini akan dirancang dan direalisasikan Prototipe Penggerak Atap Kanopi Otomatis Menggunakan Sensor Cahaya, Sensor Hujan dan Sensor Suhu Berbasis Mikrokontroler ATMega16, di mana penelitian ini merupakan lanjutan dari kerja praktek yang dilakukan penulis sebelumnya yaitu alat penggerak atap kanopi untuk ventilasi udara dan pencahayaan pada rumah minimalis secara manual yang dilakukan di Perumahan Graha Satra Loka Blok B No 20, Banjar Wanasara, Desa Bongan, Kecamatan Tabanan, Kabupaten Tabanan Bali. Pada perangkat ini menggunakan tiga buah sensor yaitu sensor cahaya (LDR), sensor hujan, dan sensor suhu. Sensor cahaya digunakan untuk mengetahui intensitas cahaya pada saat keadaan terang atau gelap dengan menggunakan rangkaian komparator atau pembanding, sensor hujan digunakan untuk mengetahui adanya air pada saat terjadi hujan, sedangkan sensor suhu digunakan untuk mendeteksi perubahan suhu yang terjadi akibat aktifitas masak memasak sehingga asap yang dihasilkan tidak mencemari udara pada ruangan lain tetapi dapat mengarah keluar melalui atap kanopi yang terbuka. Data dari ketiga sensor akan diterima oleh mikrokontroler yang kemudian ditampilkan ke LCD dan selanjutnya data tersebut akan digunakan untuk memberikan perintah motor servo untuk bergerak sesuai dengan input kondisi yang akan mempengaruhi pergerakan atap kanopi untuk membuka atau menutup. Dengan dirancang dan direalisasikan Prototipe Penggerak Atap Kanopi Otomatis Menggunakan Sensor Cahaya, Sensor Hujan dan Sensor Suhu Berbasis Mikrokontroler ATMega16, diharapkan mampu di manfaatkan sebagai ventilasi

13 3 udara dan pencahayaan pada rumah minimalis. Sehingga, dapat mengurangi pencemaran udara hasil dari aktifitas memasak, dan sinar matahari yang masuk melalui atap kanopi yang terbuka dapat berguna sebagai pencahayaan untuk mengurangi bakteri dan jamur yang dapat berkembang biak dikarenakan ruangan yang lembab akibat kurangnya pencahayaan. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan uraian latar belakang, maka dapat dirumuskan masalah yaitu : 1. Bagaimana merealisasikan perangkat keras dan lunak untuk membaca perubahan intensitas cahaya menggunakan sensor cahaya (LDR) berbasis mikrokontroler ATMega16? 2. Bagaimana merealisasikan perangkat keras dan lunak untuk mengetahui adanya air pada atap rumah saat terjadi hujan menggunakan sensor hujan berbasis mikrokontroler ATMega16? 3. Bagaimana merealisasikan perangkat keras dan lunak untuk mengetahui perubahan suhu yang terjadi dari aktifitas memasak menggunakan sensor suhu LM35 berbasis mikrokontroler ATMega16? 4. Bagaimana merealisasikan perangkat keras dan lunak berdasarkan kondisi sensor cahaya atau LDR, sensor hujan dan sensor suhu untuk menggerakkan motor servo berbasis mikrokontroler ATMega16? 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan dari penulisan dan pembuatan tugas akhir ini adalah : 1. Dapat merealisasikan perangkat keras dan lunak yang dapat membaca perubahan intensitas cahaya menggunakan sensor cahaya berbasis mikrokontroler ATMega16? 2. Dapat merealisasikan perangkat keras dan lunak untuk mengetahui adanya air pada saat terjadi hujan menggunakan sensor hujan berbasis mikrokontroler ATMega16? 3. Dapat merealisasikan perangkat keras dan lunak untuk mengetahui perubahan suhu yang terjadi dari aktifitas memasak menggunakan sensor suhu berbasis mikrokontroler ATMega16?

14 4 4. Dapat merealisasikan perangkat keras dan lunak untuk menggerakkan motor servo berdasarkan kondisi sensor cahaya atau LDR dan sensor hujan berbasis mikrokontroler ATMega16? 1.4 Manfaat Penelitian Manfaat yang dapat diambil dari Prototipe Penggerak Atap Kanopi Otomatis Menggunakan Sensor Cahaya, Sensor Hujan dan Sensor Suhu Berbasis Mikrokontroler ATMega16 adalah diharapkan mampu dimanfaatkan sebagai ventilasi udara dan pencahayaan pada rumah minimalis, sehingga dapat mengurangi pencemaran udara pada saat melakukan kegiatan memasak dan memberikan pencahayaan dari sinar matahari yang masuk melalui atap kanopi pada saat terbuka untuk mengurangi kelembaban pada rumah minimalis. 1.5 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah Melihat luasnya permasalahan yang ada, maka akan dibatasi masalah yang akan dibahas dalam usulan tugas akhir ini yaitu : 1. Menggunakan Mikrokontroler ATMega16 dan bahasa pemrograman BASCOM-AVR. 2. Menggunakan sensor cahaya yaitu Light Dependent Resistor (LDR) untuk mengetahui perubahan intensitas cahaya. 3. Menggunakan sensor hujan yaitu dua buah tembaga yang dirangkai dalam satu board atau papan PCB dan dilapisi timah untuk mencegah karat pada tembaga. 4. Menggunakan sensor suhu LM35 untuk mendeteksi perubahan suhu pada ruangan. 5. Sensor hujan digunakan untuk mendeteksi jatuhnya air saat hujan pada atap. 6. Menggunakan skala perbandingan prototype yaitu 20:3 cm. 7. Besar sudut buka prototype atap kanopi maksimal 90º. 8. Beban maksimal motor servo adalah 9 kg. 9. Dimensi prototipe atap kanopi 13,5 x 6 cm Uji coba semua perangkat dengan menggunakan prototipe.

15 5 1.6 Sistematika Penulisan Berikut ini adalah sistematika penulisan laporan agar dapat jelas, terperinci dan berurutan, sehingga penulisan laporan dapat sesuai dengan yang diharapkan : BAB I : PENDAHULUAN Berisi tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan penelitian, ruang lingkup, manfaat penelitian, batasan masalah, dan sistematika penulisan Prototipe Penggerak Atap Kanopi Otomatis Menggunakan Sensor Cahaya, Sensor Hujan dan Sensor Suhu Berbasis Mikrokontroler ATMega16. BAB II : TINJAUAN PUSTAKA Berisi tentang teori-teori yang mendukung dalam perencanaan dan pembuatan hardware. Seperti penjelasan tentang Mikrokontroler ATMega16, Sensor cahaya, sensor hujan, sensor suhu, LM2596, saklar dan LCD. BAB III : METODE PERANCANGAN Berisi tentang tempat dan waktu di mana perancangan dan pembuatan perangkat dilaksanakan, langkah-langkah penelitian, metode analisa, blok diagram sistem keseluruhan, perancangan sistem minimum mikrokontroler, perancangan sensor, perancangan LCD, diagram alir program dan perancangan prototipe. BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN Meliputi prosedur pengujian, hasil pengujian dan pembahasan tentang program yang telah dirancang dan diimplementasikan serta pengujian cara kerja alat yang dibuat. BAB V : PENUTUP Meliputi simpulan tentang hasil pembahasan pada bab sebelumnya, serta saran-saran untuk pengembangan penelitian lebih lanjut.