BAB 3 PERANCANGAN SISTEM. terpisah dari penampang untuk penerima data dari sensor cahaya (LDR) dan modul yang

Transkripsi

1 31 BAB 3 PERANCANGAN SISTEM 3.1 Perancangan Perangkat Keras Sistem yang di rancang terdiri dari 2 bagian utama, yaitu bagian yang diletakkan terpisah dari penampang untuk penerima data dari sensor cahaya () dan modul yang diletakkan di bawah penampang sebagai pengolah data dari sensor serta sebagai pengendali motor dc. SENSOR MIKROKONTROLER MOTOR STEPPER Gambar 3.1 Blok diagram sistem keseluruhan Blok AVR adalah bagian yang berfungsi mengatur sebagian besar fungsi sistem pendeteksi tersebut, mulai dari proses penerimaan data sensor serta pengendalian motor dc melalui driver. Blok sensor adalah bagian yang berfungsi mendeteksi cahaya dari lingkungan sekitar, berdasarkan intensitas cahaya yang diterima oleh sensor tersebut untuk menentukan arah sinar datang. Blok motor dc adalah bagian yang berfungsi menggerakkan penampang sel surya sehingga mengarahkan panel sel surya kearah yang benar.

2 Modul Sensor Modul yang diletakkan pada bagian terpisah dari penampang di rancang sehingga ukurannya tidak terlampau besar agar mudah ditempatkan ataupun mengganggu pergerakan penampang keseluruhan bagian ketika di aplikasikan langsung. Modul ini terdiri dari beberapa buah sensor cahaya () yang diletakkan didalam tabung gelap sehingga dapat mengarahkan cahaya secara tepat. Arah sinar datang Sensor () Gambar 3.2 Modul Sensor Gambar 3.3 Blok Diagram Modul Sensor Gambar 3.2 menunjukkan blok diagram untuk modul sensor. Komunikasi antara mikrokontroler Atmel ATmega 8535 dan sensor adalah komunikasi satu arah.

3 33 Gambar 3.4 Penempatan Sensor pada Modul Gambar 3.5 Rangkaian Modul Sensor Modul sensor ditempatkan disamping kiri modul utama, hal tersebut dilakukan sehingga ketika bekerja maka modul sensor tidak terhalang oleh komponen lain.

4 34 Cara kerja : Berdasar prinsip kerja dimana pada kondisi mendapatkan cahaya maka tahanannya turun, sehingga dengan metode rangkaian diatas pada yang mendapatkan kuat cahaya terbesar maka tegangan yang dihasilkan adalah tertinggi. Masing-masing tegangan keluaran terhubung dengan terminal inverting rangkaian komparator. Sehingga dengan sistem rangkaian diatas, komparator akan menghasilkan logika tinggi jika salah satu dari ke empat mempunyai tegangan keluaran lebih besar dari tegangan keluaran pembadingnya. Logika keluaran rangkaian komparator inilah yang digunakan sebagai sinyal informasi bagi rangkaian pemrograman didalam AVR untuk menggerakkan motor dc yang terhubung dengan penampang panel sel surya menuju arah dengan tegangan terbesar tersebut. Dengan demikian system pangatur arah akan mencari sumber cahaya terkuat hingga didapatkan kondisi tegangan keluaran lebih besar dari kedelapan lainnya. Pada kondisi ini keluaran komparator berlogika rendah sehingga melalui pemrograman pada mikrokontroler putaran motor dc akan dihentikan Modul LCD Gambar 3.6 Rangkaian Modul LCD

5 35 Koneksi antara mikrokontroler dengan LCD menggunakan konfigurasi SPI. Mikrokontroler ATmega 8535 telah memiliki fitur yang dapat mengatasi komunikasi SPI sehingga dapat dilakukan dengan lebih mudah. Oleh sebab itu konektivitas antara mikrokontroler dengan LCD, secara hardware hanya dilakukan dengan mengkoneksikan pin-pin yang dibutuhkan saja Modul switch/tombol tekan Gambar 3.7 Rangkaian switch/tombol tekan Modul switch tersebut merupakan bagian dari ATSTK500 yang dihubungkan dengan mikrokontroler melalu pin yang diatur menggunakan program, dengan bahasa pemrograman C dan piranti lunak CodeVisionAVR. Modul keypad tersebut dihubungkan ke pin mikrokontroler dengan melalui pin tersebut sembari memanfaatkan fitur keyboard interrupt pada mikrontroler. Fitur tersebut digunakan untuk mendeteksi kapan switch/tombol tekan mengalami penekanan oleh user. Ketika switch/tombol tekan ditekan, mikrokontroler langsung memasuki prosedur pengecekan tombol untuk mendeteksi tombol mana dari switch/tombol tekan yang ditekan.

6 36 VTG merupakan Valid Target Voltage (Tegangan Target yang Diterima), berkisar antara 1.8V < VTG < 6.0V. yang dihasilkan ketika switch/tombol tekan dilepaskan Modul Pengendali Modul Pengendali diletakkan pada bagian bawah sel surya, akan tetapi mempunyai tempat terpisah sehingga pada posisi diam. Modul ini digunakan untuk mengolah data yang diterima dari sensor peka cahaya () kemudian diolah, dianalisa dan hasilnya berupa gerakan pada motor dc yang mengarahkan panel sel surya kearah yang benar. Modul ini terdiri dari beberapa komponen utama yaitu sebuah mikrokontroler ATmega 8535 yang terpasang pada ATSTK500, driver motor dc dan sebuah motor dc. Gambar 3.8 Blok Diagram Modul Pengendali Keseluruhan

7 R4 4 PA4 T1 STEP DOWN SOURCE VOLTAGE 220 VAC D2 D3 C8 2200uF R1 1 R5 5 + R4 47 TIP2955 C9 330nF TR2 1 U1 Vin GND R2 2 R6 6 LM7812CT +12V 3 C10 470uF + C uF/25V R3 PA1 PA2 PA3 3 R7 PA5 PA6 PA J V OUT PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PA6 PA7 STK 500 R8 SW1 REED SW C12 10uF + PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7 PC0 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PA0 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7 PC0 PC1 PC4 LCD1 LCD16X2(4BIT) RS RW En LCD 16 x 2 D4 4 BIT D5 D6 D7 +12 C13 C14 100N 100N IC2 5 2 IN1 OUT1 7 3 IN2 OUT IN3 OUT IN4 OUT4 6 1 EN A SEN A EN B SEN B L298N VS VSS GND VO An Ca 5K VR1 VR2 500 M1 MOTOR DC Gambar 3.8 Skematik keseluruhan sistem Modul mikrokontroler Atmega8535 menggunakan konfigurasi auto-reset. Konfigurasi auto-reset menyebabkan mikrokontroler akan melakukan reset secara otomatis ketika sistem diberikan catudaya (power-on reset). Konfigurasi seperti ini sangat diperlukan agar user tidak perlu selalu menekan tombol reset ketika catudaya diberikan pada sistem. Selain menggunakan konfigurasi autoreset, kondisi reset pun dapat dicapai dengan menekan sakelar yang telah disediakan sehingga apabila kondisi reset dibutuhkan, user cukup menekan sakelar reset tersebut. 3.2 Perancangan Piranti Lunak Perancangan piranti lunak untuk Sistem Pengatur Arah Penampang Sel Surya yang di program pada ATmega 8535 pada Modul Pengendali bertugas sebagai penerima masukan dari sensor peka cahaya () serta mengendalikan pergerakan motor dc

8 38 sehingga sesuai yang diharapkan. Piranti lunak yang digunakan adalah CodeVisionAVR dan AVR Studio dengan bahasa pemrograman C Perancangan Piranti Lunak pada Modul Pengendali Perancangan piranti lunak pada modul pengendali berhubungan dengan penerimaan dan pengolahan data serta pengatur pergerakan motor dc. Bahasa pemrograman yang digunakan adalah C, dengan CodeVision AVR dan AVR Studio sebagai piranti lunak pembantu. C C digunakan untuk merancang program pengolah data pada AVR. Assembly Assembly digunakan untuk merancang fungsi fungsi pada AVR yang akan mendukung pengaturan sistem. Baik C maupun assembly dibuat dengan mengggunakan perangkat lunak codevision avr, yang mampu menghasilkan kedua jenis bahasa pemrograman tersebut secara bergantian Prosedur Sistem Pada Modul Pengendali Cara Kerja Modul Pengendali secara umum adalah sebagai berikut : o Kerja Modul Penerima dimulai dengan inisialisasi serta mikrokontroler. o Keberhasilan inisialisasi pada LCD akan ditunjukkan dengan tampilan pilihan mode otomatis atau manual.

9 39 o Mikrokontroler membandingkan tegangan masukan dari masing masing sensor peka cahaya () dengan tegangan pembanding. o Mikrokontroler memberi sinyal kepada motor dc driver agar menggerakkan motor dc sesuai dengan arah dari sensor yang mempunyai nilai lebih besar dari Vref Program Pengendali Gambar 3.9 Diagram Alir Program Modul Pengendali

10 40 Cara kerja : Modul pengendali dirancang untuk mengambil data dari sensor sensor peka cahaya () berupa tegangan yang kemudian akan dibandingkan dengan tegangan referensi (Vref). Dan apabila nilai tegangan yang didapat dari salah satu sensor lebih besar daripada tegangan referensi, maka AVR akan mengirim sinyal menuju driver motor dc sehingga menggerakan motor dc menuju arah yang benar berdasarkan arah sensor yang mempunyai nilai terbesar tersebut. Selanjutnya setelah motor dc bergerak hingga posisi yang diinginkan, maka program akan menunggu selama jangka waktu 3 menit sebelum melakukan perbandingan lagi dengan mengambil nilai dari sensor Prosedur Penekanan Switch / Tombol Tekan Switch / tombol tekan tersebut merupakan bagian dari Starter Kit ATSTK500 yang terhubung langsung dengan sockets untuk memasang AVR. Switch / tombol tekan yang digunakan adalah : - Switch 2 : Pilihan Mode : Automatic atau Manual - Switch 3 : Kendali Manual untuk Langkah Maju (Per Step*) - Switch 4 : Kendali Manual untuk Langkah Mundur (Per Step*) - Switch 5 : Kendali Manual untuk Langkah Mundur - Switch 6 : Kendali Manual untuk Langkah Maju * Step = posisi sensor

11 41 Prosedur pengecekan keypad adalah sebagai berikut : Saat terjadi penekanan switch, dilakukan pengecekan apakah tombol yang ditekan adalah switch 2, 3, 4, 5 atau 6. Jika bukan maka penekanan switch diabaikan. Jika ya, selanjutnya akan dicek status display. Jika switch 2 dipilih, maka akan masuk ke konfigurasi Mode, Automatic atau Manual. Jika Automatic dipilih maka switch lain tidak berfungsi. Jika manual dipilih maka switch 2,3,4,5,6 bisa dipergunakan sesuai rincian diatas. Jika switch 2 dipilih, maka akan kembali konfigurasi Mode.

12 42 Gambar 3.10 Diagram Alir Untuk Prosedur Penekanan switch 3.3 Rancang Bangun Panel Sel Surya Sensor Motor DC Modul Pengendali T L Gambar 3.11 Rancang Bangun Sistem dalam Pandangan Perspektif

13 43 Dimensi sistem sebagai berikut : - Modul penggerak Panel surya dan motor dc serta penampang sensor Tinggi (T) : 20 centimeter Lebar (L) : 20 centimeter Ketebalan : 0,5 cemtimeter Diameter penampang sensor (1/2 lingkaran) : 20 centimeter Panjang panel surya : 30 centimeter - Penampang modul pengendali Panjang : 25 centimeter Lebar : 20 centimeter Ketebalan : 0,5 centimeter