BAB III PERANCANGAN SISTEM

Transkripsi

1 BAB III PERANCANGAN SISTEM Pada bab ini akan dibahas mengenai perancangan dan realisasi dari perangkat keras maupun perangkat lunak dari setiap modul yang di pakai pada skripsi ini. Dalam suatu otomatisasi gedung terdapat beberapa protokol untuk mengataur atau mengoperasikan peralatan secara otomatis sepeti pencahayaan, tangki penampungan air, pemanas air, lift dll. Otomatisasi yang mencangkup semua itu diatur dengan menggunakan sistem EIB atau BMS. Sistem IEB adalah sebuah sistem instalasi bangunan yang cerdas dan memenuhi standar tinggi pada building otomation. EIB menyediakan pengaturan peningkatan keamanan, efisiensi ekonomi, kenyamanan dan fleksibilitas baik di gedung perkantoran, pabrik industri atau properti perumahan. Fungsi seperti pencahayaan, control shutter dan pemanasan dapat secara individual disesuaikan dengan kebutuhan pengguna [7]. Perbedaan DALI dengan Automation system (BMS atau EIB) 1. DALI terbatas dalam kapasitas cuma 64 address, sedangkan Automation seperti BMS atau EIB tidak terbatas 2. DALI terbatas untuk Lightning control saja sedangkan Automation bisa mengontrol semua mechanical electrical equipment ( MHVAC, Security system, Pumps, dll ). 3. DALI tidak bisa mengkontrol Automation (BMS atau EIB), sedangkan Automation bisa mengatur DALI dengan menambahkan DALI gate way. Dalam suatu pencahayaan terdapat 2 protokol yang mengatur pencahayaan antara lain Protokol DMX dan Protokol DALI. Walaupun prinsipnya sama menggunakan dimmer akan tetapi fungsi dari kedua protokol ini berbeda. Dalam sistem Protokol DMX hanya menggunakan pengiriman searah ( satu arah) serial yang di gunakan RS 485 akan tetapi sistem DMX tidak memiliki jenis pengecekan eror. Protokol DMX di fungsikan untuk menata pencahayaan suatu panggung konser. [7]. 12

2 Dalam otomatisasi sebuah gedung muncul perkembangan pencahayaan terbaru dengan menggunakan Protokol DALI. DALI adalah suatu sistem yang dirancang untuk memungkinkan pengontrolaan dalam pencahayaan. Selain sistem DALI adalah suatu metode pengendalian pencahayaan di ruangan tunggal sampai pengendalian di suatu gedung. Tabel 1. Perbedaan Protokol DMX dan Protokol DALI Perbedaan Protokol DMX Protokol DALI Menggunakan Dimmer Iya Iya Pengecekan Error Tidak Iya Menggunakan RS485 Iya iya Menggunakan komunikasi dua arah Kegunaan Tidak Pencahayaan Konser panggung Iya Pencahayaan Building otomation 3.1. Perancangan dan realisasi Perangkat Keras Perangkat keras yang menyusun skripsi ini menjadi satu sistem terdiri dari beberapa bagian yaitu: 1. Ruangan peraga 2. Modul master 3. Modul slave 13

3 Ruangan peraga Sistem rancangan akan diterapkan dalam bentuk maket seperti di tunjukan pada gambar 3.1. maket ruangan. Gambar 3.1 Skema perancangan maket ruangan Tampilan pada maket yang dirancang terdapat 5 buah lampu pijar dengan posisi 2 buah ruangan dengan ruangan I menggunakan dua buah lampu sedangkan ruangan II menggunakan 3 buah lampu. Ukuran maket yang dibuat dengan panjang 75cm, lebar 50 cm dan tinggi 20cm Modul master 14

4 Pada modul Master menggunakan mikrokontroler. Fungsi mikrokontroler sebagai pengontrol penerangan pada ruangan. Modul master terdiri : 1. Mikrokontroler ATMEGA IC FTDI FT232RL 3. IC MAXIM MAX485 Gambar 3.2 FT232RL 15

5 Gambar 3.3 Rangkaian max485 Gambar 3.4 ATMEGA

6 Pada perancangan skripsi ini, kerja modul master dikendalikan oleh mikrokontroler sebagai pengendali utama. Mikrokontroler yang digunakan pada skripsi ini adalah mikrokontroler AVR Atmega162 buatan Atmel Corporation, Atmega162 dipilih karena mikrokontroler tersebut sudah memiliki fasilitas-fasilitas yang cukup lengkap. ATmega162 memiliki fitur UART 2 kanal yaitu UART0 dan UART1. UART0 (kanal komunikasi serial UART0) pada PORTD.0 (RxD0) dan PORTD.1(TxD0) pada kemasan TQFP44 Atmega162 digunakan untuk berkomunikasi dengan komputer melalui komunikasi serial RS232 yang dijembatani oleh IC FT232RL yang mampu menyelaraskan level tegangan komunikasi serial UART mikrokontroler dan RS232 komputer. UART1 (kanal komunikasi serial UART1) pada PORTB.2 (RxD10 dan PORTB.3(TxD1) pada kemasan TQFP44 Atmega162 digunakan untuk berkomunikasi dengan slave menggunakan RS485. Alokasi pin lainya yaitu untuk indikator aktivitas Atmega162 dalam berbagai eksekusi menggunakan LED3mm pada (PORTA.0). dalam mengkonfigurasi program yang akan ditanamkan ke dalam Atmega162 dengan ISP ( In System Programing) melalui pin SPI (MISO, MOSI, SCK). 17

7 Gambar 3.5 Keseluruhan rangkaian modul master Tabel 3.2. Konfigurasi pin ATmega162 modul master Nama port Fungsi PORTA.0 Led (indikator) PORTB.2 RxD1 (komunikasi RS485) PORTB.3 TxD1(komunikasi RS485) PORTB.5 Mosi (downloader) PORTB.6 Miso (downloader) PORTB.7 SCK (downloader) RESET RESET PORTD.0 RXD0 (komunikasi RS232) PORTD.1 TX D0 (komunikasi RS232) 18

8 Gambar 3.6 Tampilan modul master Gambar diatas adalah tampilan modul master perencanaa master Dali yang telah direalisasikan sesuai rancangan awal. 19

9 Gambar 3.7 Diagram alir Master Dali 19

10 Gambar 3.7 menujukan diagram alir perancangan perangkat lunak pada modul master. Berikut adalah penjelasan diagram alir tersebut: Perangkat lunak akan langsung bekerja ketika modul master diaktifkan. Pertama kali perangkat lunak akan melakukan inisialisasi perangkat keras. Isi menu pengaturan mode slave pertama sama dengan pengaturan modul slave kedua. Pada menu tersebut terdapat dua sub-menu yaitu periksa kondisi dan pengaturan peralatan elektronik. Periksa kondisi digunakan untuk mengetahui kondisi modul pada slave, sedangkan pengaturan peralatan elektronik yang terhubung pada modul slave Modul slave Pada modul slave menggunakan mikrokontroler dengan inputan sensor pendeteksi gerakan yang di sebut PIR. Fungsi dari sensor ini akan menjadi inputan pada kontroler untuk menjalankan perintah yang sudah dialamatkan pada masing-masing kontroler yang berfungsi mengkontrol lampu disetiap ruangan. Dalam tugas akhir ini saya menggunakan 5 buah lampu untuk merealisasikan sistem yang saya buat. Diruangan A terdapat 2 buah lampu dan di ruangan B terdapat 3 buah lampu. Ini bertujuan untuk membedakan besarnya ruangan. Komponen utama modul slave : 1. Mikrokontroler ATMEGA8 2. IC MAXIM MAX MOC3020/ BT N25 20

11 Gambar 3.8 ATMEGA8 Pada ATmega 8 memiliki fitur UART 1 kanal yaitu UART0. UART0 (kanal komunikasi serial UART 0) pada PORTD.0 (RxD0) dan PORTD.1 (TxD0) pin 30 dan pin 31 pada kemasan TQFP32-08 Mega8 digunakan untuk berkomunikasi dengan format RS485 dengan master melalui IC Maxim Max485. Lokasi pin lainya yaitu untuk indikator aktivitas chip ATmega8 dalam berbagai eksekusi menggunakan LED 3mm pada pin 14 yaitu PORTB.2. dalam mengkonfigurasi program yang akan ditanamkan ke dalam Chip ATmega dengan sistem ISP (In System Programing) melalui pin SPI ( MISO, MOSI, SCK) serta pin RESET yang terhubung dengan pengisian program (flash Downloader). Untuk dapat mengendalikan lampu AC dibutuhkan optocopler MOC3020/MOC3021 dan TRIAC BT136 yaitu mendukung untuk diatur sudut picu agar efek dimmer dapat dikendalikan. Pada penyalaan sudut picu ( firing angel) agar efek dimmer dapat dikendalikan, pada pengaktivan sudut picu ON TRIAC harus berdasarkan titik nol (0) gelombang sinus AC, maka digunakan rangkaian Zero Crossing Detector (ZCD) dengan menggunakan IC 4n25 21

12 Gambar 3.9 Rangkaian Dimmer MOC3020 adalah OptoTriac yang berfungsi sebagai isolator dengan bagian DC dari rangkaian kendali utama agar tidak terhubung secara langsung ke jaringan AC. Selaian sebagai isolator MOC3020 tersebut sebagai antar muka antara bagian kendali (rangkaian DC) agar berkomunikasi dengan jaringan AC. Pada rangkaian slave yang saya buat saya gunakan MOC3020 supaya rangkaian kendali (Mikrokontroler) terisolasi dengan rangkaian power. Jadi saat rangkaian meledak, rangkaian kendali tetap aman TRIAC atau Triode For Alternating Current ( Trioda untuk arus bolak-balik ) adalah sebuah komponen elektronik yang hampir sama dengan fungsi saklar dua arah yang dapat mengalirkan arus listrik ke kedua arah ketika dipicu ( dihidupkan ).sekali dipicu, komponen akan terus menghantarkan sampai arus yang mengalir lebih rendah dari arus genggamanya, hal tersebut membuat TRIAC sangat cocok untuk mengendalikan tegangan AC, memungkinkan pengendalian arus yang sangat tinggi dengan arus kendali yang sangat rendah. Untuk rangkaian driver beban AC selain menggunakan MOC3020/3021 juga dipasang BT136 yang berfungsi untuk mendukung pengaturan sudut picu agar efek dimmer dapat dikendalikan. 22

13 Gambar 3.10 Rangkaian keseluruhan modul slave Tabel 3.3. Konfigurasi pin ATmega8 modul slave Nama port Fungsi PORTB.1 OC1A (keluaran PWM) PORTB.3 Mosi (downloader) PORTB.4 Miso(downloader) PORTB.5 SCK (downloader) PORTB.6 XTAL1 (clock mikrokontroller) PORTB.7 XTAL2 (clock mikrokontroller) PORTD.0 RX (modem PLC) PORTD.1 TX (modem PLC) PORTD.2 INT0 ( intrupsi MAX485) PORTD.3 INT1 (Intrupsi 4N25) 23

14 Gambar 3.11 Modul slave Gambar 3.12 diagram alir modul slave 24

15 Gambar 3.12 menunjukan diagram alir perancangan perangkat lunak modul slave, penjelasan diagram alir tersebut adalah: Perangkat lunak akan langsung bekerja ketika modul slave diaktifkan. Kemudian perangkat lunak akan melakukan inisialisasi perangkat keras. Sistem akan memeriksa mode default yang dimasukan melalui GUI dan menjalankan lampu sesuai setting default. Jika tidak maka akan mengambil data sensor PIR, jika data 1 maka akan menyalakan lampu sesuai setting GUI jika tidak maka akan kembali membaca sensor PIR selama waktu yg ditentukan Perancangan dan perealisasi perangkat lunak Pada bagian ini akan dijelaskan tentang perangkat lunak yang ada pada user interface. Perangkat lunak ini meliputi perancangan perangkat lunak yang dibuat pada modul PC. Tampilan pada PC dirancang sebagai user interface berfungsi untuk memudahakan penggunaanya. Pada modul PC terdapat software yang berisi mengecek mengatur data ruangan seperti tingkat kecerahan, lama waktu yang digunakan dan pilihan lampu yang akan digunakan. Pada gambar 3.13 merupakan contoh tampilan software pada PC. 25

16 Gambar 3.13 Perancangan tampilan pada PC Perangkat lunak yang dibuat pada modul PC berguna untuk memudahkan pengendalian semua kegiatan yang dilakukan tiap modul sehingga dapat bekerja secara bersama-sama sehingga dapat menjalankan suatu sistem. Adapun perangkat lunak ini berperan dalam beberapa fungsi diantaranya saklar on/off, lama waktu yang digunakan serta waktu pemakaian dan intensitas kecerahan. 26

17 Gambar 3.14 Diagram alir Pada perancangan perangkat lunak ini penyetingan ruangan berasal dari inputan user yang diberikan melalui interface pada PC. Sistem akan bekerja untuk lama penggunaan sesuai dengan penyetingan oleh pengguna begitu juga dengan tingkat kecerahan dan pemilihan ruangan. 27