Smart Tester Berbasis Mikrokontroler ATMega 328P

Transkripsi

1 Smart Tester Berbasis Mikrokontroler ATMega 328P STT Pagaralam Jl. Masik Siagim No.75 Simpang Mbacang Dempo Tengah Pagar Alam Abstrak Mikrokontroler kini semakin berkembang pesat dan semakin banyak diminati dalam aplikasi sistem kendali. Bahkan saat ini sudah banyak mikrokontroler yang menjadi yang sudah dalam bentuk modul. Salah satu modul mikrokontroler yang banyak digunakan adalah arduino. Arduino adalah jenis suatu papan yang berisi mikrokontroler. Multimeter yang biasa dijual dipasaran kebanyakan hanya untuk mengukur arus, tegangan, dan resistansi suatu komponen elektronika dan tidak dapat mengukur kutub-kutub dari masing-masing komponen tersebut sehingga harus mempelajari lebih lanjut untuk mengetahui mana saja kutub dari komponenkomponen. Hal ini tentu jadi suatu permasalahan tersendiri bagi yang akan merangkai suatu komponen elektronika. Maka dari itu, sangat dibutuhkan suatu alat ukur yang tidak hanya mengukur besaran arus, tegangan, dan resistansi suatu komponen, tetapi juga dapat mengetahui kutub-kutub dan kaki-kaki seperti komponen dioda dan transistor. Hal ini dapat diwujudkan dengan merancang suatu Smart Tester yang dapat mengukur kaki-kaki komponen elektronika. Dengan menggunakan mikrokontroler. Data hasil pengukuran setiap komponen akan ditampilkan melalui LCD Display. Kata kunci Mikrokontroler, Smart Tester, LCD Abstract Microcontrollers are now growing rapidly and increasingly in demand in control system applications. Even now there are many microcontrollers that are already in the form of modules. One of the most widely used microcontroller modules is arduino. Arduino is a type of board that contains a microcontroller. The commonly sold multimeters on the market are mostly just to measure the current, voltage, and resistance of an electronic component and can not measure the poles of each component so that has to learn more to know which poles of the components are. This is certainly a problem for who will assemble an electronic component. Therefore, it is needed a measuring instrument that not only measures the current, voltage, and resistance of a component, but also can know the poles and legs such as components of diodes and transistors. This can be realized by designing a Smart Tester that can measure the legs of electronic components. By using microcontroller. The measurement data of each component will be displayed through LCD Display. Keywords Microcontroler, Smart Tester, LCD I. PENDAHULUAN Mikrokontroler kini semakin berkembang pesat dan semakin banyak diminati dalam aplikasi sistem kendali. Bahkan saat ini sudah banyak mikrokontroler yang sudah dalam bentuk modul. Salah satu modul mikrokontroler yang banyak digunakan adalah arduino. Arduino adalah jenis suatu papan yang berisi mikrokontroler. Arduino menjadi sangat popular dalam beberapa tahun ini dikarenakan penggunaaannya yang sederhana dan mudah untuk di rancang sesuai dengan kebutuhan yang ada. Multimeter yang biasa dijual dipasaran kebanyakan hanya untuk mengukur arus, tegangan, dan resistansi STMIK MUSIRAWAS Lubuklinggau 44

2 suatu komponen elektronika dan tidak dapat mengukur kutub-kutub dari masing-masing komponen tersebut sehingga harus mempelajari lebih lanjut untuk mengetahui mana saja kutub dari komponen-komponen. Hal ini tentu jadi suatu permasalahan tersendiri bagi yang akan merangkai suatu komponen elektronika. Maka dari itu, sangat dibutuhkan suatu alat ukur yang tidak hanya mengukur besaran arus, tegangan, dan resistansi suatu komponen, tetapi juga dapat mengetahui kutub-kutub dan kaki-kaki seperti komponen resistor. Hal ini dapat diwujudkan dengan merancang suatu Smart Tester yang dapat mengukur kaki-kaki komponen elektronika. Dengan menggunakan mikrokontroler. Data hasil pengukuran setiap komponen akan ditampilkan melalui LCD Display. II. METODE PENELITIAN 2.1 Smart Tester Smart tester adalah sebuah alat yang bisa difungsikan untuk mengecek macam-macam komponen Elektronika. penggunaannya tinggal sambungkan probe (bebas) ke komponen yg mau ditest kemudian tekan tombol test yang diatas tombol power wama merah, maka akan terbaca nilai dan jenis komponen tersebut, seperti contoh jenis komponen Transistor NPN / PNP serta urutan kaki BCE-nya, bisa membaca nilai ESR Capasitor, Resistor, Dioda, Triac, Capasitor, Inductance, LED dan masih banyak lagi kegunaannya [1] Mikrokontroler Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input output [1]. Dengan kata lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data. Sekedar contoh, bayangkan diri Anda saat mulai belajar membaca dan menulis, ketika Anda sudah bisa melakukan hal itu Anda bisa membaca tulisan apapun baik buku, cerpen, artikel dan sebagainya, dan Andapun bisa pula menulis hal-hal sebaliknya. Begitu pula jika Anda sudah mahir membaca dan menulis data maka Anda dapat membuat program untuk membuat suatu sistem pengaturan otomatik menggunakan mikrokontroler sesuai keinginan Anda. Mikrokontroler merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Secara harfiahnya bisa disebut pengendali kecil dimana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini. Mikrokonktroler digunakan dalam produk dan alat yang dikendalikan secara automatis, seperti sistem kontrol mesin, remote controls, mesin kantor, peralatan rumah tangga, alat berat, dan mainan. Dengan mengurangi ukuran, biaya, dan konsumsi tenaga dibandingkan dengan mendesain menggunakan mikroprosesor memori, dan alat input output yang terpisah, kehadiran mikrokontroler membuat kontrol elektrik untuk berbagai proses menjadi lebih ekonomis. Agar sebuah mikrokontroler dapat berfungsi, maka mikrokontroler tersebut memerlukan komponen eksternal yang kemudian disebut dengan sistem minimum. Untuk membuat sistem minimal paling tidak dibutuhkan sistem clock dan reset, walaupun pada beberapa mikrokontroler sudah menyediakan sistem clock internal, sehingga tanpa rangkaian eksternal pun mikrokontroler sudah beroperasi. Yang dimaksud dengan sistem minimal adalah sebuah rangkaian mikrokontroler yang sudah dapat digunakan untuk menjalankan sebuah aplikasi. Sebuah IC mikrokontroler tidak akan berarti bila hanya berdiri sendiri. Pada dasarnya sebuah sistem minimal STMIK MUSIRAWAS Lubuklinggau 45

3 mikrokontroler AVR memiliki prinsip yang sama Mikrokontroler Atmega 328P ATMega328 adalah mikrokontroller keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang dimana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer) [2]. Mikrokontroller ini memiliki beberapa fitur antara lain : a. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock. b. 32 x 8-bit register serba guna. c. Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz. d. 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader. e. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanent karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan. f. Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB. g. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output. h. Master / Slave SPI Serial interface. Mikrokontroller ATmega 328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan kerja dan parallelism. Instruksi-instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program. Konsep inilah yang memungkinkan instruksi-instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU (Arithmatic Logic Unit) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data. Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X (gabungan R26 dan R27), register Y (gabungan R28 dan R29), dan register Z (gabungan R30 dan R31). Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit. Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit. Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai Register Control Timer/ Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainnya. Register register ini menempati memori pada alamat 0x20h 0x5Fh. Gambar 1. Konfigurasi Pin Atmega328P 2. 5 Resistor Resistor atau disebut juga dengan Hambatan adalah Komponen Elektronika Pasif yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika [3]. Satuan Nilai Resistor atau Hambatan adalah Ohm (Ω). Nilai Resistor biasanya diwakili dengan Kode angka ataupun Gelang Warna yang terdapat di badan Resistor. Hambatan Resistor sering disebut juga dengan Resistansi atau Resistance. Gambar 2. Resistor STMIK MUSIRAWAS Lubuklinggau 46

4 2.6 Dioda Dioda adalah Komponen Elektronika Aktif yang berfungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah dan menghambat arus listrik dari arah sebaliknya [3]. Diode terdiri dari 2 Elektroda yaitu Anoda dan Katoda. Berdasarkan Fungsi Dioda terdiri dari : 1. Dioda Biasa atau Dioda Penyearah yang umumnya terbuat dari Silikon dan berfungsi sebagai penyearah arus bolak balik (AC) ke arus searah (DC). 2. Dioda Zener (Zener Diode) yang berfungsi sebagai pengamanan rangkaian setelah tegangan yang ditentukan oleh Dioda Zener yang bersangkutan. Tegangan tersebut sering disebut dengan Tegangan Zener. 3. LED (Light Emitting Diode) atau Dioda Emisi Cahaya yaitu Dioda yang dapat memancarkan cahaya monokromatik. 4. Dioda Foto (Photo Diode) yaitu Dioda yang peka dengan cahaya sehingga sering digunakan sebagai Sensor. 5. Dioda Schottky (SCR atau Silicon Control Rectifier) adalah Dioda yang berfungsi sebagai pengendali. 6. Dioda Laser (Laser Diode) yaitu Dioda yang dapat memancar cahaya Laser. Dioda Laser sering disingkat dengan LD. dari 2 Tipe Struktur yaitu PNP dan NPN. UJT (Uni Junction Transistor), FET (Field Effect Transistor) dan MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET) juga merupakan keluarga dari Transistor Prototype Model Gambar 4. Resistor Prototype adalah model atau simulasi dari semua aspek produk sesungguhnya yang akan dikembangkan yang dimana model tersebut harus representatif dari produk akhirnya [4]. Gambar 5. Prototype Model Gambar 3. Dioda 2.6 Transistor Transistor merupakan Komponen Elektronika Aktif yang memiliki banyak fungsi dan merupakan Komponen yang memegang peranan yang sangat penting dalam dunia Elektronik modern ini [3]. Beberapa fungsi Transistor diantaranya adalah sebagai Penguat arus, sebagai Switch (Pemutus dan penghubung), Stabilitasi Tegangan, Modulasi Sinyal, Penyearah dan lain sebagainya. Transistor terdiri dari 3 Terminal (kaki) yaitu Base/Basis (B), Emitor (E) dan Collector/Kolektor (K). Berdasarkan strukturnya, Transistor terdiri Penjelasan setiap tahapan dalam Prototype : 1. Pengumpulan kebutuhan Pelanggan dan pengembang bersamasama mendefinisikan format dan kebutuhan keseluruhan perangkat lunak, mengidentifikasikan semua kebutuhan, dan garis besar sistem yang akan dibuat. 2. Membangun prototyping Membangun prototyping dengan membuat perancangan sementara yang berpusat pada penyajian kepada pelanggan (misalnya dengan membuat input dan contoh outputnya). 3. Evaluasi prototyping STMIK MUSIRAWAS Lubuklinggau 47

5 Evaluasi ini dilakukan oleh pelanggan apakah prototyping yang sudah dibangun sudah sesuai dengan keinginan pelanggan. Jika sudah sesuai maka langkah keempat akan diambil. Jika tidak, maka prototyping diperbaiki dengan mengulang langkah 1, 2, dan Konstruksi (Pembangunan) sistem Dalam tahap ini prototyping yang sudah disepakati diterjemahkan ke dalam pembangunan sistem yang sesuai. 5. Menguji sistem Setelah sistem sudah menjadi suatu sistem yang siap pakai, harus dites dahulu sebelum digunakan. Pengujian ini dilakukan dengan pengujian fungsional sistem, pengujian arsitektur dan lain-lain. 6. Evaluasi Sistem Pelanggan mengevaluasi apakah sistem yang sudah jadi sudah sesuai dengan yang diharapkan. Jika sudah, maka langkah ketujuh dilakukan, jika belum maka mengulangi langkah 4 dan Menggunakan sistem Sistem yang telah diuji dan diterima pelanggan siap untuk digunakan. 2.6 Analisis Perancangan Sistem Alat dan Bahan a. Probe b. Mikrokontroler Modul c. LCD Display 16 x Desain Sistem Desain sistem pintu otomatis menggunakan android ini, terdiri dari beberapa desain utama, antara lain : 1. Desain Input Meliputi desain komponen elektronika yang akan diukur. Meliputi desain LCD Display yang akan menampilkan hasil pembacaan dari sensor. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada blok diagram dibawah ini : Perangkat Input (Komponen Elektronika) Perangkat Proses (Mikrokontroler Atmega328P) Perangkat Output (LCD Display) Gambar 6. Blok Diagram Sistem Dari blok diagram diatas, maka dapat didesain suatu sistem smart tester menggunakan mikrokontroler atmega328p. Untuk lebih jelasnya, maka dapat dilihat dari gambar berikut : Komponen Elektronika Mikrokontroler Atmega328P Gambar 7. Desain Smart Tester LCD Display Berikut adalah diagram alir dari sistem smart tester : Begin Baca Data Dari komponen Elektronika (Transistor, Dioda, Resistor) Pembacaan mikrokontroler Atmega328P? Ya Tampilkan hasil pengukuran komponen di LCD Matriks 16x2 Finish Tidak Ukur Ulang Komponen Gambar 8. Flowchart Sistem 2. Desain Proses Meliputi desain modul mikrokontroler atmega328p. 3. Desain Perangkat Output Perancangan Sistem Dari hasil analisis dan desain sistem, maka didapat suatu rangkaian skematik sistem smart tester dengan menggunakan STMIK MUSIRAWAS Lubuklinggau 48

6 mikrokontroler atmega328p. rangkaian skematik ini memuat keseluruhan sistem dan alat-alat yang akan digunakan sehingga sistem dapat terangkai secara keseluruhan. Gambar 10. Prototyping Implementasi Sistem Smart Tester III. HASIL DAN PEMBAHASAN Gambar 9. Rangkaian Skematik Smart Tester Dari gambar 8, secara keseluruhan power yang digunakan dihasilkan dari rangkaian power supply dengan tegangan input 9 Vdc yang menghasilkan output tegangan 5 Vdc dengan menggunakan IC regulator Komponen elektronika yang akan diukur dihubungkan dengan pin ADC0 (TP1), pin ADC1(TP2), dan pin ADC3 (TP3). Data analog hasil pembacaan dari komponen elektronika akan diubah kedalam bentuk digital dengan menggunakan Analog to Digital Conventer. Mikrokontroler Atmega 328P telah memiliki ADC didalamnya sehingga hanya perlu penginisialisasian terhadap port ADC tersebut. Jika pembacaan telah diolah oleh ADC yang ada dimikrokontroler, maka hasil pembacaan dapat ditampilkan ke dalam unit output LCD Display. Resistor pada input berguna untuk menahan laju arus yang mengalir ke rangkaian mikrokontroler. Sehingga arus yang mengalir sesuai yang dibutuhkan oleh mikrokontroler Implementasi Sistem Setelah melakukan perancangan sistem, tahapan selanjutnya yaitu mengimplementasikan sistem agar tercipta suatu sistem smart tester menggunakan mikrokontroler ini. Implementasi sistem dibangun berupa prototype sistem. Pembahasan yang dimaksud disini adalah penerapan dari hasil implementasi sistem yang telah dirancang. Pembahasan tidak terlepas dari hasil pengujian terhadap sistem, yaitu untuk menguji apakah sistem smart tester ini memang benar-benar layak diimplementasikan ke dalam sistem. Pengujian Terhadap Pembacaan Resistor Pengujian ini dimaksudkan untuk menguji pembacaan terhadap resistor. Pada pengujian pertama, pengukuran dilakukan dengan menggunakan multimeter analog dengan menggunakan resistor 10 Kohm. Pengujian dilakukan dengan menghubungkan kaki-kaki resistor dengan menggunakan kabel penjepit. Hasil dari pengujian ini untuk mendapatkan perbandingan antara multimeter standar dengan smart tester. Berikut gambar hasil pengujian terhadap resistor. Gambar 11. Pengujian Pengukuran Resistor Dengan Multimeter Dari gambar diatas, dapat dilihat bahwa jarum analog pada multimeter menunjukkan angka 10 dengan kalibraasi 1 KOhm. Artinya resistor yang diukur sebesar 10 KOhm. Salah satu cara lagi untuk menentukan nilai resistansi dari suatu resistor adalah dengan membaca gelanggelang warna dari resistor tersebut. Setiap STMIK MUSIRAWAS Lubuklinggau 49

7 gelang warna mempunyai nilai-nilai pengali tersendiri. Berikut tabel yang menunjukkan nilai-nilai dari gelang warna tersebut : Tabel 1 Nilai Dari Gelang Warna Resistor Gambar 13. Pengujian Pengukuran Resistor Nilai resistor yang digunakan sebesar 10 Kohm. Dari hasil pembacaan smart tester adalah sebesar Kohm. Berikut hasil pembacaan dari pengukuran resistor. Dari tabel diatas, kita dapat menghitung nilai resistansi resistor yang akan kita ukur. Gambar 12. Resistor 10 Kohm Gambar diatas menunjukkan resistor 10 Kohm. Jika diperhatikan, resistor diatas mempunyai 5 gelang dengan berturut-turut warna dari gelang tersebut adalah : Gelang 1 : Coklat (dengan Nilai 1 ) Gelang 2 : Hitam (dengan Nilai 0 ) Gelang 3 : Hitam (dengan Nilai 0 ) Gelang 4 : Merah (dengan Nilai 102 ) Gelang 5 : Emas (Dengan Toleransi 5 %) Nilai resistansi dari kelima warna tersebut adalah : 100 x 102 = Ohm ± 5 % Kemudian, baru dilakukan pengujian dengan menggunakan smart tester. Gambar dibawah menunjukkan pengukuran resistor dengan menggunakan smart tester. Gambar 14. Hasil Dari Pengukuran Resistor Dari hasil pengujian diatas, maka dapat disimpulkan bahwa sistem smart tester dengan menggunakan mikrokontroler ini dapat bekerja seperti yang diinginkan oleh peneliti. Sistem ini dapat diterapkan dengan baik dan membantu pihak yang membutuhkan alat ukur digital yang akurat dan praktis.. IV. KESIMPULAN Setelah alat smart tester ini direalisasi, kemudian diuji, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Smart Tester ini terdiri atas perangkat keras (Hardware) dan perangkat lunak (Software). Perangkat ini terdiri dari beberapa rangkaian yaitu: a. Rangkaian komponen elektronika yang akan diukur. b. Rangkaian Mikrokontroler Atmega328P STMIK MUSIRAWAS Lubuklinggau 50

8 c. Rangkaian Display LCD 16 x 2 2. Smart tester ini dapat mendeteksi kakikaki komponen elektronika seperti menentukan kaki-kaki transistor, dioda, dan LED. VI. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada Pihak STT Pagaralam yang telah memberi dukungan baik moril maupun materiil terhadap penelitian ini. V. SARAN Kepada semua pihak yang berniat untuk mengadakan penelitian dengan alat serupa, disarankan untuk memberikan tambahan antara lain : 1. Pengembangan unit output dapat menggunakan sistem display yang lebih canggih sehingga tampilan gambar yang dihasilkan dapat maksimal. 2. Pengembangan sistem yang dengan menambahkan box untuk keseluruhan modulnya. VII. DAFTAR PUSTAKA Setiawan, A 2011, 20 Aplikasi Mikrokontroler Atmega 8535 & Atmega 16 Menggunakan Bascom-AVR, Andi Publisher, Jakarta. Kadir, A 2015, Buku Pintar Pemrograman Arduino, Penerbit Mediacom, Yogyakarta Malvino, A.P 2013, Prinsip-Prinsip Elektronika, Penerbit Salemba Teknika, Jakarta. Pressman, R 2013, Software Enginering (A Practitioner s Approach), McGraw-Hill Higher Companies. Seventh Edition, New York STMIK MUSIRAWAS Lubuklinggau 51