RANGKAIAN DAN PENGUJIAN SISTEM KONTROL ALIRAN AIR DENGAN MIKROKONTROLER ATMEGA8535 DAN PEMROGRAMAN C TUGAS AKHIR MARINA ROSADI HARAHAP 122408051 PROGRAM STUDI D3 FISIKA DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015
RANGKAIAN DAN PENGUJIAN SISTEM KONTROL ALIRAN AIR DENGAN MIKROKONTROLER ATMEGA8535DAN PEMROGRAMAN C TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai ahlimadya MARINA ROSADI HARAHAP 122408051 PROGRAM STUDI D3 FISIKA DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015
PERSETUJUAN Judul : Rangkaian dan Pengujian Sistem Kontrol Aliran Air Dengan Mikrokontroler Atmega8535 Dan Pemograman C Kategori : Tugas Akhir Nama / Nim : Marina Rosadi Harahap Nomor Induk Mahasiswa : 122408051 Program Studi : Fisika D-III Departemen : Fisika Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam (Fmipa) Universitas Sumatera Utara Diluluskan Di Medan, 28 Juli 2015 Disetujui Oleh Prodi D-3 Fisika FMIPA USU Ketua, Pembimbing, Dr. Susilawati, M.Si NIP 197412072000122001 Dr. Kerista Tarigan, M.Eng.Sc NIP196002031980032001 i
PERNYATAAN Rangkaian Dan Pengujian Sistem Kontrol Aliran Air Dengan Mikrokontroler Atmega8535 Dan Pemrograman C TUGAS AKHIR Saya mengakui bahwa proyek ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan,28Juli 2015 MARINA ROSADI HARAHAP NIM. 122408051 ii
PENGHARGAAN Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, berkatrahmat dan karunianya penulis dapat menyelesaikan laporan proyek ini. Tugas Akhir ini berjudul RANGKAIAN DAN PENGUJIAN SISTEM KONTROL ALIRAN AIR DENGAN MIKROKONTROLER ATMEGA8535 DAN PEMROGRAMAN C, meskipun dalam proses penulisan banyak menemui hambatan dan rintangan namun dengan usaha maksimal yang dilakukan penulis serta bantuan dari berbagai pihak, akhirnya laporan tugas akhir ini dapat selesai. Atas bantuan dan motivasi yang diberikan, maka penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada : 1 Bapak Prof. Dr. Sutarman, M.Sc selaku dekan FMIPA USU. 2 Bapak Drs. Marhaposan Situmorangselaku ketua departemen Fisika FMIPA USU. 3 Ibu Dr. Susilawati, S.Si M.si selaku ketua program studi D3 Fisika FMIPA USU. 4 Bapak Dr. Ferdinan Sinuhaji, MS selaku sekertaris program studi D3 Fisika FMIPA USU. 5 Bapak Dr. Kerista Tarigan, M.Eng.Sc selaku dosen pembimbing tugas akhir saya yang telah meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 6 Seluruh dosen yang telah memberikan ilmu pengetahuan selama perkuliahan, yang membuka cakrawala berfikir serta pegawai tata usaha yang ikut mensukseskan proses belajar mengajar. iii
7 Teristimewa penulis mengucapkan terimakasih yang sedalam-dalamnya kepada kedua orangtua saya yang telah begitu sabar, memberikan motivasi dalam segala hal, mendoakan saya disetiap saat, dan telah memberikan kepercayaan kepada saya dalam menyelesaikan perkuliahan saya sehingga saya mampu menyelesaikan perkuliahan dan tugas akhir ini dengan baik. 8 Seluruh keluarga besar saya yang selalu memberikan dukungan moral, doa dan motivasi sehingga saya dapat menyelesaikan perkuliahan dan tugas akhir ini. 9 Kepada teman satu bimbingan Bapak Dr. Kerista Tarigan, M.Eng.Scyang telah sama-sama berjuang, saling membantu, dan bekerjasama dalam bimbingan dan menulis tugas akhir ini. 10 Kepada semua rekan-rekan di D-3 Fisika 2012 yang tak tersebutkan satu persatu, terimakasih atas kerja samanya selama ospek, acara-acara yang digelar bersama dan perkuliahan serta ngelab bersama (Kompak kita dek?). 11 Kepada Abangda FATHURRAHMAN, saya juga mengucapkan banyak terimakasih atas bantuannya, sehingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Tugas Akhir ini penulis dedikasikan untuk mereka sebagai ungkapan penghargaan atas keikhlasan, kesabaran, dan kasih sayang yang tak terhingga. Hanya Tuhan Yang Maha Esa yang dapat membalas semua jasa dan kebaikan yang penulis terima dari berbagai pihak yang telah membantu dalam penyelesaian laporan proyek ini. Penulis menyadari dalam penyusunan tugas akhir ini masih terdapat kekurangan dan masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis sangat iv
terbuka terhadap saran maupun kritikan dalam sebuah diskusi yang membangun dari pembaca. Akhir kata penulis mengharapkan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Medan, Juli 2015 v
SISTEM KONTROL ALIRAN AIR DENGAN MIKROKONTROLER ATMEGA8535 DAN PEMROGRAMAN C ABSTRAK Sistem Kontrol Aliran Air Menggunakan Flow Sensor Berbasis Mikrokontroler ATMega8535ini memiliki fungsi untuk mengontrol aliran suatu fluida pada penampungan air atau tangki. Adapun topik bahasan yang dipilih dalam Laporan Tugas Akhir ini adalah mengenai rangkaian mikrokontroler dan pemrograman bahasa C yang input kendalinya berasal dari water flow sensor YF-S201 dan display ditampilkan pada LCD. Rangkaian ini terbagi menjadi dua, yakni perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keras ini terdiri dari mikrokontroller dan water flow sensor YF-S201. Sedangkan perangkat lunak yang digunakan untuk pemrograman pada mikrokontroler agar dapat mengaktifkan dan mengendalikan sensor flow, yaitu dengan menggunakan bahasa pemrograman bahasa C. Sehinga program-program tersebut dapat mengontrol perangkat keras yang ada pada sistem pengendali aliran air, yang mana program-program itu di simpan sebagai pusat kendali pada mikrokontroller. Adapun untuk pemograman menampilkan volume level air pada LCD menggunakan program bahasa C. Dari pengujian dan analisa yang penulis lakukan pada alat ini, dapat diketahui bahwa Sistem Kontrol Aliran Air ini dapat bekerja sesuai dengan perintah program yang tersimpan pada mikrokontroller. Kata kunci : water flow sensor YF-S201, mikrokontroler ATMega8535 dan Hall Effect vi
DAFTAR ISI Persetujuan... i Pernyataan... ii Penghargaan... iii Abstrak... vi Daftar isi... vii Daftar Tabel... ix Daftar Gambar... x BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah... 1 1.2. Rumusan Masalah... 2 1.3. Tujuan Penelitian... 2 1.4. Batasan Masalah... 3 1.5. Sistematika Penelitian... 3 BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1. Water Flow Sensor YF-S201... 5 2.1.1. Spesifikasi Sensor Flow... 5 2.2. Mikrokontroler ATMega8535... 7 2.2.1. Fitur Mikrokontroler ATMega8535... 7 2.2.2. Pin-pin Pada Mikrokontroler ATMega8535... 8 2.2.3. Peta Memori ATMega8535... 10 2.3. Liquid Crystal Display (LCD) 2x16... 13 2.4. Bahasa Pemrograman ATMega8535... 15 2.5. Bahasa Pemrograman ATMega dengan Bahasa C... 16 2.5.1. Pendahuluan... 16 2.5.2. Pengenalan Bahasa C... 17 2.5.3. Tipe Data... 18 2.5.4. Header... 20 2.5.5. Operator Aritmatika... 20 2.5.6. Operator Pembanding... 21 2.5.7. Operator Logika... 22 2.5.8. Operator Bitwase... 23 2.5.9. Operator Penugasan dan Operator Majemuk... 25 2.5.10. Operator Penambahan dan Pengurangan... 26 2.5.11. Pernyataan IF dan IF Bersarang... 27 2.5.12. Pernyataan Switch... 28 2.5.13. Pernyataan While... 30 2.5.14. Pernyataan Do... 30 2.5.15. Pernyataan For... 31 2.5.16. Software ATMega Editor... 32 2.6. Debit Air... 33 2.6.1 Teknik Pengukuran Debit... 33 vii
BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN 3.1. Diagram Blok Rangkaian... 34 3.1.1. Fungsi Tiap Blok... 34 3.2. Prinsip Kerja Dari Rangkaian 35 3.3. Rangkaian Power Supplay Adaptor (PSA)... 36 3.4. Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535...37 3.5. Perancangan Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display)...38 3.6. Perancangan Sensor water Flow...39 3.7. Perancangan Relay dan Pompa...40 3.8. Flowchart Sistem...42 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Pengujian Rangkaian Power Supplay... 43 4.2. Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8535... 43 4.3. Interfacing LCD 2x16... 44 4.4. Pengujian Rangkaian Sensor Water Flow... 46 4.5. Pengujian Rangkaian Relay dan Pompa Air... 48 4.6. Program Lengkap... 49 4.7. Pengujian Alat... 60 4.8. Analisis Data Pengukuran Laju Aliran Air (Debit)... 60 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan... 65 5.2. Saran... 65 Daftar Pustaka... 66 viii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Pemodifikasi... 18 Tabel 2.2. Operator Aritmatika... 21 Tabel 2.3. Operator Pembanding... 22 Tabel 2.4. Operator Logika... 22 Tabel 2.5. Operator Bitwase... 24 Tabel 2.6. Operator Penugasan... 25 Tabel 2.7. Operator Majemuk... 26 Tabel 2.8. Operator Pengurangan dan Penambahan... 26 Tabel 4.1. Tabel Pengujian Pulsa Water Flow Sensor... 47 Table 4.2 Pengukuran Waktu Aliran Air... 61 Table 4.3 pengukuran Laju Air... 65 ix
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Water Flow Sensor YF-S201... 5 Gambar 2.2. Konfigurasi Pin ATMega8535... 8 Gambar 2.3.Peta Memori Program... 10 Gambar 2.4. Peta Memori Data... 11 Gambar 2.5. EEPROM Data Memori... 11 Gambar 2.6. Status Register ATMega8535... 12 Gambar 2.7. Fisik LCD 2x16... 14 Gambar 2.8. Tampilan Software Codevision AVR... 32 Gambar 3.1. Diagram Blok Sistem... 34 Gambar 3.2. Rangkaian Power Supplay Adaptor (PSA)... 36 Gambar 3.3. Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega8535... 37 Gambar 3.4. Rangkaian LCD... 39 Gambar 3.5. Rangkaian Water Flow Sensor... 39 Gambar 3.6. Relay dan Pompa... 40 Gambar 3.7. Flowchart Sistem... 42 Gambar 4.1. Informasi Signature Mikrokontroler... 44 Gambar 4.2 Grafik Pulsa Sensor Terhadap Volume Air... 48 Gambar 4.3 Grafik Pengukuran Debit Dalam 1 Liter... 62 Gambar 4.4 Grafik Pengukuran Debit Dalam 2 Liter... 63 Gambar 4.5 Grafik Pengukuran Debit Dalam 3 Liter... 63 x