MODEL ALAT KENDALI TATA CAHAYA PANGGUNG BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA328 Ali Sabana, Prihastuti Harsani, Iyan Mulyana Email : syabanz09.as@gmail.com Program Studi Ilmu Komputer FMIPA Universitas Pakuan Abstrak Kebutuhan akan sistem pencahayaan panggung yang otomatis dan mudah untuk diprogram ulang sesuai keinginan, serta pengalaman penulis yang mendapati pementasan panggung disekitar tempat tinggal penulis yang masih menggunakan saklar manual. Kelemahan saklar manual yaitu kurang efisien terutama pada saat diinginkannya lampu blinking (kelapkelip), karena operator harus on/off lampu secara bergantian dan terus-menerus. Selain itu pada sistem manual nyala lampu saat blinking tidak dapat dikontrol dengan baik jika dibandingan dengan sistem otomatis yang telah diprogram. Tujuan dari perancangan sistem ini adalah untuk mempermudah melakukan pengontrolan lampu panggung secara otomatis dengan dengan menggunakan keypad. serta mengotomatisasi pengontrolan lampu panggung secara efektif, efisien dan sistematis. Pada sistem ini pengontrol dilakukan dengan menggunakan Keypad dan Modul Relay, ketika ada data keypad yang sudah diinputkan ke dalam IC Mikrokontroler ATMega328 dan disimpan ke dalam RTC (Real Time Clock), ketika waktu menunjukan adanya settingan jam relay on/off maka lampu akan on/off, disamping perancangan hardware, dilakukan juga perancangan software dengan menggunakan Arduino IDE sebagai compiler listing program bahas C/C++ berfungsi sebagai software downloader. Kata Kunci : Keypad, RTC, Microkontroler ATMega328 PENDAHULUAN Salah satu unsur penting dalam pementasan teater, pentas musik dan sejenisnya adalah tata cahaya atau lighting. Tanpa adanya tata cahaya, maka pementasan tidak akan terlihat meriah. Tata pencahayaan atau lighting terbagi menjadi dua yaitu lighting sebagai penerangan, yaitu fungsi lighting yang hanya sebatas menerangi panggung. Kedua lighting sebagai pencahayaan, yaitu fungsi lighting sebagai unsur artistik pementasan yang bermanfaat untuk membentuk dan mendukung suasana sesuai dengan tuntutan naskah. Kebutuhan akan sistem pencahayaan panggung yang otomatis dan mudah untuk diprogram ulang sesuai keinginan, serta pengalaman penulis yang mendapati pementasan panggung disekitar tempat tinggal penulis yang masih menggunakan saklar manual. Kelemahan saklar manual yaitu kurang efisien terutama pada saat diinginkannya lampu blinking (), karena operator harus on/off lampu secara bergantian dan terus-menerus. Selain itu pada sistem manual nyala lampu saat blinking tidak dapat dikontrol dengan baik jika dibandingan dengan sistem otomatis yang telah diprogram. Oleh karena itu penulis mencoba untuk merancang, dan menggunakan mikrokontroler, dan keypad sebagai alat otomatisasi dengan membuat Model Alat Kendali Tata Cahaya Panggung Berbasis Mikrokontroler ATMega328. METODE PENELITIAN Dalam pengumpulan data dan informasi, metode yang digunakan dalam 1
penulisan ini yaitu metode hardware programming. Gambar 1. Metode Penelitian Bidang Minat Hardware Programming 1. Perencanaan Proyek Penelitian Dalam perencanaan proyek penelitian terdapat beberapa hal penting yang perlu ditentukan, dipertimbangkan yaitu : a. Analisis awal penelitian, b. Estimasi kebutuhan alat dan bahan, c. Estimasi anggaran, dan d. Kemungkinan penerapan dari aplikasi yang akan dirancang 2. Penelitian (Research) Setelah perencanaan telah matang, dilanjutkan dengan penelitian awal dari aplikasi yang akan dibuat, mulai dari pemilihan dan pengetesan komponen (alat dan bahan), kemungkinan rancangan awal dan akhir. 3. Pengetesan Komponen (Part Testing) Dalam pengetesan ini dilakukan pengetesan alat terhadap fungsi kerja komponen berdasarkan kebutuhan dari aplikasi yang akan di desain. 4. Desain Sistem Mekanik (Mechanical) Dalam perancangan perangkat keras, desain mekanik merupakan hal penting yang harus dipertimbangkan. Pada umumnya kebutuhan aplikasi terhadap desain mekanik antara lain: a. Bentuk dan ukuran PCB (Printed Circuit Board) b. Dimensi dan massa keseluruhan sistem c. Ketahanan dan fleksibilitas terhadap lingkungan d. Penempatan modul-modul elektronik e. Pengetesan sistem mekanik. 5. Desain Sistem Listrik (Electrical) Dalam desain sistem listrik terdapat beberapa hal yang harus diperhatikan, antara lain: a. Sumber catu daya (seperti baterai atau rectifier) b. Kontroller yang akan digunakan c. Desain driver untuk pendukung aplikasi d. Desain sistem kontrol yang akan diterapkan e. Pengetesan sistem listrik yang telah dirancang 6. Desain Software (Software Design) Perangkat lunak yang pada umumnya dibutuhkan perancangan perangkat keras antara lain, software untuk sistem kontrol alat (aplikasi) dan software interface pada komputer PC. Pada aplikasi standalone (berdiri sendiri) yang tidak membutuhkan kontrol ataupun dengan PC, hanya dibutuhkan software untuk kontrol dalam alat yang didesain. 7. Tes Fungsional (Functional Test) Tes fungsional dilakukan integrasi sistem listrik dan software yang telah di desain. Tes ini dilakukan untuk meningkatkan performa dari perangkat lunak untuk pengontrolan desain listrik dan mengeliminasi error (Bug) dari software tersebut. 8. Integrasi atau Perakitan (Integration) Modul listrik yang diintegrasi dengan software di dalam kontrollernya, di integrasikan dalam struktur mekanik yang telah dirancang. Lalu dilakukan tes fungsional keseluruhan sistem. 9. Tes Fungsional Keseluruhan Pada tahap ini dilakukan pengetesan fungsi dari keseluruhan sistem. 10. Optimisasi Sistem (Optimization) 2
Optimasi ini dilakukan untuk meningkatkan performa dari aplikasi yang dirancang. HASIL DAN PEMBAHASAN Perancangan Alat Pada perancangan alat ini, ialah dengan membuat rangkaian dari tiap-tiap modul rangkaian yang di perlukan. 1. Desain Sistem Listrik Sumber catur daya (power suplly) Catu daya yang digunakan pada rangkaian ini sebesar 12V untuk rangkaian relay, 5V untuk rangkaian ATMega 328. 2. Rangkaian Mikrokontroler Rangkaian sistem berfungsi sebagai pengendali utama dari Model Alat Kendali Tata Cahaya Panggung Berbasis Mikrokontroler ATMega328. Gambar 2. Rangkaian ATMega328 3. Rangkaian Keypad 4x4 Terdapat beberapa fungsi dari keselurahan tombol yang ada pada tombol keypad lampu otomatis ini dimana tombol * berfungsi untuk menampilkan menu setingan on/off lampu, di dalam menu setingan lampu, tombol 1 berfungsi sebagai settingan waktu relay on/off lampu pertama, sedangkan tombol 2 berfungsi sebagai settingan waktu relay on/off lampu kedua, tombol # berfungsi sebagai tombol settingan penyimpanan data waktu on/off relay, dan tombol B berfungsi sebagai tombol untuk keluar ke menu utama/normal. Gambar 4. Rangkaian Keypad 4x4 4. Blok Diagram Sistem Aplikasi berikut ini membahas penggunaan mini sistem ATMEGA328 sebagai pengendali. Sistem yang akan dibuat adalah tombol keypad terdiri auto dan manual. auto terdiri dari tombol A,B,C,D dan tombol manual terdiri dari tombol 1 sampai dengan 8. auto digunakan untuk mengaktifkan kombinasi nyala lampu antara lampu 1 sampai dengan lampu 8 yang secara bergantian sesuai dengan program yang dibuat. Sedangkan tombol manual jika salah satu tombol 1 sampai dengan 8 maka lampu yang akan sesuai tombol yang yaitu tombol 1 sampai dengan 8. * digunakan untuk mengubah auto ke manual dan tombol # digunakan untuk mengubah manual ke auto. Gambar 7. Blok Diagram Adapun Flowchart system secara keseluruhan seperti gambar dibawah ini. 3
diperlihatkan input output dari rangkaian keypad 4x4. Keypad Tabel 1. Pengujian Keypad 4 x 4 PB.1 P B. 2 (V ) PB.3 PB.4 PB.5 PB.6 PB.7 PB.8 1 4,9 4,9 4,9 4,9 4,9 Kolom 1 2 4,9 4,9 4,9 4,9 4,9 Kolom 2 3 4,9 4,9 4,9 4,9 4,9 Kolom 3 A 4,9 4,9 4,9 4,9 4,9 Kolom 4 4 4,9 4,9 4,9 4,9 4,9 Kolom 1 5 4,9 4,9 4,9 4,9 4,9 Kolom 2 6 4,9 4,9 4,9 4,9 4,9 Kolom 3 B 4,9 4,9 4,9 4,9 4,9 Kolom 4 7 4,9 4,9 4,9 4,9 4,9 Kolom 1 8 4,9 4,9 4,9 4,9 4,9 Kolom 2 9 4,9 4,9 4,9 4,9 4,9 Kolom 3 C 4,9 4,9 4,9 4,9 4,9 Kolom 4 * 4,9 4,9 4,9 4,9 4,9 Kolom 1 0 4,9 4,9 4,9 4,9 4,9 Kolom 2 # 4,9 4,9 4,9 4,9 4,9 Kolom 3 D 4,9 4,9 4,9 4,9 4,9 Kolom 4 Vcc Vcc Vcc Vcc 4 3 2 1 Ket Keterangan : PB : Port B pada mikrokontroler Atmega 8328 VCC : Catu Daya Positif (+) Keypad 4x4 Gambar 8. Flowchart Pengujian dan Analisa Untuk menghindari kesalahankesalahan yang terjadi pada komponen yang dibuat, maka di perlukan suatu pengujian dan pengukuran pada komponen yang telah dirancang. Pengujian dilakukan dengan menguji pada tiap-tiap modul rangkaian. Pengujian Mikrokontroler Pengecekan mikrokontroler 328 dilakuan dengan memberikan masukan tegangan dari 5 V, jika sumber tengangan 5V terhubung maka led indikator power berwarna hijau akan otomatis. Pengujian Keypad Pada keypad yang dipakai ini terdapat empat baris empat kolom. Pada pengujian ini diperlukan tegangan 5 V untuk dapat mengaktifkan keypad, pada tabel 1 akan Pada pengujian keypad 4x4 hanya mempunyai tegangan 4.9 V. Namun pada tegangan ini keypad masih dapat bekerja, dapat dilihat pada tabel diatas apabila tombol keypad 1, maka pada baris 1 kolom 1 menghasilkan tegangan pada port PB.8, apabila angka 4 maka akan mengkasilkan tegangan pada port PB.7. Begitu juga seterunya hingga penekanan tombol keypad D, pada PB.1, PB.2, PB.3 dan PB.4 diberikan input sebesar 4.9 V untuk (VCC). Pengujian Powerfull DC Supply Pengujian powerfull DC supply dilakukan pengukuran dengan multimeter digital untuk mengetahui tegangan V in (AC) dan V out (DC) keluaran dari V in. Seperti tabel berikut. Tabel 2. Pengujian Powerfull DC Supply V in V Out 5 V 4.9 V Nilai V in didapat dari nilai masukkan yaitu Regulated AC-DC Adaptor 650mA dengan tegangan 12 V yang dapat di atur dan di rubah menjadi 5 V melalui 4
setingan adaptor, atau di dapat dari kabel Serial to USB yang dihubungkan pada komputer/laptop, akan tetapi setingan pada mikrokontroler harus dirubah pilihan sumber power supply dari port USB komputer, sedangkan V Out didapat dari nilai keluaran power supply 5 V, masukkan tegangan mikrokontroler dari power supply harus bernilai 5 V jika masukkan tegangan ke mikrokontroler kurang dari 4.93 V maka mikrokontroler hidup. Rangkaian relay Nilai V in didapat dari masukan yaitu Regulator AC-DC Adaptor 650mA dengan tegangan 12 V, sedangkan V Out didapat dari nilai keluaran power supply 12 V, masukkan tegangan mikrokontroler dari power supply harus bernilai 12 V jika masukkan tegangan ke mikrokontroler kurang dari 11.93 V maka relay tidak dapat bekerja dan relay mati serta lampu tidak akan. Pengujian Relay Pengujian relay ini dilakukan pengukuran dengan multimeter digital untuk mengetahui tegangan pada saat relay aktif dan tidak aktif. Tabel 3. Pengujian Relay Vbb 0 V Relay Tidak Aktif Vbb 11.93 V Relay Aktif Ketika posisi relay tidak aktif atau port NC dalam keadaan terbuka logika hight (1) maka nilai Vbb = 0 V, dan ketika relay aktif atau port NC dalam keadaan tertutup / logika low (0) maka nilai Vbb = 11.93 V, nilai Vbb = 11.93 V didapat dari tegangan masukan dari power supply 12 Volt. Tes Keseluruhan Sistem Pada tahapan ini pengujian alat secara keseluruhan dilakukan dengan proses menghubungkan seluruh rangkaian dan pengetesan fungsi dari keseluruhan sistem apakah dapat berfungsi sesuai dengan konsep atau tidak bila ada sistem yang tidak bekerja dengan baik maka harus dilakukan proses perakitan ulang setiap bagian sistemnya. Uji Coba Struktural Tahapan ini dilakukan untuk mengetahui apakah sistem yang sudah dibuat sesuai dengan rancangan rangkaian yang sudah ada. Hasil uji coba struktural di tampilkan pada tabel di bawah ini. Tabel 6. Hasil Uji Struktural No. Rangkaian Hasil 1. Modul ATMEGA 328 Sesuai 2. Modul Keypad 4x4 Sesuai 3. Modul Relay Sesuai Dari hasil uji coba struktural yang di lakukan pada saat perakitan rangkaian hardware telah terbukti bahwa setiap rangkaian hardware sudah sesuai dengan perancangan yang dibuat pada setiap tahap perancangan. Uji Coba Fungsional Pada tahap ini dilakukan pengujian yang bertujuan untuk mengetahui apakah uji coba yang dilakukan sudah berjalan dengan baik dan sesuai dengan sistem yang ada. Pada pengujian ini yaitu pengujian rangkaian keypad untuk membuktikan semua tombol yang ada pada keypad berfungsi dengan benar. Tabel 7. Hasil Uji Fungsional Matrik Fungsi Status Keypad 1 2 1 2 5
lampu 8 ke 1 3 4 5 3 4 5 C D dengan urutan lampu 1,8,2,7,3,6,4,5 dengan urutan lampu 5,4,6,3,7,2,8,1 6 6 Dari hasil uji coba fungsional pada setiap tombol pada keypad telah terbukti bahwa semua tombol setting / inputan pada sistem pengontrol lampu ruangan otomatis berbasis timer telah berfungsi cukup baik. 7 8 7 8 Uji Coba Validasi Tahapan ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui sistem yang dibuat sudah bekerja dengan benar atau tidak. Ujicoba tersebut dilakukan dengan menginputkan setinggan waktu relay On / Off dan untuk mengetahui lampu otomatis ini sesuai atau tidak. Hasil uji coba validasi sistem pengontrol lampu ruangan otomatis berbasis timer seperti tabel berikut. Tabel 8. Hasil Uji Validasi A mulai dari lampu 1 ke 8 B mulai dari Hasil pengujian yang dilakukan diatas dapat dikatakan bahwa Sistem Pengontrol Otomatis Berbasis Timer sudah valid, dan dapat digunakan dan sistem berjalan dengan baik. 6
Optimasi (Optimization) Sistem ini sudah tidak ada kendala dalam perakitan keseluruhan sistem, maka dapat dilakukan optimasi untuk meningkatkan performa dari aplikasi yang telah dirancang. KESIMPULAN Dalam pembuatan alat ini dirakit dengan beberapa komponen alat elektronika yaitu, mikrokontroller ATMega 328 sebagai komponen pengontrol, penyimpanan data yang mengeksekusi komponen lainnya, output sistem berupa module 8 relay sebagai menjalankan fungsi logika dan penundaan waktu yang terhubung dengan lampu. Input sistem menggunakan keypad matrix 4x4. Terdapat 2 kondisi mode pengontrolan yaitu mode manual dan auto. Kekurangan dalam rangakaian alat kendala tata caha panggung ini respon tombol pergantian otomatis blinking atau masih lambat, dikarenakan penggunaan delay timer dan rangkaian ini hanya menggunakan sistem seri atau lampu satu nyala kemudian mati dan lampu yang lain nyala/mati secara bergantian. DAFTAR PUSTAKA Artaya. 2012. Pengertian Mikroprosesor. (https://artayahonest.wordpress.com/2012 /10/10/pengertian-komponen-fungsimikroprosesor/). Cara Tekno. 2015. Pengertian Arduino Uno. (http://www.caratekno.com/2015/07/peng ertian-arduino-uno-mikrokontroler.html). Doni. 2013. Pengertian Lighting. (https://donysiswandi.wordpress.com/201 3/05/29/pengertian-lighting-grafikakomputer/). Febri. 2015. Key Pad 3x4/4x4. (http://febripurianta08.blogspot.co.id/201 5/05/key-pad-3x44x4.html). Galih Rakasiwi. 2014. Prototipe Pengontrolan Dengan Android Via Wifi. Tugas Akhir, Universitas Muhammadiyah. Sutris Astari. 2014. Kran Air Wudhu Otomatis Berbasis Arduino ATMega 328. Tugas Akhir, Universitas Maritim Raja Ali. Teknik Elektronika. 2015. Pengertian Relay. (http://teknikelektronika.com/pengertianrelay-fungsi-relay/). Vidy Masinambow. 2014. Pengendali Saklar Listrik Melalu Ponsel Pintar Android, Tugas Akhir, Universitas Sam Ratulangi Manado. UCAPAN TERIMA KASIH 1. Ibu Prihastuti Harsani, M.Si. selaku pembibing I yang telah berkenan meluangkan waktunya, memberikan doronga, moril dan motivasi serta petunjuk penulisan kepada penulis selama dalam punyusunan laporan. 2. Bapak Iyan Mulyana, M.Kom. selaku pembimbing II yang telah berkenan meluangkan waktunya, memberikan petunjuk teknis, konsep serta dorongan moril dan motivasi selama ini. 3. Orangtua dan Keluarga yang telah memberikan doa, perhatian serta semangat, sehingga penulis dapat menyelesaikan usulan penelitian ini. 4. Teman-teman seperjuangan Ilmu Komputer dan semua pihak yang terlibat, terimakasih atas bantuan dan dukungannya. 7