BAB III ANALISA DAN PERANCANGAN III.1. Analisa Permasalahan Dalam perancangan alat pengendali kipas angin menggunnakan mikrokontroler ATMEGA8535 berbasis sensor suhu LM35 terdapat beberapa masalah yang harus dipecahkan. Permasalahan-permasalahan tersebut antara lain: a. Kelembaban suhu pada ruangan terbuka Masalah perancangan pengendali suhu yang terdapat di suatu ruangan tidak terlepas dari kelembaban suhu ruangan, dimana suhu yang terdapat didalam ruangan terbuka selalu berubah karena suhu dari luar jadi sulit untuk mengendalikan kipas angin. III.2. Strategi Pemecahan Masalah Karena terdapat beberapa permasalahan yang terjadi dalam perancangan pengendali kipas angin pada ruangan, maka dibutuhkan solusi atau pemecahan masalah, antara lain: 1. Dalam hal kelembaban suhu pada ruangan terbuka, penulis meletakan sensor suhu di dekat jendela sehingga suhu yang masuk ke dalam ruangan dapat terdeteksi sehingga suhu yang diterima sensor suhu lebih fokus. Ini dimaksudkan untuk menguatkan daya tangkap sensor suhu. Penulis juga membuat batasan suhu ke dalam mikrokotroler ATMEGA8535 dengan membuat suhu di atas 28 0 C maka kipas angin akan hidup jika suhu ruangan di bawah 28 0 C maka kipas angin akan berhenti atau tidak hidup. 27
28 III.3. Diagram Blok Rangkaian Secara garis besar, perancangan pengendali kipas angin menggunakan sensor suhu LM35 terdiri dari sensor suhu LM35, LCD 16x2, minimum sistem mikrokontroler ATMEGA8535, relay, dan kipas angin. Diagram blok dari perancangan pengendalian kipas angin menggunakan sensor suhu LM35 ditunjukkan pada gambar III.1. berikut ini : Gambar III.1. Diagram Blok 1. Minimum sistem ATMEGA8535 merupakan pusat kendali dari seluruh rangkaian. 2. Sensor suhu LM35 berfungsi untuk mengetahui keadaan suhu ruangan. 3. LCD 16x2 sebagai tampilan data suhu. 4. Relay mengatur tegangan ke kipas angin. 5. Kipas angin sebagai output-nya dimana kipas angin tersebut di kendalikan oleh relay.
29 III.4. Perancangan Rangkaian Sensor LM35 IC LM35 merupakan sensor suhu dimana tegangan keluarannya proporsional liniear untuk suhu dalam C, mempunyai perubahan keluaran secara linier dan juga dapat dikalibrasi dalam K. Di dalam udara sensor ini mempunyai pemanasan diri (self heating) kurang dari 0,1 C, dapat dipakai dengan menggunakan power supplay tunggal. Dapat dihubungkan antar suhu ( interface) ke rangkaian kontrol dengan sangat mudah. seperti gambar III.3. di bawah ini : Gambar. III.2. Rangkaian Sensor LM35 LM35 mempunyai 3 pin yaitu Vin, Vout dan ground menunjukan fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau Vout dan pin 3 adalah ground. Koefisien dari IC LM35 tidaklah seperti sebuah resistor NTC (Negative Temperature Coefficient), karena tidaklah mungkin untuk mendapatkan suatu jangkauan suhu yang lebar, apabila menggunakan sebuah resistor NTC. Kelebihan dari penggunaan IC LM35 ini adalah diperolehnya jangkauan pengukuran yang luas dan kemudahan dalam kalibrasinya (penerapannya). Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35 : 1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu10 mvolt/ºc, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
30 2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC. 3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC. 4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt. 5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 μa. 6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating). 7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 ma. 8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC. III.5. Perancangan Minimum Sistem Rangkaian ATMEGA8535 Rangkaian minimum sistem mikrokontroler ATMega8535 merupakan rangkaian kecil atau rangkaian yang sederhana yang harus dibuat agar mikrokontroler ATMega8535 dapat bekerja. Rangkaian mikrokontroler AT8535 berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh rangkaian. Rangkaian mikrokontroler ATMega8535 ini akan terus menerima data berupa tegangan analog dari sensor suhu yakni sensor suhu LM35 untuk selanjutnya diproses oleh mikrokontroler ATMega8535 dan ditampilkan melalui LCD 16x2. Ketika data yang berupa tegangan analog yang dikirimkan oleh sensor suhu melebihi dari nilai data atau tegangan analog yang telah ditentukan sebelumnya, maka rangkaian mikrokontroler ATMega8535 ini akan mengirimkan signal ataupun output pada kipas angin sehingga kipas angin akan aktif yang menandakan bahwa suhu pada ruangan tersebut terdeteksi yang mana suhu tersebut sudah melebihi dari nilai yang sudah ditentukan.
31 Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC (Integrated Circuit) mikrokontroler ATMega8535 sebagai prosesornya. Kapasitor 100nF dan resistor 1K Ohm berfungsi sebagai power on reset bagi mikrokontroler ATMega8535 dan kristal 11.059200 MHz berfungsi sebagai penentu nilai clock atau kecepatan kerja mikrokontroler ATMega8535. Pemilihan penggunaan kristal ini karena memiliki presentase error yang lebih kecil bila dibandingkan dengan kristal yang memiliki nilai lain (nilai genap). Sementara kapasitor 22pF berfungsi sebagai resistor terhadap kristal. berikut ini : Rangkaian mikrokontroler ATMega8535 ditunjukkan pada Gambar III.3. Gambar III.3. Rangkaian Minimum Sistem Mikrokontroler ATmega8535
32 III.6. Downloader Perancangan pengendali kipas angin menggunakan sensor suhu ini menggunakan downloader untuk memindahkan data program dari komputer ke mikrokontroler ATMEGA8535. Downloader ini menggunakan USB sebagai penghubungnya. Rangkaian downloader ditunjukkan oleh gambar III.5. berikut ini : Gambar III.4. Rangkaian USB Dowloader Ini merupakan rangkaian USBasp Downloader yang berfungsi untuk memindahkan program ke rangkaian minimum sistem ATMEGA8535. Rangkaian
33 ini menggunakan chip ATMEGA8 yang diprogram khusus sebagai media untuk memasukkan file.hex ke dalam mikrokontroler ATMEGA8535. III.7. Perancangan Power Supply Power Supply merupakan bagian yang sangat penting dalam sebuah rangkaian, karena sebuah rangkaian yang menggunakan arus listrik tidak akan dapat bekerja dengan baik jika tidak mendapat supply arus yang baik. Rangkaian power supply berfungsi untuk men-supply arus dan tegangan ke seluruh rangkaian yang ada. Adapun rangkaian power supply ditunjukkan pada Gambar III.2. berikut: Gambar III.5. Rangkaian Power Supply (PSA) Trafo CT ( Center Tap) merupakan Transformator Stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan 220 Volt AC ( Alternating Current) yang bersumber dari jala-jala listrik PLN (Perusahaan Listrik Negara) menjadi tegangan 12 Volt AC. Kemudian tegangan 12 Volt AC ini akan disearahkan menjadi tegangan 12 Volt DC ( Direct Current). Untuk keluaran 12 Volt DC diambil langsung dari keluaran 2 buah dioda, karena keluaran ini hanya digunakan untuk
34 mengaktifkan kipas angin yang berupa relay sehingga tidak membutuhkan arus yang begitu stabil. Karena relay dapat beroperasi dengan tegangan 8-15 Volt DC. Untuk mengaktifkan rangkaian minimum sistem juga menggunakan arus 2tegangan sebesar 12 Volt dimana rangkaian tersebut sudah mempunyai komponen berupa elco dan LM7850 untuk menurunkan arus tegangan sebesar 5 Volt untuk mengaktifkan minimum sistem. III.8. Flowchart Adapun flowchart perancangan pengendali kipas angin menggunakan sensor suhu LM35 sebagai berikut: Gambar III.6. Flowchart Perancangan Pengendali Kipas Angin Menggunakan Sensor Suhu LM35
35 III.9. Algoritma Flowchart 1. Start. 2. Inisialisasi Perangkat, ini dimaksudkan apakah perangkat sudah sesuai dengan rangkaian. 3. Jika pengguna sudah menghidupkan perangkat maka mikrokontroler akan menampilkan data sensor suhu (dalam C). Jika sensor suhu menerima suhu melebihi dari batas ketentuan, maka mikrokontroler akan melepaskan tegangan yang berada di relay dan memberikannya ke kipas angin maka kipas angin akan hidup selama suhu ruangan tersebut masih melebihi dari batas yang sudah ditentukan. Proses akan berhenti jika data suhu sudah dibawah data suhu yang ditentukan. 4. Perangkat akan berada pada posisi standby atau posisi dimana perangkat terus menerus membaca data sensor suhu. Jika suhu yang terdapat di dalam ruangan tersebut masih di bawah data suhu yang ditentukan. 5. Finish