BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT 3.1. Gambaran Umum Merupakan alat elektronika yang memiliki peranan penting dalam memudahkan pengendalian peralatan elektronik di rumah, kantor dan tempat lainnya. Dengan menggunakan kemajuan teknologi yaitu telepon seluler yang memamfaatkan sinyal jaringan GSM untuk mengirimkan SMS (Short Message Service) yang akan diterima oleh perangkat dengan Mikrokontroler ATMEGA 8535. Umumnya penggunaan alat ini dimaksudkan agar dapat memudahkan individu untuk mematikan dan menghidupkan perangkat elektronik dari jarak jauh dengan mudah. Dikarenakan sekarang ini kesibukan kerja dan faktor kelupaan. Selain juga untuk menghemat persentase penggunaan listrik. Gambar 3.1. Gambaran Umum Kerja Sistem 46
Peralatan ini terdiri dari Catu Daya, Receiver Modem GSM, Relay, dan Mikrokontroler ATMEGA 8535 yang memiliki Fungsi kerja dari sistem ini adalah: 1. Memantau dan menerima SMS yang masuk untuk kemudian menganalisa apakah merupakan perintah menyalakan atau mematikan perangkat dari pengguna/pemilik. 2. Melakukan pengendalian perangkat elektronik sesuai perintah di SMS, baik dinyalakan ataupun dimatikan dengan melalui komponen relay. 3. Mengirimkan balasan SMS kepada pengguna bahwa peralatan yang diperintahkan sudah dinyalan (ON) atau dimatikan (OFF) sehingga pengguna yang mengirimkan perintah melalui SMS akan mendapatkan konfirmasi SMS serta mengetahui bahwa perintahnya sudah dilaksanakan. 4. Memberikan pemberitahuan jika perintah SMS yang dikirimkan salah (Error Command) dan menyiapkan sistem untuk menerima perintah SMS berikutnya. Pengguna/pemilik yang ingin mengendalikan kondisi nyala atau mati dari perangkat elektronik tinggal mengirimkan SMS perntah sesuai format yang ditentukan sebagai berikut. Tabel 3.1. Perintah SMS menghidupkan & Mematikan Peralatan Perangkat Perintah Menyalakan Perintah Mematikan Peralatan Elektronik 1 On1 Off1 Peralatan Elektronik 2 On2 Off2 Peralatan Elektronik 3 On3 Off2 Peralatan Elektronik 4 On4 Off4 Peralatan Elektronik 5 On5 Off5 47
Peralatan Elektronik 6 On6 Off6 Peralatan Elektronik 7 On7 Off7 Peralatan Elektronik 8 On8 Off8 Khusus untuk mereset kondisi relay sehingga mengembalikan semua peralatan elektronik ke kondisi mati (OFF) maka dapat digunakan SMS perintah RST. Dibawah ini Blok Diagram Peralatan Elektronik Melalui Telepon Seluler Berbasis Mikrokontroler ATMEGA 8535. 3.2. Perencanaan Sebelum melakukan perencanaan terhadap benda kerja, maka terlebih dahulu harus melakukan suatu perencanaan yang baik guna memperoleh hasil kerja yang diinginkan. Hal ini dimaksudkan sebagai pemahaman awal terhadap alat kerja atau benda kerja, baik itu mengenai system kerja dan penggunaan alat tersebut serta komponen komponen yang diperlukan. 3.3. Tujuan Perancangan Tujuan perancangan adalah untuk memperoleh alat yang bekerja dengan baik dan maksimal sehingga memenuhi apa yang diharapkan. 48
Gambar 3.2. Blok Diagram Sistem Sistem terdiri atas beberapa blok penyusun sistem sebagai berikut. 1. Catu daya 5 VDC, berfungsi memberikan suplai daya arus searah (DC) yang dibutuhkan oleh semua komponen elektronik pengendali seperti IC mikrokontroler dan berbagai IC pendukung. 2. Mikrokontroler ATmega8535, berfungsi sebagai pengendali kerja dari seluruh perangkat, yang memerintahkan pemantauan SMS ke GSM modem, menganalisa SMS yang masuk dan memberikan sinyal perintah ke relay untuk menyalakan atau mematikan peralatan elektronik. 3. Receiver MAX232, berfungsi sebagai pengkonversi level tegangan TTL yang dimiliki oleh IC mikrokontroler Atmega8535 untuk diubah ke level tegangan RS232 yang diperlukan oleh Modem GSM sehingga perintah dari mikrokontroler ke GSM modem dapat diterima dengan baik. 4. Modem GSM, berfungsi sebagai perangkat GSM yang dapat menerima dan mengirimkan SMS dengan perintah dari mikrokontroler. 49
5. Driver Relay IC 2803, berfungsi sebagai penguat arus sinyal perintah mikrokontroler ke koil relay sehingga kemudian dapat menggerakkan relay. 6. Catu daya 220 VAC, berfungsi memberikan daya arus bolak balik 220 V yang dibutuhkan peralatan elektronik. 7. Relay Board 8 unit, berfungsi sebagai pemutus dan penyambung aliran suplai listrik 220 VAC ke peralatan elektronik sehingga akan menyalakan atau mematikan peralatan elektronik tersebut. 8. Peralatan Elektronik, yaitu obyek peralatan yang ingin dikendalikan dengan perintah SMS dari handphone pengguna/pemilik. 3.4. Perangkat Keras Sistem Perangkat keras sistem terdiri atas rangkaian mikrokontroler, rangkaian driver relay, rangkaian receiver MAX232 beserta modem GSM, dan rangkaian catudaya. Gambar rangkaian sistem keseluruhan dapat dilihat sebagai berikut. 50
Gambar 3.3. Rangkaian Sistem 3.4.1. Blok Catu Daya Rangkaian catu daya memberikan suplai daya listrik bagi seluruh sistem. Sumber daya listrik diperoleh dari listrik PLN 220 VAC. Blok Catu Daya berfungsi sebagai sumber daya yang digunakan memeberikan sumber sinyal input untuk mengaktifkan rangkaian. Daya listrik arus AC tersebut kemudian diturunkan tegangannya dengan bantuan trafo CT menjadi 12 V. Kemudian arus AC bolak balik disearahkan oleh rangkaian dioda jembatan penuh sehingga menjadi arus searah DC. Kebanyakan komponen IC dirangkaian sistem membutuhkan sumber 5 VDC. Oleh karena itu tegangan keluaran 12 VDC dari rangkaian dioda kemudian 51
dilewatkan ke IC regulator LM7805 yang berfungsi sebagai regulator tegangan 5 VDC yang rata/stabil. Gambar rangkaian catu daya dapat dilihat sebagai berikut. Gambar 3.4. Rangkaian Catu daya LM 7805 Pada prakteknya input untuk rangkaian ini adalah sebuah AC-DC Adaptor dengan rentang tegangan keluaran 3-12 V DC dan arus 500 ma. 3.4.2. Blok Driver Relay Rangkaian driver relay menjadi penguat arus bagi sinyal perintah mikrokontroler ke relay dalam menyalakan atau mematikan peralatan elektronik yang dikendalikan. Rangkaian ini berisi IC ULN 2803 yang merukan 8 rangkaian transistor penguat arus yang terintegrasi dalam IC dan dapat mengendalikan 8 relay sekaligus. Sebanyak 8 input dari IC ULN 2803 terhubung ke mikrokontroler untuk menerima sinyal informasi perintah 0 (mati) atau 1 (menyala). Sedangkan 8 output terhubung ke 8 koil relay yang dikendalikan. Blok driver relay menggunakan IC ULN 2803 yang terdiri dari 8 relay yang berfungsi untuk menghubungkan atau memutus aliran arus listrik yang dikontrol dengan memberikan tegangan dan arus tertentu pada koilnya. Untuk pengendalian dengan mikrokontroler digunakan relay DC dengan tegangan koil 12V DC, arus yang diperlukan sekitar 20-30mA. 52
Untuk aplikasi pengendalian peralatan listrik oleh mikrokontroler dapat dilakukan dengan menggunakan modul DT-I/O Relay Board. Modul ini menggunakan driver untuk penguat arus yang biasanya berupa transistor, di sini digunakan rangkaian Darlington Array ULN 2803A yang merupakan sekumpulan transistor dengan konfigurasi Darlington sehingga mempunyai β (penguatan arus) yang besar. Setiap output pada ULN 2803A dapat dibebani sampai 500mA, serta dilengkapi dengan supression diode. Diode ini berfungsi untuk mencegah kickback yaitu transient yang terjadi pada koil relay (beban induktif ) saat relay dimatikan. Fenomena ini bisa dianalisa dari rumus induktansi berikut : V = L. di/dt Bayangkan bila terjadi perubahan arus yang cukup besar dalam satuan waktu yang sangat cepat dt = 0 maka tegangan balik ini menjadi sangat besar, dan dapat mengakibatkan kerusakan pada transistor. 53
Vcc DRIVER RELAY +5VDC OUT1 COM IN1 OUT2 IN2 OUT3 OUT4 OUT5 2803 IN3 IN4 IN5 Ke Rangkaian ATMEGA 8535 OUT6 IN6 OUT7 IN7 OUT8 GND IN8 RELAY Gambar 3.5. Rangkaian Driver Relay 3.4.3. Blok Mikrokontroler ATMEGA8535 Blok mikrokontroler ATMEGA8535 adalah otak pengendali dari system kerja alat. Dimana perintah perintah dalam menjalankan benda kerja diproses terlebih dahulu oleh ATMEGA 8535. Dalam hal ini SMS sebagai perintah awal yang akan diproses dan mengirimkan kembali laporan kepada user melalui SMS pula yang diterima menggunakan telepon seluler bahwa perintah telah dilaksanakan atau terjadi error system. Mikrokontroler ATMega8535 merupakan mikrokontroler seri AVR (Alf and Vegard s Risc Processor). Rangkaian mikrokontroler menjadi pengendali dari semua sistem berdasarkan kerja dari program yang dimasukkan ke dalam IC mikrokontroler. Rangkaian mikrokontroler ini dilengkapi dengan rangkaian crystal oscillator yang berfungsi memberikan clock kepada mikrokontroler serta rangkaian reset yang 54
berfungsi untuk memberikan sinyal reset ke mikrokontroler untuk memulai proses kerja. Port A dari mikrokontroler ATmega8535 terhubung ke rangkaian driver relay untuk memberikan sinyal perintah menyalakan atau mematikan peralatan elektronik melalui relay. Port serial dari mikrokontroler ATmega8535 (Port D pin 0 dan pin 1) terhubung ke rangkaian MAX232 untuk kemudian terhubung ke modem GSM sehingga dapat berkomunikasi dengan modem GSM untuk menerima dan mengirim SMS. Gambar rangkaian mikrokontroler dapat dilihat sebagai berikut. Gambar 3.6. Rangkaian Mikrokontroler ATMEGA8535 55
3.4.4. Blok Receiver IC MAX232 Rangkaian MAX 232 mengkonversi sinyal data dengan level tegangan TTL (level tegangan logika 0 dan 5 volt) menjadi level tegangan standar RS232 (level tegangan logika +12V dan -12V). Ini diperlukan karena GSM modem yang dipakai memiliki standar antarmuka RS232. Rangkaian ini memiliki komponen utama IC MAX 232 yang memang berfungsi khusus untuk melakukan konversi level tegangan TTL ke RS232. Rangkaian ini menjadi perantara antara serial mikrokontroler (PORTD pin 0 dan pin 1) dengan jalur Rx dan Tx dari modem GSM. Gambar rangkaian dapat dilihat sebagai berikut. Receiver driver IC MAX232 yang memiliki output berupa RS-232 yang di dalam IC ini terdapat charge pump yang akan membangkitkan tegangan +10 Volt dan -10 Volt dari sumber +5 Volt tunggal. Dalam IC DIP (Dual Inline Package) 16 pin ini terdapat 2 buah transmitter dan 2 buah receiver. Kegunaan IC MAX232 atau lebih dikenal dengan RS-232 adalah sebagai driver, yang akan mengkonversi tegangan atau kondisi logika TTL dari hardware agar sesuai dengan tegangan pada komputer ataupun sebaliknya sehingga data dapat dibaca. Setiap keluaran pengirim dan masuk penerima dijaga untuk menghindari adanya gangguan elektrostatik. IC yang dipakai pada sistem ini memiliki 16 pin. Rangkaian ini merupakan bagian yang paling berperan dalam proses komunikasi antara µc dengan modem GSM. Rangkaian tersebut dibuat dengan memenuhi standar spesifikasi teknis yang ditetapkan oleh MAXIM Corporate. Berikut ini gambar IC MAX232 dan tabel dari masing-masing fungsi PIN IC tersebut. 56
+5v Ke Modem GSM 1u 1u Vs+ C1+ Vcc MAX232 C2+ Vs- C1- C2-1u 1u T2OUT R2IN T1OUT R1IN GND R2OUT T2IN R1OUT T1IN Dari Rangkaian Mikrokontroler ATMEGA8535 Gambar 3.7. Rangkaian Receiver MAX232 Tabel 3.2. Konfigurasi Pin IC MAX232 Pin Number Name Purpose Signal Voltage 1 C 1 + + konektor untuk kapasitor C1 16 Volt 2 V+ Tegangan Output +10 Volt 3 C 1 - - konektor untuk kapasitor C1 16 Volt 4 C 2 + + konektor untuk kapasitor C2 16 Volt 5 C 2 - - konektor untuk kapasitor C2 16 Volt 6 V- Tegangan Output / Inverter -10 Volt 7 T 2 out Output Driver 2 RS232 8 R 2 in Input Receiver 2 RS232 9 R 2 out Output Receiver 2 TTL 57
10 T 2 in Input Driver 2 TTL 11 T 1 in Input Driver 1 TTL 12 R 1 out Output Receiver 1 TTL 13 R 1 in Input Receiver 1 RS232 14 T 1 out Output Driver 1 RS232 15 GND Ground 0 Volt 16 Vcc Power Supply +5 Volt 3.4.5. Blok Modem GSM Data dari komputer yang berbentuk sinyal digital diberikan kepada modem untuk diubah menjadi sinyal analog. Sinyal analog tersebut dapat dikirimkan melalui beberapa media telekomunikasi seperti telepon dan radio. Setibanya di modem tujuan, sinyal analog tersebut diubah menjadi sinyal digital kembali dan dikirimkan kepada komputer. Salah satu mode transmisi dalam komunikasi serial adalah mode asynchronous. Transmisi serial mode ini digunakan apabila pengiriman data dilakukan satu karakter tiap pengiriman, dimana antara satu karakter dengan yang lainnya tidak ada jeda waktu yang tetap. Karakter dapat dikirimkan sekaligus ataupun beberapa karakter kemudian berhenti untuk waktu yang tidak tentu, kemudian dikirimkan sisanya. Dengan demikian bit-bit data ini dikirimkan dengan periode yang acak sehingga pada sisi penerima data akan diterima kapan saja. Adapun sinkronisasi yang terjadi pada mode transmisi ini adalah dengan memberikan bit-bit penanda awal (start bit) dari data dan penanda akhir (stop bit) dari data pada sisi pengirim maupun dari sisi penerima. 58
RS232 dapat digunakan sebagai komunikasi serial asinkron, memiliki port dengan 9 pin yang dikenal juga dengan nama DB9. Pin yang biasa digunakan adalah pin 2 sebagai received data, pin 3 sebagai transmitted data, dan pin 5 sebagai ground signal. Karakteristik elektrik dari RS232 adalah sebagai berikut: Space (logic 0) mempunyai level tegangan sebesar +3 s/d +25Volt. Mark (logic 1) mempunyai level tegangan sebesar -3 s/d -25 Volt. Level tegangan antara +3 s/d -3 Volt tidak terdefinisikan. Arus yang melalui rangkaian tidak boleh melebihi dari 500 ma. 3.5. Perangkat Lunak Sistem Perangkat lunak sistem adalah program yang diisikan kepada IC mikrokontroler ATmega8535 sehingga mengatur kerja dari mikrokontroler untuk mengendalikan seluruh sistem. Program ini dibuat di komputer dalam bahasa C dengan software CodeVision AVR dan kemudian didownload ke IC mikrokontroler dengan kabel pemrogram khusus. 59
Gambar 3.8. Software CodeVision AVR 3.5.1. Diagram Alur Perangkat Lunak Program pertama kali melakukan inisialisasi terhadap komunikasi serial, I/O, dan modem agar siap digunakan. Lalu program menunggu SMS yang datang ke GSM modem. Apabila ada SMS masuk maka SMS akan diambil ke mikrokontroler untuk dianalisa isinya. Jika isi SMS adalah ON diikuti nomor, maka program akan memberikan perintah untuk menyalakan peralatan elektronik melalui relay dengan nomor urur peralatan dan relay yang bersesuaian dengan nomor yang ada di SMS. Jika isi SMS adalah OFF diikuti nomor, maka program akan memberikan perintah untuk mematikan peralatan elektronik melalui relay dengan nomor urur peralatan dan relay yang bersesuaian dengan nomor yang ada di SMS. 60
Jika isi SMS adalah RST, maka program akan memberikan perintah untuk mereset semua relay kembali ke kondisi awal yaitu mati. Untuk setiap menerima perintah di atas maka program akan mengirimkan SMS balasan melalaui GSM modem sebagai konfirmasi penerimaan SMS perintah sehingga pengguna dapat mengetahui bahwa SMS perintahnya telah diterima dan dilaksanakan. Alur logika program secara garis besar dapat dilihat pada gambar berikut. Gambar 3.9. Flowchart Alur Kerja Program 61
Penjelasan singkat flowchat dimana pertama dihidupkan modem akan menginisialisasi apakah ada sms yang dikirimkan jika Y maka akan diadakan pengambilan is sms. Setelah diketahui perintah sms ON x maka relay akan dihidupkan sesuai perintah relay mana yang akan dihidupkan diikuti dengan sms balasan setelah perintah telah dilakukan ke handphone pengirim. Bila sms perintah yang diterima adalah OFF x maka relay akan otomatis mematikan relay sesuai dengan nomer berapa relay yang akan dimatikan diikuti dengan sms balasan setelah perintah telah dilakukan ke handphone pengirim. Bila sms perintah yang diterima adalah RST maka semua relay akan dimatikan dalam kondisi off diikuti dengan sms balasan setelah perintah telah dilakukan ke handphone pengirim. 3.5.2. Implementasi Program Program diimplementasikan dalam beberapa bagian program sebagai berikut. 1. Bagian Inisialisasi Program bagian inisialisasi mendeklarasikan tipe IC yang dipakai, library yang digunakan, jenis dan pin yang dipakai untuk LCD, fungsi komunikasi serial, serta dekalarasi variabel-variabel global yang akan dipakai. 2. Bagian Subrutin Hapus, Kirim, dan Terima SMS Bagian program ini merupakan subrutin yang akan dipanggil oleh program utama. Subrutin hapus memanfaatkan perintah AT+CMGD untuk menghapus SMS yang masuk. Subrutin kirim SMS memanfaatkan perintah AT+CMGS 62
untuk mengirim SMS. Sedangkan subrutin menerima SMS memanfaatkan perintah AT+CMGR untuk membaca SMS yang masuk. 3. Bagian Program Utama Bagian program utama berisi menunggu SMS yang masuk, menganalisa SMS yang masuk dan melakukan pengendalian yang diperlukan sesuai dengan perintah SMS yang masuk. 63