APLIKASI MOTOR STEPPER DAN MODEM WAVECOM PADA LEVEL KETINGGIAN AIR BENDUNGAN BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 LAPORAN AKHIR Disusun untuk Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Oleh: TRI HADI ANGGONO 0612 3032 0934 POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2015
APLIKASI MOTOR STEPPER DAN MODEM WAVECOM PADA LEVEL KETINGGIAN AIR BENDUNGAN BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 LAPORAN AKHIR Disusun Untuk Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya Oleh : Trihadi Anggono 061230320934 Menyetujui, Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Ekawati Prihatini, S.T., M.T M. Taufik Roseno, S.T., M.Kom NIP. 19790310 20021 2 2005 NIP. 19770323 20031 2 1002 Ketua Jurusan Teknik Elektro Ketua Program Studi Teknik Elektronika Ir. Ali Nurdin, M.T Yudi Wijanarko, S.T., M.T NIP.19621207 19910 3 1001 NIP. 19670511 19920 3 1003
MOTTO DAN PERSEMBAHAN MOTTO Hidup itu seperti laporan Akhir banyak bab dan revisi yang harus dilewati tapi akan berakhir indah bagi mereaka yang pantang menyerah Sesunggunya ALLAH tidak akan mengubah nasib suatu kaum kecuali kaum itu sendiri yang mengubah apa apa yang pada diri mereka (QS 13 : 11) Jenius adalah 1 % Inspirasi dan 99 % keringat. Tidak ada yang dapat menggantikan kerja keras Kebanggan kita yang terbesar adalah bukan tidak pernah gagal, tetapi bangkit kembali setiap kali kita jatuh (Confusius) Kupersembahkan kepada : Ayah handa yang selalu memberikan doa dan dana untuk menyelesaikan laporan akhir ini. Almahum ibuku yang sangat aku cintai dan sayangi Saudara beserta keluarga besarku Teman teman seperjuangan ELEKTRONIKA EEA 12 Almamater biru mudaku
ABSTRAK APLIKASI MOTOR STEPPER DAN MODEM WAVECOM PADA LEVEL KETINGGIAN AIR BENDUNGAN BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 TRIHADI ANGGONO Di Indonesia masih banyak penggunaan buka tutup pintu pada bendungan dilakukan secara manual oleh operator atau penjaga pintu bendungan. Seorang operator harus melihat kondisi bendungan setiap saat dan membuka pintu bendungan saat level air bendungan naik, dan menutup pintu bendungan saat level air sungai naik. Hal ini kurang efisien dan sering terjadi kelalaian pada operator, sehingga air sungai meluap dan menyebabkan banjir. Maka dari itu diperlukan suatu pengendali pada pintu bendungan secara otomatis sehingga dapat mencegah terjadinya banjir. Tujuan penelitian ini adalah mendesain kontrol pintu bendungan secara otomatis dengan menggunakan motor stepper dan modem wavecom untuk pemberitahuan dini kondisi level air bendungan yang berbasis mikrokontroler ATMega 8535. Dengan mengunakan Mikrokontroler ATMega8535 biaya yang dikeluarkan sedikit dan mudah pengoperasiannya. Pintu bendungan akan membuka dan menutup secara otomatis berdasarkan level air yang terbaca sensor. Sebagai penggerak pintu di gunakan motor stepper, yang akan bekerja dengan putaran kebalikan. Prinsip kerja pintu otomatis ini mempertahankan agar ketinggian tetap aman dan tidak menimbulkan bencana banjir. Metodologi pada penelitian meliputi studi literatur, perancangan mekanik, perancangan elektronik. Kata-kata kunci: Mikrokontroler ATMEGA8535, motor Stepper, modem Wavecom.
ABSTRACT STEPPER MOTOR APPLICATIONS AND WAVECOM MODEM AT THE HEIGHT OF WATER DAM BASED MICROCONTROLLER ATMEGA8535 TRIHADI ANGGONO In Indonesia, there are still many use open and close the door on the dam is done manually by the operator or guard the floodgates. An operator should look at the condition of the dam at any time and opened the floodgates when the dam water level rises, and shut the door dam when the water level in the river rises. It is less efficient and frequent negligence on the carrier, so that the river water overflowed and caused flooding. Therefore we need a controller at the door automatically so that the dam can prevent flooding. The purpose of this research is to design automatic door control dam using stepper motors and modem wavecom for early notification of dam water level conditions based microcontroller ATMega 8535. By using Microcontroller ATMega8535 costs little and easy operation. The floodgates will open and close automatically based on the water level sensor is read. As a driver door in use stepper motors, which will work with reverse rotation. The working principle of this automatic doors maintain the elevation to keep it safe and do not cause floods. Methodology The research includes the study of literature, mechanical design, electronics design. Key words: Microcontroller ATMEGA8535, Stepper motors, Wavecom modem.
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadiran Allah SWT yang telah memberikan nikmat kesehatan dan kekuatan serta berkat rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir yang berjudul APLIKASI MOTOR STEPPER DAN MODEM WAVECOM PADA LEVEL KETINGGIAN AIR BENDUNGAN BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535. Laporan akhir merupakan salah satu mata kuliah wajib dalam kurikulum pendidikan D3 di jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya. Tujuan Laporan Akhir adalah untuk menyelesaikan pendidikan pada tingkat diploma III. Dalam pelaksanaan Laporan akhir, dan penyusunan laporan, penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak hingga selesainya laporan ini, mulai dari pengumpulan data sampai penyusunan laporan. Untuk itu penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada : 1. Ibu Ekawati Prihatini, S.T.,M.T., selaku Pembimbing I 2. B a p a k M. T a u f i k R o s e n o, S. T., M. K o m., selaku Pembimbing II Yang telah memberikan bimbingan, pengarahan dan nasehatnya kepada penulis dalam menyelesaikan Laporan Akhir ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih atas bantuan yang telah diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Studi di Politeknik Negeri Sriwijaya kepada : 1. Bapak RD Kusumanto, S.T.,M.M. selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya. 2. Bapak Ir. Ali Nurdin, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya. 3. Bapak Ir. Siswandi, M.T. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya. 4. Bapak Yudi Wijanarko, S.T.,M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Elektronika.
5. Seluruh Dosen dan staf staf pada Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya. 6. Kedua orang tua yang selalu membantu dalam hal doa, motivasi dan dana. 7. Seluruh teman - teman seperjuangan teknik elektronika, Andri Mulyadi, M. Rohiyon, Berrnido, Een sutra, Andri Zulkarnain,. Khususnya temanteman Kelas 6 EEA angkatan 2012 Politeknik Negeri Sriwijaya. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih terdapat kekurangan dan kekeliruan, baik mengenai isi maupun cara penulisan. Untuk itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun. Akhir kata semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis, pembaca, rekan-rekan mahasiswa, dan pihak yang membutuhkan sebagai penambah wawasan dan ilmu pengetahuan. Dan semoga segala bantuan serta bimbingan yang penyusun dapatkan selama ini mendapat rahmat dan ridho dari Allah SWT, Amin. Palembang, 24 Juni 2015 Penulis
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii PERNYATAAN KEASLIAN... iii MOTTO DAN PERSEMBAHAN........ iv ABSTRAK..... v KATA PENGANTAR...... vii DAFTAR ISI..... ix DAFTAR GAMBAR....... xii DAFTAR TABEL.... xii DAFTAR LAMPIRAN xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Tujuan dan Manfaat....... 2 1.2.1 Tujuan Penulisan Laporan Akhir..... 2 1.2.2 Manfaat Penulisan Laporan Akhir..... 2 1.3 Perumusan Masalah............ 3 1.4 Batasan Masalah..... 3 1.5 Metode Penulisan..... 3 1.5.1 Metode literatur... 3 1.5.2 Metode Wawancara... 3 1.5.3 Metode Observasi... 4 1.6 Sistemtika Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Limit Switch.... 5 2.2 Mikrokontroler ATmega 8535..... 6 2.2.1 Konstruksi ATmega 8535. 6 2.2.2 Arsitektur ATmega 8535.. 8 2.2.3 Peta Memori.. 10
2.2.4 Sistem Interupsi.... 12 2.3 IC MAX 232... 13 2.3.1 Dual Charge-Pump Voltage Converter.. 13 2.4 IC ULN 2003........ 14 2.5 Motor Stepper.... 15 2.5.1 Tipe-Tipe Motor Stepper.. 16 2.5.2 Jenis-jenis Motor Stepper... 18 2.5.3 Prinsip Kerja Motor Stepper 19 2.5.4 Prinsip Pengendalian Motor Stepper... 21 2.6 Motor Stepper 28BYJ - 48... 23 2.7 Komunikasi Serial.. 24 2.7.1 Definisi Komunikasi Serial.. 24 2.7.2 AT Commad.... 26 2.7.3 Kode ASCII. 28 2.8 Modem Wavecom.. 33 2.9 SMS Gateway... 35 2.9.1 Mekanisme Store and Forward pada SMS... 35 2.10 Hukum Ohm... 36 BAB III RANCANG BANGUN 3.1 Perancangan dan Tahap-tahap Perancangan.... 37 3.2 Blok Diagram..... 37 3.3 Flowchart...... 39 3.4 Rangkaian Aplikasi Motor Stepper dan Modem wavecom Pada level Ketinggian Air Bendungan Berbasis Mikrokontroler ATMega8535.. 40 3.4.1 Skema Rangkaian Sistem Minimum AVR ATMega8535. 40 3.4.2 Skema Rangkaian Motor Driver Stepper 41 3.4.3 Skema Rangkaian RS-232 dan Modem Wavecom Fastrack.. 41 3.4.4 Skema Rangkaian Keseluruhan... 42 3.5 Layout Pembuatan di PCB dan Tata letak Komponen...... 43 3.6 Perancangan Pintu Bendungan Otomatis dengan Software 3DMax... 45
3.7 Prinsip Kerja Alat. 46 BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Tujuan Pengukuran Alat... 47 4.2 Metode Pengukuran Alat...... 47 4.3 Peralatan Pengukuran.... 47 4.4 Langkah-langkah pengukuran alat.... 48 4.5 Titik Pengukuran Alat..... 48 4.6 Hasil Pengukuran Alat....... 50 4.7 Analisa Hasil Pengukuran......... 54 4.7.1 Analisa Pengukuran Driver ULN 2003.... 54 4.7.2 Analisa Pengukuran Pengukuran Pulsa pada Motor stepper 55 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan 57 5.2 Saran... 57 DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Simbol dan Bentuk Limit Switch..... 5 Gambar 2.2 Konstruksi dan Simbol Limit Switch..... 6 Gambar 2.3 Blok Diagram Fungsional ATMega8535... 8 Gambar 2.4 Konfigurasi Pin ATMega8535.. 9 Gambar 2.5 Konfigurasi Memori Data AVR ATMega8535. 11 Gambar 2.6 Memori Program AVR ATMega8535... 11 Gambar 2.7 Konfigurasi Pin IC MAX-232... 13 Gambar 2.8 Rangkaian Darlinton ULN 2003... 14 Gambar 2.9 Konfigurasi Pin IC ULN 2003...... 15 Gambar 2.10 Motor Stepper.... 15 Gambar 2.11 Stepper Tipe Variable Reductance... 17 Gambar 2.12 Stepper Tipe Permanent Magnet...... 17 Gambar 2.13 Stepper Tipe Hybrid (HB)......... 18 Gambar 2.14 Motor Stepper Unipolar 5 Terminal......... 18 Gambar 2.15 Motor Stepper Bipolar.......... 19 Gambar 2.16 Prinsip Kerja Motor Stepper....... 20 Gambar 2.17 Prinsip Pengendalian Motor Stepper...... 21 Gambar 2.18 Pengendalian Motor Stepper...... 22 Gambar 2.19 Motor Stepper 28BYJ-48...... 23 Gambar 2.20 Konektor DB-9....... 25 Gambar 2.21 Modem Wavecom...... 34 Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian.... 38 Gambar 3.2 Diagram Alir (Flowchart).... 39 Gambar 3.3 Rangkaian Sistem Minimum ATMega8535..... 40 Gambar 3.4 Rangkaian Driver Motor Stepper..... 41 Gambar 3.5 Rangkaian Driver RS232.... 41 Gambar 3.6 Rangkaian Keseluruhan..... 42
Gambar 3.7 Layout Sistem Minimum dan RS232... 43 Gambar 3.8 Layout Driver Motor Stepper... 43 Gambar 3.9 Tata Letak Komponen Sistem Minimum Dan RS232... 44 Gambar 3.10 Tata Letak Komponen Driver Motor Stepper... 44 Gambar 3.11 Tampilan dari depan Melalui software 3Dmax.... 45 Gambar 3.12 Tampilan dari samping Melalui software 3Dmax... 45 Gambar 4.1 Titik Pengujian Tegangan.... 49 Gambar 4.2 Titik Pengujian Lebar Pulsa.... 49 Gambar 4.3 Pengukuran saat Motor bergerak membuka pintu. 51 Gambar 4.4 Pengukuran saat Motor bergerak menutup pintu... 52
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Sumber Interupsi pada AVR ATMega8535..... 12 Tabel 2.2 Gerakan Motor Stepper 22 Tabel 2.3 Konfigurasi Pin DB-9.. 25 Tabel 2.4 Perintah AT Command.... 27 Tabel 4.1 Hasil Pengukuran pada IC ULN 2003 tanpa beban 50 Tabel 4.2 Hasil Pengukuran pada IC ULN 2003 dengan beban... 51 Tabel 4.3 Percobaan Modem wavecom... 52
DAFTAR LAMPIRAN A. Lembar Revisi Laporan Akhir B. Surat Rekomendasi Ujian Laporan Akhir (LA) C. Lembar Bimbingan Laporan Akhir Pembimbing I D. Lembar Bimbingan Laporan Akhir Pembimbing II E. Kesepakatan Bimbingan Laporan Akhir Pembimbing I F. Kesepakatan Bimbingan Laporan Akhir Pembimbing II G. Foto Alat H. Keseluruhan Program I. Datasheet ATMega 8535 J. Datasheet Max RS 232 K. Datasheet ULN 2003 L. Datasheet Motor Stepper 28byj-48