Anemometer Sebagai Peringatan Dini Angin Puting Beliung Dengan Tampilan LCD Berbasis ATmega8535 LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan Pada Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Guna Memperoleh Gelar Ahli Madya Oleh: NUR BUDI HINDARYONO NIM. 08506131001 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA 2012
ii
iii
iv
Anemometer Sebagai Peringatan Dini Angin Puting Beliung Dengan Tampilan LCD Berbasis ATMega 8535 ABSTRAK Nur Budi Hindaryono NIM. 08506131001 Pembuatan proyek akhir yang berjudul Anemometer Sebagai Peringatan Dini Angin Puting Beliung Dengan Tampilan LCD Berbasis ATmega 8535 adalah untuk menciptakan suatu sistem peringatan yang memiliki fungsi ganda sebagai pengukur kecepatan angin dan peringatan akan datangnya angin puting beliung. Penggunaan komponen yang sederhana diharapkan dapat lebih efisien dan hemat dalam penggunaan energi listrik. Metode yang digunakan dalam proyek akhir ini adalah metode rancang bangun Anemometer Sebagai Peringatan Dini Angin puting Beliung Dengan Tampilan LCD Berbasis Atmega 8535. Langkah-langkah pembuatannya adalah membuat konsep rancangan perangkat keras, membuat konsep rancangan perangkat lunak, analisis kebutuhan, identifikasi alat dan bahan, serta pengoperasian dan pengujian. Perancangan perangkat keras terdiri dari : catu daya, perangkat kontrol dan pengolah data yang berupa sistem minimum mikrokontroller ATmega 8535, LCD monitor, sensor cahaya, serta saklar transistor. LCD digunakan untuk menampilkan data yang ada di dalam mikrokontroller. Sensor cahaya berfungsi untuk mendeteksi jumlah interupt yang akan masuk dalam mikrokontroller. Mikrokontroller ATmega 8535 akan mengolah semua data berdasarkan program yang telah dimasukan dalam mikrokontroller. Dari pengolahan data tersebut, akan ditampilkan ke LCD yang berupa kecepatan dan status kecepatan. Hasil dari pengolahan data juga dikirimkan ke saklar transistor untuk mengendalikan buzzer. Berdasarkan hasil pengujian dan unjuk kerja dari Anemometer Sebagai Peringatan Dini Angin Puting Beliung Dengan Tampilan LCD Berbasis ATmega 8535 telah menunjukkan hasil yang sesuai dengan perencanaan setelah dikalibrasi dengan anemometer digital Lutron AM-4203. Satu lubang piringan sensor mewakili kecepatan angin sebesar 0.17 m/dt. Buzzer akan berbunyi apabila kecepatan angin melebihi 13.8 m/dt dengan prosentase error pembacaan sebesar 0.44%. Alat ini juga telah mampu bekerja dengan baik mulai dari 0 m/dt hingga 14.8 m/dt. Kata kunci : Efisien, LCD, Mikrokontroller ATmega 8535, Peringatan v
MOTTO Jangan menunda-nunda suatu pekerjaan, kerjakanlah apa yang bisa engkau kerjakan sekarang Man Jadda wa Jadda Barang siapa bersungguh sungguh maka akan berhasil vi
PERSEMBAHAN Dengan penuh rasa syukur kepada Allah SWT, Karya ini kupersembahkan kepada: Kedua orangtuaku yang telah mencurahkan kasih sayangnya dan memberikan banyak dukungan. Kakakku yang telah banyak memberikan saran. Sahabat-sahabatku sekaligus keluarga besar kelas B angkatan 2008 yang telah memberikan bantuan dan semangat. Jazakumullah khairan katshhiran, semoga Allah memberikan kalian semua kebaikan yang banyak. vii
KATA PENGANTAR Alhamdulillahi robbil alamin, segala puji dan syukur kepada Allah SWT yang telah memberikan Rahmat serta Hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Sholawat serta salam kepada Nabi Muhammad SAW, keluarga, sahabat, dan pengikutnya hingga akhir zaman. Penulis sadar tanpa bantuan berbagai pihak, Proyek Akhir ini tidak akan terlaksana dengan baik. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis dengan ketulusan hati mengucapkan terima kasih atas dukungan, bimbingan dan bantuannya baik secara moril maupun materil kepada : 1. Allah SWT yang telah melimpahkan Rahmat dan Nikmat Islam. 2. Bapak Dr. Rochmat Wahab, MA selaku Rektor Universitas Negeri Yogyakarta. 3. Bapak Dr. Moch. Bruri Triyono, M.Pd, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta. 4. Bapak Drs. Ketut Ima Ismara, M.Pd, M.Kes. selaku Ketua Jurusan Pendidikan Teknik Elektro Universitas Negeri Yogyakarta. 5. Bapak Muhamad Ali, M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas Negeri Yogyakarta. 6. Bapak Sigit Yatmono, M.T selaku dosen pembimbing proyek akhir. 7. Bapak Deny Budi Hertanto, M.Kom, selaku Dosen Penasehat Akademik. 8. Bapak dan Ibu dosen, serta teknisi di Jurusan Pendidikan Teknik Elektro. viii
9. Bapak, Ibu, dan kakakku terima kasih atas semua do a, dukungan dan saran yang selalu diberikan. 10. Teman-teman Kelas B angkatan 2008 khususnya Bambang Purwanto temanteman NGAPAKZ dan OMPOL-OMPOL, yang telah memberikan banyak masukan, bantuan dan motivasi. 11. Bapak Mardiyanto dan Mbak Enny selaku staf TU Jurusan Teknik Elektro Universitas Negeri Yogyakarta yang telah memberikan bantuan dan pelayanan dengan baik. 12. Semua pihak yang telah banyak memberikan bantuan atas terselesaikannya proyek akhir ini. Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan, untuk itu masukan berupa kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan demi kesempurnaan proyek akhir ini. Penulis berarap semoga proyek akhir ini bermanfaat bagi penulis dan semua pihak. Yogyakarta, Juli 2012 Penulis, Nur Budi Hindaryono ix
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PERSETUJUAN... ii HALAMAN PENGESAHAN... iii HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN... iv ABSTRAK... v HALAMAN MOTTO... vi HALAMAN PERSEMBAHAN... vii KATA PENGANTAR... viii DAFTAR ISI... x DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR TABEL... xvi DAFTAR LAMPIRAN... xviii BAB I. PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang Masalah... 1 B. Identifikasi Masalah... 2 C. Batasan Masalah... 3 D. Rumusan Masalah... 3 E. Tujuan... 3 F. Manfaat... 4 x
G. Keaslian Gagasan... 4 BAB II. PENDEKATAN PEMECAHAN MASALAH... 5 A. Catu Daya... 5 1. Prinsip Kerja Catu daya... 5 B. Liquid Crystal Display (LCD)... 7 C. Mikrokontroller ATmega8535... 9 1. Fitur ATmega8535... 10 2. Konfigurasi PIN ATmega8535... 11 3. Blok diagram ATmega8535... 13 4. Peta memori ATmega8535... 13 5. Timer / Counter... 14 6. EEPROM (Electrically Eraseable Programmable Read Only Memory)... 18 7. Interupsi... 18 8. Tunda... 20 D. Photodioda... 20 E. Buzzer... 21 F. Transistor... 22 G. Light Emiting Dioda (LED)... 26 H. LM 393... 27 I. Diagram Alir... 28 J. Skala Beaufort dan Kecepatan Angin... 30 BAB III. KONSEP PERANCANGAN ALAT... 31 A. Konsep Rancangan Alat... 31 xi
B. Analisis Kebutuhan... 32 C. Identifikasi Alat Dan Bahan yang Dibutuhkan... 33 D. Perancangan Perangkat Keras (Hardware)... 36 1. Catu Daya (Power Supply)... 36 2. Perangkat Kontrol dan Pengolah Data... 38 3. LCD Monitor... 39 4. Rangkaian Sensor Cahaya... 40 5. Pembuatan PCB dan Perakitan Komponen... 41 6. Pembuatan Boks... 42 7. Baling-baling mangkok... 42 8. Piringan Sensor... 42 E. Perancangan Perangkat Lunak (Software)... 43 F. Rencana Pengujian dan Pengoperasian Alat... 45 1. Alat dan Bahan yang Digunakan... 45 2. Lokasi Pengujian dan Pengambilan Data... 45 3. Bagian Alat yang Akan Diuji... 46 BAB IV. HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN... 49 A. Hasil Pengujian Alat... 49 1. Catu Daya (Power Supply)... 49 2. Sensor cahaya... 53 3. Kesesuaian Kecepatan... 54 B. Pembahasan... 56 1. Perangkat Keras... 56 xii
2. Perangkat Lunak... 61 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN... 63 A. Kesimpulan... 63 B. Keterbatasan Alat... 64 C. Saran... 64 DAFTAR PUSTAKA... 65 LAMPIRAN... 66 xiii
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Regulator tegangan positif (78xx) dan negatif (79xx)... 6 Gambar 2. Catu daya teregulasi tegangan positif... 7 Gambar 3. Bentuk fisik LCD LMB162ADC... 8 Gambar 4. Konfigurasi pin ATmega 8535... 11 Gambar 5. Blok diagram ATmega 8535... 13 Gambar 6. Photodioda... 21 Gambar 7. Bentuk fisik Buzzer... 22 Gambar 8. Jenis Transistor (a). Transistor NPN, (b). Transirtor PNP... 23 Gambar 9. Pemberian Bias maju (a). Transistor NPN, (b). Transistor PNP... 23 Gambar 10. Grafik Kurva kolektor dengan garis beban transistor... 24 Gambar 11. Rangkaian transistor sebagai saklar... 25 Gambar 12. LED dan simbolnya... 26 Gambar 13. Konfigurasi Pin dan Bentuk Fisik LM393... 27 Gambar 14. Diagram Blok Rangkaian... 31 Gambar 15. Catu daya tegangan teregulasi... 36 Gambar 16. Skema Rangkaian Sistem Mikrokontroller AVR ATmega8535.. 37 Gambar 17. Skema Rangkaian LCD 16x2 karakter... 40 Gambar 18. Skema rangkaian sensor cahaya... 40 Gambar 19. Baling-baling Mangkok... 42 Gambar 20. Piringan Sensor... 43 Gambar 21. Diagram Alir Program utama... 44 Gambar 22. Pengukuran tegangan primer trafo menggunakan oskiloskop... 50 xiv
Gambar 23. Pengukuran tegangan trafo setelah dioda Bridge menggunakan oskiloskop... 52 Gambar 24. Pengambilan data dan kalibrasi alat... 56 Gambar 25. Hasil tampilan kecepatan setelah proses kalibrasi... 60 xv
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Berbagai Tipe Regulator Beserta Batasan Tegangan Masukan... 6 Tabel 2. Konfigurasi Pin LCD LMB162ADC... 8 Tabel 3. Fungsi Khusus Masing-masing Pin Pada PORT C... 12 Tabel 4. Fungsi Khusus Masing-masing Pin Pada PORT D... 12 Tabel 5. Sumber Interupsi Pada AVR ATmega8535... 19 Tabel 6. Simbol-simbol Dalam Diagram Alir... 29 Tabel 7. Skala Beaufort dan Kecepatan Angin... 30 Tabel 8. Bahan Pembuatan Rangkaian Catu Daya... 33 Tabel 9. Bahan Pembuatan Rangkaian Sistem Minimum... 33 Tabel 10. Bahan Pembuatan Rangkaian LCD Monitor... 34 Tabel 11. Bahan Pembuatan Rangkaian Sensor Cahaya... 35 Tabel 12. Bahan Pembuatan Rangkaian Pengsaklaran... 35 Tabel 13. Pengujian Pada Tegangan AC Sisi Primer Trafo... 46 Tabel 14. Pengujian Pada Tegangan AC Sisi Sekunder Trafo... 46 Tabel 15. Pengujian Pada Tegangan DC Setelah Dioda Bridge... 46 Tabel 16. Pengujian Pada Tegangan DC Setelah LM 7806... 47 Tabel 17. Rencana Pengujian Sensitivitas Sensor Cahaya... 47 Tabel 18. Kesesuaian Kecepatan Antara Anemometer Jurusan Dengan Alat Proyek Akhir... 47 Tabel 19. Hasil Pengujian Pada Tegangan AC Sisi Primer Trafo... 50 Tabel 20. Hasil Pengujian Pada Tegangan AC Sisi Sekunder Trafo... 51 xvi
Tabel 21. Hasil Pengujian Pada Tegangan DC Setelah Diode Bridge... 52 Tabel 22. Hasil Pengujian Tegangan DC Keluaran LM 7806... 53 Tabel 23. Pengujian Sensor Cahaya... 53 Tabel 24. Kesesuaian Kecepatan Antara Anemometer Jurusan Dengan Alat Proyek Akhir... 54 Tabel 25. Pengujian Status Kecepatan Angin Dengan Buzzer... 56 xvii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Gambar PCB dan susunan komponen... 67 Lampiran 2. Program Mikrokontroller ATmega8535 denganbahasa C... 68 Lampiran 3. Datasheet ATmega8535... 74 Lampiran 4. Datasheet IC LM393... 80 Lampiran 5. Datasheet Transistor BC547... 84 Lampiran 6. Datasheet LM 7806... 88 Lampiran 7. Gambar Skema Rangkaian Lengkap... 90 xviii