Perancangan Pengendali Lampu Melalui Laptop Berbasis Mikrokontroler

Perancangan  Pengendali  Lampu Melalui Laptop

Berbasis Mikrokontroler

Disusun oleh:

Nama                                     : Aldi Fernandes

Kelas                                     :2 CB

NIM                                      : 061430700527

Dosen Pembimbing               : Ali Firdaus S.kom M.kom,-

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA JURUSAN TEKNIK KOMPUTER

TAHUN AKADEMIK 2014/201

A.      PENDAHULUAN

            Perkembangan teknologi informasi yang sangat cepat telah memberikan dampak pada globalisasi, persaingan bisnis, tuntutan pekerjaan, dan tuntutan gaya hidup menjadi semakin meningkat. Oleh karena itu, untuk mengimbanginya maka manusia menciptakan alat-alat yang dapat bekerja secara otomatis serta memiliki ketelitian tinggi bahkan dapat melampaui ketelitian manusia agar pekerjaan mereka menjadi lebih mudah. Alat–alat ini bekerja secara otomatis dengan menggunakan perangkat kontroler.

            Sistem pengendalian merupakan hal yang penting di bidang teknologi dan industri. Banyaknya peralatan, terutama peralatan elektronik yang harus dikendalikan atau luasnya suatu wilayah (misalnya gedung atau pabrik) yang peralatan–peralatan elektroniknya harus dikendalikan, sehingga dibutuhkan suatu alat pengendali yang dapat mengendalikan peralatan-peralatan elektronik tersebut.

            Penggunaan mikrokontroller sebagai unit-unit kendali sudahlah sangat luas. Hal ini dikarenakan peralatan-peralatan yang dikontrol secara elektronik dinilai lebih banyak memberi kemudahan-kemudahan dalam penggunaanya. Beberapa peralatan yang sudah memakai sistem remote control misalnya adalah televisi, air conditioner (AC), bahkan pada saat ini banyak mobil–mobil yang memakai remote control untuk membuka dan mengunci pintunya secara otomatis.

B.      LANDASAN TEORI

a.       MIKROKONTROLER

      Mikrokontroler adalah mikroprosesor yang dikhususkan untuk instrumentasi dan kendali. Mikrokontroler merupakan suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus.

      Mikrokontroller merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Secara harfiah disebut “pengendali kecil” dimana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini.3

      Dengan kata lain, mikrokontroler adalah versi mini atau mikro dari sebuah komputer karena mikrokontroler sudah mengandung beberapa periferal yang langsung bisa dimanfaatkan, misalnya port paralel, port serial, komparator, konversi digital keanalog (DAC), konversi analog ke digital dan sebagainya hanya menggunakan sistem minimum yang tidak rumit atau kompleks.

b.      MIKROKONTROLER AVR ATMEGA8

      Mikrokontroler AVR ATmega8 merupakan CMOS dengan konsumsi daya rendah, mempunyai 8-bit proses data (CPU) berdasarkan arsitektur AVR RISC. Dengan mengeksekusi instruksi dalam satu (siklus) clock tunggal, ATmega8 memiliki kecepatan data rata-rata (throughputs) mendekati 1 MIPS per MHz, yang memungkinkan perancang sistem dapat mengoptimalkan konsumsi daya dan kecepatan pemrosesan

c.       MIKROKONTROLER ATMEGA8535

      Mikrokontroler ATmega8535 merupakan mikrokontroler 8-bit teknologi CMOS dengan konsumsi daya rendah yang berbasis arsitektur enhanced RISC AVR. Mikrokontroler AVR ATmega8535 memiliki fitur yang cukup lengkap. Mikrokontroler AVR ATmega8535 telah dilengkapi dengan ADC internal, EEPROM internal, Timer/Counter, PWM, analog comparator, dll.

                        Arsitektur ATMEGA8535

1.      Arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer).

2.      CPU yang terdiri atas 32 buah register.

3.      16 MIPS (Mega Instruction per Second) pada 16 MHZ.

4.      8 Kbytes In-System Progammable Flash (10000 siklus hapus/tulis).

5.      512 bytes SRAM.

6.      512 bytes in-System Progammable EEPROM (100.000 siklus hapus/tulis).

7.      Dua 8 bit timer/counter dengan Prescaler terpisah.

8.      Satu 16 bit timer/counter dengan Prescaler terpisah yang dapat digunakan untuk mode compare, dan mode capture.

9.      4 saluran PWM.8 terminal, 10 bit ADC.

10.  Analog comparator dalam chip.

11.  Serial UART terprogram.

12.  Antarmuka serial SPI master/slave.

13.  Mode Power down dan catu rendah senggang.

14.  Sumber interupsi internal dan eksternal.

15.  Saluran I/O sebanyak 32 buah yaitu PORT A, PORT B, PORT C dan PORT D.

d.      Relay

      Relay merupakan suatu komponen elektronika yang bersifat elektronis dan sederhana serta tersusun oleh saklar, lilitan, dan poros besi. Cara kerja komponen ini dimulai pada saat mengalirnya arus listrik melalui koil, lalu membuat medan magnet sekitarnya sehingga dapat merubah posisi saklar yang ada di dalam relay tersebut, sehingga menghasilkan arus listrik yang besar.

e.       Bahasa Pemrograman C

      C adalah bahasa pemrograman yang dapat dikatakan berada antara bahasa tingkat rendah (bahasa yang berorientasi pada mesin) dan bahasa tingkat tinggi (bahasa yang berorientasi pada manusia). Seperti yang diketahui, bahasa tingkat tinggi mempunyai kompatibilitas antara platform. Karena itu, amat mudah untuk membuat program pada berbagai mesin. Berbeda halnya dengan menggunakan bahasa mesin, sebab setiap perintahnya sangat bergantung pada jenis mesin.

f.        Code Vision AVR Compiler

      Sebuah mikrokontroler hanya dapat mengeksekusi sebuah program dalam bahasa mesin. Oleh karena itu, jika sebuah program ditulis dalam bentuk bahasa tingkat tinggi maka program itu harus diproses dahulu sebelum dimasukkan ke dalam mikrokontroler. Hal ini merupakan salah satu kekurangan dari bahasa tingkat tinggi, yaitu perlu waktu untuk memproses program sebelum program tersebut dijalankan.

      Code Vision AVR Compiler (CVAVR) merupakan kompiler bahasa C untuk AVR. Kompiler ini cukup memadai karena mudah penggunaannya serta didukung berbagai fitur yang sangat membantu dalam pembuatan software dalam pemrograman AVR.

g.       Proteus

Proteus adalah sebuah software untuk mendesain PCB yang juga dilengkapi dengan simulasi pspice pada level skematik sebelum rangkaian skematik diupgrade ke PCB shingga sebelum PCBnya di cetak  kita  akan tahu apakah PCB yang akan kita cetak sudah benar atau tidak. Proteus mengkombinasikan program ISIS untuk membuat skematik desain rangkaian dengan program ARES untuk membuat layout PCB dari skematik yang kita buat. Software ini  bagus digunakan untuk desain rangkaian mikrokontroller. Proteus juga bagus untuk belajar elektronika seperti dasar2 elektronika sampai pada aplikasi mikrokontroller.

h.      EAGLE Layout Editor

EAGLE adalah singkatan dari Easily Applicable Graphical Layout Editor yang diproduksi oleh Cadsoft. Software ini berfungsi untuk mendesign schematic rangkaian elektronika, PCB, dan autorouter.

i.         Komponen Pendukung

1.      Resistor : Berfungsi untuk menghambat atau membagi arus listrik yang melewatinya.

2.      Regulator LM7805 : Fungsi 7805 ini juga untuk menyaring tegangan yang besarnya lebih dari 5v dan diubah ke tegangan 5v.

3.      LED : Dioda LED digunakan sebagai lampu indikator dan sebagai display.

4.      Transistor  : Transistor jenis  digunakan sebagai saklar atau switch yang dapat menggerakan relay bila teraliri arus listrik.

5.      Dioda : Dioda semi konduktor yang dipakai pada teknik elektronika pada umumnya digunakan untuk menyearahkan arus listrik AC menjadi DC.

6.      Electrolytic Capacitor (ELCO) : Elco biasanya berfungsi untuk menerima aliran listrik dan menyimpannya dalam waktu tertentu.

7.      Kapasitor Keramik : Biasanya digunakan untuk melewatkan sinyal frekuensi tinggi menuju ke ground.

C.      Analisis Dan Perancangan sistem

a.       Analisis Alat

      Tujuan dari fase analisis adalah memahami dengan sebenar-benarnya kebutuhan dari sistem baru dan mengembangkan sebuah sistem yang mewadahi kebutuhan tersebut, atau memutuskan bahwa sebenarnya pengembangan sistem baru tidak dibutuhkan.

      Setiap alat-alat yang baru-baru di temukan biasanya lebih efisien dan lebih memudahkan pemakainya di bandingkan dengan alat-alat yang lama, akan tetapi alat yang saya rancang ini sedikit rumit untuk di gunakan karena kita harus menghidupkam lampu dari laptop. Tapi jika alat ini di kembang kan bisa memudahkan pemakai/penguna contoh nya kita mengunakan sensor dan menghidup kanya dari remot.

b.      Perancangan sistem

      Sistem pengendali lampu melalui laptop dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian pengirim (transmitter) dan bagian penerima (receiver).

      Secara sederhananya data atau perintah yg dikirim oleh laptop kemudian data tersebut akan masuk kedalam mikrokontroler atmega 8535. Atmega 8535 akan mengolah data tersebut dan ditentukan akan melalui port yang mana data tersebut keluar sesuai perintah dari laptop. Data tersebut kemudian akan menuju relay dan menggerakkan relay sehingga relay akan berfungsi sebagai saklar yang akan menyambung arus listrik yang melaluinya sehingga mengakibatkan lampu atau alat listrik yang dikendalikan akan hidup/berfungsi.

      Diagram blok sistem pengendali lampu melalui berbasis Mikrokontroler ATMEGA 8535 dapat dilihat dalam Gambar

D.     Perancangan Atau Pembuataan Alat

Setelah sistem manual sudah selesai dibuat maka hal selanjutnya adalah membuat rangkaian perangkat ini. Perangkat ini dibagi menjadi 4 bagian yaitu :

·         Membuat Rangkaian Downloader Mikrokontroler AVR USBasp

      Fungsi dari rangkain ini adalah sebagai jembatan penghubung antara rangkaian sistem minimum dengan laptop. Dan downloader juga berfungsi untuk menerima prongram dari laptop untuk di masukan ke rangkaian sistem minimum atau atmega8535.

·         Bagian Pengendali

     Bagian Pengendali merupakan bagian paling penting karena bagian ini     mengolah segala data yang masuk dan mengeksekusinya sesuai perintah yang masuk kedalam mikrokontroler ini. Bagian ini terdiri dari mikrokontroler atmega 8535 dan rangkaian sistem minimalnya yang sudah dijelaskan diatas.

·         Bagian Saklar/Penyambung dan Pemutus Arus

            Bagian ini merupakan bagian yang paling dekat dengan lampu atau alat elektronik lainnya. Bagian ini berfungsi sebagai saklar yang dapat menyambungkan atau memutuskan arus.

·         Bagian Indikator

            Bagian indikator tidak kalah pentingnya dari bagian-bagian lainnya. Bagian ini berfungsi sebagai penanda apakah lampu atau alat elektronik yang dikendali sedang berada pada keadaan hidup atau mati.

1.      Membuat Rangkaian Downloader Mikrokontroler AVR USBasp

      Berikut ini merupakan skematik rangkaian downloader yang telah di buat.

                       

                       

                        Komponen elektronik yang kita butuh kan di sini adalah:

1.      AVR atmega8

2.      kristal 12 MHz

3.      kapasitor 22pF

4.      konektor USB dan kabel USB

5.      soket IC 14pin 2 buah

6.      resistor 10k, 68ohm atau 100 ohm, 2k2, 1K

7.      elko 10 uF/16 V dan kapasitor 100nF

8.      LED 3 buah

9.      housing 5 pin dan 4 pin

10.  Dioda zener 3.6 volt 2 buah

a.       Membuat Rangkaian Sistem Minimum  Mikrokontroler Atmega8535

      Berikut ini merupakan skematik rangkaian Sistem Minimum yang telah di buat.

Komponen elektronik yang kita butuh kan di sini adalah:

1.      Ic atmega 8535

2.      Crystal 12.0000 mhz

3.      Capasitor

4.      Soctket 40 pin

5.      Tulang ikan

6.      Pin header

7.      Push button

8.      Resistor

9.      Led

10.  Pcb kosong

b.      Membuat Rangkaian Relay

      Berikut ini merupakan skematik rangkaian Relay yang telah di buat.

Komponen elektronik yang kita butuh kan di sini adalah:

1.      Relay

2.      Dioda

3.      Transistor

4.      Capasitor

5.      Resistor

6.      Led

7.      Pcb kosong

E.      Perancangan Alat

         Jika semua komponen telah lengkap dan rangkaian relay sudah jadi hal yang    harus dilakukan selanjutnya ialah merancang letak lampunya sebagai berikut ini:

1.      Pasanglah stop kontak pada tiap lampu dan juga trafo. 

2.      Buatlah pengkabelan pada lampu kemudian putuskan salah satu kabel sambungkan ke kaki output relay.Kemudian sambunglah ke stop kontak. 

3.      Sambungkan 2 kabel rangkaian relay ke trafo sebesar 9 volt. Trafo ini berfungsi untuk menghidupkan indicator LED dan rangkaian Relay. 

4.      Kemudian sambungkan stop kontak lampu ke terminal listrik ke 22o volt. Hal ini dilakukan bertujuan untuk mendapatkan arus listrik sehingga dapat menghidupkan arus listrik.

      Untuk mengontrol lampu dengan relay kta bisa menggunakan PORT A dan Port B dari system minimum.Program Codevision AVR ini adalah program yang berfungsi untuk memicu arus ke pin2 PORT sismin untuk menghidupkan lampu dengan bilangan Biner.

     Logika dari program ini adalah jika diberi bilangan Biner 1 maka arus akan mengalir di Port tersebut dan Apabilan bilangan Biner 0 maka arus tidak akan mengair di Port Tersebut. Maka untuk membuat program menghidupkan lampu kita hanya perlu memodifikasi logika biner tersebut pada PORT-PORT yang tersedia di sismin.

F.      Langkah- Langkah Mengisi Program menggunakan codevision AVR dan ProgISP : 

1.      Bukalah program CodeVision AVR 

2.      Klik file lalu pilih New kemudian pilih projecta lalu klik ok kemudian klik yes 

3.      Kemudian akan mucul dialog di layar anda seperti apada gambar dibawah ini lalu pilih AT90,Atiny,Atmega

 4.      Kemudian edit chip dan clock sesuai dengan nilai Crystal dipakai pada rangkaian downloader seperti pada gambar dibawah ini :

5.       Lalu klik ports.kemudian setting Ports mana yang mau kita pakai..untuk menghidupkannya klik pada tombol In dan akan berubah menjadi Out seperti pada gambar dibawah ini:

6.      Kemudian simpan dengan nama file yang kita inginkan.maka hal yang selanjutnya akan terjadi dan muncul lembar kerja pada layar anda seperti pada gambar dibawah ini:

7.      Kemudian klik menu Build lalu pilih Build All, tunggulah proses compling hingga selesai.jika selesai maka akan tampil dilayar anda seperti pada gambar dibawah ini

8.      Lalu bukalah program ProgISP seperti pada gambar dibawah ini  :

9.      Selanjutnya Memasukkan Program Ke Rangkaian Sismin:
Sambungkan rangkaian downloader menggunakan kabel printer dan hubungkan rangkaian downloader ke rangkaian  sismin menggunakan kabel jumper.Lalu hubungkan pin PORT A ke pin Lampu A dan pin Lampu B ke Lampu beh.dan jangan lupa member jumper ke VCC dan Ground. 
Jika telah selesai tersambung dan terdeteksi di laptop bukalah Program Progisp..kemudian pilih chip ATMEGA8535-16PU. Kemudian klik Load Flash carilah file yang disimpan dengan extension .hex setelah ketemu kemudian klik Auto . 
Tunggu hingga proses selesai..setelah selesai maka program sudah terisi ke chip rangkaian sismin dan menggerakkan relay untuk menghidupkan lampu.
Untuk menghapus programmnya dan mematikan lampunya klik erase.

G.      Penutup

a.       Kesimpulan

1.      Mahasiswa sudah dapat mengendalikan sebuah alat menggunakan relay dan relay dapat mengontrol output sirkuit untuk daya tahan yang lebih tinggi

2.      Relay berfungsi sebagai proteksi/perlindung yang sangat penting untuk menjaga kesalahan dalam system diisolasi dan menjaga agar peralatan agar tidak rusak.

3.      Perangkat ini dapat mengendalikan empat buah lampu atau peralatan rumah tangga

lainya

4.      Perangkat ini juga belum banyak dijual dipasaran sehingga dapat menjadi peluang dipasaran jika lebih di kembangkan lagi.

b.      Saran

      Beberapa tambahan yang diperlukan dalam meningkatkan kemampuan perangkat ini adalah

1.      Sekarang perangkat ini mengunakan laptop sebagai pegendalinya untuk pengembanganya kita bisa menganti pengendalinya dengan remot atau alat-alat lain.

2.      Sekarang alat ini downloader sebagai penghubung antara laptop dengan mikrokontroler kita bisa menganti nya dengan sensor seperti sensor cayaha,suara dan lainnya.