PERALATAN LISTRIK MASTER SLAVE

Proposal Tugas Akhir BAB III

STT Telematika Telkom Purwokerto 33 D310028

BAB III

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

Pada bab III ini membahas tentang perancangan dan pembuatan alat, alat

pengendalian perangkat elektronik jarak jauh menggunakan wireless XBee. Perancangan

perangkat keras meliputi perancangan catu daya, perancangan sistem minimum ATMega8,

perancangan XBee, perancangan relay.

3.1 Perancangan Sistem

Perancangan sistem alat pengendalian perangkat elektronik jarak jauh

menggunakan wireless XBee bertujuan untuk memberikan kemudahan dalam

melakukan pengontrolan alat–alat yang membutuhkan listrik.

Berikut gambar 3.1 Blok diagram perancangan alat pengendalian perangkat

elektronik jarak jauh menggunakan wireless XBee.

Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Keseluruhan

Berdasarkan blok diagram pada gambar 3.1 sistem pengendalian perangkat

elektronik jarak jauh menggunakan wireless XBee terdiri dari dua XBee. Pada XBee

slave digunakan sebagai penerima sekaligus pengirim untuk mengembalikan status

data yang diterima XBee slave tersebut. Sedangkan pada XBee master digunakan

Laptop

MASTER SLAVE

PERALATAN

LISTRIK

34 BAB III

STT Telematika Telkom Purwokerto D310028

Proposal Tugas Akhir

untuk mengirim data dari Pc komputer/laptop yang dikendalikan oleh operator

(manusia) ke XBee slave tersebut dan sebagai penerima status dari XBee slave (data

yang diterima dari XBee slave). Pada ATMega8 digunakan untuk mengatur data

yang diterima XBee Slave atau data yang dikirim oleh XBee slave sekaligus data

tersebut digunakan untuk mengatur relay.

Sedangkan pada skematik rangkaian keseluruhan dapat dilihat pada gambar 3.2

skematik rangkaian keseluruhan.

Gambar 3.2 Skematik Rangkaian Keseluruhan

35 BAB III



Pada perancangan Tugas Akhir ini secara garis besar terdiri dari catu daya,

mikrokontroler ATMega8, osilator, relay, XBee master, XBee slave. Secara

gambaran umum mengenai keseluruhan skematik rangkaian pada Tugas Akhir ini di

tunjukan pada gambar 3.2 yang menjelaskan seluruh komponen dan penyusunannya,

dari nilai komponen dan port-port yang digunakan pada masing-masing rangkaian.

Rangkaian skematik ini akan menjadi acuan dalam perancangan dan pembuatan

hardware. Pada gambar tersebut dapat dilihat port-port mikropengendali yang

digunakan. Pada keseluruhan rangkaian akan terhubung, sehingga instruksi atau

perintah dapat dijalankan pada masing-masing rangkaian.

3.2 Perancangan Dan Pembuatan Hardware

Perancangan hardware meliputi pembuatan alat pengendalian perangkat

elektronik jarak jauh menggunakan wireless XBee berbasiskan mikrokontroler

ATMega8 meliputi pembuatan rangkaian secara schematic yang akan digunakan.

3.2.1 Catu Daya

Skematik gambar catu daya dapat dilihat pada gambar 3.3 catu daya.

Gambar 3.3 Catu Daya

Dalam Tugas Akhir ini penulis menggunakan catu daya dengan tegangan

output 12 v yang merupakan input regulator dan memiliki output tegangan keluaran

DC 3,3 volt dan arus maksimal 1000mA. Power supply masing-masing bagian

berbeda-beda. Pada master input supply yang digunakan adalah 5v sedangkan pada

slave digunakan supply 12v kemudian di regulasi menjadi 5v dan menjadi 3.3v.

Rangkaian power supply ini berguna untuk operasi menjalankan XBee.

36 BAB III



3.2.2 Perancangan Sistem Minimum ATMega8

Rangkaian sistem minimum ATMega 8 atau juga bisa disebut rangkaian

minimal yang perlu diperhatikan agar sebuah mikrokontroler mampu bekerja dengan

baik. Sistem minimum jenis AVR ATMega8 ini meliputi rangkaian clock yang

dibangkitkkan oleh kristal, rangkaian reset yang berfungsi untuk mengembalikan

mikrokontroler pada program awal jika terjadi operasi yang tidak terkendali dan

terakhir adalah rangkaian In System Programming (ISP). minimal di mana chip

mikrokontroler dapat bekerja atau (running). Rangkaian minimum ATMega8 terdiri

dari rangkaian oscillator. Berikut rangkaian minimum dari ATMega8 pada gambar

3.4.

Gambar 3.4 Minimum ATMega8

Pada Tugas Akhir ini tidak semua Pin pada ATMega8 digunakan semua

hanya beberapa Pin yang digunakan, antara lain sebagai berikut pada tabel 3.1.

37 BAB III



Tabel 3.1 Tabel Pin ATMega8

No Pin Fungsi

1 Pin 1 Sebagai reset ATMega8

2 Pin 9,10 Sebagai Xtal (rangkaian osilator)

3 Pin 22,8 Sebagai ground ATMega 8

4 Pin 2,3 Sebagai Pin komunikasi dengan XBee Slave

5 Pin 11,12,13, 14,15,16,17,18 Sebagai Pin keluaran relay

6 Pin 8,1,19,18,17 Sebagai Pin debugging ATMega 8

3.2.3 Perancangan Rangkaian Oscillator

Rangkaian Oscillator adalah rangkaian untuk menghasilkan frekuensi yang

dibutuhkan untuk mikrokontroler ATMega8. Setiap mikrokontroler ATMega8

memiliki nilai kristal yang berbeda–beda tergantung pada pemakaian. Pada Tugas

Akhir ini menggunakan kristal sebesar 11,059,200 Hz, untuk mengurangi faktor

kesalahan dalam komunikasi serial. Rangkaian oscillator pada mikrokontroler

ATMega8 akan terhubung ke PIN 9 dan PIN 10. Berikut konfigurasi rangkaian

Osilator diperlihatkan pada gambar 3.5.

Gambar 3.5 Rangkaian Oscillator

38 BAB III



Pada gambar 3.5 diatas rangkaian osilator terdiri dari dua kapasitor keramik

sebesar 22 pF dan kristal 11,059,200 Hz. Waktu yang dibutuhkan untuk melakukan

satu siklus mesin dalam mengeksekusi program pada mikrokontroler dapat dihitung

dengan rumus persamaan 3.1.

1

Frekuensi Osilator

1

11059200 Hz

T = 0,090 µS ………………………………….(3.1)

Sehingga waktu yang dibutuhkan mikrokontroler ATMega8 dalam

mengeksekusi program sebesar 0,090 µS yang artinya setiap satu siklus mesin maka

mikrokontroler ATMega8 memerlukan waktu sebanyak 0,090 µS

3.2.4 Perancangan Rangkaian Relay

Gambar 3.6 Driver Relay

T =

T =

39 BAB III



Pada gambar 3.6 diatas, driver relay terdiri dari 8 buah relay, dan 1 buah ic

ULN2803 yaitu ic transistor darlington. Arus yang dapat di hasilkan dari masing-

masing pin adalah 3 ampere. Kemudian terdapat dioda untuk membuang arus balik

pada relay tersebut. Dioda di pasang reverse bias untuk mengantisipasi pada low side

bila terdapat tegangan yang lebih tinggi maka akan di buang ke high side dan bila di

high side ada tengangan yang lebih rendah akan di buang ke low side. Bila tanpa

dioda maka rangkaian akan cepat panas. Karena arus balik pada kumparan relay.

Pemilihan dioda juga berpengaruh pada aplikasi driver relay-nya dan arus yang di

gunakan oleh relay.

3.2.5 Perancangan XBee Master

Perancangan Tugas Akhir ini menggunakan XBee master, seperti pada

gambar 3.7 Skematik rangkaian master.

Gambar 3.7 Skematik Rangkaian Master

Pada Gambar 3.7 merupakan gambar rangkaian master. Rangkaian master

terhubung pada laptop melalui USB to Serial converter dengan level tegangan TTL.

Master ini berupa XBee dan regulator 3,2v. Dengan power supply 5v, maka

rangkaian bekerja hanya mengirim data dan menerima data. Dengan adanya

40 BAB III



rangkaian ini maka slave dapat berkomunikasi dengan komputer. Berikut ini

merupakan fungsi dari masing-masing bagian.

1. Seperti pada rangkaian slave, pada rangkaian master atau stasiun master

memiliki XBee yang digunakan sebagai komunikasi antara master dan

slave.

2. Pada regulator 3,2v sebagai power supply untuk Xbee.

3. Terdapat sebuah 1 buah LED sebagai indikator data yang terkirim ke dalam

XBee.

4. Pada USB to serial converter digunakan untuk mengubah komunikasi data

USB menjadi Serial.

5. Komputer atau Laptop yang berfungsi untuk membuat data untuk di

kirimkan ke slave sekaligus untuk memonitoring kondisi ataupun data dari

slave.

3.2.6 Perancangan XBee Slave

Pada gambar rangkaian slave secara keseluruhan dapat dilihat pada Gambar

3.8 Skematik rangkaian slave.

Gambar 3.8 Skematik Rangkaian Slave

41 BAB III



Pada gambar 3.8 skematik rangkaian slave di atas terlihat alokasi port pada

sistem minimum mikrokontroler. Pada rangkaian slave ini berfungsi untuk membuat

kontrol logic pada driver relay. Rangkaian ini di beri nama rangkaian slave karena

pekerjaannya menggunakan arus yang lebih besar di bandingkan dengan rangkaian

masternya.

3.2.7 Konfigurasi Alamat XBee Master dan Slave

Modul RF XBee tidak akan berfungsi jika chip XBee itu sendiri belum

disetting konfigurasinya. Ada beberapa cara dalam mensetting XBee agar dapat

saling berkomunikasi atau dapat berpasangan (pairing), yaitu dengan menggunakan

software X-CTU. Pada saat XBee disetting, modul RF harus terhubung secara serial

dengan komputer. Untuk mensetting kedua chip maka harus diprogram secara

bergantian.

Selanjutnya klik pada software XCTU, jika modul RF berhasil terdeteksi

software akan terlihat seperti pada Gambar 3.9. “MAT USB-to-serial

Bridge..[COM5]” menandakan bahwa modul menggunakan saluran port USB

COM5. Jika belum terdeteksi silahkan cek status port USB komputer anda di Device

Manager. Jika belum terdeteksi juga, berarti ada masalah dengan rangkaian serial

modul RF.

Gambar 3.9 Tampilan Utama X-CTU

Atur Baud Rate, Flow Control, Data Bits, Parity, Stop Bits seperti pada kotak

merah (Gambar 3.9). Kemudian klik “Test/Query”, maka identitas atau versi XBee

42 BAB III



akan muncul seperti modem type dan firmware version. Pada gambar 3.10

konfirmasi versi XBee master dan slave

Gambar 3.10 Konfirmasi Versi XBee Master dan Slave

Jika sudah, klik pada menu “Modem Configuration”, kemudian klik “Read”

untuk mensetting nilai parameter dari XBee. Setelah di-read maka akan muncul

parameter-parameter yang dapat disetting. Tipe dan versi firmware XBee yang

terdeteksi juga akan sama seperti pada Com Test. Pastikan bahwa Tipe dan Versi

tidak diubah ke yang lain. Begitu juga dengan “Function Set”, harus berisikan XBee

802.15.4.

Parameter yang berwarna biru adalah parameter yang sudah diset nilainya,

sedangkan yang berwarna hitam adalah parameter yang tidak bisa diubah. Pada

Gambar 3.11.

Gambar 3.11 Konfigurasi XBee

43 BAB III



Isi nilai parameter yang ada pada folder Networking & Security. Nilai

parameter yang diisi berupa bilangan hexadecimal Untuk komunikasi point to point,

umumnya hanya ada 3 parameter yang wajib di-setting yaitu Personal Area Network

ID (PAN ID), Destination Address Low (DL), MY (16 bit Source Address). XBee 1

dan XBee 2 dapat saling berkomunikasi (pairing) apabila:

Nilai parameter DL XBee Master = MY XBee Slave

Nilai parameter MY XBee Master = DL XBee Slave

XBee Master dan XBee Slave menggunakan alamat PAN ID yang sama. Pada

Gambar 3.12 Setting Nilai Parameter.

Gambar 3.12 Setting Nilai Parameter.

3.3 Perancangan Software Visual Basic

Software visual basic ini sebagai antarmuka antara master dengan PC. Gambar

3.13 merupakan gambar perancangan software visual basic.

44 BAB III



Gambar 3.13 Perancangan Software Visual Basic.

Pada gambar 3.13 Perancangan Software Visual Basic dapat di jelaskan bagian-

bagian dalam membuat software pengendali peralatan listrik menggunakan XBee

dengan program Visual Basic antara lain :

1. Label

Label disini digunakan untuk menampilkan teks dimana teks tidak

dapat dirubah ketika program dijalankan. Pada program ini isi dari label

tersebut adalah judul program yang dibuat dan waktu. Judul dan waktu

tersebut dikendalikan oleh timer.

2. ComboBox

ComboBox ini untuk membuat daftar pilihan, dimana untuk

menampilkan pilihannya harus mengklik tombol drop down-nya.

ComboBox disini digunakan untuk membuat daftar pilihan port serial.

3. CommandButton

CommandButton merupakan suatu kontrol sebagai tombol perintah.

Terdapat 2 CommandButton pada program yang dibuat ini yaitu:

a. Connect, merupakan perintah untuk menghubungkan port serial.

45 BAB III



b. Get, merupakan perintah untuk mendapatkan data yang ada pada

mikrokontroler.

4. CheckBox

CheckBox digunakan untuk membuat kotak cek on/off yang memiliki

pilihan perintah.

5. PictureBox

PictureBox digunakan untuk menampilkan gambar dari sebuah file

yang akan on/off.

PERALATAN LISTRIK MASTER SLAVE

Documents