Perancangan Prototipe Sistem Pengendali Kanal Air Dengan Menggunakan Mikrokontroler Atmega8535

PERANCANGAN PROTOTIPE SISTEM PENGENDALI KANAL AIR

DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8535

TUGAS AKHIR

Diajukan oleh:

Dzulfikar Akmaludin 07.01.2211

Rudy Hermawan 07.01.2220

JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA

SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER

AMIKOM YOGYAKARTA

2010

PERANCANGAN PROTOTIPE SISTEM PENGENDALI KANAL AIR

DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8535

TUGAS AKHIR

Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai gelar Ahli Madya

Pada jenjang diploma III jurusan Teknik Informatika

Diajukan oleh:

Dzulfikar Akmaludin 07.01.2211

Rudy Hermawan 07.01.2220

JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA

SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER

AMIKOM YOGYAKARTA

2010

DESIGN CONTROL OF PROTOTIPE WATER CANAL SYSTEM USING

MICROCONTROLLER ATMEGA8535

PERANCANGAN PROTOTIPE SISTEM PENGENDALI KANAL AIR

DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8535

Rudy Hermawan 07.01.2220

Dzulfikar Akmaludin 07.01.2211

JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA

STMIK AMIKOM YOGYAKARATA

ABSTRACT

Nowadays, floods are familiar around us. Many of the efforts taken to

overcome the flood disaster. Dam water has several doors that function as water

channels opening and closing for the stream and keep the flow of water. Ups and

downs of water discharge can’t be predicted accurately, and so we need human to

always control the height of discharge water will be used as reference in

determining the height of open canal door. In terms of controlling the human role

becomes very important.

When humans make mistakes in control, then open the door heights are

not in accordance with the height of the canal water discharge, resulting in an

unstable water flow. The authors combine to realize the automation of canal water

effectively and efficiently, in preparing the final chance with the title "Design Of

Canal Water Control System Prototype Using Microcontroller AT8535".

How the tools we've created is when the water discharge increases, then

the floodgates will open wider automatically adjusts to the height of discharge

water. At the time of discharge of water has decreased, the height of the door will

automatically narrows.

Keywords: Water Canal, Automation, Microcontroller

1. Pendahuluan

Sistem kendali secara otomatis di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi

belakangan ini berkembangan dengan pesat. Dengan adanya kemajuan di bidang

ilmu pengetahuan dan teknologi menghasilkan inovasi baru yang berkembang

menuju lebih baik. Hal ini dapat dilihat jangkauan aplikasinya mulai dari rumah

tangga hingga peralatan yang canggih.

Bendungan air merupakan konstruksi yang dibangun untuk menahan laju

air. Bendungan air memiliki pintu kanal air yang berfungsi sebagai pembuka dan

penutup untuk mengalirkan maupun menahan aliran air. Ketika debit air diatas

standar kapasitas bendungan, maka pintu kanal air akan membuka. Sedangkan

debit air dibawah standar kapasitas maka pintu air akan menutup. Turun naiknya

debit air tidak dapat diperkirakan secara akurat, sehingga dibutuhkan orang untuk

selalu mengontrol ketinggian debit air. Untuk mengatasi kesalahan manusia dalam

pengontrolan tersebut perlu adanya perbaikan sistem, dengan cara membuat

sistem otomatisasi kanal air.

Dalam perancangan implementasi sistem otomatisasi kanal air, masalah –

masalah yang dipecahkan adalah meliputi sistem pengendali kanal air, arsitektur

perangkat keras, meliputi : perangkat elektronik dan mekanik.

Dari keterangan diatas maka penulis padukan untuk merealisasi otomatisasi kanal

air yang efektif dan efisien, dalam kesempatan penyusunan Tugas Akhir dengan

judul “Perancangan Prototipe Sistem Pengendali Kanal Air Dengan Menggunakan

Mikrokontroler AT8535”.

2. Landasan Teori

2.1 Tinjauan Pustaka

Berdasarkan study literature yang penulis lakukan. Penulis

membandingkan dua judul yang hampir sama sebagai tinjauan pustaka, antara

lain:

a. Laporan Tugas Akhir Prototipe Pengukur Ketinggian Air Otomatis Berbasis

Mikrokontroler ATMega8535 menggunakan bahasa Bascom AVR1

Laporan dengan judul tersebut adalah laporan pembuatan aplikasi

yang digunakan dalam mengukur ketinggian air secara otomatis dan hasil dari

ketinggian air tersebut ditampilkan pada layar display format angka dalam

satuan sentimeter.

Secara singkat cara kerja aplikasi pengukur ketinggian air otomatis

berbasis mikrokontroler ATMega8535 menggunakan bahasa Bascom AVR

tersebut adalah ketika sensor menerima rangsang yaitu berupa ketinggian air,

maka sensor akan mengirim data pada mikrokontroler dan mikrokontroler

akan memberikan output data berupa ketinggian air pada layar display.

Kesamaan tugas akhir yang akan penulis buat dengan laporan tugas

akhir tersebut adalah pada bagian implementasi penggunaan mikrokontroler

yaitu menggunakan mikrokontroler ATMega8535 dan pada bahasa

pemograman yaitu menggunakan bahasa pemrograman BASCOM.

Perbedaannya adalah pada bagian implementasi, penulis membuat

sistem otomatisasi kanal air yang menitik beratkan pada pintu kanal air,

sedangkan pada laporan pengukur ketinggian air otomatis berbasis

mikrokontroler ATMega8535, implementasi pada otomatisasi alat pengukur

ketinggian debit air yang hasilnya ditampilkan dalam format display.

.

1 Hendro Wibowo, Universitas Gadjah Mada, 2008

2.2 Dasar Teori

Dasar teori dari “Prototipe sistem kendali kanal air menggunakan

mirkokontroler ATMega8535”

2.2.1 Perangkat Keras

Perangkat keras atau hardware merupakan perangkat keras dari sebuah sistem

sehingga dapat dilihat oleh mata. Perangkat dalam sebuah sistem kanal air

otomatis dapat dikelompokan menjadi dua yaitu: (A) Mekanik, (B) Elektronik

A. Bagian Mekanik

Mekanik adalah bagian – bagian dari kanal air yang melakukan gerakan –

gerakan secara langsung, misalnya:

1. Tongkat alumunium sebagai tongkat penyentuh sensor yang bertipe “rel”.

2. Motor power window atau motor penggerak sebagai penggerak pintu kanal

air.

3. Switch atau saklar sebagai sensor yang di jadikan acuan pendeteksi

ketinggian air.

4. Plat besi yang digunakan sebagai pintu kanal.

5. Pelampung yang terbuat dari plastik, pelampung tersebut mempunyai

ruang kedap udara agar daya angkatnya lebih kuat yang di gunakan

sebagai pendorong tongkat alumunium untuk memicu saklar (switch).

6. Mega box yang terbuat dari plastik, digunakan sebagai tempat penampung

air.

7. Karet kaca swing sebagai pelipis pada bagian sisi kanan – kiri plat besi

pintu kanal yang digunakan untuk penyekat agar air tidak bocor

B. Bagian Elektronik

Bagian elektronik terbuat dari komponen – komponen elektronika yang

dirangkai sedemikian rupa sehingga dapat mendukung kinerja kanal air. Bagian

elektronik pada kanal air yaitu: (1) Pengendali mikro atau mikrokontroler, (2)

Rellay.

1. Pengendali mikrokontroler

www.max-tron.com

a. ATMega8535

Mikrokontroler adalah piranti elektronik berupa

IC (Integrated Circuit) yang memiliki kemampuan manipulasi data

(informasi) berdasarkan suatu urutan instruksi (program) yang dibuat oleh

programmer.

Mikrokontroler tipe ATMega8535 termasuk dalam keluarga

megaAVR merupakan suatu mikrokomputer dengan lebar bus data 8 bit

berbasis RISC ( Reduced Instruction Set Computing ) dengan kecepatan

maksimal 16 MHz yang menggunakan konsumsi daya rendah.

2. Adaptor (power supply)

Adaptor merupakan seumber tegangan DC, adaptor pada rangkaian ini

mempunyai tegangan max 12V yang digunakan untuk mensupply tegangan

rangkaian mikrokontroller, sensor, dan relay.

3. Relay

Relay adalah salah satu komponen elektronika yang digunakan untuk

menyambung dan memutus aliran listrik dalam suatu rangkaian eletronika.

Komponen ini hampir sama kegunaannya dengan saklar. Namun relay

merupakan komponen yang berkerja dengan menggunakan elektromagnetik.

4. Komponen Pelengkap

Adapun komponen – komponen pelengkap yang terdapat dalam

rangkaian elektronika tersebut adalah sebagai berikut.

a. Transistor

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat,

sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan,

modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya.

b. Kapasitor

Kapasitor atau yang sering disebut kondensator adalah suatu alat yang

dapat menyimpan energi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan

ketidakseimbangan internal dari muatan listrik.

c. Resistor

Resistor adalah komponen elektronik dua saluran yang didesain untuk

menahan arus listrik dengan memproduksi penurunan tegangan diantara kedua

salurannya sesuai dengan arus yang mengalirinya.

d. IC Regulator 7805

Sirkuit terpadu seri 78xx (kadang-kadang dikenal sebagai LM78xx)

adalah sebuah keluarga sirkuit terpadu regulator tegangan linear monolitik

harga tetap.

e. Dioda

Dioda secara umum berfungsi untuk memperbolehkan arus listrik

mengalir dalam suatu arah (disebut kondisi panjar maju) dan untuk menahan

arus dari arah sebaliknya (disebut kondisi panjar mundur).

2.2.2 Perangkat Lunak

Perangkat lunak atau software merupakan perangkat lunak dari sebuah

sistem sebagai pengontrol dari perangkat keras. Perangkat lunak yang digunakan

dalam Prototipe sistem kendali kanal air menggunakan mirkrokontroler

ATMEGA8535 adalah dengan Bascom AVR.

2.2.2.1 BASCOM AVR

Bascom AVR adalah salah satu tool untuk pengembangan / pembuatan

program untuk kemudian ditanamkan dan dijalankan pada microcontroller

terutama microcontroller keluarga AVR . Bascom AVR juga bisa disebut sebagai

IDE (Integrated Development Environment) yaitu lingkungan kerja yang

terintegrasi, karena disamping tugas utamanya (meng-compile kode program

menjadi file HEX / bahasa mesin), BASCOM-AVR juga memiliki kemampuan

atau fitur lain yang berguna sekali.

3. PERANCANGAN SISTEM

Sistem dan alat yang diharapkan memiliki kinerja maksimal ketika perancangan

alat di gunakan sesuai prosedur.

3.1 PERANCANGAN PERANGKAT KERAS

Pengukur ketinggian air otomatis berbasis mikrokontroller ATMEGA8535

dibagi menjadi tiga blok, yaitu blok masukan, blok proses, dan blok keluaran yang

masing – masing blok mempunyai beberapa komponen.

Gambar 3.1 Blok diagram perangkat keras

3.1.1 Blok Masukan

Blok masukan terdiri dari atas saklar atau switch. Saklar berfungsi untuk

memberikan nilai masukan pada ketinggian sensor, tinggi maksimum permukaan

air, tinggi minimum permukaan air, dan menggerakkan motor power window

secara otomatis. Saklar dihubungkan ke mikrokontroller ATMEGA8535 melalui

port B sebagai masukan pada mikrokontroler.

3.1.2 Blok Proses

Mikrokontroler produk dari seri ATMEGA8535 menjadi komponen utama

pada rangkaian kendali ini, mikrokontroler ini terprogram perangkat lunak sebagai

pengendali kanal air yang telah di compile, selanjutnya di download (dimasukan)

kedalam mirkrokontroler. Mikrokontroler yang telah terprogram menjadi otak dari

perancangan alat, selanjutnya siap untuk dihubungkan dengan bagian lain atau

input – output (I/O) antara lain motor penggerak dan relay

Input kendali

Switch

Relay Mikrokontroller ATMega8535

Lingkungan luar

Motor penggerak

Masukan Proses Keluaran

3.1.4 Blok Keluaran

Blok keluaran terdiri atas relay dan motor penggerak. Motor penggerak

berfungsi untuk menggerakkan pintu kanal air secara vertikal baik kebawah

maupun keatas. Motor power window dihubungkan ke mikrokontroler

ATMEGA8535 melalui port D sebagai keluaran.

3.2 Perancangan Mekanik

Keseluruhan skema perancangan mekanik dari Prototipe sistem kendali

kanal air menggunakan mikrokontroler ATMega8535 adalah sebagai berikut

3.2 Skema perancangan mekanik keseluruhan

3.3 Perancangan Software Program

Berikut adalah skema perancangan program:

Gambar 3.3 Diagram Alur Sistem

\

Mulai

Saklar 1,2,3 On

Pintu buka step 5

Pintu buka step 4

Pintu buka step 2

Pintu buka step 1

Pintu air buka step 0

Saklar 1,2,3,4,5 Off

Pintu buka step 3

Selesai

Saklar 1,2,3,4 On

Saklar

1,2,3,4,5 On

Saklar 1,2

On

Saklar 1On

4. PEMBAHASAN

4.1 BAGIAN PERANGKAT KERAS

1. Blok Rangkaian Keseluruhan

Rangkaian keseluruhan terdapat rangkaian mikrokontroler yang hanya

dapat di aliri tegangan sebesar 5 volt. Pada mainboard rangkaian input

tegangan awal sebesar 12 volt, lalu masuk kedalam regulator (7805) agar

tegangan yang dihasilkan menjadi 5volt. Setelah tegangan yang dihasilkan

menjadi 5 volt dikuatkan dengan transistor (TIP41) sebagai penguat tegangan

input agar tetap 5 volt. Tegangan sebesar 5 volt disimpan pada kapasitor (elco)

lalu di alirkan ke mikrokontroler ATMega 8535. Rangkaian mikrokontroler

terdiri dari beberapa modul yang di gunakan sebagai input dan output. Sebagai

pengendali utama atau proses yang akan digunakan untuk mengendalikan alat.

Pada rangkaian mikrokontroler terdapat modul yang digunakan sebagai output

motor penggerak yang dihubungkan dengan relay (driver motor). Relay yang

digunakan disini berjenis SPDT (Single Pole Double Throw), yang dimaksud

SPDT adalah relay tersebut dapat menerima satu masukan dan menghasilkan

dua keluaran yaitu motor DC dapat berputar dua arah tanpa harus membalik

kutub negatif dan positif arus.

Gambar 4.1 Skematik Rangkaian Keseluruhan

\

4.1.2 Mekanik

A. Rangkaian mekanik keseluruhan

Pada bagian ini adalah menampilkan keseluruhan dari rancangan

mekanik yang dibuat. Dari bagian switch, pelampung sampai dengan pintu

kanal air.

Gambar 4.2 Rangkaian mekanik keseluruhan tampak samping

Gambar 4.3 Rangkaian mekanik keseluruhan tampak depan

Gambar 4.4 Rangkaian mekanik keseluruhan tampak atas

4.1.3 TABEL PERCOBAAN

Dalam pengujian yaitu pengujian hasil akhir dari alat yang telah dibuat.

Berikut adalah tabel percobaan alat yang telah dibuat, penulis melakukan

dua kali percobaan.

Percobaan Pertama

No Tinggi Pintu

(cm)

Tinggi Debit

Air(cm)

Lebar Buka

Pintu(cm)

Lebar Buka

Pintu (step)

1 0,2 0 0 0 step

2 1 4,5 0,8 1 step

3 1,8 9 1,6 2 step

4 2,6 13 2,4 3 step

5 3,4 17 3,2 4 step

6 4,2 21 4 5 step

Tabel 4.1 Percobaan Alat I

Percobaan kedua

No Tinggi Pintu

(cm)

Tinggi Debit

Air(cm)

Lebar Buka

Pintu(cm)

Lebar Buka

Pintu (step)

1 0 0 0 0 step

2 0,8 4,5 0,8 1 step

3 1,6 9 1,6 2 step

4 2,4 13 2,4 3 step

5 3,2 17 3,2 4 step

6 4 21 4 5 step

Tabel 4.2 Percobaan Alat II

Melihat dari data kedua tabel diatas, alat otomatisasi pintu kanal air tersebut dapat

dikatakan sukses karena dapat berjalan dengan baik. Yaitu sesuai yang diharapkan

setiap step putaran berjarak 0,8 sentimeter.

5.1 KESIMPULAN

Dari uraian serta pembahasan keseluruhan materi pada bab – bab

sebelumnya dapat di ambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Mikrokontroler ATMega8535 dapat digunakan sebagai sistem kendali

pada kanal air dengan baik

2. Dalam pemasangan sisitem mekanik dan elektronik membutuhkan tingkat

ketelitian yang tinggi agar alat atau simulasi yang di buat berjalan sesuai

dengan harapan.

5.2 SARAN

Adapun saran yang dapat di ajukan guna untuk mengembangkan dari sistem

kendali kanal air yang telah dibuat yaitu:

1. Pengembangan kanal air disertakan display ketinggian air sehingga dapat

dibuat grafik sesuai dengan periode yang telah ditentukan

2. Pengembangan dalam aspek sensor, yaitu menggunakan lebih dari jenis

sensor biasa, agar nilainya lebih akurat.

Daftar Pustaka

Bejo, Agus. C & AVR Rahasia Kemudahan Bahasa C dalam Mikrokontroler ATMega8535.

Yogyakarta : Graha Ilmu, 2008.

Iswanto. BELAJAR SENDIRI - MIKROKONTROLER AT90S2313 DENGAN BASIC COMPILER.

Yogyakarta : Andi Offset, 2009.

Wardana, Lingga. BELAJAR SENDIRI Mikrokontroler AVR Seri ATMega 8535 Simulasi,

Hardware, dan Aplikasi. Yogyakarta : Andi Offset, 2006.

http://id.wikipedia.org/wiki/Kapasitor, Pengertian Kapasitor (diakses tanggal 03 Februari

2010 pukul 00:32)

http://id.wikipedia.org/wiki/Resistor, Resistor (diakses tanggal 03 Februari 2010 pukul

00:37)

http://id.wikipedia.org/wiki/78xx, IC 78xx (diakses tanggal 03 Februari 2010 pukul 00:45)

http://id.wikipedia.org/wiki/Transistor, Transistor (diakses tanggal 03 Februari 2010

pukul 00:50)

http://id.wikiSpedia.org/wiki/Dioda, Pengertian Dioda (diakses tanggal 03 Februari 2010

pukul 01:00)

http://www.klinikrobot.com/productkr125.php, KR-125 USB ISP Downloader for AVR &

AT89 (diakses tanggal 12 Januari 2010 pukul 11:30)