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
STT Telematika Telkom Purwokerto D310028
Proposal Tugas Akhir
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
STT Telematika Telkom Purwokerto D310028
Proposal Tugas Akhir
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
STT Telematika Telkom Purwokerto D310028
Proposal Tugas Akhir
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
STT Telematika Telkom Purwokerto D310028
Proposal Tugas Akhir
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
STT Telematika Telkom Purwokerto D310028
Proposal Tugas Akhir
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
STT Telematika Telkom Purwokerto D310028
Proposal Tugas Akhir
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
STT Telematika Telkom Purwokerto D310028
Proposal Tugas Akhir
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
STT Telematika Telkom Purwokerto D310028
Proposal Tugas Akhir
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
STT Telematika Telkom Purwokerto D310028
Proposal Tugas Akhir
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
STT Telematika Telkom Purwokerto D310028
Proposal Tugas Akhir
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
STT Telematika Telkom Purwokerto D310028
Proposal Tugas Akhir
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.