PERANCANGAN PEMANAS AIR KOLAM OTOMATIS
BERBASIS ATMEGA 8535
TUGAS AKHIR
L. KRISTANTO ADYNATA SITORUS
062408037
PROGRAM STUDI D-III FISIKA INSTRUMENTASI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2009
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
PERNYATAAN
PERANCANGAN PEMANAS AIR KOLAM OTOMATIS BERBASIS
ATMEGA 8535
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa laporan tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri,kecuali
beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 15 Juli 2009
L. KRISTANTO ADYNATA SITORUS
062408037
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala
anugerah dan karunianya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir
ini. Ucapan terimakasih saya sampaikan kepada Bapak Dr. Eddy Marlinto, M.Sc,
selaku Dekan Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam, Bapak Dr.
Marhaposan Situmorang, selaku Ketua Departemen Fisika, Bapak Drs. Syahrul
Humaidi, M.Sc, selaku Ketua Program Studi Fisika Instrumentasi Fakultas
Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam, Bapak Drs.Nasir Saleh, M.Eng.Sc selaku
Dosen pembimbing praktek proyek, Orang tua saya Bapak D. Sitorus, dan Ibu R. br
Napitupulu, beserta Saudari Esra Novita br sitorus dan Dessy Christin br Sitorus
selaku adik penulis yang telah banyak memberikan semangat dan bantuan baik secara
moril maupun materi. Saudari Ledy Nova Lina Sagala yang dikasihi, yang juga
banyak memberikan dukungan dan perhatian kepada penulis dalam menyelesaikan
laporan ini. Kepada teman-teman mahasiswa/i Fisika Intrumentasi khususnya stambuk
2006 yang telah banyak meluangkan waktunya untuk membantu penulis.
Penulis menyadari dalam pembuatan laporan dari perancangan proyek ini
masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang
bersifat membangun dalam penyempurnaan laporan proyek ini.
Akhir kata penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada semua pihak
yang membantu dalam menyelesaikan proyek ini. Semoga Tuhan selalu memberkati.
Medan, 15 Juli 2009
Penulis
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
ABSTRAK
Saat ini aktivitas kehidupan perkotaan sangat padat seiring kemajuan zaman.
Hal ini menuntut tercipta gaya hidup atau lifestyle masyrakat kota yang selalu
berubah. Kesibukan yang padat menuntut mereka harus selalu menjaga kebugaran
mereka agar senantiasa tetap bekerja secara efektif dan maksimal. Dan salah satu cara
untuk menjaga kebugaran tubuh adalah dengan mandi air hangat.
Saat ini teknologi di bidang instrumentasi berkembang dengan pesat khusus
pada bidang otomasi telah banyak ditemui komponen-komponen pendukung yang
tersedia di Toko Elektronik. Apalagi saat ini sebuah mikrokontroler (IC) semakin
lebih sederhana dengan kemampuan yang didukungnya telah ditambah. Dan untuk
harganya sendiri sudah agak terjangkau.
Untuk itu diciptakan suatu alat yang mampu memanaskan air secara otomatis
dimana air akan disalurkan dari bak penampung kemudian di bawah ke pemanas air
lalu disalurkan ke kolam mandi. Dan keseluruhan proses tersebut akan ditampilkan
berupa tampilan LCD.
Keyword: Pemanas Air Kolam, ATMega8535
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
DAFTAR ISI
PERSETUJUAN ii
PERNYATAAN iii
PENGHARGAAN iv
ABSTRAK v
DAFTAR ISI vi
DAFTAR GAMBAR. viii
DAFTAR TABEL ix
BAB 1 PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang Penulisan 1
1.2 Rumusan Masalah 1
1.3 Tujuan Penulisan 2
1.4 Batasan Masalah 2
1.5 Sistematika Penulisan 3
BAB 2 TINJAUAN TEORITIS 5
2.1 Mikrokontroler ATMega8535 5
2.1.1 Arsitektur ATMega8535 6
2.2 LM 35 9
2.3 Komponen-komponen Pendukung 11
2.3.1 Resistor 11
2.3.2 Kapasitor 12
2.3.3 Transistor 13
2.3.4 Potensiometer 16
2.3.5 LCD 18
2.4 Software CodeVisionAVR (Editor dan Downloader) 19
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
BAB 3 PERANCANGAN ALAT 20
3.1 Diagram Blok Rangkaian 20
3.2 Perancangan Power Supplay (PSA) 21
3.3 Perancangan Rangkaian Mikrokontroller ATMega8535 22
3.4 Rangkaian Sensor temperatur 23
3.5 Rangkaian Display LCD 24
3.6 Rangkaian Relay 24
3.7 Perancangan Rangkaian Sensor 26
3.8 Diagram Alir Pemrograman 28
BAB 4 PENGUJIAN ALAT 29
4.1 Pengujian Minimum Sistem 29
4.2 Pengujian Rangkaian Relay 31
4.3 Pengujian Rangkaian Sensor Air 33
4.4 Pengujian Rangkaian Secara Keseleruhan 34
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 35
5.1 Kesimpulan 35
5.2 Saran 35
DAFTAR PUSTAKA 36
LAMPIRAN A 37
LAMPIRAN B 38
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Konfigurasi Pin ATMega8535 7
Gambar 2.2 Arsitektur ATMega8535 8
Gambar 2.3 Sensor Suhu LM35 9
Gambar 2.4 Grafik akurasi LM35 terhadap suhu 11
Gambar 2.5 Resistor Karbon 11
Gambar 2.6 Electrolytic Capacitor (ELCO) 12
Gambar 2.7 Ceramic Capacitor 13
Gambar 2.8 Simbol Tipe Transistor 13
Gambar 2.9 Transistor sebagai saklar ON 14
Gambar 2.10 Transistor sebagai saklar OFF 15
Gambar 2.11 Potensiometer 17
Gambar 2.12 Grafik Perubahan nilai pada potensiometer 17
Gambar 2.13 Tampilan LCD 18
Gambar 2.14 CodevisionAVR 19
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian 20
Gambar 3.2 Rangkaian Power Supply (PSA) 21
Gambar 3.3 Rangkaian Mirokontroler ATMega8535 22
Gambar 3.4 Rangkaian sensor Temperatur 23
Gambar 3.5 Rangkaian Display LCD 24
Gambar 3.6 Rangkaian relay pengendali Heater 220 volt AC 25
Gambar 3.7 Rangkaian relay pengendali pompa air 220 volt AC 26
Gambar 3.8 Penempatan sensor pada tempat pada air 27
Gambar 3.9 Rangkaian relay Penguat sensor 28
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Bentuk tampilan LED 30
Tabel 4.2 Hasil pengukuran tegangan sensor air 33
Tabel 4.3 Hasil pengukuran Suhu 34
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Penulisan
Dengan Teknologi yang berkembang pesat saat ini hampir seluruh
kegiatan manusia tidak dapat dipisahkan dengan teknologi. Teknologi yang
digunakan pun semakin canggih dan semakin otomatis (praktis). Tentu saja hal
ini sangat menguntungkan dan memberikan kenyamanan bagi manusia,
dimana pekerjaan yang seharusnya terasa berat, sukar, dan lama dapat menjadi
ringan, mudah dan cepat.
Untuk melakukan ini dibutuhkan suatu sistem otomasi. Dimana sistem ini
berfungsi secara otomatis untuk menggerakkan suatu plant tersebut. Sehingga
dengan adanya system otomasi ini, maka pekerjaan manusia yang tadinya
dikerjakan secara manual, dapat digantikan fungsinya secara otomatis dengan
menggunakan mesin. Prinsip kerja otomasi dapat digunakan pada peralatan
seperti pemanas air kolam otomatis.
Sering kita melepas lelah setelah banyak melakukan aktivitas sehari-hari.
Banyak tempat yang dapat dikunjungi untuk melepas lelah seperti: sauna,
Jacuzzi, pemandian air panas dan sebagainya. Pemandian air panas seringkali
jadi pilihan favorit yang sering dituju. Karena Fasilitas ini banyak diminati
orang khusunya orang muda karena selain menghilangkan keletihan juga
sering dipakai untuk menjaga kebugaran tubuh apalagi pada saat ini cuaca
terkadang tidak menentu. Untuk mendukung itu sangat tepat diterapkannya
sebuah alat untuk memanaskan air kolam.
1.2 Rumusan Masalah
Tugas Akhir ini membahas tentang perangkat keras dan lunak yang
meliputi perakitan suatu sistem pemanas air kolam yang terdiri dari sensor
suhu, heater, dan pompa air. Mikrokontroler ATMega 8535 sebagai pusat
kendalinya.
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
2
Penulisan tugas akhir ini bertujuan untuk :
1. Memenuhi syarat untuk memenuhi mata kuliah Praktek Proyek untuk
mahasiswa Program Studi D-3 Fisika Instrumentasi Departemen Fisika
FMIPA USU.
2. Pengembangan kreatifitas mahasiswa dalam bidang ilmu instrumentasi
sistem kontrol dan sistem kendali sebagai bidang yang diketahui.
3. Untuk mengaplikasikan ilmu pengetahuan yang diperoleh dari
perkuliahan terhadap kehidupan masyarakat.
4. Membuat dan mengetahui aplikasi pemrograman berbasis
mikrokontroler Atmega8535.
5. Untuk mengetahui cara membuat sistem pemanas yang berbasis
mikrokontroler Atmega8535.
6. Untuk mengetahui cara berkomunikasi antar mikrokontroler dengan
LCD atau penampilnya.
1.3 Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Memanfaatkan mikrokontroler untuk mengetahui suhu temperatur dari
air yang dipanaskan.
2. Memanfaatkan mikrokontroler untuk mengetahu level batas dari
permukaan suatu air yang masuk kedalam bak pemanas.
3. Memanfaatkan pompa air dan heater sebagai alat kerja sistem pemanas
yang dapat dikendalikan secara otomatis oleh mikrokontroler.
1.4 Batasan Masalah
Pembahasan masalah dalam laporan proyek ini hanya mencakup masalah-
masalah sebagai berikut:
1. Sistem pemanas menggunakan mikrokontroler ATMega8535.
2. Sistem pemanas ini menggunakan heater (pemanas), motor akuarium
(pompa air), dan LM35 sebagai sensor suhu.
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
3
3. Adapun batas suhu pemanasan air sampai berkisar 38 o
C dan akan
melakukan pemanasan kembali jika suhu air turun dibawah 34 o
C.
4. Bahasa pemrograman menggunakan C++ dengan mengunakan
software Codevision AVR.
5. Pembahasan hanya sebatas pemrograman mikrokontroler (IC
ATMEGA8535) dan perangkat keras sistem pemanas seperti pompa
air AC dan Heater, untuk interfacing untuk pemograman dari
computer ke mikrokontroler tidak dibahas.
1.5 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis
membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari
simulasi pemananas air kolam berbasis mikrokontroler ATMega8535, maka
penulis menulis laporan ini sebagai berikut:
BAB 1. PENDAHULUAN
Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, rumusan masalah,
tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan.
BAB 2. TINJAUAN TEORITIS
Tinjauan teoritis, dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang
digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian Teori pendukung
itu antara lain tentang mikrokontroler ATMega8535 (hardware dan software),
bahasa program yang digunakan serta karekteristik dari komponen-komponen
pendukung.
BAB 3. PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM
Pada bagian ini akan dibahas perancangan dari alat, yaitu diagram blok
dari rangkaian, skematik dari masing-masing rangkaian dan diagram alir dari
program yang akan diisikan ke mikrokontroler ATMega8535.
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
4
BAB 4. PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM
Pada bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja
alat, penjelasan mengenai program-program yang digunakan untuk
mengaktipkan rangkaian, penjelasan mengenai program yang diisikan ke
mikrokontroler ATMega8535.
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari
pembahasan yang dilakukan dari tugas akhir ini serta saran apakah rangkaian
ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan perakitannya pada suatu
metode lain yang mempunyai sistem kerja yang sama.
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
5
BAB 2
TINJAUAN TEORITIS
2.1. Mikrokontroler ATMega 8535
Mikrokontroler adalah suatu keping IC dimana terdapat mikroprosesor
dan memori program (ROM/Read Only Memory) serta memori serbaguna
(RAM/Read Acess Memory), bahkan ada beberapa jenis mikrokontroler yang
memiliki fasilitas ADC(Analog to Digital Converter) dalam satu kemasan.
Penggunaan mikrokontroler dalam bidang kontrol sangat luas dan populer.
Ada beberapa vendor yang membuat mikrokontroler diantaranya Intel,
Microchip, Winbond, Atmel, Philips, Xemics dan lain - lain.
Dari beberapa vendor tersebut, yang paling populer digunakan adalah
mikrokontroler buatan Atmel. Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc
prosesor) memiliki arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computing) 8 bit,
dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bits word) dan
sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 (satu) siklus clock, berbeda
dengan instruksi MCS 51 yang membutuhkan 12 siklus clock. Tentu saja itu
terjadi karena kedua jenis mikrokontroler tersebut memiliki arsitektur yang
berbeda. AVR berteknologi RISC, sedangkan seri MCS 51 berteknologi CISC
(Complex Instruction Set Computing).
Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga
ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT86RFxx. Pada dasarnya
yang membedakan masing – masing kelas adalah memori, peripheral, dan
fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa
dikatakan hampir sama. Oleh karena itu, dipergunakan salah satu AVR produk
Atmel, yaitu ATMega8535. Selain mudah didapatkan dan lebih murah
ATMega8535 juga memiliki fasilitas yang lengkap.
Untuk tipe AVR ada 3 jenis yaitu AT Tiny, AVR klasik, AT Mega.
Perbedaannya hanya pada fasilitas dan I/O yang tersedia serta fasilitas lain
seperti ADC,EEPROM dan lain sebagainya. Salah satu contohnya adalah AT
Mega 8535. Memiliki teknologi RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz
membuat ATMega8535 lebih cepat bila dibandingkan dengan varian MCS 51.
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
6
Dengan fasilitas yang lengkap tersebut menjadikan ATMega8535 sebagai
mikrokontroler yang powerfull. Adapun blok diagramnya adalah sebagai
berikut.
Mikrokntoler ini merupakan produk keluaran atmel dan memiliki fitur
yang cukup lengkap. Mulai dari kapasitas memori program dan memori data
yang cukup besar, interupsi, timer/counter, analog comparator, EEPROM
internal dan juga ADC internal semuanya ada dalam ATMega 8535. Adapun
Fitur-fitur dari ATMega8535 :
a) 130 macam instruksi, yang semuanya dieksekusi dalam satu siklus
clock.
b) 32 x 8-bit register serba guna.
c) Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz..
d) 8 Kbyte Flash Memori, yang memiliki fasilitas In-System Programing.
e) 512 Byte internal EEPROM.
f) 512 Byte SRAM.
g) Programming Lock, fasilitas untuk mengamankan kode program..
h) 2 buah timer/counter 8-bit dan 1 buah timer/counter 16-bit.
i) 4 channel output PWM
j) 8 channel ADC 10-bit.
k) Serial USART.
l) Master/Slave SPI serial interface.
m) Serial TWI atau 12C.
n) On-Chip Analog Computer.
2.1.1 Arsitektur ATMega8535
Mikrokontroler ATMega8535 memiliki arsitetur Harvard, yakni
memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga
dapat memaksimalkan untuk kerja dan paralelisme. Instruksi-instruksi dalam
memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada satu
instruksi-instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock.
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
7
Gambar 2.1. Konfigurasi Pin ATMega8535
Dari gambar tersebut dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin ATMega8535
sebagai berikut:
1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya.
2. GND merupakan pin ground.
3. Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC.
4. Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus , yaitu
Timer/Counter, komparator analog, dan SPI.
5. Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu
TWI, komparator analog, dan Timer Oscilat.
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
8
6. Port D (PD0.. PD7 merupakan pin I/O dua arah dan fungsi khusus, yaitu
komparator analog, interupsi eksternal, komunikasi serial.
7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.
8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.
9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.
10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.
32 x 8-bit regsister serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada
arithmetic Logic Unit (ALU) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari
register serba guna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit
pada mode pengalamatan tak langsung untuk mengambil data pada ruang memori
data. Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X(gabungan R26
dan R27), register Y(gabungan 28 dan 29), register Z (gabungan R30 dan R31).
Selain reiste serbaguna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan
teknik memory mapped I/O sebesar 64 byte. Beberapa register digunakan untuk
fungsi khusus antara lain sebagai register kontrol timer/counter, interupsi, ADC,
EEPROM dan fungsi I/O(Input/Output) lainnya.
Gambar 2.2 Arsitektur ATMega8535
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
9
2.2. LM 35
Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi
untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan.
Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen
elektronika- elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35
memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan
dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi
yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah
dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan
penyetelan lanjutan.
Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang
diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan
catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus
sebesar 60 µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan
panas (self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan
pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC .
Gambar 2.3 Sensor Suhu LM35
Gambar diatas menunjukan bentuk dari LM35 tampak depan dan tampak
bawah. 3 pin LM35 menujukan fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1
berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah
digunakan sebagai tegangan keluaran atau Vout dengan jangkauan kerja dari 0
Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang
dapat digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini akan naik
sebesar 10 mV setiap derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai
berikut :
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
10
VLM35 = Suhu* 10 mV
Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan
suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Pada
penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula
disemen pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar
0,01 ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini
diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh
sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya
jauh lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35
berada pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya .
Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh
interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang
ditanahkan sehingga dapat bertindak sebagai suatu antenna penerima dan
simpangan didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang
mengkoreksi pada kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode bypass
kapasitor dari Vin untuk ditanahkan.
Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35:
a. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan
suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
b. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC.
c. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
d. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
e. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
f. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari
0,1 ºC pada udara diam.
g. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
11
h. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
Gambar 2.4 Grafik akurasi LM35 terhadap suhu
2.3 Komponen-Komponen Pendukung
2.3.1 Resistor
Resistor komponen pasif elektronika yang berfungsi untuk membatasi
arus listrik yang mengalir. Berdasarkan kelasnya resistor dibagi menjadi 2
yaitu : Fixed Resistor dan Variable Resistor Dan umumnya terbuat dari carbon
film atau metal film, tetapi tidak menutup kemungkinan untuk dibuat dari
material yang lain.
Pada dasarnya semua bahan memiliki sifat resistif namun beberapa bahan
tembaga perak emas dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang
sangat kecil. Bahan–bahan tersebut menghantar arus listrik dengan baik,
sehingga dinamakan konduktor. Kebalikan dari bahan yang konduktif, bahan
material seperti karet, gelas, karbon memiliki resistansi yang lebih besar
menahan aliran elektron dan disebut sebagai insulator.
Gambar 2.5 Resistor karbon
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
12
2.3.2 Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan
listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang
dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum
dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung
plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan
mengumpul pada salah satu kaki elektroda metalnya dan pada saat yang sama
muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan
positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya
muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif karena terpisah oleh
bahan elektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini “tersimpan” selama
tidak ada konduktif pada ujung- ujung kakinya. Di alam bebas phenomena
kapasitor terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif
diawan.
Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai
didalam merancang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC,
Filter, dan penyimpan energi listrik. Didalamnya 2 buah pelat elektroda yang
saling berhadapan dan dipisahkan oleh sebuah insulator. Sedangkan bahan
yang digunakan sebagai insulator dinamakan dielektrik. Ketika kapasitor
diberikan tegangan DC maka energi listrik disimpan pada tiap elektrodanya.
Selama kapasitor melakukan pengisian, arus mengalir. Aliran arus tersebut
akan berhenti bila kapasitor telah penuh. Yang membedakan tiap - tiap
kapasitor adalah dielektriknya. Berikut ini adalah jenis– jenis kapasitor yang
dipergunakan dalam perancangan ini.
Gambar 2.6 Electrolytic Capacitor (ELCO)
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
13
Gambar 2.7 Ceramic Capacitor
2.3.3 Transistor
Transistor adalah komponen elektronika yang mempunyai tiga buah
terminal. Terminal itu disebut emitor, basis, dan kolektor. Transistor seakan-
akan dibentuk dari penggabungan dua buah dioda. Dioda satu dengan yang
lain saling digabungkan dengan cara menyambungkan salah satu sisi dioda
yang senama. Dengan cara penggabungan seperti dapat diperoleh dua buah
dioda sehingga menghasilkan transistor NPN.
Bahan mentah yang digunakan untuk menghasilkan bahan N dan bahan
P adalah silikon dan germanium. Oleh karena itu, dikatakan :
1. Transistor germanium PNP.
2. Transistor silikon NPN.
3. Transistor silikon PNP.
4. Transistor germanium NPN.
Gambar 2.8 Simbol tipe transistor
C
B
E
C
B
E
NPN PNP
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
14
Dimana Transistor NPN ialah arus listrik mengalir dari basis menuju
emiter dan Transistor PNP ialah arus listrik mengalir dari Emiter menuju
Basis.
Keterangan :
C = kolektor
E = emiter
B = basis
Didalam pemakaiannya transistor dipakai sebagai komponen saklar
(switching) dengan memanfaatkan daerah penjenuhan (saturasi) dan daerah
penyumbatan (cut off) yang ada pada karakteristik transistor.
Gambar 2.9 Transistor sebagai Saklar ON
Pada daerah penjenuhan nilai resistansi persambungan kolektor emiter
secara ideal sama dengan nol atau kolektor dan emiter terhubung langsung
(short). Keadaan ini menyebabkan tegangan kolektor emiter (VCE) = 0 Volt
pada keadaan ideal, tetapi pada kenyataannya VCE bernilai 0 sampai 0,3 Volt.
Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam
keadaan on seperti pada gambar 2.10
Saturasi pada transistor terjadi apabila arus pada kolektor menjadi
maksimum dan untuk mencari besar arus basis agar transistor saturasi adalah :
Saklar On
Vcc Vcc
IC R
RB
VB IB VBE
VCE
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
15
Rc
VccI max = ……………………………………………..…………(2.1)
Rc
VccI.hfe B = ………………………………………….………….(2.2)
Rc.hfe
VccI B = ……………………………………………………….(2.3)
Hubungan antara tegangan basis (VB) dan arus basis (IB) adalah :
B
BEBB
R
VVI
−= ……………………………………………………….(2.4)
VB = IB . RB + VBE…………………………………………………..(2.5)
BEB
B VRc.hfe
R.VccV += …………………………………………………(2.5)
Jika tegangan VB telah mencapai BE
BB V
Rc.hfe
R.VccV += , maka transistor
akan saturasi, dengan Ic mencapai maksimum.
Keadaan ini menyebabkan tegangan (VCB) sama dengan tegangan
sumber (Vcc). Tetapi pada kenyataannya Vcc pada saat ini kurang dari Vcc
karena terdapat arus bocor dari kolektor ke emiter. Dengan menganalogikan
transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan off seperti gambar
dibawah ini.
Gambar 2.10 Transistor Sebagai Saklar OFF
Saklar Off
Vcc Vcc
IC R
RB
VB IB VBE
VCE
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
16
Keadaan penyumbatan terjadi apabila besar tegangan habis (VB) sama
dengan tegangan kerja transistor (VBE) sehingga arus basis (IB) = 0 maka :
hfe
II C
B = ……………………………………………………….….. (2.6)
IC = IB . hfe ….………………………………………………………(2.7)
IC= 0 . hfe ………..…………………………………………………(2.8)
IC= 0 ………………………………………………………………..(2.9)
Hal ini menyebabkan VCE sama dengan Vcc dapat dibuktikan dengan
rumus :
Vcc=Vc+ VCE …………..……………………………………….. (2.10)
VCE=Vcc– (Ic . Rc) …..………………………………………….. (2.11)
VCE=Vcc …..………………………………………………………(2.12)
2.3.4 POTENSIOMETER
Untuk kelas resistor yang kedua ini terdapat 2 tipe. Untuk tipe pertama
dinamakan variable resistor dan nilainya dapat diubah sesuai keinginan dengan
mudah dan sering digunakan untuk pengaturan volume, bass, balance, dll.
Sedangkan yang kedua adalah semi-fixed resistor. Nilai dari resistor ini
biasanya hanya diubah pada kondisi tertentu saja. Contoh penggunaan dari
semi-fixed resistor adalah tegangan referensi yang digunakan untuk ADC, fine
tune circuit, dll. Ada beberapa model pengaturan nilai Variable resistor, yang
sering digunakan adalah dengan cara nya terbatas sampai 300 derajat putaran.
Ada beberapa model variable resistor yang harus diputar berkali – kali untuk
mendapatkan semua nilai resistor. Model ini dinamakan “Potentiometers” atau
“Trimmer Potentiometers”.
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
17
Gambar 2.1 Potensiometer
Pada gambar di atas untuk gambar bagian ke-3 biasanya digunakan untuk
volume kontrol. Bentuk yang ke-2 merupakan semi fixed resistor dan biasanya
di pasang pada PCB (Printed Circuit Board). Sedangkan bentuk 1
dpotentiometers. Ada 3 tipe didalam perubahan nilai dari resistor variabel,
perubahan tersebut dapat dilihat pada gambar 2.6.
Gambar 2.13 Grafik Perubahan nilai pada potensiometer
Pada saat tipe A diputar searah jarum jam, awalnya perubahan nilai
resistansi lambat tetapi ketika putarannya mencapai setengah atau lebih nilai
perubahannya menjadi sangat cepat. Tipe ini sangat cocok dengan karakteristik
telinga manusia. Karena telinga sangat peka ketika membedakan suara dengan
volume yang lemah, tetapi tidak terlalu sensitif untuk membedakan perubahan
suara yang keras. Biasanya tipe A ini juga disebut sebagai “Audio Taper”
potensiometer. Untuk tipe B perubahan resistansinya adalah linier dan cocok
digunakan untuk Aplikasi Balance Control, resistance value adjustment in
circuit, dll. Sedangkan untuk tipe C perubahan resistansinya kebalikan dari
tipe A.
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
18
2.3.5 LCD
LCD merupakan salah satu komponen yang penting dalam pembuatan
tugas akhir untuk dapat melihat posisi pengukuran suhu yang dihasilkan dalam
mengetahui suhu panas air kolam. LCD mempunyai kemampuan untuk
menampilkan tidak hanya angka, huruf abjad, kata-kata tapi juga simbol-
simbol. Hal inilah yang membuat LCD lebih unggul daripada 7-segment
ataupun dot-matrik dalam fungsinya sebagai tampilan. LCD ada banyak jenis
dan ukuran, ada 16 kolom 2 baris, 20 kolom 2 baris, 40 kolom 2 baris, 20
kolom 1 baris, 16 kolom 4 baris dan banyak pula yang lain. LCD ada yang
memiliki backlight dan ada yang tidak, backlight sangat berguna sekali bila
malam hari atau gelap. Pada LCD juga memiliki kemampuan untuk
mempertajam tampilan atau yang sering disebut contrast. LCD pada
perkembangannya sudah sangat canggih seperti yang dipakai pada layer laptop
ataupun handphone. Dalam tugas akhir ini digunakan LCD dengan 16 kolom 2
baris.
Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW:
Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD
bahwa anda sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke
LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low “0” dan set pada dua
jalur kontrol yang lain RS dan RW. Ketika dua jalur yang lain telah siap, set
EN dengan logika “1” dan tunggu untuk sejumlah waktu tertentu ( sesuai
dengan datasheet dari LCD tersebut ) dan berikutnya set EN ke logika low “0”
lagi.
Gambar 2.14 Tampilan LCD
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
19
2.4 Software CodeVisionAVR ( Editor dan Downloader)
CodeVisionAVR merupakan salah satu software compiler yang khusus
digunakan untuk mikrokontroler keluarga AVR. Kelebihan dari
CodeVisionAVR adalah tersedianya fasilitas untuk mendownload program ke
mikrokontroler yang telah terintegrasi sehingga dengan demikian
CodeVisionAVR ini selain dapat berfungsi sebagai software compiler juga
berfungsi sebagai software programmer/downloader. Jadi kitadapat melakukan
proses download program yang telah dikompile menggunakan software
CodeVisionAVR juga.
Gambar 2.15 CodeVision AVR
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
20
BAB 3
PERANCANGAN ALAT
3.1 Diagram Blok Rangkaian
Diagram blok merupakan gambaran dasar dari rangkaian sistem yang
akan dirancang. Setiap diagram blok mempunyai fungsi masing-masing.
Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang adalah seperti yang
diperlihatkan pada gambar 3.1. berikut ini:
Gambar 3.1. Diagram Blok Rangkaian
Desain sistem rangkaian terdiri dari:
1. Sensor suhu (LM35) berfungsi untuk mengukur suhu air kemudian
output sensor ini akan diinputkan ke mikrokontroller.
2. Mikrokontroler ATMEGA8535 berfungsi untuk mengolah data yang
dikirimkan oleh LM35 dan oleh sensor level air, selanjutnya
mikrokontroller akan menampilkan nilai suhu yang terukur pada LCD
kemudian membandingkannya dengan data tertentu untuk kemudian
mengambil tindakan (menghidupkan/mematikan heater).
3. Relay berfungsi sebagai perantara antara mikrokontroler yang
memiliki tegangan 5 volt DC dengan heater yang memiliki tegangan
Mik
rok
on
troler A
TM
ega8
53
5
Sensor
Suhu
Display LCD
Relay
Heater
2 Sensor
level air
Relay Pompa
Air
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
21
220 volt AC, sehingga heater dapat dikendalikan oleh mikrokontroler
ATMEGA8535.
4. Heater berfungsi untuk memanaskan tank (tempat air) yang akan
dikendalikan oleh mikrokontroler setelah mendapatkan data dari
sensor suhu (LM35).
5. Display berfungsi untuk menampilkan hasil pembacaan suhu pada
sensor suhu (LM35) yang berada dalam tank (tempat air).
6. Sensor level air berfungsi untuk mendeteksi level bawah dan level
atas air.
7. Pompa berfungsi untuk mengisi tank (tempat air) secara otomatis.
3.2 Perancangan Power Supplay (PSA)
Rangkaian ini berfungsi untuk mensupplay tegangan ke seluruh
rangkaian yang ada. Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari dua keluaran,
yaitu 5 volt dan 12 volt. keluaran 5 volt digunakan untuk mensupplay tegangan
ke seluruh rangkaian sedangkan keluaran 12 volt digunakan untuk supplay ke
relay. Rangkaian power supplay ditunjukkan pada gambar 3.2 berikut ini :
Gambar 3.2 Rangkaian Power Supplay (PSA)
Trafo merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan
tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan
disearahkan dengan menggunakan jembatan dioda, selanjutnya 12 volt DC
akan diratakan oleh kapasitor. Regulator tegangan 5 volt (7805) digunakan
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
22
agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt. LED hanya sebagai indikator
apabila PSA dinyalakan.
3.3. Perancangan Rangkaian Mikrokontroler ATMEGA8535
Rangkaian ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang
ada. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC mikrokontroler
ATMEGA8535. Pada IC inilah semua program diisikan, sehingga rangkaian
dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki. Rangkaian mikrokontroler
ditunjukkan pada gambar berikut ini:
Gambar 3.3 Rangkaian mikrokontroler ATMEGA8535
Mikrokontroler ini memiliki 32 port I/O, yaitu port A, port B, port C
dan port D. Pin 33 sampai 40 adalah Port A yang merupakan port ADC,
dimana port ini dapat menerima data analog. Pin 1 sampai 8 adalah port B. Pin
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
23
22 sampai 29 adalah port C. Dan Pin 14 sampai 21 adalah port D. Pin 10
dihubungkan ke sumber tegangan 5 volt. Dan pin 11 dihubungkan ke ground.
Rangkaian mikrokontroler ini menggunakan komponen kristal sebagai sumber
clocknya. Nilai kristal ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler
dalam mengeksekusi suatu perintah tertentu.
Pada pin 9 dihubungkan dengan sebuah kapasitor dan sebuah resistor
yang dihubungkan ke ground. Kedua komponen ini berfungsi agar program
pada mikrokontroler dijalankan beberapa saat setelah power aktip. Lamanya
waktu antara aktipnya power pada IC mikrokontroler dan aktipnya program
adalah sebesar perkalian antara kapasitor dan resistor tersebut.
3.4 Rangkaian Sensor temperatur
Untuk mengetahui nilai temperature yang akan diukur digunakan sensor
LM 35 yang merupakan sensor temperature. Sensor ini memiliki 1 keluaran,
dimana tegangan keluaran akan berubah sesuai dengan perubahan temperature
lingkungan.. Rangkaian sensor ditunjukkan oleh gambar dibawah ini:
Gambar 3.4 Rangkaian Sensor temperatur
Output rangkaian ini akan dihubungkan dengan mikrokontroller pada port
A, yaitu ADC0. Dengan demikian saat terjadi perubahan nilai tegangan pada
output sensor, maka mikrokontroller akan mengetahui nilai perubahan
tersebut, dan dapat menampilkannya pada display LCD.
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
24
3.5 Rangkaian Display LCD
Rangkaian display LCD ini berfungsi untuk menampilkan nilai dari
hasil pengukuran temperatur. Rangkaian display LCD ditunjukkan pada
gambar 3.5 berikut ini :
Gambar 3.5 Rangkaian Display LCD
3.6 Perancangan Rangkaian Relay
Perancangan rangkaian relay ini berfungsi sebagai saklar elektronik yang
dapat menghidupkan/mematikan peralatan elektronik (dalam hal ini heater dan
pompa Pada rangkaian di bawah, untuk menghubungkan rangkaian dengan
220 VAC digunakan relay.
Relay merupakan salah satu komponen elektronik yang terdiri dari
lempengan logam sebagai saklar dan kumparan yang berfungsi untuk
menghasilkan medan magnet. Pada rangkaian ini digunakan relay 12 volt, ini
berarti jika positip relay (kaki 1) dihubungkan ke sumber tegangan 12 volt dan
negatip relay (kaki 2) dihubungkan ke ground, maka kumparan akan
menghasilkan medan magnet, dimana medan magnet ini akan menarik logam
yang mengakibatkan saklar (kaki 3) terhubung ke kaki 4 dan kaki 7 terhubung
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
25
ke kaki 8. Dengan demikian, jika kita gunakan kaki 3 dan kaki 4 pada relay
sebagai saklar untuk menghidupkan/mematikan heater maka kita dapat
menghidupkan/ mematikan heater dengan cara mengaktipkan atau menon-
aktipkan relay. Rangkaian relay pengendali heater tampak seperti gambar di
bawah ini ,
Gambar 3.6 Rangkaian relay Pengendali heater 220 volt AC
Pada rangkaian ini untuk mengaktipkan atau menon-aktipkan relay
digunakan transistor tipe NPN. Cara kerjanya sama dengan proses
menghidupkan alarm yang telah dijelaskan sebelumnya. Dari gambar dapat
dilihat bahwa negatip relay dihubungkan ke kolektor dari transistor NPN
(2SC945), ini berarti jika transistor dalam keadaan aktip maka kolektor akan
terhubung ke emitor dimana emitor langsung terhubung ke ground yang
menyebabkan tegangan di kolektor menjadi 0 volt, keadaan ini akan
mengakibatkan relay aktip. Sebaliknya jika transistor tidak aktip, maka
kolektor tidak terhubung ke emitor, sehingga tegangan pada kolektor menjadi
12 volt, keadaan ini menyebabkan tidak aktip.
Kumparan pada relay akan menghasilkan tegangan singkat yang besar
ketika relay dinon-aktipkan dan ini dapat merusak transistor yang ada pada
rangkaian ini. Untuk mencegah kerusakan pada transistor tersebut sebuah
dioda harus dihubungkan ke relay tersebut. Dioda dihubungkan secara terbalik
sehingga secara normal dioda ini tidak menghantarkan. Penghantaran hanya
terjadi ketika relay dinonaktipkan, pada saat ini arus akan terus mengalir
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
26
melalui kumparan dan arus ini akan dialirkan ke dioda. Tanpa adanya dioda
arus sesaat yang besar itu akan mengalir ke transistor, yang mengakibatkan
kerusakan pada transistor.
Sedangkan untuk rangkaian relay pengendali pompa air ditunjukkan
oleh gambar berikut ini:
Gambar 3.7 Rangkaian relay Pengendali pompa air 220 volt AC
Rangkaian ini memiliki cara kerja yang sama dengan rangkaian relay
pengendali heater.
3.7 Perancangan Rangkaian Sensor
Sensor ini berfungsi untuk mengetahui ketika ada air yang mengenai
sensor. Sersor ini terdiri dari dua buah kabel tembaga, dimana kabel 1
dihubungkan ke Vcc 5 volt dan yang lainnya dihubungkan ke input dari
rangkaian pengolah sinyal.
Dua kabel ini akan diletakkan secara berdampingan, tetapi tidak
bersentuhan satu dengan yang lain. Sehingga arus tidak akan mengalir dari
kabel yang terhubung ke +5 volt menuju kabel yang terhubung ke penguat
sinyal. Letaknya ditunjukkan pada gambar berikut:
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
27
(A) Ke +5 Volt
Kabel (K) Ke penguat sinyal
Air
Gambar 3.8 Penempatan sensor pada tempat air
Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa jika tidak ada air, maka kedua
kabel tidak akan terhubung satu dengan yang lainnya, namun jika ada air yang
mengenai kedua kabel tersebut, maka kabel akan dihubungkan oleh air,
menyebabkan arus akan mengalir dari kabel (A) ke kabel (K), dimana
besarnya arus yang mengalir akan ditentukan dengan banyaknya elektron atau
unsur logam yang ada pada air.
Arus yang mengalir melalui air ini sangatlah lemah. Hal ini disebabkan
karena kadar logam dalam air sangat sedikit. Untuk mengetahui besar arus
yang mengalir melalui air dapat dihitung dengan mengetahui nilai hambatan
pada air, yaitu dengan cara mengukurnya langsung dengan menggunakan
ohmmeter. Untuk air PAM nilai hambatannya adalah 32 Kohm (dimana anoda
dan katoda berjarak 5 mm). Dengan demikian maka arus yang mengalir
melalui air PAM adalah:
AAR
Vi µ1560,00015625
000.32
5====
Karena arus yang mengalir sangatlah kecil, maka arus ini akan dikuatkan
oleh penguat sinyal agar dapat menghidupkan sebuah LED. Berikut gambar
rangkaian penguat sensor:
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
28
Gambar 3.9 Rangkaian relay Penguat sensor
Pada rangkaian di atas, output dari sensor air diumpankan ke Op Amp
358 yang merupakan IC dual OP Amp untuk diperkuat. Dari Op Amp
dihubungkan ke transistor C945 untuk menghasilkan data digital.
3.8 Diagram Alir Pemrograman
End
Start
Tampilkan Nilai
Hasil Pembacaan
T>=38 T<=34 Level2=0 Level1 =1
Matikan Heater Nyalakan Heater Nyalakan Pompa Matikan Pompa
Baca Nilai
ADC0
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
29
BAB 4
PENGUJIAN ALAT
Pada bab ini, akan dibahas pengujian alat mulai dari pengujian alat permodul
sampai pengujian alat secara keseluruhan. Pengujian tersebut akan dilakukan
secara bertahap dengan urutan sebagai berikut :
a. Pengujian minimum sistem
b. Pengujian sistem secara keseluruhan
4.1 Pengujian Minimum Sistem
Pada pengujian minimum sistem ini dilakukan percobaan yang sifatnya
sederhana tapi dapat menunjukkan bekerja tidaknya minimum system tersebut.
Percobaan tersebut adalah menghidupkan beberapa buah LED secara bergantian.
Percobaan ini dilakukan pada I/O port (Port A). Untuk menghidupkan LED
tersebut digunakan program sebagai berikut:
while (1)
{
// Place your code here
PORTA=240
delay_ms(100);
PORTA=15
delay_ms(100);
};
}
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
30
Jika program tersebut dijalankan, maka LED akan hidup dan mati secara
bergantian seperti yang ditunjukan dalam tabel .
Tabel 4.1 Bentuk tampilan LED
LED 1 LED 2 LED 3 LED 4 LED 5 LED 6 LED 7 LED 8
Tahap 1 ON ON ON ON OFF OFF OFF OFF
Tahap 2 OFF OFF OFF OFF ON ON ON ON
Selain percobaan I/O port (Port A) juga dilakukan percobaan terhadap
LCD. Pada tahap ini dilakukan percobaan untuk mengaktifkan LCD system.
Pengaktifan LCD ini dilakukan dengan cara menampilkan beberapa karakter
pada LCD.
Untuk menampilkan beberapa karakter tersebut digunakan listing
program sebagai berikut:
while (1)
{
// Place your code here
lcd_gotoxy(2,0);
lcd_putsf("MY PROJECT");
delay_ms(30);
lcd_clear();
};
}
Jika program di atas dijalankan maka di layar LCD akan tampil ‘MY
PROJECT’ pada koordinat x = 2 dan y = 0. Hal ini menunjukkan bahwa
minimum system dan LCD dapat berjalan dengan baik.
Program berikutnya dengan cara menghubungkan LM35 ke PORTA.0
selanjutnya membaca nilainya dan ditampilkan ke LCD. Programnya sebgai
berikut:
while (1)
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
31
{
// Place your code here
lcd_gotoxy(2,0);
lcd_putsf("MY PROJECT");
nilai=adc_data[0];
sprintf(suhu,"temperatur=%d C",nilai);
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_puts(suhu);
delay_ms(30);
lcd_clear();
};
}
program di atasakan membaca nilai dari PORTA.0 yang dihubungkan ke
LM35 dengan perintah nilai=adc_data[0];. Dengan perintah ini maka
adc_data[0] akan dimasukkan kedalam sebuah variable bernama nilai,
selanjutnya akan di ubah kedalam bentuk decimal dengan perintah
sprintf(suhu,"temperatur=%d C",nilai), kemudian akan ditampilkan ke LCD
pada koordinat x=0 dan y=1 malalui perintah lcd_gotoxy(0,1); lcd_puts(suhu).
4.2 Pengujian Rangkaian Relay
Pengujian rangkaian relay dapat dilakukan dengan memberikan
tegangan 5 volt dan 0 volt pada basis transistor C945. Transistor C945
merupakan transistor jenis NPN, transistor jenis ini akan aktip jika pada basis
diberi tegangan > 0,7 volt dan tidak aktip jika pada basis diberi tegangan < 0,7
volt. Aktipnya transistor akan mengaktipkan relay. Pada alat ini relay
digunakan untuk memutuskan hubungan heater ke tegangan PLN, dimana
hubungan yang digunakan adalah normally open (NO), dengan demikian jika
relay aktip maka hubungan heater ke tegangan PLN akan terhubung, sehingga
heater hidup, sebaliknya jika relay tidak aktip, maka heater dengan tegangan
PLN akan terputus, sehingga heater mati.
Pengujian dilakukan dengan memberikan tegangan 5 volt pada basis
transistor, jika relay aktip dan hubungan heater dengan tegangan PLN
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
32
terhubung, sehingga heater hidup, maka rangkaian ini telah berfungsi dengan
baik.
Pengujian selanjutnya dilakukan dengan menghubungkan input
rangkaian ini ke mikrokontroler pada PORTB.0 kemudian memberikan
program sederhana pada mikrokontroler ATMEGA8535. Program yang
diberikan adalah sebagai berikut:
while (1)
{
// Place your code here
PORTB.0=1;
delay_ms(30);
};
}
Perintah di atas akan memberikan logika high pada PORTB.0, sehingga
PORTB.0 akan mendapatkan tegangan 5 volt. Tegangan 5 volt ini akan
mengaktipkan transistor C945, sehingga relay juga menjadi aktip dan
hubungan heater dengan tegangan PLN terhubung, sehingga heater hidup.
Berikutnya memberikan program sederhana untuk menonaktipkan relay.
Programnya sebagai berikut:
while (1)
{
// Place your code here
PORTB.0=0;
delay_ms(30);
};
}
Perintah di atas akan memberikan logika low pada PORTB.0, sehingga
PORTB.0 akan mendapatkan tegangan 0 volt. Tegangan 0 volt ini akan
menonaktipkan transistor C945, sehingga relay juga menjadi tidak aktip dan
hubungan heater dengan tegangan PLN terputus, sehingga heater mati.
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
33
Pengujian yang sama juga dilakukan pada rangkaian relay untuk
pengendali pompa air.
4.3 Pengujian Rangkaian Sensor Air
Pengujian pada rangkaian dapat dilakukan dengan mengukur tegangan
pada output sensor. Dari hasil pengujian didapatkan tegangan sebagai berikut :
Tabel 4.2 Hasil Pengukuran tegangan sensor air
Kondisi Tegangan pada output
Sensor tidak terkena air 4,3 volt
Sensor terkena air 0,2 volt
Pengujian rangkaian sensor level dan relay dilakukan dengan cara
menghubungkan sensor dan relay ke mikro selanjtnya mengujinya dengan
program sederhana sebagai berikut:
while (1)
{
// Place your code here
if (PIND.1==1) {PORTB.0=1;}
delay_ms(30);
};
}
sensor dihubungkan ke PORTD.1 dan relay dihubungkan ke PORTB.0. saat
sensor terkena air, maka sensor akan menghasilkan logika 0. program di atas
akan melihat kondisi pada PIND.1, jika kondisinya 1, artinya sensor tidak
terkena air, maka PORTB.0 diberi logika satu, sehingga relay menjadi aktip.
4.4. Pengujian rangkaian secara keseluruhan
Pengujian ini dilakukan dengan menghubungkan semua rangkaian,
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
34
selanjutnya mengukur suhu air dengan menggunakan thermometer, mengukur
output LM 35 dan melihat tampilan pada LCD.
Dari hasil pengujian didapatkan data sebagai berikut:
Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Suhu
Suhu terukur Output LM35 Tampilan Display
32 derajat
33 derajat
34 derajat
35derajat
36 derajat
37 derajat
38 derajat
39 derajat
320 miliVolt
330 miliVolt
340 miliVolt
350 miliVolt
360 miliVolt
370 miliVolt
380 miliVolt
390 miliVolt
32 C
33 C
34 C
35 C
36 C
37 C
38 C
39 C
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
35
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil pelaksanaan perancangan alat hingga pengujian dan
pembahasan sistem maka penulis dapat menarik kesimpulan, antara lain:
a. Dengan biaya yang cukup terjangkau dan cukup mudahnya komponen
alat ini ditemukan maka alat ini sudah dapat digunakan untuk
keperluan rumah tangga dan Umum.
b. Adapun untuk mengganti temperatur pemanasan heater dapat diubah
dengan mengeset ulang program yang terdapat mikrokontoler.
c. Untuk menjaga ketersediaan air panas secara terus-menerus hendaknya
bak penampung air tetap selalu terisi air dan jangan sampai bak
kosong.
5.2 Saran
Setelah melakukan penelitian ini diperoleh beberapa hal yang dapat
dijadikan saran untuk dapat melakukan penelitian lebih lanjut, yaitu:
a. Untuk pengembangan kedepannya hendaknya disesuaikan antara
banyak air yang akan dipanaskan dengan besar daya dari heater
pemanas agar waktu pemanasannya dapat seefisien mungkin.
b. Agar sistem atau rangkaian yang digunakan tidak terganggu, sebaiknya
alat ini dikemas dalam bentuk yang lebih aman dan terlindungi,
sehingga penggunaannya lebih efektif.
c. Alangkah baiknya jika alat ini dimanfaatkan dan disosialisasikan
kegunaannya dikalangan mahasiswa, guna mengembangkan inovasi
dan teknologi di kalangan mahasiswa.
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
36
DAFTAR PUSTAKA
Agfianto, Teknik Antarmuka Komputer: Konsep dan Aplikasi, Edisi Pertama,
Penerbit: Graha Ilmu, Yogyakarta, 2002.
Andi, Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler
AT89C51, Penerbit PT Elex Media Komputindo, Jakarta 2003.
Bejo, Agus, C dan AVR Rahasia Kemudahan Bahaas C dalam Mikrokontroler
ATMega8535, Penerbit: Graha Ilmu, Yogyakarta, 2008.
Malvino, Albert paul, Prinsip-prinsip Elektronika, Jilid 1 & 2, Edisi Pertama,
Penerbit: Salemba Teknika, Jakarta, 2003.
Suhata, Aplikasi Mikrokontroler Sebagai Pengendali Peralatan Elektronik via
Line Telepon, Penerbit PT Elex Media Komputindo, Jakarta 2004.
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
37
LAMPIRAN A (Gambar Rangkaian Lengkap Miniatur Pemanas Kolam)
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
38
LAMPIRAN B (DAFTAR PROGRAM)
*****************************************************
This program was produced by the
CodeWizardAVR V1.25.3 Standard
Automatic Program Generator
© Copyright 1998-2007 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.
http://www.hpinfotech.com
Project :
Version :
Date : 4/23/2009
Author : F4CG
Company : F4CG
Comments:
Chip type : ATmega8535
Program type : Application
Clock frequency : 4.433619 MHz
Memory model : Small
External SRAM size : 0
Data Stack size : 128
*****************************************************/
#include <mega8535.h>
// Alphanumeric LCD Module functions
#asm
.equ __lcd_port=0x15 ;PORTC
#endasm
#include <lcd.h>
#include <stdio.h>
#include <delay.h>
int nilai;
unsigned char suhu[16];
#define FIRST_ADC_INPUT 0
#define LAST_ADC_INPUT 1
unsigned int adc_data[LAST_ADC_INPUT-FIRST_ADC_INPUT+1];
#define ADC_VREF_TYPE 0x40
// ADC interrupt service routine
// with auto input scanning
interrupt [ADC_INT] void adc_isr(void)
{
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
39
register static unsigned char input_index=0;
// Read the AD conversion result
adc_data[input_index]=ADCW;
// Select next ADC input
if (++input_index > (LAST_ADC_INPUT-FIRST_ADC_INPUT))
input_index=0;
ADMUX=(FIRST_ADC_INPUT | (ADC_VREF_TYPE & 0xff))+input_index;
// Start the AD conversion
ADCSRA|=0x40;
}
// Declare your global variables here
void main(void)
{
// Declare your local variables here
// Input/Output Ports initialization
// Port A initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In
Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTA=0x00;
DDRA=0x00;
// Port B initialization
// Func7=Out Func6=Out Func5=Out Func4=Out Func3=Out Func2=Out
Func1=Out Func0=Out
// State7=0 State6=0 State5=0 State4=0 State3=0 State2=0 State1=0 State0=0
PORTB=0x00;
DDRB=0xFF;
// Port C initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In
Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTC=0x00;
DDRC=0x00;
// Port D initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In
Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTD=0x00;
DDRD=0x00;
// Timer/Counter 0 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer 0 Stopped
// Mode: Normal top=FFh
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
40
// OC0 output: Disconnected
TCCR0=0x00;
TCNT0=0x00;
OCR0=0x00;
// Timer/Counter 1 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer 1 Stopped
// Mode: Normal top=FFFFh
// OC1A output: Discon.
// OC1B output: Discon.
// Noise Canceler: Off
// Input Capture on Falling Edge
// Timer 1 Overflow Interrupt: Off
// Input Capture Interrupt: Off
// Compare A Match Interrupt: Off
// Compare B Match Interrupt: Off
TCCR1A=0x00;
TCCR1B=0x00;
TCNT1H=0x00;
TCNT1L=0x00;
ICR1H=0x00;
ICR1L=0x00;
OCR1AH=0x00;
OCR1AL=0x00;
OCR1BH=0x00;
OCR1BL=0x00;
// Timer/Counter 2 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer 2 Stopped
// Mode: Normal top=FFh
// OC2 output: Disconnected
ASSR=0x00;
TCCR2=0x00;
TCNT2=0x00;
OCR2=0x00;
// External Interrupt(s) initialization
// INT0: Off
// INT1: Off
// INT2: Off
MCUCR=0x00;
MCUCSR=0x00;
// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization
TIMSK=0x00;
// Analog Comparator initialization
// Analog Comparator: Off
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.
41
// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off
ACSR=0x80;
SFIOR=0x00;
// ADC initialization
// ADC Clock frequency: 554.202 kHz
// ADC Voltage Reference: AVCC pin
// ADC High Speed Mode: Off
// ADC Auto Trigger Source: None
ADMUX=FIRST_ADC_INPUT | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);
ADCSRA=0xCB;
SFIOR&=0xEF;
// LCD module initialization
lcd_init(16);
// Global enable interrupts
#asm("sei")
while (1)
{
// Place your code here
lcd_gotoxy(2,0);
lcd_putsf("MY PROJECT");
nilai=(adc_data[0])/2;
nilai=nilai-4;
sprintf(suhu,"temperatur=%d C",nilai);
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_puts(suhu);
if (nilai<=34) {PORTB.1=1;}
if (nilai>=38) {PORTB.1=0;}
if (PIND.0==0) {PORTB.0=0;}
if (PIND.1==1) {PORTB.0=1;}
delay_ms(30);
lcd_clear();
};
}
L. Kristanto Adynata Sitorus : Perancangan Pemanas Air Kolam Otomatis Berbasis Atmega 8535, 2009.