3.
Register Select
RS merupakan
pin
yang dipakai untuk membedakan jenis data yang dikirim ke LCD. Jika RS berlogika ‘0’, maka data yang dikirim adalah
perin tah untuk mengatur kerja LCD. Jika RS berlogika ‘1’, maka data yang
dikirimkan adalah kode ASCII yang ditampilkan. 4.
ReadWrite
RW merupakan
pin
yang digunakan untuk mengaktifkan pengiriman dan pengembalian data ke dan dari LCD. Jika RW berlogika ‘1’, maka akan
diadakan pengambilan data dari LCD. Jika RW berlogika ‘0’, maka akan diadakan
pengiriman data ke LCD. 5.
Enable
E merupakan sinyal sinkronisasi. Saat E berubah dari logika ‘1’ ke ‘0’, data di DB0 sd DB7 akan diterima atau diambil dari
port
mikrokontroler. 6.
Anoda
A dan
Katoda
K merupakan
pin
yang digunakan untuk menyalakan
backlight
dari layar LCD.
Tabel 2.17. Fungsi
Pin
-
pin
LCD [7]
Pin
No Keterangan
Konfigurasi
1 GND
Ground
2 VCC
Tegangan +5V
DC
3 VEE
Ground
4 RS
Kendali Rs 5
RW
Ground
6 E
Kendali E
Enable
7 D0
Bit
8 D1
Bit
1 9
D2
Bit
2 10
D3
Bit
3 11
D4
Bit
4 12
D5
Bit
5 13
D6
Bit
6 14
D7
Bit
7 15
A
Anoda
+5VDC 16
K
Katoda Ground
2.5
Light-Emitting Diode
LED
LED adalah komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi konduktor jenis dioda yang mampu memancarkan cahaya [9]. LED mampu menghasilkan cahaya yang
berbeda menurut semi konduktor yang digunakan dan jenis bahan semi konduktor tersebut akan menghasilkan panjang gelombang yang berbeda sehingga cahaya yang dihasilkan
berbeda pula. LED adalah salah satu jenis dioda, maka LED memiliki 2 kutub yaitu
anoda
dan
katoda
. LED akan menyala bila ada arus listrik mengalir dari
anoda
menuju
katoda
. Pemasangan kutub LED tidak boleh terbalik karena apabila terbalik kutubnya maka LED
tersebut tidak akan menyala. Semakin tinggi arus yang mengalir pada LED maka semakin terang pula cahaya yang dihasilkan, namun perlu diperhatikan bahwa arus yang
diperbolehkan 10mA-20mA dan pada tegangan 1,6V-3,5V menurut karakter warna yang dihasilkan. Apabila arus yang mengalir lebih dari 20mA, maka LED akan terbakar. Untuk
menjaga agar LED tidak terbakar perlu digunakan resistor sebagai penghambat arus. LED ditunjukkan pada gambar 2.13.
Gambar 2.13. Konfigurasi LED [9]
Berdasarkan gambar 2.14. persamaan untuk mencari nilai tegangan menggunakan hukum ohm adalah
. Sehingga persamaan untuk mencari nilai resistor yang digunakan sebagai indikator adalah :
R = 2.7
dengan: V
= tegangan Volt I
= arus listrik Ampere R
= resistor OhmΩ V
S
= tegangan sumber Volt V
D
= tegangan LED Volt
Gambar 2.14. Rangkaian indikator LED
2.6
Keypad
Keypad
matriks adalah tombol-tombol yang disusun secara matriks baris x kolom sehingga dapat mengurangi penggunaan
pin input
. Sebagai contoh,
keypad
matriks 4×4 cukup menggunakan 8
pin
untuk 16 tombol [10]. Hal tersebut dimungkinkan karena rangkaian tombol disusun secara
horizontal
membentuk baris dan secara
vertikal
membentuk kolom seperti pada gambar 2.15. Proses pengecekkan dari tombol yang dirangkai secara matriks adalah dengan
teknik
scanning
. Metode
scanning
keypad adalah mendeteksi hubungan
pin
baris dan kolom karena tombol ditekan, secara berurutan, bergantian dan satu per satu.
Gambar 2.15. Rangkaian
keypad
[10]
B1, B2, B3, dan B4 merupakan baris 1 sampai baris 4; sedangkan K1, K2, K3, dan K4 merupakan kolom 1 sampai kolom 4
keypad
.
Pin-pin
kolom menjadi
output
dan
pin-pin
baris menjadi
input
. Contohnya ketika ‘’ ditekan maka arus mengalir dari kolom 1 ke
baris 4 dengan begitu mikrokontroler dapat mengetahui tombol tersebut aktif sedangkan tombol lain mati.
2.7 Motor DC 12V
Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik [11]. Motor DC memerlukan sumber tegangan yang searah pada
kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor DC disebut stator bagian yang tidak berputar dan kumparan jangkar disebut rotor bagian
yang berputar. Dengan memberikan beda tegangan pada kedua terminal tersebut, motor akan berputar pada satu arah, dan bila polaritas dari tegangan tersebut dibalik maka arah
putaran motor akan terbalik pula.
Gambar 2.16. Konstruksi motor DC [11]
2.8
Limit Switch
Limit switch
atau sering juga disebut saklar batas adalah saklar yang dapat dioperasikan secara manual maupun otomatis. Fungsi dan cara kerja dari
limit switch
sama dengan saklar-saklar
push on
.
Limit switch
mempunyai kontak
Normally Open
NO dan
Normally Closed
NC.
Roller
yang terdapat pada
limit switch
, bila ditekan akan membuat kontak yang tadinya NC menjadi NO, begitu juga sebaliknya. Ketika
roller
dilepas, maka
limit switch
akan kembali kekeadaan awal. Konstruksi
limit switch
dapat dilihat pada gambar 2.17.
Gambar 2.17. Konstruksi
limit switch
Bentuk fisik
limit switch
bermacam-macam. Salah satu bentuk dari
limit switch
dapat dilihat pada gambar 2.18.
Gambar 2.18.
Limit Switch
[12]
2.9 L298
L298 adalah komponen yang didalamnya terdiri dari dua rangkaian
bridge
yang bisa dikontrol dari luar
Dual Full-Bridge Driver
. Komponen ini biasa digunakan untuk mengontrol komponen yang mengandung kumparan seperti motor DC, motor
stepper
,
relay
dan
solenoid
.
Enable
A dan B digunakan untuk mengaktifkan atau menonaktifkan perangkat secara bebas dari sinyal masukan. Tegangan masukan tambahan disediakan
sehingga dapat bekerja pada tegangan yang lebih rendah. Gambar 2.19. menunjukan diagram blok L298. Dari IC ini terdapat 4
pin
masukan yang didesain untuk menerima masukan logika TTL. Masing-masing
pin
masukan memiliki
pin
keluaran yang bersesuaian.
Gambar 2.19. Diagram blok L298 [14]
Pada
pin enable
dan
pin
10 diberi logika 1
high
dan
pin
12 diberi logika 0
low
maka akan menggerakkan motor searah jarum jam. Jika logikanya dibalik maka motor akan bergerak berlawanan dengan arah jarum jam.
Pin enable
yang diberi logika 0
low
maka motor akan berhenti berputar.
Gambar 2.20. Konfigurasi
pin
L298 [14]
29
BAB III PERANCANGAN
3.1
Proses Kerja Sistem
Konfigurasi sistem perancangan ini meliputi beberapa bagian yang ditunjukkan pada gambar 3.1. Bagian
– bagian perancangan meliputi sistem minimum mikrokontroler, RTC, motor DC,
limit switch
, LCD, dan
keypad
. Sistem minimum mikrokontroler ATmega8535 pada perancangan sistem ini sudah menggunakan sistem minimum jadi.
Pengaturan tirai dapat diprogram pada jam-jam tertentu dan dengan mode-mode tertentu yang sudah dipilih. Proses pergerakan motor diawali dengan memosisikan sistem dalam
keadaan nol dan saklar dalam keadaan
on
. Sistem bekerja saat pengguna mengatur masukan data pada mikrokontroler dengan
keypad
agar tirai terbuka dan tirai akan kembali menutup pada waktu yang sudah ditentukan.
Mikrokontroler akan mengendalikan gerak motor DC yang diaplikasikan pada prototipe tirai. Mikrokontroler disinkronkan dengan RTC sehingga tirai dapat terbuka dan
tertutup secara otomatis. Jika data pada mikrokontroler sudah sama dengan RTC kemudian mikrokontroler mengendalikan
driver
sehingga motor bergerak searah jarum jam atau yang berlawanan dengan arah jarum jam dan data akan ditampilkan pada LCD. Selain itu
mikrokontroler juga mengaktifkan
limit switch
. Saat posisi tirai sudah terbuka atau tertutup penuh akan menekan
limit switch
dan mikrokontroler akan menghentikan kinerja
driver
sehingga motor berhenti berputar. Data yang telah dimasukkan pengguna dapat disimpan
pada menu manual dan data yang telah tersedia pada menu otomatis dapat dipakai dengan langsung memilih pada menu yang sudah tersedia. Keseluruhan sistem dikendalikan oleh
mikrokontroler ATmega8535.
RTC DS1307 LCD
Mikrokontroler ATmega8535
Driver motor
Keypad Limit switch
Motor DC
Gambar 3.1. Diagram blok perancangan
3.2 Perancangan Prototipe
Pada tahap ini dilakukan perancangan prototipe ruangan, antara lain mendesain ukuran prototipe ruangan. Perancangan prototipe ruangan ditunjukkan pada gambar 3.2.
dan gambar 3.3. Bahan yang digunakan untuk prototipe adalah
acrylic
, pengait pada tirai dan motor DC menggunakan
belt
yang permukaannya kasar. Dimensi prototipe ruangan yang akan didesain adalah 50 cm x 35 cm x 35 cm.
Keterangan: 1.
Keypad
2. LCD 3.
Roller
4.
Limit switch
5. Motor DC
Gambar 3.2. Desain tampak belakang
Gambar 3.3. Desain tampak dari dalam
3.3 Perancangan Perangkat Keras
Ada beberapa bagian utama dalam perancangan subsistem perangkat keras prototipe ruangan, yaitu :
a. Sistem minimum ATmega8535
b. Rangkaian LCD 2x16
c. Rangkaian RTC DS1307
d. Rangkaian motor DC
e.
Keypad
4x4
3.3.1 Sistem Minimum ATmega8535
Sistem minimum yang digunakan pada tugas akhir ini merupakan produksi dari Creative Vision dengan
chip
IC keluarga Atmel dengan seri ATmega8535. Sistem minimum berfungsi sebagai IO untuk mengolah data dari RTC dan mengendalikan motor
DC yang telah diprogram dalam mikrokontroler ATmega8535 pada prototipe ruangan. Mikrokontroler membutuhkan sistem minimum yang terdiri dari rangkaian eksternal yaitu
rangkaian osilator dan rangkaian
reset
.
Gambar 3.4. Sistem minimum ATmega8535
Perancangan penggunaan
port
sebagai
input
dan
output
pada mikrokontroler ATmega8535 disesuaikan dengan kebutuhan yaitu sejumlah 25
pin
. Rangkaian RTC membutuhkan 2
pin
pada
Port
C,
keypad
4x4 membutuhkan 8
pin
pada
Port
A,
limit switch
membutuhkan 2
pin
,
driver
sebagai penggerak motor menggunakan 3 buah
pin
, sedangkan LCD dengan 7
pin
pada
PortB
. Tabel 3.1. menunjukan penggunaan
port
pada mikrokontroler yang digunakan sebagai
input
dan
output
dari RTC dan motor DC. XTAL yang digunakan untuk sistem minimum ini 12 MHz.