RANCANG BANGUN CATU DAYA DC 1V–20V MENGGUNAKAN KENDALI P-I BERBASIS MIKROKONTROLER

ABSTRAK
RANCANG BANGUN CATU DAYA DC 1V-20V MENGGUNAKAN
KENDALI P-I BERBASIS MIKROKONTROLER

Oleh
M. CAHYADI

Catu daya DC merupakan suatu rangkaian elektronik yang mengubah arus listrik
bolak-balik menjadi arus listrik searah. Secara umum prinsip catu daya terdiri atas
komponen utama yaitu transformator, dioda dan kondensator. Umumnya catu
daya yang dijual dipasaran menghasilkan keluaran tegangan yang tidak stabil dan
pengubahan nilai tegangan keluaran tidak dapat dilakukan dengan mudah,
sehingga tidak cocok digunakan sebagai catu daya laboratorium. Berdasarkan
latar belakang ini penulis mencoba membuat catu daya DC menggunakan kendali
P-I berbasis mikrokontroler sehingga mempermudah untuk mengatur dan
mempertahankan nilai tegangan yang diinginkan.
Permasalahn yang timbul adalah bagaimana catu daya diatur untuk mendapatkan
hasil tegangan keluaran yang sesuai dengan nilai set-point yang diberikan. Oleh
karena itu permasalahan dapat diselesaikan dalam dua pokok bahasan yaitu:
pokok bahasan perangkat keras (hardware) dan pokok bahasan perangkat lunak
(software) yang mampu memprogram catu daya secara digital dan mengolah

masukan data agar dapat menghasilkan keluaran data sesuai dengan yang
diinginkan. Pada alat ini menerapkan kendali PI sehingga mampu
mempertahankan nilai tegangan apabila terjadi drop ketika pembebanan. Dalam
penelitian ini menggunakan mikronkontroller ATmega 8535 sebagai device
pengendali utamanya, Keypad matrix 4x4 sebagai input set-point dan LCD 2x16
untuk tampilan pada catu daya serta menggunakan perangkat lunak CVAVR
sebagai pemrogram.
Hasil yang diperoleh dari penelitian ini adalah memperlihatkan bahwa nilai ratarata selisih (volt) sistem Catu Daya DC dengan untai tertutup (close loop) lebih
kecil (0,06V ; 0,25V untuk beban lampu, dan 0,07V ; 0,13 V untuk beban kipas
angin serta 0,02V ; 0,34 untuk beban dua lampu). Hal ini dapat disebabkan karena
pada sistem untai tertutup ada upaya untuk memperbaiki nilai keluaran agar
hasilnya mendekati atau sama dengan nilai yang dinginkan (set point).
Kata kunci: catu daya, kendali PI, mikrokontroller, perangkat lunak CVAVR

ABSTRACT
DC POWER SUPPLY DESIGN 1V - 20V USING A
MICROCONTROLLER-BASED CONTROL PI

By
M.CAHYADI

DC power supply is an electronic device used to convert an Alternating Current
AC in to Direct Current (DC) form. Generally, some main components of DC
power supply are transformer, dioda and condenser. Commonly DC power supply
that is sold produces unstable output voltage, besides, to change the value of that
output voltage is not a simply way, because of that the device is not compatible
enough to be used in laboratory. Based on this case, the writer try to create a DC
power supply using PI control based an microcontroller in purpose to make the
voltage setting and maintaining value be come easier.
Problem in this case is how to set power supply in order to obtain some
corresponding outputs voltage with given set point. Thus the problem can be
solved in two main subjects, that are : subject of hardware and software that able
to operate the power supply in digital ways and used as the processing program to
obtain desired output data. PI controller is applied in this device so it be able to
maintain the voltage value whenever the drop voltage occur as the result of load
effect. Microcontroller ATmega 8535 is used in this research as main control
device, keypad matrix 4x4 is used as input of setpoint and LCD 2x16 as layer
display of power supply, this research is also require CVAVR as software
programming.
Results show that deviation average value of power supply system with close loop

is smaller (0,06V ; 0,25V for lamp as load ; 0,07V ; 0,13V for motor as load and
0,02V ; 0,34V for two lamp load). This case can be happened as the impact of
effort from the closed system improve the value of the output so that result is
close to or equal to desired value.
Key words: power supply, PI control, microcontroller, CVAVR software

RANCANG BANGUN CATU DAYA DC
1V–20V MENGGUNAKAN KENDALI P-I BERBASIS
MIKROKONTROLER
Oleh

M. CAHYADI
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar
SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2015

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bandar Lampung Provinsi
Lampung pada tanggal 15 November 1988, sebagai
anak kedua dari dua saudara, dari Bapak Aslim dan
Ibu Ida Nursanti.
Riwayat pendidikan penulis dimulai dari sekolah
dasar diselesaikan di SD Negri 2 Sukarame Bandar Lampung pada tahun
2002, Sekolah Menengah Pertama di SMP Negri 23 Bandar Lampung
diselesaikan pada tahun 2005, dan Sekolah Menengah Atas di SMA Gajah
Mada Bandar Lampung diselesaikan pada tahun 2008.
Pada tahun 2008, Penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusn Teknik
Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung melalui jalur SNMPTN
(Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negri) 2008. Selama menjadi
mahasiswa, penulis pernah menjadi asisten Laboratorium Teknik Kendali
Universitas Lampung pada tahun 2011 sampai 2014. Penulis juga pernah

menjadi anggota tim PLC (Programmabel Logic Control).
Pada tahun 2013, penulis melaksanakan kerja prktik di PT. Semen
Baturaja (Persero)

K uper sem bah kan kar ya ku i n i kepada

A l l ah S W T R obb sem est a al am dengan har apan m enj adi
ni l ai i badah di si si -N ya

K edua or angt uaku yang t elah m em besar kanku
dengan m er awat ku dan m endi di kku hi ngga seper t i sekar ang,

K akakku yang t el ah dukungan sem angat ser t a do' anya.

G ur u-gur u dan D osen-dosenku yang m endi di kku dengan sabar dan
m em bekal i dengan i l mu yang ber m anf aat

R ekan-r ekan dan S ahabat -sahabat ku
yang banyak m em ber i kan i nspi r asi dan kenangan

SANAWACANA

Alhamdulillahhirobbil'alamin, segala puji bagi Allah SWT atas limpahan nikmat
kesehatan, kesempatan rahmat serta hidayah-Nya sehingga penulis dapat
menyelesaikan skripsi ini. Sholawat serta salam senantiasa tercurah kepada Nabi
Muhammad SAW sang penutup para Nabi dan Rasul, kepada keluarga, sahabat,
dan pengikutnya yang setia sampai akhir zaman.
Skripsi dengan judul "Rancang Bangun Catu Daya DC 1V-20V Menggunakan
Kendali PI Berbasis Mikrokontroler" sebagai salah satu syarat untuk
memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Lampung
Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih yang tulus kepada :
1.

Bapak Prof. Suharno, M.Sc., Ph.D., selaku dekan Fakultas Teknik Universitas
Lampung.

2.

Bapak Dr. Ing. Ardian Ulvan, S.T., M.Sc., selaku Ketua Jurusan Teknik

Elektro Universitas Lampung

3.

Bapak Dr. Herman Halomoan S.,S.T.,M.T., selaku Sekretaris Jurusan Teknik
Elektro Universitas Lampung.

4.

Bapak Ir. Emir Nasrullah, M.Eng., selaku Pembimbing Akademik, Kepala
Laboratorium Teknik Kendali dan sebagai Dosen Pembimbing Utama atas
kesediaannya membimbing, membantu, meluangkan waktu serta memberikan
saran dan kritik kepada penulis dalam penyelesaian penulisan skripsi ini.

ii

5.

Bapak Agus Trisanto, Ph.D., sebagai Dosen Pembimbing Pendamping atas
kesediannya memberikan bimbingan serta saran dan kritik kepada penulis.

6.

Bapak Dr. Ahmad Saudi Samosir, S.T., M.T., selaku Dosen Penguji yang
telah memberikan kritikan, dan saran dalam penyelesaian tugas akhir ini.

7.

Segenap Dosen dan Pegawai di Jurusan Teknik Elektro yang telah
memberikan ilmu dan wawasan yang tak terlupakan oleh penulis.

8.

Ayahanda Aslim, ibunda Ida Nursanti, kakak Fajri dan Riyadhil yang selama
ini telah memberikan kasih sayang , semangat, doa, nasihat serta dukungan.

9.

Teman-teman Elektro angkatan 2008: Jeni, Andre, Martha, Herdiawan, Felix,
Kornelius, Sigit komti, dan lain-lain atas atas kebersamaan yang selama ini

kita lalui. Semoga kebersamaan ini akan tetap terjaga selamanya. Kita Luar
Biasa...!!

10. Seluruh penghuni Laboratorium Terpadu Teknik Elektro khususnya Teknik
Kendali, Syuhada, Haki, Dirya, Restu,, Ryan Peceng, Grienda, Pras, Teguh
dan lain-lain atas bantuannya baik langsung ataupun tidak langsung.
11. Teman-teman seperjuangan dalam menyelesaikan tugas akhir ini, Roni cing,
Zainal abidin, Aferdi kakek, Yustinus, Nora, Holil, Eko warsianto dll.
12. Para Yunior Elektro Universitas Lampung, Terimakasih sudah membantu
dalam kehidupan manis pahitnya dunia perkuliahan.
13. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu atas bantuan dan
dukungannya dalam menyelesaikan penyusunan skripsi ini.

iii

Penulis meminta maaf atas segala kesalahan dan ketidaksempurnaan dalam
penyusunan tugas akhir ini. Saran dan kritik membangun sangat diharapkan
penulis demi kebaikan dimasa yang akan datang. Sekali lagi penulis ucapkan
terimakasih dan semoga Allah SWT membalas kebaikan Anda semua dan diberi
kemudahan dalam segala urusannya. Amin.

Bandar Lampung, 22 Desember 2015
Penulis,

M. Cahyadi

DAFTAR ISI

Halaman
DAFTAR ISI ..................................................................................................... iv
DAFTAR TABEL ............................................................................................. ix
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... x
I. PENDAHULUAN........................................................................................... 1
1.1. Latar Belakang ....................................................................................... 1
1.2. Tujuan Penelitian .................................................................................... 3
1.3. Manfaat Penelitian .................................................................................. 3
1.4. Rumusan Masalah ................................................................................... 3
1.5. Batasan Masalah ..................................................................................... 4
1.6. Hipotesis ................................................................................................ 4
1.7. Sistematis Penulisan ............................................................................... 5

II. TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................. 6
2.1. Pengertian Sistem Kendali ...................................................................... 6
2.1.1. Sistem Kendali Kalang Terbuka ................................................... 6
2.1.2. Sistem Kendali Kalang Tertutup ................................................... 7

v

2.2. Sistem Kontrol PID ............................................................................... 8
2.2.1. Kontrol Proporsional ................................................................... 9
2.2.2. Kontrol Integral ............................................................................ 9
2.2.3. Kontrol Derivatif ........................................................................ 10
2.3. Pulse Width Modulation (PWM) .......................................................... 10
2.4. Pengkondisi Sinyal ............................................................................... 11
2.4.1. Inverting Amplifier ..................................................................... 12
2.4.2. Non-inverting Amplifier ............................................................. 12
2.5. Mikrokontroler ATmega8535 ............................................................... 13
2.5.1. Arsitektur ATmega8535 ............................................................ 15
2.5.2. Konfigurasi Pin ATmega8535 .................................................... 16
2.6. IC LM324 (OP Amp) ............................................................................ 18
Konfigurasi Pin IC LM324 .................................................................... 18
2.7. Transistor .............................................................................................. 19
2.8. LCD (Liquid Crystal Display) ............................................................... 20
2.9. Keypad ................................................................................................. 22
2.10.Transformator ....................................................................................... 24
2.11.Pemrograman Mikrokontroler ............................................................... 25
1. Bahasa C ........................................................................................ 25
2. CodeVision AVR............................................................................. 25

vi

III. METODE PENELITIAN ............................................................................. 26
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ............................................................... 26
3.2. Alat dan Bahan ...................................................................................... 26
3.3. Langkah Kerja ...................................................................................... 27
3.4. Studi Literatur ...................................................................................... 29
3.5. Spesifikasi Rancangan .......................................................................... 29
3.6. Spesifikasi Alat ..................................................................................... 30
3.7. Perancangan Pengendali ....................................................................... 31
3.7.1. Proporsional Kontrol .................................................................. 32
3.7.2. Integratif Kontrol........................................................................ 33
3.8. Detail Rancangan .................................................................................. 34
3.8.1. Rangkaian Penguat Daya ........................................................... 34
3.8.2. Rangkaian Sensor Tegangan ...................................................... 36
3.8.3. Rangkaian Penampil (LCD) ........................................................ 37
3.8.4. Rangkaian Power supply untuk system ....................................... 37
3.9. Diagram Alir Kerja Alat ........................................................................ 39
3.10.Pengujian dan Pengambilan Data .......................................................... 40
3.10.1. Pengujian Rangkaian ................................................................. 40
1. Pengujian Rangkaian Sensor Tegangan................................... 40
2. Pengujian Rangkaian Penguat Daya........................................ 42
3. Pengujian Duty Cycle Pada Mikrokontroler............................ 43
3.10.2. Pengujian Variabel Kendali ....................................................... 44
3.10.3. Pengujian Unjuk Kerja Sistem ................................................... 45

vii

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................................... 48
4.1. Realisasi Perangkat Keras...................................................................... 49
4.2. Pengujian Perangkat Keras ................................................................... 50
4.2.1. Hasil Pengujian Sensor Tegangan .............................................. 50
4.2.2. Hasil Pengujian Rangkaian Penguat Daya................................... 52
4.2.3. Hasil Pengujian Duty Cycle pada Mikrokontroler ...................... 53
4.3. Pengujian Variabel Kendali .................................................................. 54
4.3.1. Pengujian Variabel Kp ............................................................... 54
4.3.2. Pengujian variabel Kp dan Ki .................................................... 56
4.3.3. Pengujian Kendali PI pada Catu Daya DC dengan beban lampu
DC 12 volt .................................................................................. 57
4.4. Pengujian Sistem Open Loop ............................................................... 58
4.4.1. Hasil Pengujian Unjuk Kerja Sistem Dengan Beban Lampu DC
12volt.......................................................................................... 58
4.4.2. Hasil Pengujian Unjuk Kerja Sistem Dengan Beban Kipas DC
12volt.......................................................................................... 59
4.4.3. Hasil Pengujian Unjuk Kerja Sistem Dengan Beban 2 Lampu DC
12volt.......................................................................................... 60
4.4.4. Tegangan Keluaran Catu Daya DC Dilihat Dengan Osiloscop .... 60
4.5. Pengujian Sistem Close Loop ............................................................... 62
4.5.1. Hasil Pengujian Unjuk Kerja Sistem Dengan Kendali PI (beban
lampu) ........................................................................................ 62

viii

4.5.2. Hasil Pengujian Unjuk Kerja Sistem Dengan Kendali PI (beban
kipas angin) ................................................................................ 63
4.5.3. Hasil Pengujian Unjuk Kerja Sistem Dengan Kendali PI (beban
2 lampu) ..................................................................................... 64

V. KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................................... 65
5.1. Kesimpulan ........................................................................................... 65
5.2. Saran .................................................................................................... 65
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel

Halaman

2.1. Susunan kaki LCD 2X16 .......................................................................21
4.1. Perbandingan tegangan keluaran sensor dengan hasil perhitungn..........51
4.2. Hasil pengujian rangkaian penguat daya . ...............................................52
4.3. Perbandingan tegangan keluaran hasil pengujian dan perhitungan ........53
4.4. Hasil Pengujian variabel kendali nilai Kp ...............................................54
4.5. Hasil pengujian variabel Ki ...................................................................56
4.6. Hasil pengujian Catu Daya DC dengan beban lampu 12volt .................58
4.7. Hasil pengujian power supply dc dengan beban kipas angin 12volt ......59
4.8. Hasil pengujian Catu Daya DC dengan beban 2lampu 12volt ..............60
4.9. Hasil pengujian Catu Daya DC dengan kendali PI menggunakan beban
lampu 12volt ..........................................................................................62
4.10. Hasil pengujian Catu Daya DC dengan kendali PI menggunakan beban
kipas angin 12volt ..................................................................................63
4.11. Hasil pengujian Catu Daya DC dengan beban 2 lampu 12volt .............64

DAFTAR GAMBAR

Gambar
Halaman
2.1. Pengendali Kalang Terbuka ................................................................... 7
2.2. Pengendali Kalang Tertutup .................................................................. 7
2.3. Blok Diagram Kendali PID ................................................................... 9
2.4. Tegangan Searah Setelah Dipenggal .................................................... 11
2.5. Rangkaian Inverting Amplifier ............................................................ 12
2.6. Rangkaian Non-Inverting Amplifier .................................................... 13
2.7. Arsitektur Mikrokontroler ATMega 8535 ............................................ 15
2.8. Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega8535 .................................... 17
2.9. Bentuk Fisik IC LM324 ...................................................................... 18
2.10. Konfigurasi Pin IC LM324 ................................................................. 19
2.11. Transistor ............................................................................................ 20
2.12. LCD Karakter 2x16 ............................................................................ 20
2.13. Keypad 4x4 .......................................................................................... 22
2.14. Diagram Skematik Keypad 4x4 ............................................................ 23
2.15. Bentuk dan Simbol Transformator ....................................................... 24
3.1. Diagram Alir Penelitian ....................................................................... 28
3.2. Gelombang Kotak (Pulsa) ................................................................... 30
3.3. Blok Diagram Kendali PI .................................................................... 31

xi

3.4. Respon Sistem ..................................................................................... 32
3.5. Blok Diagram Respon Perancangan Catu Daya DC ............................. 34
3.6. Rangkaian Penguat Daya ..................................................................... 35
3.7. Rangkaian Sensor Tegangan ................................................................ 36
3.8. Rangkaian Penampil (LCD) ................................................................ 37
3.9. Rangkaian power supply Mikrokontroler ............................................. 37
3.10. Rangkaian Power Supply IC LM324 ................................................... 38
3.11. Diagram Alir Cara Kerja Alat .............................................................. 39
3.12. Blok Diagram Pengujian Sensor Tegangan .......................................... 41
3.13. Rangkaian Mikrokontroler Dengan LCD dan Keypad ......................... 44
3.14. Rangkaian Catu Daya DC Dengan Kendali PI ..................................... 47
4.1. Catu Daya DC dengan kendali PI Berbasis Mikrokontroler ................. 48
4.2. Realisasi Perangkat Keras ................................................................... 49
4.3. Duty Cycle 25% dan 50% ................................................................... 53
4.4. Grafik respon tegangan dengan nilai Kp5 ............................................ 55
4.5. Grafik respon tegangan dengan nilai Kp10 .......................................... 55
4.6. Grafik respon tegangan dengan nilai Kp15 .......................................... 55
4.7. Grafik respon tegangan dengan nilai Ki 20, 30 dan 40 ......................... 57
4.8. Respon tegangan pada saat diberi beban lampu DC 12volt .................. 57
4.9. Respon tegangan pada saat diberi beban lampu 12volt DC .................. 60
4.10. Respon tegangan pada saat diberi beban kipas angin 12volt DC .......... 61

I. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang
Catu daya DC (power supply) merupakan suatu rangkaian elektronik yang
mengubah arus listrik bolak-balik menjadi arus listrik searah. Catu daya menjadi
bagian yang penting dalam dunia elektonika yang berfungsi sebagai sumber
tenaga listrik. Catu daya juga dapat digunakan sebagai perangkat yang memasok
energi listrik untuk satu atau lebih beban listrik.
Secara umum prinsip rangkaian catu daya terdiri atas komponen utama yaitu
transformator, dioda dan kondensator. Dalam pembuatan rangkaian catu daya,
selain menggunakan komponen utama juga diperlukan komponen pendukung agar
rangkaian tersebut dapat berfungsi dengan baik. Komponen Pendukung tersebut
antara lain : sakelar, sekering (fuse), lampu indicator, jack dan plug, Printed
Circuit Board (PCB) dan kabel. Baik komponen utama maupun komponen
pendukung sama-sama berperan penting dalam rangkaian catu daya.
Untuk menggunakan catu daya, kita harus menyesuaikan tegangan keluarannya
dengan tegangan yang dibutuhkan oleh beban. Umumnya catu daya yang dijual
dipasaran menghasilkan keluaran tegangan yang tidak stabil dan pengubahan nilai
tegangan keluaran tidak dapat dilakukan dengan mudah, sehingga tidak cocok
digunakan sebagai catu daya di laboratorium. Dewasa ini dibutuhkan sebuah catu

2

daya yang bisa diprogram secara digital, tegangan keluaran yang dihasilkan dapat
sesuai dengan tegangan masukan yang diinginkan, dan ditampilkan ke tampilan
(Display).
Berdasarkan latar belakang inilah penulis mencoba membuat catu daya DC
menggunakan kendali PI berbasis mikrokontroler sehingga mempermudah untuk
mengatur dan mempertahankan tegangan yang diinginkan.

1.2. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Merancang dan mengimplementasikan Catu Daya DC menggunakan
Mikrokontroler ATmega8535 dengan set-point dari keypad.
2. Mengimplementasikan kendali proportional-integral pada Catu Daya DC
3. Menganalisa tegangan yang dihasilkan dari Catu Daya DC yang telah dibuat.

1.3. Manfaat Penelitian
Manfaat yang akan didapat dari tugas akhir ini adalah :
1. Hasil rancang bangun ini dapat digunakan sebagai catu daya dengan skala 1V
sampai 20V
2. Dapat diterapkan pada alat atau penelitian lain yang memerlukan catu daya
3. Dapat menambah wawasan bagi penulis khususnya dan mahasiswa lain pada
umumnya, dari teori yang didapat di bangku kuliah dengan penerapannya
dalam menanggulangi permasalahan di lapangan.

3

1.4. Rumusan Masalah
Permasalahan pada penelitian ini adalah bagaimana catu daya dapat diatur untuk
mendapatkan hasil tegangan keluaran yang sesuai dengan nilai masukan yang
diberikan. Permasalahan yang akan diselesaikan dalam dua pokok bahasan, pokok
bahasan perangkat keras dan pokok bahasan perangkat lunak. Dimana pokok
bahasan perangkat keras (Hardware) meliputi perencanaan dan perancangan alat
yang dapat memprogram Catu Daya DC secara digital, sedangkan pokok bahasan
perangkat lunak (Software) berupa analisa perangkat lunak dan bahasan
pemrograman dari Mikrokontroler yang mengolah masukkan data agar dapat
menghasilkan keluaran tegangan sesuai dengan yang diinginkan.

1.5. Batasan Masalah
Dalam penelitian ini terdapat pembatasan terhadap masalah yang akan dibahas,
yaitu:
1. Variabel yang dikontrol adalah nilai keluaran tegangan DC.
2. ATmega 8535 sebagai device pengendali.
3. Range nilai tegangan yang dapat dihasilkan +1 V sampai +20V dengan daya
60 Watt.

4

1.6. Hipotesis
Hipotesis dari penelitian ini adalah dengan adanya Catu Daya DC berbasis
mikrokontroler diharapkan dapat dengan lebih mudah menentukan nilai tegangan
yang diinginkan sehingga dapat dipergunakan pada saat praktikum dan juga pada
saat kebutuhan lainnya yang memerlukan tegangan hingga 20Volt.

1.7. Sistematika Penulisan
Penulisan skripsi ini dibagi menjadi lima bab, yang meliputi :
BAB I PENDAHULUAN
Pada bab ini menguraikan mengenai latar belakang, rumusan masalah,
batasan masalah, tujuan penulisan dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Menjelaskan tentang teori-teori dasar yang mendukung dalam pembuatan
tugas akhir.

BAB III METODE PENELITIAN
Memuat langkah-langkah penelitian yang dilakukan diantaranya waktu
dan tempat penelitian, alat dan bahan, pengimplementasian sistem serta
prosedur pengujian rangkaian.

5

BAB IV HASIL DAN ANALISIS
Bagian ini berisi hasil akhir dari perancangan sistem, data hasil uji sistem,
dan pembahasan data hasil pengujian yang diperoleh.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini akan menyimpulkan semua kegiatan dan hasil-hasil yang diperoleh
selama proses perancangan dan implementasi sistem. Diberikan juga
saran-saran yang perlu dipertimbangkan dalam upaya pengembangan lebih
lanjut.

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pengertian Sistem Kendali
Sistem kendali adalah suatu sistem yang keluaran sistemnya dikendalikan pada
suatu nilai tertentu atau untuk mengubah beberapa ketentuan yang telah
ditetapkan oleh masukan ke sistem[4]. Sebagai contoh adalah sebuah kendali suhu
pada sistem pusat pemanasan di sebuah rumah, mempunyai masukan dari
thermostat atau panel kendali yang telah ditentukan suhunya dan menghasilkan
keluaran berupa suhu aktual. Suhu ini diatur dengan sistem kendali sehingga
sesuai dengan nilai yang ditentukan oleh masukan pada sistem. Secara umum
sistem kendali dapat dibagi menjadi 2 jenis, seperti dijelaskan dibawah ini.

2.1.1. Sistem Kendali Kalang Terbuka (Open Loop)
Kalang terbuka atau open loop merupakan sebuah sistem yang tidak dapat
mengubah dirinya sendiri terhadap perubahan situasi yang ada. Dengan kata lain,
sistem kendali kalang terbuka tidak dapat digunakan sebagai perbandingan umpan
balik dengan masukan. Hal ini disebabkan karena tidak adanya umpan balik
(feedback) pada sebuah sistem kalang terbuka. Sistem ini masih membutuhkan
manusia yang bekerja sebagai operator. (Sulistiyanti, Setiawan, 2006)
Dapat dilihat blog diagram kalang terbuka pada Gambar 2.1

7

masuk

kontrol

plant

keluar

Gambar 2.1 Pengendali kalang terbuka

Pada sistem kalang terbuka masukan dikendalikan oleh manusia sebagai operator,
dan perubahan kondisi lingkungan tidak akan langsung direspon oleh sistem,
melainkan dikendalikan oleh manusia. Contoh dari sistem kendali kalang terbuka
adalah kipas angin, dimana kuatnya putaran motor dikendalikan oleh manusia.

2.1.2. Sistem Kendali Kalang Tertutup (Close Loop)
Sistem kendali kalang tertutup merupakan sebuah sistem kontrol yang nilai
keluarannya memiliki pengaruh langsung terhadap aksi pengendalian yang
dilakukan. Pada rangkaian loop tertutup sinyal error yang merupakan selisih
antara sinyal masukan dengan sinyal umpanbalik (feedback), lalu diumpankan
pada komponen pengendali (controller). Umpan balik ini dilakukan untuk
memperbaiki nilai keluaran (output) sistem agar semakin mendekati nilai yang
diinginkan dapat dilihat pada gambar 2.2.

masuk

kontrol

plan

sensor
Gambar 2.2. Pengendali Kalang Tertutup

keluar

8

Keuntungan dari sistem kalang tertutup ini adalah adanya pemanfaatan nilai
umpan balik yang dapat membuat respon sistem kurang peka terhadap gangguan
eksternal dan perubahan internal pada parameter sistem. Contoh dari sistem
kendali kalang tertutup adalah pengatur suhu ruangan menggunakan Air
Conditioning (AC)

dengan cara membandingkan suhu ruangan sebenarnya

dengan nilai suhu yang dikehendaki, dan dengan cara meningkatkan kinerja AC
suhu ruangan menjadi seperti yang diinginkan. Secara garis besar, sistem kendali
jika ditinjau dari ketelitian dan kesetabilan sistem dapat dibagi atas dua
bagian,yaitu :
a. Sistem kendali dengan menggunakan PID Controller.
b. Sistem kendali on - off.

2.2. Sistem Kontrol PID ( Proportional Integral Derivatif )
Sistem Kontrol PID merupakan kontroler untuk menentukan presisi suatu sistem
instrumentasi dengan karakteristik adanya umpan balik pada sistem tesebut (Feed
back). Sistem kontrol PID terdiri dari tiga buah cara pengaturan yaitu kontrol P
(Proportional), I (Integral) dan D (Derivatif), dengan masing-masing memiliki
kelebihan dan kekurangan. Dalam implementasinya masing-masing cara dapat
bekerja sendiri maupun gabungan diantaranya. Dalam perancangan sistem kontrol
PID yang perlu dilakukan adalah mengatur parameter P, I atau D agar tanggapan
sinyal keluaran system terhadap masukan tertentu sebagaimana yang diinginkan.

9

?
??
SP +

e(t )

??
+
+

??

-

G(s)

out put

+

ʃ

?+?

Gambar 2.3. Blok diagram kendali PID
2.2.1. Kontrol Proporsional
Kontrol P dapat dinyatakan sebagai P(s) = e • Kp, dengan Kp adalah Konstanta
Proporsional. Kp berlaku sebagai Gain (penguat) saja tanpa memberikan efek
dinamik kepada kinerja kontroler. Penggunaan kontrol P memiliki berbagai
keterbatasan karena sifat kontrol yang tidak dinamik ini. Walaupun demikian
dalam aplikasi-aplikasi dasar yang sederhana kontrol P ini cukup mampu untuk
memperbaiki respon transien khususnya rise time dan settling time.
2.2.2. Kontrol Integral
Kontrol I dapat dinyatakan sebagai I(s) = ʃe(t)dt • Ki dengan Ki adalah konstanta
Integral. Jika e(t) mendekati nol maka efek kontrol I ini semakin kecil. Kontrol I
dapat memperbaiki sekaligus menghilangkan respon steady-state, namun
pemilihan Ki yang tidak tepat dapat menyebabkan respon transien yang tinggi
sehingga dapat menyebabkan ketidakstabilan sistem. Pemilihan Ki yang sangat
tinggi justru dapat menyebabkan output berosilasi karena menambah orde sistem

10

2.2.3. Kontrol Derivatif

Kontrol D dapat dinyatakan sebagai D(s) =

? ? (?)
??

• Kd. Dari persamaan di tersebut,

nampak bahwa sifat dari kontrol D ini dalam konteks "kecepatan" atau rate dari
error. Dengan sifat ini ia dapat digunakan untuk memperbaiki respon transien
dengan memprediksi error yang akan terjadi. Kontrol Derivatif digunakan untuk
memperbaiki respon transien dengan memprediksi error yang akan terjadi.
Kontrol Derivatif hanya berubah saat ada perubahan error sehingga saat error
statis kontrol ini tidak akan bereaksi, hal ini pula yang menyebabkan kontroler
Derivative tidak dapat dipakai sendiri
2.3. Pulse Width Modulation (PWM)
Pulse Width Modulation (PWM) adalah salah satu teknik modulasi dengan
mengubah lebar pulsa (duty cylce) dengan nilai amplitudo dan frekuensi yang
tetap. Satu siklus pulsa merupakan kondisi high kemudian berada di zona transisi
ke kondisi low. Lebar pulsa PWM berbanding lurus dengan amplitudo sinyal asli
yang belum termodulasi. Duty Cycle merupakan representasi dari kondisi logika
high dalam suatu periode sinyal dan dinyatakan dalam bentuk (%) dengan range
0% sampai 100%, sebagai contoh jika sinyal berada dalam kondisi high terus
menerus artinya memiliki duty cycle sebesar 100%. Jika waktu sinyal keadaan
high sama dengan keadaan low maka sinyal mempunyai duty cycle sebesar 50%.
PWM adalah suatu jalan atau cara yang efisien dalam menyediakan sejumlah
tegangan listrik antara kondisi high dan kondisi low. Saklar tegangan sederhana
dengan sumber tegangan yang tipikal hanya menyediakan tegangan penuh, ketika
saklar dihidupkan.

11

? ?? ?? ?

V

?? ? ?

?? ?
D.Vm

0

??

??

??

??

?? ??

??

t

Gambar 2.4. Tegangan searah setelah dipenggal
Apabila tegangan searah dipenggal secara teratur seperti tercantum pada gambar
2.4. diatas, yaitu pada waktu ?? dimatikan, ?? dihidupkan kembali, ?? dimatikan
dan seterusnya, maka ada tegangan searah yang secara teratur terputus-putus,
dimana besarnya tergantung pada ? ? ? dan ? ? ? ? , yaitu :
V = D.Vm
Dimana :

? =?

?? ?
?? ? ????

=?

?? ?
?? ?? ?

Keterangan :
D = duty cycle
Vm = Tegangan mutu

Untuk mengeset detak pencacah (counter) dan pewaktu (timer) untuk
membangkitkan sinyal dan besarnya periode PWM.

12

2.4. Pengkondisi Sinyal
Pengkondisi sinyal digunakan untuk mengkondisikan sinyal keluaran PWM dari
ATmega 8535 agar bisa diolah dengan baik oleh transistor - transistor penguat.
Ada beberapa jenis pengkondisi sinyal, diantaranya adalah :

2.4.1. Inverting Amplifier
Inverting amplifier adalah penguat yang memiliki polaritas keluaran berlawanan
dengan polaritas masukannya. Penguatan mutlak inverting amplifier dapat bernilai
kurang dari atau lebih dari 1. Rangkaian penguat inverting amplifier dapat dilihat
pada gambar 2.5 dan persamaannya dituliskan sebagai :
?? = −

??
?
?? ?

Gambar 2.5 Rangkaian Inverting Amplifier

13

2.4.2. Non-inverting Amplifier
Non-inverting amplifier memiliki polaritas keluaran sama dengan polaritas
masukannya. Berbeda dengan inverting amplifier, pada penguat non-inverting
amplifier, penguatannya selalu bernilai lebih dari 1. Rangkaian penguat noninverting amplifier dapat dilihat pada gambar 2.6 dan persamaannya dituliskan
sebagai berikut :
?? = ?

?? + ??
? ??
??

Gambar 2.6 Rangkaian Non-inverting Amplifier

2.5. Mikrokontroler ATmega 8535[1]
Mikrokontroler adalah prosesor mikro yang terdiri dari CPU ditambah dengan
RAM, ROM, I/O ports, dan timer yang jumlahnya tetap dan dikemas dalam satu
chip. Mikrokontroler merupakan salah satu bagian dasar dari suatu sistem
komputer. Seperti umumnya komputer, mikrokontroler adalah alat yang
mengerjakan instruksi-instruksi yang diberikan kepadanya. Artinya, bagian
terpenting dan utama dari suatu sistem terkomputerisasi adalah program itu
sendiri yang dibuat oleh seorang programer. Oleh karena bentuk mikrokontroler

14

yang berukuran kecil, pada umumnya ditujukan untuk melakukan tugas-tugas
yang berorientasi kontrol pada rangkaian yang membutuhkan jumlah komponen
minimum dan biaya rendah. Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4
kelas, yaitu keluaran AtTiny, keluaran AT90Sxx, keluaran ATMega, dan
AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah
memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur yang digunakan, bisa
dikatakan hampir sama.
Dalam penelitian ini digunakan salah satu AVR produk Atmel, yaitu ATmega
8535. Atmel AVR adalah jenis mikrokontroler yang sering dipakai dalam bidang
elektronika dan instrumentasi. Mikrokontroler AVR ini memiliki arsitektur RISC
(Reduce Instruction Set Computer) delapan bit, dimana semua instruksi dikemas
dalam kode 16-bit (16 bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1
(satu) siklus clock. ATmega 8535 dapat beroperasi pada kecepatan maksimal 16
MHz serta memiliki 6 pilihan mode sleep untuk menghemat penggunaan daya
listrik.

15

2.5.1. Arsitektur ATmega 8535[1]
Berikut ini adalah gambaran arsitektur mikrokontroler ATmega 8535 :

Gambar 2.7 Arsitektur Mikrokontroler ATMega 8535
(http://e-belajarelektronika.com/arsitektur-mikrokontroler-avr-atmega-8535/)

16

Dari gambar 2.7. tersebut dapat dilihat bahwa ATMega8535 memiliki bagian
sebagai berikut :
a.

32 saluran I/O (Port A, Port B, Port C, dan Port D)

b.

10 bit 8 Channel ADC (Analog to Digital Converter)

c.

4 channel PWM

d.

6 Sleep Modes : Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-down,
Standby and Extended Standby

e.

3 buah timer/counter

f.

Analog comparator

g.

Watchdog timer dengan osilator internal

h.

512 byte SRAM

i.

512 byte EEPROM

j.

8 kb Flash memory dengan kemampuan Read While Write

k.

Unit interupsi (internal & eksternal)

l.

Port antarmuka SPI8535 “memory map”

m. Port USART untuk komunikasi serial dengan kecepatan maksimal 2,5Mbps
n.

4.5 sampai 5.5V operation, 0 sampai 16MHz

2.5.2. Konfigurasi Pin ATmega8535
Konfigurasi pin ATmega8535 bisa dilihat pada Gambar 2.8 yang secara
fungsional konfigurasi pin ATmega8535 sebagai berikut:
a.

VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan daya.

b.

GND merupakan pin ground.

c.

Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC.

17

d.

Port B (PB0...PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu
Timer/Counter, komparator analog, dan SPI.

e.

Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu
TWI, komparator analog, dan Timer Oscilator.

f.

Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu
komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial.

g.

RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.

h.

XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.

i.

AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.

j.

AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.

Gambar 2.8 Konfigurasi pin mikrokontroler ATmega8535.
(atmel88.blogspot.co.id/2011/07/sistem-kontrol-tertutup-mikrokontroler.html)

18

2.6. IC LM324 (OP Amp)
IC LM324 atau yang biasa disebut operational amplifier (op amp) merupakan
sebuah chip IC yang dapat digunakan sebagai penguat tegangan DC maupun
tegangan AC, atau sebagai komparator.Dalam satu buah IC LM324 terdapat 4
buah operational amplifier. Berikut ini adalah penampakan fisik dari IC LM324:

Gambar 2.9 Bentuk Fisik IC LM324
(http://www.componentsindia.com/product.php?id_product=58)

Konfigurasi Pin IC LM324
Konfigurasi pin IC LM324 bisa dilihat pada Gambar 2.9 yang secara fungsional
konfigurasi pin IC LM324 sebagai berikut:
a.

Output 1, merupakan pin yang berfungsi sebagai pin keluaran hasil penguatan
sinyal masukan pada pin input 1.

b.

Input 1 (-), merupakan pin masukan inverting amplifier 1.

c.

Input 1 (+), merupakan pin masukan inverting amplifier 1.

d.

VCC, merupakan pin catu daya.

e.

Input 2 (+), merupakan pin masukan inverting amplifier 2.

19

f.

Input 2 (-), merupakan pin masukan inverting amplifier 2.

g.

Output 2, merupakan pin yang berfungsi sebagai pin keluaran hasil penguatan
sinyal masukan pada pin input 2.

h.

Output 3, merupakan pin yang berfungsi sebagai pin keluaran hasil penguatan
sinyal masukan pada pin input 3.

i.

Input 3 (-), merupakan pin masukan inverting amplifier 3.

j.

Input 3 (-), merupakan pin masukan inverting amplifier 3.

k.

GND, merupakan pin ground.

l.

Input 4 (+), merupakan pin masukan inverting amplifier 4.

m. Input 4 (-), merupakan pin masukan inverting amplifier 4.
n.

Output 4, merupakan pin yang berfungsi sebagai pin keluaran hasil penguatan
sinyal masukan pada pin input 4.

Gambar 2.10. Konfigurasi pin IC LM324.
(http://fajar-el-ridikc.blogspot.com/2014/08/fungsi-op-amp-operational-amplifieric.html#.VnYeofl97IU)
2.7. Transistor
Transistor adalah komponen elektronika semikonduktor yang memiliki 3 kaki
elektroda, yaitu Basis (Dasar), Kolektor (Pengumpul) dan Emitor (Pemancar).
Komponen ini berfungsi sebagai penguat, pemutus dan penyambung (switching),

20

stabilitasi tegangan, modulasi sinyal dan masih banyak lagi fungsi lainnya. Selain
itu, transistor juga dapat digunakan sebagai kran listrik sehingga dapat
mengalirkan listrik dengan sangat akurat dan sumber listriknya.

Gambar 2.11. Transistor
(http://komponenelektronika.biz/pengertian-transistor.html)
2.8. LCD ( Liquid Crystal Display )
LCD adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai
penampil utama. LCD bisa memunculkan gambar atau tulisan dikarenakan
terdapat banyak sekali titik cahaya (pixel) yang terdiri dari satu buah kristal cair
sebagai sebuah titik cahaya.

Gambar 2.12. LCD Karakter 2x16
(bekoy.wordpress.com/2012/02/15/pemrograman-lcd-karakter-2x16menggunakan-cv-avr/)

21

LCD yang akan digunakan dalam pembuatan alat ini adalah LCD dengan tipe
karakter 2 x 16 yaitu alat penampil yang dibuat pabrikan umum dijual dipasaran
standar dan dapat menampilkan karakter 2 baris dengan tiap baris 16 karakter.
Pada pembuatan tugas akhir ini, LCD akan digunakan sebagai penampil kondisi
tegangan dengan pembacaan nilai ADC pada PORT mikrokontroler. Berikut tabel
pin LCD 2X16.
Tabel 2.1. Susunan kaki LCD 2X16
No.

Nama Pin

Deskripsi

Port

1

VCC

+5V

VCC

2

GND

0V

GND

3

VEE

Tegangan kontras LCD

4

RS

Register Select, 0 = Input intruksi, 1 = Input data

PD0

5

R/W

1 =Read; 0 = Write

PD1

6

E

Enable Clock

PD2

7

D4

Data Bus 4

PD4

8

D5

Data Bus 5

PD5

9

D6

Data Bus 6

PD6

10

D7

Data Bus 7

PD7

11

Anoda

Tegangan positif backlight

12

Katoda

Tegangan negatif backlight

Perlu diketahui, driver LCD seperti ini memiliki dua register yang aksesnya diatur
menggunakan pin RS. pada saat RS berlogika 0, register yang diakses adalah
perintah , sedangkan pada saat RS berlogika 1, register yang diakses adalah
register data

22

2.9. Keypad
Ketypad adalah suatu alat kunci matriks yang memungkinkan pengguna
memasukkan informasi ke alat atau perangkat lainnya. Keypad umumnya
digunakan pada pesawat telepon digital, handphone, aplikasi untuk sistem
pengamanan seperti digital key, dan lain sebagainya. Keypad mempunyai banyak
ukuran, seperti keypad 4x1, keypad 4x2, keypad 4x3, dan keypad 4x4. Makna dari
penulisan keypad BxK adalah B menyatakan banyaknya baris pada keypad, dan K
menyatakan banyaknya kolom pada keypad.

Gambar 2.13. Keypad 4x4
(https://www.parallax.com/product/27899)

Jika dibongkar dalamnya modul ini dan digambarkan diagram skematiknya, maka
dapat dilihat pada gambar 2.14.

23

Gambar 2.14. Diagram skematik keypad 4x4
Ada 16 buah tombol pushbutton yang dirancang sedemikian hingga menjadi 4
jalur kolom (K1,K2,K3,K4) dan 4 jalur baris (B1,B2,B3,B4). Dari kontruksi ini,
didapatkan data-data karakteristiknya sebagai berikut :
1.

jika tidak ada penekanan tombol sama sekali, maka semua jalur akan saling
lepas (tidak ada yang tersambung)

2.

Tidak ada satu kondisipun yang memungkinkan terjadinya persambungan
antar sesama jalur kolom atau antar sesama jalur baris, kecuali ada penekanan
lebih dari satu tombol. Misalnya tombol 1 dan tombol 2 ditekan bersamaan,
maka K1-K2-B1 akan tersambung.

3.

Untuk penekanan hanya satu tombol, maka hanya terjadi persambungan
antara jalur kolom dan jalur baris yang terhubung pada tombol yang ditekan
tersebut. Misalnya, jika 1 ditekan, maka K1-B1 akan tersambung

24

Karena pada kebanyakan aplikasi hanya diperlukan pendeteksian terhadap
penekanan satu tombol saja, maka selanjutnya akan dibahas penanganan terhadap
penekanan satu tombol saja dan mengabaikan penekanan lebih dari satu tombol.

2.10. Transformator
Transformator atau sering disingkat dengan istilah Trafo adalah suatu alat listrik
yang dapat mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang lain. Maksud dari
pengubahan taraf tersebut diantaranya seperti menurunkan Tegangan AC dari
220VAC ke 12 VAC ataupun menaikkan Tegangan dari 110VAC ke 220 VAC.
Transformator atau Trafo ini bekerja berdasarkan prinsip Induksi Elektromagnet
dan hanya dapat bekerja pada tegangan yang berarus bolak balik (AC). Tegangan
masukan bolak-balik yang membentangi primer menimbulkan fluks magnet yang
idealnya semua bersambung dengan lilitan sekunder. Fluks bolak-balik ini
menginduksikan GGL dalam lilitan sekunder. Jika efisiensi sempurna, semua
daya pada lilitan primer akan dilimpahkan ke lilitan sekunder.

Gambar 2.15. Bentuk dan simbol transformator
(http://teknikelektronika.com/pengertian-transformator-prinsip-kerja-trafo)

25

Trafo yang banyak digunakan dalam rangkaian elektronika adalah Trafo StepDown. Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih sedikit daripada
lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan. Transformator jenis
ini sangat mudah ditemui, terutama dalam adaptor AC-DC.

2.11. Pemrograman Mikrokontroller
1.

Bahasa C[1]

Bahasa pemrograman C merupakan salah satu bahasa pemrograman komputer.
Dibuat pada tahun 1972 oleh Dennis Ritchie untuk Sistem Operasi Unix di Bell
Telephone Laboratories. Meskipun C dibuat untuk memprogram sistem dan
jaringan

komputer

namun

bahasa

ini

juga

sering

digunakan

dalam

mengembangkan software aplikasi. C juga banyak dipakai oleh berbagai jenis
platform sistem operasi dan arsitektur komputer, bahkan terdapat beberepa
compiler yang sangat populer telah tersedia. C secara luar biasa memengaruhi
bahasa populer lainnya, terutama C++ yang merupakan extensi dari C.
2.

CodeVision AVR

Dalam memprogram chip mikrokontroller atmega8535 pada proyek tugas akhir
ini digunakan software CodeVision AVR. Code vision AVR merupakan Software
untuk membuat code program microcontroller AVR. kebanyakan programmer
memakai software ini karena fasilitas-fasilitas yang disediakan CodeVision AVR
sangat memudahkan bagi programmer dalam membuat code. HP InfoTech
menyajikan versi baru (lebih dari 9500 pengguna terdaftar) yang paling populer C
Compiler komersial untuk Atmel AVR.

III. METODE PENELITIAN

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian tugas akhir ini dilakukan di laboratorium Teknik Kendali Jurusan
Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Lampung yang dilaksanakan mulai
dari bulan November 2014 s/d Desember 2015.

3.2. Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam perancangan Catu Daya DC ini yaitu :
1.

Multi tester.

2.

Osiloskop.

3.

Project board sebagai sarana uji coba rangkaian sebelum diterapkan ke PCB.

4.

Komputer dan software pendukungnya, antara lain: Codevision AVR, Dip
Trace, Proteus, Extreme burner dan Microsoft Office 2007.

5.

Downloader untuk ATmega8535.

6.

Solder dan peralatan yang berguna dalam pembuatan jalur PCB.

7.

Divice

Pengendali,

Mikrokontroler

ATmega8535

penunjangnya.
8.

Penguatan operasional (Op-Amp) IC LM324.

beserta

komponen

27

9.

Penguat Arus, Transistor 2N3055.

10. Konektor, spacer, kabel penghubung dan komponen-komponen elektronika
lain yang dibutuhkan.
11. Penampil LCD 2x16.
12. Keypad 4x4
13. Komponen catu daya +9Vdc, +12Vdc dan +28Vdc.
14. Saklar, fuse dan kabel power
15. Kipas 12Volt 1 buah.
16. Transformator 5Amper
17. Papan acrylic dan siku alumunium sebagai bahan membuat kotak.
18. Grinda, bor, tang, obeng dan pisau cutter sebagai alat bantu untuk membuat
kotak

3.3. Metode Kerja
Untuk menyelesaikan tugas akhir ini diperlukan langkah kerja yang jelas guna
mencapai hasil akhir yang diinginkan. Langkah kerja pengerjaan tugas akhir ini
ditunjukkan pada Gambar 3.1. di bawah ini :

28

Mulai

studi Literatur

Penentuan Spesifikasi
Sistem

Perancangan Sistem

Realisasi Perangkat Keras
& Program

tidak

Pengujian Blok Sistem

tidak
tidak

Berhasil ?

Berhasil ?

Perbaikan

ya
ya
Pengujian Sistem

tidak

Berhasil?

Perbaikan

Berhasil?
ya

ya

Pengambilan Data

Analisa & Pembahasan

Selesai

Gambar 3.1. Diagram alir penelitian

29

3.4. Studi Literatur
Pada studi literatur, dilakukan pengumpulan informasi dan literatur yang
menunjang penelitian, antara lain :
a.

Mempelajari sistem kendali PI (Proportional-Integral) yang akan diterapkan
pada sistem

b.

Mempelajari penggunaan mikrokontroler, dan modul-modul pendukung yang
terdapat pada mikrokontroler ATmega8535.

c.

Mempelajari prinsip penguatan daya.

d.

Mempelajari metode scanning keypad.

e.

Mempelajari penggunaan LCD 2x16.

3.5. Spesifikasi Rancangan
Sistem yang akan direalisasikan adalah sebuah Catu Daya DC 1V - 20V, yang
mampu mempertahankan nilai tegangan apabila terjadi drop ketika pembebanan.
Besarnya nilai tegangan yang akan dihasilkan rangkaian penguat daya akan diatur
oleh mikrokontroler yaitu dengan mengubah besarnya duty cycle yang masuk ke
rangkaian penguat daya. Siklus kerja atau duty cycle sebuah gelombang
didefinisikan sebagai berikut :

D=

?? ?
(? ? ? ? ? ? ? ? )

=

?? ?
? ?? ?? ?

Tegangan keluaran dapat bervariasi dengan duty-cycle dan dapat dirumusan
sebagai berikut,
? ? ? ? = ? x ??

30

Sehingga,

?? ? ? =

?? ?
? ?? ?? ?

x ??

Gambar 3.2. Gelombang kotak (pulsa)

3.6. Spesifikasi Alat
Spesifikasi peralatan yang digunakan untuk membangun Catu Daya DC ini
adalah:
a.

Keypad matrix 4x4, berfungsi sebagai masukan tegangan referensi (set point)
yang akan dihasilkan

b.

Menggunakan Liquid Crystal Display (LCD) 16 x 2 sebagai penampil set
point.

c.

Device pengendali menggunakan mikrokontroler ATmega8535, difungsikan
untuk membaca masukan dari keypad, menampilkan nilai tegangan pada
LCD dan mengatur besarnya nilai tegangan keluaran serta melakukan
mekanisme pengendalian tegangan apabila terjadi drop tegangan akibat
pembebanan.

31

d