Desain Pembuatan Modul Mikrokontroler
Seminar Nasional Hasil-hasil Penelitian Teknologi, MIPA dan Pendidikan Vokasi
390
Pengumpulan data dilakukan dengan melalui dua tahapan yaitu : a. Pengujian dan Pengamatan
Pengujian dan pengamatan ini dimaksudkan untuk mengetahui unjuk kerja modul mikrokontroler sebagai modul praktikum mikrokontroler dengan validasi dari
ahli materi. b. Angket
Angket merupakan teknik pengumpulan data yang dilakukan dengan memberi seperangkat pertanyaan atau pernyataan tertulis kepada responden untuk dijawabnya
Sugiyono, 2006: 199. Dalam penelitian ini angket digunakan untuk menilai kelayakan yang digunakan untuk pembelajaran pada matakuliah praktek
mikrokontroler. Responden yang dilibatkan dalam pengambilan data adalah ahli dalam materi
pembelajaran dan mahasiswa yang mengambil matakuliah mikrokontroler. Hasil penelitian kemudian diuji dan dianalisis.
5. Instrumen Penelitian Menurut Sugiyono 2006: 148 instrumen penelitian adalah suatu alat yang
digunakan untuk mengukur fenomena alam maupun untuk mengukur fenomena sosial yang diamati secara spesifik. Semua fenomena tersebut disebut variabel penelitian.
Jadi instrumen penelitian merupakan alat bantu yang digunakan pada waktu meneliti. Untuk memperoleh data tentang pengujian dan pengamatan maka instrumen
yang digunakan adalah alat ukur berupa multimeter dan panel indikator. Sedangkan untuk mengetahui kelayakan digunakan instrumen berupa angket.
Hasil Penelitian Dan Pembahasan
Hasil Penelitian Penelitian ini terdiri dari dua tahap yaitu pembuatan modul sendiri oleh mahasiswa
kemudian diamati unjuk kerjanya, dan uji kelayakan dengan meminta pendapat setelah menggunakan. Selain itu juga meminta pendapat ahli materi dan pengampu matakuliah
yang kompeten dalam bidangnya.
Seminar Nasional Hasil-hasil Penelitian Teknologi, MIPA dan Pendidikan Vokasi
391
1. Hasil Unjuk Kerja Alat Sistem minimum mikrokontroler secara perangkat keras dilakukan pengujian tegangan
dan hasilnya: No.
Point pengukuran Hasil pengukuran
1 Tegangan Utama Power Supply
4.75 volt 2
Tegangan masuk mikrokontroler Vcc 4.75 volt
Selain itu juga dilakukan uji sambungan pada PCB dengan pengukuran koneksitas pada titik persambungan. Sedangkan untuk downloader juga dilakukan pengujian yang sama
dan hasilnya: No.
Point pengukuran Hasil pengukuran
1 Tegangan Utama Power Supply
4.75 volt 2
Tegangan masuk mikrokontroler ATmega8 4.75 volt
Komponen perangkat keras secara keseluruhan dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 2. Modul Mikrokontroler AVR Pengujian yang lain dilakukan dengan perangkat lunak sebagai berikut:
Seminar Nasional Hasil-hasil Penelitian Teknologi, MIPA dan Pendidikan Vokasi
392
a Pengujian driver usb pada downloader dengan instalasi driver usb dan kemudian dicek pada device manager. Apabila namanya USBasp sudah muncul berarti usb
downloader sudah dikenali dan siap untuk dipergunakan, akan tetapi apabila belum muncul maka instalasi driver belum berhasil dan harus diulang.
Gambar 3. Seting Driver USBASP b Pengujian unjuk kerja downloader dengan menghubungkannya ke sistem minimum
kabel tidak
boleh terbalik,
setelah itu
cek dengan
perintah: avrdude
–c usbasp –p ? Jika muncul daftar nama-nama ic yang bisa didownload berarti benar, kalau belum
muncul nama-nama tersebut maka masih salah.
Gambar 4. Testing Downloader USBASP
Seminar Nasional Hasil-hasil Penelitian Teknologi, MIPA dan Pendidikan Vokasi
393
c Pengujian selanjutnya unjuk kerja mikrokontroler dengan cek IO input-output. Apabila semua IO sudah bekerja sebagaimana mestinya maka mikrokontroler siap
untuk diaplikasikan. Cara pengetesannya dengan program sebagai berikut: program cek output
include avrio.h include utildelay.h
define PORTLED PORTD define DDRLED DDRD
void Delay_msint ms { forint i=0; i=ms; i++ {
_delay_ms1;}; } int main void {
Unsigned char temp=0x01; DDRLED=0xFF; While1 {
PORTLED=temp; Delay_ms500;
temp=temp1 | temp7 } return0; }
sedangkan untuk cek input program sebagai berikut: program cek input
include avrio.h include utildelay.h
define PORTLED PORTB define DDRLED DDRB
define DDRPAD DDRC define PORTPAD PORTC
definePINPAD PINC define P_1ROL 0
define P_2ROL 1 define P_1ROR 2
define P_2ROR 3 void Delay_msint ms {
forint i=0; i=ms; i++ { _delay_ms1;}; }
int main void { Unsigned char temp=0x01;
Seminar Nasional Hasil-hasil Penelitian Teknologi, MIPA dan Pendidikan Vokasi
394
DDRLED=0xFF; DDRPAD=0x00;
PORTPAD=0xFF; While1 {
Ifbit_is_clear PINPAD,P_1ROL { Delay_ms200;
temp=temp1 | temp7; PORTLED=temp; };
Ifbit_is_clear PINPAD,P_2ROL { Delay_ms200;
temp=temp2 | temp7; PORTLED=temp; };
Ifbit_is_clear PINPAD,P_1ROR { Delay_ms200;
temp=temp1 | temp7; PORTLED=temp; };
Ifbit_is_clear PINPAD,P_2ROR { Delay_ms200;
temp=temp2 | temp7; PORTLED=temp; };
}; return 0; }
2. Hasil Angket Angket ada 2 buah yaitu untuk ahli materi yang digunakan untuk uji validasi isi, untuk
mahasiswa untuk uji kemanfaatan modul. Angket tersebut diskor dengan skala Likert sebagai berikut:
Jawaban Skor
Prosentase Sangat layak
5 81 - 100
Layak 4
61-80 Cukup layak
3 41-60
Kurang layak 2
21-40 Sangat tidak layak
1 20
a Hasil uji validasi isi Pengujian ini ada 10 butir indikator seperti berikut:
No. Indikator
1 Kesesuaian materi dengan tuntutan kompetensi
Seminar Nasional Hasil-hasil Penelitian Teknologi, MIPA dan Pendidikan Vokasi
395
2 Kesesuaian materi dengan pokok bahasan
3 Keruntutan materi
4 Kedalaman materi
5 Tingkat kesulitan pemahaman materi
6 Pemberian latihan untuk pemahaman konsep
7 Sistematika penyajian materi
8 Kejelasan petunjuk percobaan
9 Kesesuaian materi dengan kompetensi pengujian aspek kognitif
10 Kesesuaian materi dengan kompetensi pengujian aspek psikomotorik
Hasil pengujian seperti berikut: No. Indikator
ΣSkor1 ΣSkor2
ΣSkor3 ΣSkor4
ΣSkor5 1
1 2
1 3
1 4
1 5
1 6
1 7
1 8
1 9
1 10
1
Dari tabel di atas terlihat bahwa secara keseluruhan uji validasi materi layak untuk dipakai dalam praktek mikrokontroler.
b Hasil uji kelayakan modul dari mahasiswa Butir-butir indicator penilaian untuk uji kelayakan dari mahasiswa sebagai berikut:
No. Indikator
1 Kesesuaian materi dengan tuntutan kompetensi
2 Kesesuaian materi dengan pokok bahasan yang disajikan
3 Keruntutan materi yang disajikan
4 Kedalaman materi yang disajikan
5 Tingkat kesulitan pemahaman materi
6 Pemberian latihan untuk pemahaman konsep
7 Sistematika penyajian materi
Seminar Nasional Hasil-hasil Penelitian Teknologi, MIPA dan Pendidikan Vokasi
396
8 Kejelasan petunjuk percobaan
9 Kelengkapan fasilitas modul untuk praktikum mikrokontroler
10 Komposisi penempatan komponen yang digunakan
11 Kemudahan penggunaan modul untuk praktikum
12 Relevansi dengan matakuliah praktek mikrokontroler
13 Daya tarik dari tampilan fisik modul praktek mikrokontroler
14 Mempermudah pemahaman mahasiswa dalam aspek kognitif
15 Mempermudah pemahaman mahasiswa dalam aspek psikomotorik
16 Menumbuhkan motivasi praktek
17 Kemudahan penyimpanan modul praktek
Tabulasi prosentasi untuk uji kelayakankemanfaatan : No.
Indikator ΣSkor1
ΣSkor2 ΣSkor3
ΣSkor4 ΣSkor5
cukup layak61
1 10
25 15
35 15
65 2
5 25
35 25
10 70
3 30
35 25
10 70
4 5
25 30
30 10
70 5
5 20
30 30
15 75
6 15
15 20
40 10
70 7
30 50
15 5
70 8
10 25
30 30
5 65
9 10
20 45
15 10
70 10
20 15
40 25
65 11
10 20
40 20
10 70
12 10
20 25
25 20
70 13
15 20
35 25
5 65
14 10
20 40
15 15
70 15
10 10
40 25
15 80
16 10
20 25
15 30
70 17
10 10
40 25
15 80
Hasil dari tabulasi prosentase nampak hasil akumulasi untuk kategori cukup layak sangat memenuhi syarat untuk unji kelayakan, walaupun ada beberapa indikator
yang hanya 65 tetapi sudah cukup memenuhi.
Seminar Nasional Hasil-hasil Penelitian Teknologi, MIPA dan Pendidikan Vokasi
397
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan maka dapat dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1. Unjuk kerja secara perangkat keras hasilnya sangat handal karena didua point pengukuran menunjukkan tegangan yang stabil yaitu 4.75 Volt, baik untuk Sistem
Minimum Mikrokontroler maupun Downloader. Secara perangkat lunak diuji dengan program, dan hasilnya untuk driver USBASP telah
terinstalasi secara sempurna dapat dilihat pada gambar 3. Program Downloader dapat bekerja dengan sempurna, dites dengan perintah avrdude
–c usbasp –p ? sukses jika mengeluarkan daftar jenis-jenis mikrokontroler yang dapat didownload gambar 4.. Uji
perangkat lunak yang lain yaitu tes input dan output dengan program seperti dalam pembahasan, hasilnya semua input dan output mengeluarkan data secara sempurna.
2. Modul Mikrokontroler AVR ini dapat dipergunakan untuk matakuliah praktikum karena secara materi memenuhi persyaratan kompetensi. Penilaian dengan rentang nilai
1-5 didapatkan 6 dari 10 item dinilai 5 nilai tertinggi, dan 4 item dinilai 4 oleh validator isi. Jadi dari hasil validasi menggambarkan bahwa modul ini sangat layak
untuk digunakan. Sedangkan secara kemanfaatan divalidasi oleh mahasiswa menunjukkan bahwa rata-rata
hampir semua item prosentasinya 70 dan 75, bahkan ada yang 80, walaupun ada 3 item yang prosentasinya 65. Hasil ini menunjukkan bahwa kemanfaatan Modul ini
sangat layak untuk dipakai sebagai modul praktikum
Implikasi
Modul ini sangat sederhana dan murah, dengan melihat uji kelayakan dan kemanfaatan di atas maka dapatlah kiranya dikembangkan sebagai Modul Praktikum
Mikrokontoler AVR. Bahkan dimungkinkan mahasiswa dapat mengembangkan sendiri modul tesebut untuk pemakaian yang lebih luas atau lebih kompleks dalam aplikasinya.
Sebagai contoh tahapan terakhir dari penelitian ini mahasiswa diberikan proyek untuk membuat Line Follower Robot Robot Penjejak Garis, dengan mudah mahasiswa dapat
merakitnya dan mengembangkannya. Melihat hasil yang demikian besar harapan peneliti
Seminar Nasional Hasil-hasil Penelitian Teknologi, MIPA dan Pendidikan Vokasi
398
bahwa Mikrokontroler sebagai matakuliah pokok pembangun kompetensi jurusan elektronika dapat dikuasai sepenuhnya dan dikembangkan seluas-luasnya.
DAFTAR PUSTAKA
Budiharto Widodo, 2008, Panduan Praktikum Mikrokontroler AVR ATMega 16, Elex Media Komputindo: Jakarta.
Depdiknas. 2004. Peningkatan Kualitas Pembelajaran.
James C. Adam. Project Oriented Learning Experience. http:www.chibardun.com~jcadamshtmloutmore2.html. 16042009
John Catsoulis,2005, Designing Embedded Hardware, OReilly Media.Inc. Lukito Edi.Teknologi Informasi dalam PBL untuk Bidang Keteknikan. Workshop TI
M. Ary Heryanto, dkk., 2008, Pemrograman Bahasa C untuk Mikrokontroler Atmega 8535, Andi Offset: Yogyakarta.
M.Mitescu I. Susnea, 2005, Microcontroller in Practice, Springer Berlin Heidelberg. Michael Barr, 2006, Anthony Massa, Programming Embedded Systems, OReilly
Media.Inc.
Mulyasa.2003. Kurikulum Berbasis Kompetensi, konsep, karakteristik dan implementasi.
Bandung : PT. Remaja Rosdakarya. Oemar Hamalik. 2003. Proses Belajar Mengajar. Jakarta : Bumi Aksara.
Sarwono, Jonathan, 2006, Metode Penelitian Kuantitatif Kualitatif, Graha Ilmu: Yogyakarta.
Sugiyono, 2006, Metode Penelitian Pendidikan Pendekatan Kuantitatif, Kualitatif, dan RD
, Alfabeta: Bandung. Umi Rochayati. 2008. Modul Digital Buatan Sendiri Sebagai Modul Praktikum Untuk
Pembelajaran Praktek Elektronika Digital . Penelitian
............, 2002. Kurikulum Program Studi Pendidikan Teknik Elektronika
Seminar Nasional Hasil-hasil Penelitian Teknologi, MIPA dan Pendidikan Vokasi
399
SISTEM PEMICU OPTIS IC 555-MOC 3021 SEBAGAI PENGENDALI DAYA LISTRIK
Herlambang Sigit Pramono
Staf Pengajar Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta herlambangpramonoyahoo.com
Abstrak Pada rangkaian pengendali daya listrik, penggunaan TCA 785 dan trafo pulsa
keluaran Siemens sebagai komponen pemicu SCRTRIAC ditemui masih mengandung kelemahan diantaranya harganya yang mahal dan juga sulitnya mencari komponen
pengganti jika terjadi kerusakan. Hal ini yang mendorong peneliti untuk mencoba IC 555- MOC 3021 sebagai pengganti TCA 785. Tujuan dari penelitian ini adalah membuat sistem
pemicuan dengan pemicu optis dengan sudut pemicuan sekecil mungkin atau mendekati sudut nol. Metode penelitian yang dilakukan adalah eksperimen laboratorium, dengan
pembuatan unit eksperimen sedangkan pengamatan kinerjanya didukung dengan beberapa peralatan bantu dan instrument ukur. Rancang bangun rangkaian dilakukan dengan
memajukan rangkaian sinkronasi pemicu dari IC 555 sebesar 36
o
sebelum sudut 0
o
, baik untuk rangkaian picu SCR maupun TRIAC. Hasil penelitian didapatkan perbaikan kinerja
seperti yang diharapkan yaitu pemicuan pada sudut 0
o
menghasilkan sudut 9
o
pada rangkaian SCR dan 27
o
untuk rangkaian TRIAC. Sedang pada sudut selain 0
o
, menghasilkan kinerja yang sama dengan rangkaian yang menggunakan IC TCA 785 dan
trafo pulsa. Kata kunci: IC 555-MOC 3021, pemicu optis, pengendali daya
Pendahuluan
Penggunaan IC TCA 785 dan trafo pulsa dari Siemens sebagai pemicu SCRTriac mengandung banyak kelemahan, yaitu selain harganya yang mahal juga sulitnya
komponen tersebut diperoleh di pasaran. Hasil penelitian Haryanto 2005 yang memanfaatkan IC 555 dan kopling optis dengan MOC 3021 dari Motorola sebagai
pengganti TCA dan trafo arus, kinerjanya belum memuaskan, khususnya pada pemicuan sudut 0
o
, yang menghasilkan sudut yang masih cukup besar. Tujuan penelitian ini adalah untuk merancang sistem pemicu SCRTriac dengan
IC 555-MOC 3021 dengan metode memajukan sudut picu tersinkron pada masukan IC 555
Seminar Nasional Hasil-hasil Penelitian Teknologi, MIPA dan Pendidikan Vokasi
400
untuk memperbaiki kinerjanya, sehingga bisa mengatasi kelemahan pada sudut yang kecil. Upaya ini perlu dilakukan karena sistem pemicu merupakan rangkaian yang sangat penting
pada bidang lsitrik khususnya untuk pengendalian daya listrik.
Pemicu Optik IC 555
IC 555 merupakan IC serbaguna yang diciptakan sebagai untai multivibrator tak stabil maupun multivibrator monostabil yang harganya cukup murah Savant, Roden,
Carpenter.,1987.,Boylestad,Nashelsky 1992. Dengan menyinkronkan pulsa pemicu IC 555 dengan fasa jaringan listrik, maka fungsinya sebagai multivibrator monostabil dapat
dimanfaatkan bagi sistem pemicu SCR dan Triac untuk mengatur daya listrik yang akan diberikan ke beban . Gambar 1 memperlihatkan diagram blok IC 555 sebagai
multivibrator monostabil disertai dengan bentuk geombang masukan pemicu dan keluarannya. Dari gambar tersebut dapat diamati bahwa jika pulsa pemicu diambil dari
jaringan listrik dan munculnya pulsa sinkron dengan lintasan nol, maka akan dihasilkan pulsa-pulsa keluaran yang pewaktuannya juga sinkron dengan jaringan listrik Dengan
dasar pemikiran seperti ini, pulsa keluaran IC 555 dapat digunakan untuk memicu SCRTriac pada sudut pemicuan yang tetap, sesuai dengan pewaktuan yang diinginkan.
Permasalahan yang timbul adalah bahwa permulaan pulsa tebing depan keluaran selalu tetap mulainya, yakni tergantung saat mulainya pulsa pemicu masukan. Dikarenakan pulsa
pemicu masukan akan disinkronkan dengan jaringan, maka pulsa pemicu akan selalu muncul pada sudut fasa jaringan yang besarnya tetap.
7 6
4 8
5 1
2 3
+ C1
+ C2
R1
pulsa sinyal keluaran sinyal picu masukan
+Vcc
T T=1,1 x R1 x C1
picu masukan keluaran
Gambar 1. Diagram Blok IC 555 sebagai Multivibrator Monostabil.
Seminar Nasional Hasil-hasil Penelitian Teknologi, MIPA dan Pendidikan Vokasi
401
Untuk mengatur daya beban melalui SCR maupun Triac, kedua peranti ini harus dipicu pada sudut fasa jaringan yang dapat diatur dari 0
o
sampai 180
o
agar beban memperoleh daya listrik sesuai dengan pengaturan yang diinginkan, maka pemanfaatan IC
555 sebagai pemicu haruslah menggunakan tebing belakang pulsa keluaran yang dapat diatur-atur kedudukannya dari 0
o
sampai 180
o
sesuai dengan formula 1,1 R1C1 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Dengan mengacu pada frekuensi jaringan listrik PLN
sebesar 50 Hertz, maka waktu periode penuhnya adalah 150 detik atau 20 milidetik. Dikarenakan pemicuan SCR hanya merentang dari 0
o
sampai 180
o
,maka lebar pulsa keluaran IC 555 haruslah dapat diatur merentang sampai setengah periode gelombang
yakni 20 milidetik. Dengan memilih R1 sebesar 50 kilo Ohm dan berupa potensiometer untuk mengatur lebar pulsa keluaran, maka berdasar formula diatas diperoleh C1 sebesar
0,360 uF, atau dengan nilai standar pasar, merupakan bentuk paralel antara 0,33 uF dan 0,033 uF.
BC547B
BC547B
R2
R3
4k7
4k7 15k
15k
D1
D2
1N4148 1N4148
5V6
5V6 0,22uF
0,22uF
T1 1
5 6
4 8
14011
1 2
3
14
7
14011
1 2
3
14
7
+12V
+12V 220V
9V 9V
ke pemicu IC555
ke pemicu IC555
Gambar 2 Sistem Penyinkron Jaringan dan Pemicu bagi IC 555 Untuk keperluan pemicuan IC 555 dengan adanya diode zener pada basis ketika
siklus tegangan jaringan masih bernilai tinggi akan menyebabkan transistor menghantar. Dengan cara ini dapat dihasilkan pulsa penyinkron yang lebih dulu muncul sebelum
tegangan jaringan melintasi titik nol-nya. Dengan kata lain, IC 555 akan dipicu mendahului sudut nol tegangan jaringan. Hal ini juga akan memberikan kesempatan tebing
Seminar Nasional Hasil-hasil Penelitian Teknologi, MIPA dan Pendidikan Vokasi
402
belakang pulsa keluaran IC555 terjadi sebelum sudut nol. Pemasangan gerbang logika 14011 diperlukan untuk menghasilkan bentuk pulsa penyinkron yang akan diumpankan ke
IC 555.
Pemicu Optik MOC 3021
MOC 3021 merupakan diac optokopler, yang memiliki diode inframerah pada masukannya dan sebuah diac diode ac thyristor pada keluarannya. Dengan demikian, diac
akan mengantarkan arus listrik jika menerima cahaya dari diode inframerah, sedangkan diode infra merahnya akan memancarkan cahaya inframerah jika ia mendapat tegangan
pada masukannya. Rangkaian MOC 3021 diperlihatkan pada Gambar 3 .
MOC3021
1 2
6
4
Gambar 3 Diagram Listrik MOC 3021 Pada hubungannya dengan cara kerja IC 555, maka diode inframerah pada MOC
harus dapat dinyalakan dengan tebing belakang pulsa keluaran IC, yakni transisi dari tinggi ke rendah. Sementara itu, keluaran MOC 3021 yang berupa diac dihubung deret dengan
dengan resistor pemicu SCRTriac. Rangkaian MOC sebagai pemicu SCRTriac diilustrasikan dalam Gambar 4.
MOC3021 1
2
6
4
MOC3021 1
2
6
4
TRIAC SCR
R1 R2
R3 R4
beban beban
jaringan jaringan
Gambar 4 Hubungan MOC 3021 dengan SCR
Seminar Nasional Hasil-hasil Penelitian Teknologi, MIPA dan Pendidikan Vokasi
403
Pada rangkaian Gambar 5, saat keluaran IC 555 tinggi maka transistor NPNBC 547 akan menghantar penuh sehingga diode infra merah pada MOC 3021 dihubung singkat.
Sebaliknya jika tegangan keluaran IC 555 rendah maka transistor akan mati off sehingga diode infra merah pada MOC 3021 dialiri arus dari tegangan sumber. Dengan cara ini,
maka MOC akan mulai memicu SCRTriac pada saat tegangan keluaran IC 555 berubah dari tinggi menuju rendah. Dengan demikian SCRTriac akan dipicu oleh tebing belakang
pulsa keluaran IC 555.
MOC3021 1
2 6
4
BC 547B +VCC
dari keluaran IC 555
Gambar 5 Hubungan IC 555 dengan MOC 3021 melalui Transistor NPN
Metode Penelitian
Metode penelitian adalah eksperimen rancang bangun. melalui pembuatan alat sebagai modul eksperimen, yang pengamatan kinerja alat tersebut didukung dengan
beberapa peralatan bantu dan instrument ukur.