Rangkaian dan Pengujian Sistem Kontrol Aliran Air Dengan Mikrokontroler Atmega8535 Dan Pemograman C

T : Waktu (s)
BAB 3
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

Rangkaian dan Pengujian Sistem Control Aliran Air dengan Mikrokontroler
ATMega8535 Dan Pemrograman C ini memiliki beberapa rangkaian-rangkaian
dan perancangannya serta sistem flowchartnya, diantaranya :
3.1.

Diagram Blok Rangkaian

Suplay

Pompa air

Sensor water
Flow

Display

Tabung

Air
Tombol
1 Liter

Mikrokontroler

Driver
Relay

Tombol
2 Liter
Tombol
3 Liter
Tombol
Reset

Gambar 3.1.Diagram Blok Sistem
3.1.1. Fungsi Tiap Blok
1. Blok mikrokontroller

: Mengkonversi data dari sensor ke LCD.

2. Blok Sensor Water flow

: Sebagai Sensor untuk memberikan pulsa ke

34

Mikrokontroler.
3. Blok Pompa air

: Sebagai Pompa, untuk mengalirkan air ke
Sensor.

4. Blok Display

: Sebagai output tampilan dari Sensor.

5. Blok power supply

: Sebagai penyedia tegangan ke sistem dan
Sensor.

6. Blok Relay

: Sebagai saklar untuk menghidupkan dan
mematikan pompa apabila inputan = output
kecepatan kendaraan melebihi batas.

7. Blok tombol set1

: Sebagai inputan 1 aliran yang akan di
Pompa.

8. Blok tombol set2

:sebagai inputan 2 aliran yang akan di
Pompa.

9. Blok tombol set3

:sebagai inputan 3 aliran yang akan di
Pompa.

10. Blok Reset

:untuk memberi nilai awal pada nilai liter.

3.2. Prinsip Kerja dari Rangkaian
Air dipompa melewati sensor aliran maka sensor akan mengeluarkan pulsa dari
aliran dan pulsa yang dihasilkan dari sensor water flow diproses oleh
mikrokontroler dengan komunikasi counter dengan 514 counter = 1 liter. Setiap
pulsa high memberikan 1 counter data dari sensor dikalibrasi dan ditampilkan
pada LCD sesuai yang telah di set.

35

3.3. Rangkaian Power Supplay Adaptor ( PSA )
Rangkaian ini berfungsi untuk memberikan supply 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 mensuplay tegangan ke
relay. Rangkaian power supplay ditunjukkan pada gambar 3.2 berikut ini :

Gambar 3.2.Rangkaian Power Supplay Adaptor (PSA)

Trafo CT merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan
tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan
disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan
diratakan oleh kapasitor 2200 μF. Regulator tegangan 5 volt (LM7805CT)
digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan
pada tegangan masukannya.LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan.
Transistor PNP TIP 32 disini berfungsi untuk mensupplay arus apabila terjadi
kekurangan arus pada rangkaian, sehingga regulator tegangan (LM7805CT) tidak

36

akan panas ketika rangkaian butuh arus yang cukup besar. Tegangan 12 volt DC
langsung diambil dari keluaran 2 buah dioda penyearah.

3.4.

Rangkaian Mikrokontroller ATMega8535
Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMega8535 dapat dilihat

pada gambar 3.3 di bawah ini :

Gambar 3.3. Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMega8535
Dari gambar 3.3, Rangkaian tersebut berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh
sistem yang ada.Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC Mikrokontroler
ATMega8535.Semua program diisikan pada memori dari IC ini sehingga
rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki.
Pin 12 dan 13 dihubungkan ke XTAL 8 MHz dan dua buah kapasitor 30 pF.
XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler ATMega8535 dalam
mengeksekusi setiap perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset

37

(aktif rendah). Pulsa transisi dari tinggi ke rendah akan me-reset mikrokontroler
ini.

Untuk men-download file heksadesimal ke mikrokontroler, Mosi, Miso, Sck,
Reset, Vcc dan Gnd dari kaki mikrokontroler dihubungkan ke Jack 10 Pin header
sebagai konektor yang akan dihubungkan ke ISP Programmer. Dari ISP
Programmer inilah dihubungkan ke komputer melalui port paralel.
Kaki Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd pada mikrokontroler terletak pada
kaki 6, 7, 8, 9, 10 dan 11. Apabila terjadi keterbalikan pemasangan jalur ke ISP
Programmer, maka pemograman mikrokontroler tidak dapat dilakukan karena
mikrokontroler tidak akan bisa merespon.

3.5.

Perancangan Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display)

Pada alat ini, display yang digunakan adalah LCD (Liquid Crystal Display) 16x2.
Untuk blok ini tidak ada komponen tambahan karena mikrokontroler dapat
memberi data langsung ke LCD, pada LCD Hitachi - M1632 sudah terdapat driver
untuk mengubah data ASCII output mikrokontroler menjadi tampilan karakter.
Pemasangan potensio sebesar 5 KΩ untuk mengatur kontras karakter yang
tampil.Gambar 3.4 berikut merupakan gambar rangkaian LCD yang dihubungkan
ke mikrokontroler.

38

Gambar 3.4.Rangkaian LCD

Dari gambar 3.4, rangkaian ini terhubung ke PC.0... PC.6, yang merupakan pin
I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu sebagai komunikan two slave dan SPI
mempunyai fungsi khusus sebagai pengiriman data secara serial. Sehingga nilai
yang akan tampil pada LCD display akan dapat dikendalikan oleh Mikrokontroller
ATMega8535.

3.6.

Perancangan sensor Water Flow

Gambar 3.5.Rangkaian sensor water flow

39

Pada rangkaian ini sensor terhubung ke PORTB.1, yaitu sebagai counter,

sensor water flow akan menghasilakan pulsa apabila di aliri cairan, setiap pulsa
yang masuk ke mikrokontroler akan dip proses dan di kalibrasi.
Water flow sensor ini terdiri atas katup plastik, rotor air, dan sebuah sensor
hall-effect.Prinsip kerja sensor ini adalah dengan memanfaatkan fenomena efek
Hall. Efek Hall ini didasarkan pada efek medan magnetik terhadap partikel
bermuatan yang bergerak. Ketika ada arus listrik yang mengalir pada divais efek
Hall yang ditempatkan dalam medan magnet yang arahnya tegak lurus arus listrik,
pergerakan pembawa muatan akan berbelok ke salah satu sisi dan menghasilkan
medan listrik. Medan listrik terus membesar hingga gaya Lorentz yang bekerja
pada partikel menjadi nol. Perbedaan potensial antara kedua sisi divais tersebut
disebut potensial Hall. Potensial Hall ini sebanding dengan medan magnet dan
arus listrik yang melalui divais.

3.7.

Perancangan Relay dan Pompa

Gambar 3.6.Relay dan Pompa

Komponen utama dari rangkaian ini adalah relay. Relay ini memisahkan

tegangan rendah dari rangkaian dengan tegangan tinggi dari beban yang
dihubungkan dengan sumber tegangan 12 volt DC

40

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 positif relay (kaki 1) dihubungkan ke sumber tegangan 12 volt dan
negative relay (kaki 2) dihubungkan ke ground, maka kumparan akan
menghasilkan medan magnet, dimana medan magnet ini akan menarik logam
yang mengakibatkan saklar terhubung.
Pada rangkaian ini untuk mengaktifkan atau menon-aktifkan relay
digunakan transistor type PNP. Dari gambar dapat dilihat bahwa negative relay
dihubungkan ke kolektor akan terhubung ke emitor dimana emitor langsung
terrhubung ke ground yang menyebabkan tegangan di kolektor menjadi 0 volt,
keadaan ini akan mwngakibatkan relay aktif. Sebaliknya jika transistor tidakaktif,
maka kolektor tidak terhubung ke emitor, sehingga tegangan pada kolektor
menjadi 9 volt, keadaan ini menyebabkan tidak aktifKumparan pada relay akan
menghasilkam tegangan singkat yang besar ketika relay dinon-aktifkan 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 dinonaktifkan, pada saat
ini arus akan terus mengalir 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.

41

3.8.

Flowchart Sistem
Start

Inisialising

Pilih tombol inputan
liter

Tampil LCD

Pompa aktif

Menerima aliran ke
sensor

Konversi Pulsa menjadi liter

Hitung Pulsa ke liter

tidak
Apakah input = output?

Pompa mati

Selesai

Gambar 3.7.Flowchartsystem

42

BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN

Berikut ada beberapa Pengujian Rangkaian serta Program Lengkap dari
Rangkaian dan Pengujian Sistem Kontrol Aliran Air dengan Mikrokontroler
ATMega8535 dan Pemograman C, diantaranya adalah :
4.1.

Pengujian Rangkaian Power Supply

Pengujian rangkaian power supply ini bertujuan untuk mengetahui tegangan yang
dikeluarkan oleh rangkaian tersebut, dengan mengukur tegangan keluaran dari
power supply menggunakan multimeter digital. Setelah dilakukan pengukuran
maka diperoleh besarnya tegangan keluaran sebesar 5 volt.Dengan begitu dapat
dipastikan apakah terjadi kesalahan terhadap rangkaian atau tidak. Jika diukur,
hasil dari keluaran tegangan tidak murni sebesar +9 Volt dan +12 Volt, tetapi
+8.97Volt dan +12.03 Volt. Hasil tersebut dikarenakan beberapa faktor,
diantaranya kualitas dari tiap-tiap komponen yang digunakan nilainya tidak
murni.Selain itu, tegangan jala-jala listrik yang digunakan tidak stabil.

4.2.

Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535
Karena

pemrograman menggunakan

Programming) mikrokontroler

harus dapat

mode

ISP

(In

System

diprogram langsung pada papan

rangkaian dan rangkaian mikrokontroler harus dapat dikenali oleh program
downloader. Pada pengujian ini berhasil dilakukan dengan dikenalinya jenis
mikrokontroler oleh program downloader yaitu ATMega8535.

43

Gambar 4.1.Informasi Signature Mikrokontroler

ATMega menggunakan kristal dengan frekuensi 8 MHz, apabila Chip
Signature sudah dikenali dengan baik dan dalam waktu singkat, bisa dikatakan
rangkaian mikrokontroler bekerja dengan baik dengan mode ISP-nya.

4.3.

Interfacing LCD 2x16

Bagian ini hanya terdiri dari sebuah LCD dot matriks 2 x 16 karakter yang
berfungsi sebagai tampilan hasil pengukuran dan tampilan dari beberapa
keterangan. LCD dihubungkan langsung ke Port D dari mikrokontroler yang
berfungsi mengirimkan data hasil pengolahan untuk ditampilkan dalam bentuk
alfabet dan numerik pada LCD.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 ( high ) pada
dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Jalur RW adalah jalur kontrol Read/
Write. Ketika RW berlogika low (0), maka informasi pada bus data

44

akandituliskan pada layar LCD. Ketika RW berlogika high ”1”, maka program
akan melakukan pembacaan memori dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum
pin RW selalu diberi logika low ( 0 )
Berdasarkan keterangan di atas maka kita sudah dapat membuat progam
untuk menampilkan karaker pada display LCD. Adapun program yang diisikan ke
mikrokontroller untuk menampilkan karakter pada display LCD adalah sebagai
berikut:
#include
#include
#include
#include
void main(void)
{
PORTA=0xff;
DDRA=0x0F;
PORTB = 0X03;
DDRB = 0X8F;
PORTD.7 = 1;
DDRD.7 = 0;
lcd_init(16);
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("Tes LCD");
}
Program di atas akan menampilkan kata “Tes LCD” di baris pertama pada
display LCD 2x16. Pada alat dalam penelitian ini, Saat keseluruhan rangkaian

45

diaktifkan, maka pada LCD akan menampilkan status sensor dan pemberitahuan
apabila menerima sms .

4.4.

Pengujian Rangkaian Sensor Water Flow
Pengujian rangkaian water flow sensor ini yaitu sensor akan menghasilkan

pulsa setiap aliran yang di lewati sensor. Setip pulsa akan di kalibrasi dengan
dalam satuan liter, setelah diuji pada sensor saya ini untuk mendapatkan pulsa
dalam 1 liter, yaitu sensor menghasilkan pulsa sebanyak 514 pulsa, untuk
mengkalibrasi dalam satuan liter, setiap pulsa di bagi dengan 514, maka akan
dapat satuan liter.
Tabel 4.1. Tabel Pengujian Pulsa Water Flow Sensor
No

Pulsa

Liter

1

514

1

2

1028

2

3

1542

3

4

2056

4

5

2570

5

Water flow sensor ini terdiri atas katup plastik, rotor air, dan sebuah sensor halleffect. Ketika air mengalir melalui pipa dalam sensor ini, maka akan mengenai
rotor, dan membuatnya berputar. Kecepatan putar rotor akan berubah ketika
kecepatan aliran air berubah pula. Output dari sensor hall-effect akan sebanding
dengan pulsa yang digenerate rotor. Pulsa ini akan di hubungkan ke counter pada

46

mikrokontroler dengan 514 counter = 1 liter. Untuk mendapatkan perliter, setiap
counter di bagi dengan 514.

Grafik Pulsa vs Volume Air
3000
2500

Pulsa

2000
1500
1000
500
0
1

2

3

4

5

Volume (liter)

Gambar 4.2. Grafik Pulsa Sensor Terhadap Volume Air

Dari grafik perbandingan antara pulsa terhadap volume air, dapat disimpulkan
bahwa pulsa keluaran dari sensor berbanding lurus terhadap volume air. Dengan
katalain semakin besar pulsa yang dihasilkan, semakin besar juga volume air yang
dialirkan. Demikian juga terhadap volume airnya. Semakin banyak volume airnya,
maka semakin besar juga pulsa yang dihasilkan oleh sensornya.

4.5.

Pengujian Rangkaian Relay dan Pompa Air

Pada pengujian rangkaian relay, yaitu dengan memberi tegangan pada basis
transistor, yang di gunakan pada driver relay. Transistor pada rangkaian ini di
gunakan sebagai swiching, artinya apabila basis di beri tegangan maka colektor
akan terhubung ke emitter, dan relay aktif. Berikut adalah program untuk

47

pengujian relay. Yaitu memberikan tegangan pada basis transistor dengan
mikrokontroler.
#include
#include
void main(void)
{
DDRA=0x01;
PORTA=0x01;
DDRB=0x00;
PORTB=0x00;
DDRC=0x00;
PORTC=0x00;
DDRD=0x00;
PORTD=0x00;
while (1)
{
PORTB.0=1;
delay_ms(1000);
PORTB.0=0;
delay_ms(1000);
}
}

Setelah Program di atas di download ke mikrokontroler, secara otomatis
relay akan mengalami kondisi terbuka dan tertutup selama 1 detik.

48

4.6

Program Lengkap

Berikut adalah program yang bekerja dalam rangkaian yang dibuat. Apabila
program dibawah di download ke mikrokontroler, maka rangkaian yang dibuat
dapat bekerja dengan baik.

/******************************************************
*
This program was created by the
CodeWizardAVR V3.12 Advanced
Automatic Program Generator
© Copyright 1998-2014 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.
http://www.hpinfotech.com
Project :
Version :
Date

: 05/07/2015

Author

:

Company :
Comments:
Chip type

: ATmega8535

Program type

: Application

AVR Core Clock frequency: 8.000000 MHz
Memory model

: Small

External RAM size

: 0

Data Stack size

: 128

*******************************************************
/
#include
#include
#include

49

#include
#define reset PIND.7
#define t1 PIND.4
#define t2 PIND.5
#define t3 PIND.6
#define pump PORTD.3
// Alphanumeric LCD functions
#include
unsigned char temp[8];
int data,set1=0, set2=0, set3=0, state=0, loop, waktu;
float liter=0;
char buff[8];
// Declare your global variables here
void main(void)
{
// Declare your local variables here
// Input/Output Ports initialization
// Port A initialization
// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=Out
Bit2=In Bit1=In Bit0=In
DDRA=(0