TUGAS AKHIR - Otomatisasi sistem pakan hamster berbasis mikrokontroler - USD Repository

  

TUGAS AKHIR

OTOMATISASI SISTEM PAKAN HAMSTER

BERBASIS MIKROKONTROLER

  disusun oleh : JANSEN SIMATUPANG

  NIM : 055114034

  

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2010

  

FINAL PROJECT

AUTOMATION FEED SYSTEM FOR HAMSTER

USING MICROCONTROLLER

JANSEN SIMATUPANG

NIM : 055114034

  

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

2010

  

INTISARI

Minat masyarakat akan pemeliharaan binatang marak terlihat pada akhir-akhir ini.

  Keadaan ini terjadi dikarenakan adanya kesibukan-kesibukan yang sering dijumpai pada era globalisasi yang menuntut agar tiap manusia dapat berkerja keras dalam memenuhi kebutuhan sehari – hari, sehingga akibat kesibukan ini banyak orang mengalihkan kepenatan dengan cara memelihara binatang tidak terkecuali dengan hamster. Ketidak teraturan pemelihara dalam memberi pangan dapat menyebabkan kelaparan maupun kegemukan pada hamster. Tujuan dari perancangan ini yaitu membuat suatu alat yang dapat memberi pangan dan mendaur ulang makanan secara otomatis.

  Sensor dirancang untuk mendeteksi pakan dan akan memberi masukan pada mikrokontroler untuk mengijinkan pakan diberi atau pakan yang terdapat di dalam kandang untuk didaur ulang. Motor pembuangan berfungsi untuk membuang pakan sehingga dapat ditampung dalam wadah daur ulang dan dapat diangkat sehingga bisa ditampung pada wadah penampung. Aktuator untuk menggerakkan katup pembuangan, katup pakan, dan wadah daur ulang menggunakan motor DC.

  Hasil pengamatan menunjukan bahwa alat bekerja cukup baik akan tetapi terdapat ketidak akuratan dalam pendaur-ulangan pakan yang disebabkan oleh mekaniknya. Timer yang berjalan tidak sesuai dengan dunia nyatanya sehingga pewaktuan dalam pemberia pakan menjadi tidak teratur.

  Kata kunci : Pakan Hamster, Mikrokontroler, Motor DC.

  

ABSTRACT

  On this day, many people become interested to pet an animal. Its because daily activitcy on this era that force people to work to be able to live, therefore many people choose to buy or rise a pet including hamster. The undisciplined to fed cause the pet become hungry or over weight. The main idea for this plant is to make a tool that can fed the hamster and recycle the food automatically.

  Sensor designed to detect the food and will give an input to microcontroller to decide whether the food will be given or will be recycled. The fuction of throwing motor are to throw the food to recycle box so that the food can be lifted to saving box. Aktuator used to move the throwing door, feding door, and recycle box using motorDC.

  Observation result show that the tool work well enough but there is unacurate on recycling the food which caused by mechanic. Timer on the tool is not real time so the feding time in not right. Keyword : Hamster Food, Microcontroller, Motor DC.

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur kepada Tuhan Yesus Kristus atas karunia dan bimbingan-Nya sehingga Penulis dapat menyelesaikan perancangan Tugas Akhir “ Otomatisasi Sistem Pakan Hamster Berbasis Mikrokontroler” beserta penulisan laporan ini.

  Tugas Akhir ini dibuat sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar Sarjana Strata 1 (S1) pada jurusan Teknik Elektro Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  Berkat dukungan dari banyak pihak, Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik. Dan dengan tulus hati, Penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada pihak yang telah membantu demi lancarnya penyelesaian Tugas Akhir ini :

  1. Ibu B. Wuri Harini S.T., M.T. selaku Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan dan arahan kepada Penulis dari awal hingga Tugas Akhir ini selesai.

  2. Keluarga, yang telah memberikan dukungan moral dan ekonomi sehingga Tugas Akhir ini dapat selesai.

  3. Bapak Damar Widjaja, S.T., M.T., selaku Pembimbing Akademik yang telah membantu dan memberi arahan dari awal hingga akhir masa kuliah.

  4. Johfines Wijaya, yang telah membantu, dan mendukung hingga terselesaikannya Tugas Akhir ini.

  5. Rekan – rekan Teknik Elektro Angkatan 2005, terimakasih atas kebersamaan, dukungan, dan bantuannya sehingga masa kuliah menjadi kenangan yang indah dan menyenangkan.

  6. Rekan – rekan satu kontrakan, Charli Liando Saputra, Silverius Yonan Saga, Oktavianus Ardhian Nugroho, I Putu gede Surya Wibawa, Efendi Saipin, Herman Marhindi, Adi

  7. Para dosen, laboran, dan staf administrasi jurusan Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma dan semua pihak yang selama ini secara tidak langsung telah banyak membantu Penulis.

  Penulis menyadari sepenuhnya akan keterbatasan, kekurangan, dan kelemahan yang menjadikan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Penulis mengharapkan adanya kritik dan saran dari para Pembaca, dan dengan senang hati Penulis akan menerimanya.

  Kiranya demikianlah beberapa hal yang ingin Penulis sampaikan, dengan harapan semoga bermanfaat bagi Pembaca semuanya.

  Yogyakarta, 14 Desember 2010 Jansen Simatupang

  DAFTAR ISI

  Halaman Sampul (Bahasa Indonesia)……………………………………………………… i Halaman Sampul (Bahasa Inggris) ………………………………………………………... ii Halaman Persetujuan………………………………………………………………………. iii Halaman Pengesahan…….………………………………………………………………… iv Lembar Persetujuan Publikasi Karya Ilmiah ........................................................................ v Pernyataan Keaslian Karya………………………………………………………………… vi Intisari……………………………………………………………………………………… vii Abstract…………………………………………………………………………………….. viii Kata Pengantar………………………………………………………………………...........ix Daftar Isi…………………………………………………………………………………… xi Daftar Gambar …………………………………………………………………………….. xiv Daftar Tabel………………………………………………………………………………... xvi

  BAB I : PENDAHULUAN

  1.1 Judul ……………………………………………………………………………1

  1.2 Latar Belakang ………………………………………………………………… 1

  1.3 Tujuan dan Manfaat …………………………………………………………… 2

  1.4 Batasan Masalah ………………………………………………………………. 2

  1.5 Metodologi Penelitian ………………………………………………………….3

  BAB II : DASAR TEORI

  2.1 Hamster ……………………………………………………………………….. 4

  2.2 Mikrokontroler ATMega8535………………………………………………..... 5

  2.3 Fotodioda (Photodiode) ……………………………………………………….. 6

  2.4 Light Emitting Diode (LED) …………………………………………………... 7

  2.4.1 Tegangan dan Arus LED………………………………………….…..7

  2.5 Optocoupler …………………………………………………………………….8

  2.6 Saklar Batas (Limit Switch) …………………………………………………….9

  2.7 Push Button Switch ……………………………………………………………..10

  2.8 Aktuator Menggunakan Motor DC …..………………………………………...11

  2.9 Prinsip Kerja Solenoid ………………………………………………………….12

  2.10 LCD (Liquid Crystal Display)…………………………………………..……..13

  2.10.1 Gambaran Umum ...............................................................................13

  2.10.2 Register .............................................................................................14

  2.10.2.1 Register Perintah .................................................................15

  2.10.2.2 Register Data ......................................................................17

  2.11 IC Driver L293D ..............................................................................................18

  BAB III : RANCANGAN PENELITIAN

  3.1 Pra Penelitian................................................………………………………..….20

  3.2 Model Sistem……………………………….......................................................20

  3.3 Alur Perancangan Sensor .……………………………………………..…….…22

  3.3.1 Sensor Makan………………………….………………………….….22

  3.4 Perancangan Motor DC Sebagai Aktuator……………………………………..24

  3.5 Alur Perancangan Sistem Daur Ulang Pakan.......................................................25

  3.5.1 Sistem Pembuangan Pakan......................................................................25

  3.5.2 Sistem Pengangkatan Pakan....................................................................26

  3.6 LCD …………………………………………………………..……………………....27

  3.7 Perangkat Lunak (Software) …………………………………………………….…..28

  3.7.1 Diagram Alir Program Utama ………………………………………..28

  3.7.2 Diagram Alir Program LCD…………..………………………………30

  BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

  4.1 Pengujian Hardware…………………………………………………………….34

  4.1.1 Pengujian control relay………………………………………………..35

  4.1.2 Pengujian Motor Makan………. …………………………………......36

  4.1.3 Pengujian Motor Pembuangan Pakan…………………………………38

  4.1.4 Pengujian Motor Daur Ulang…………………………………………39

  4.1.5 Pengujian Sensor……………………………………………………...42

  4.2 Pembahasan Software ..........................................................................................43

  4.2.1 Pembahasan Timer ...............................................................................44

  4.2.1 Pembahasan Subrutin Persimpangan.....................................................46

  4.2.1 Pembahasan Otomatisasi Pakan............................................................46

  BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN

  5.1 Kesimpulan ..........................................................................................................48

  5.2 Saran ....................................................................................................................48 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................... 49

  

DAFTAR GAMBAR

  Halaman

Gambar 2.1. Konfigurasi pin ATMega8535……………………………………………...... 6Gambar 2.2 Simbol Rangkaian Fotodioda ……………………………………………….. 7Gambar 2.3 Simbol LED ………………..………………………………………………… 7Gambar 2.4 Rangkaian LED ………………………………………….…………………... 8Gambar 2.5 Rangkaian Optocoupler ……………………………………………………... 9Gambar 2.6 Kondisi Limit Switch NO dan Kondisi Limit Switch NC..…………………… 10Gambar 2.7 Push Buttun …...……………………………………………………………… 10Gambar 2.8 Kontrol Motor DC Menggunakan Jembatan H ……………………………… 11Gambar 2.9 Pulse-Width Modulation …..…………………………………………………. 12Gambar 2.10 Prinsip kerja solenoid ………………………………………………………..13Gambar 2.11 Konstruksi LCD …..………………………………………………………… 13Gambar 2.12 LCD 4 x 1 …….…………………. ………………………………………… 14Gambar 2.13 Diagram Pewaktuan Penulisan Data ke Register Perintah Mode 4-bit 13..... 15Gambar 2.14 Diagram Pewaktuan Pembacaan Data ke Register Perintah Mode 4-bit ….... 16Gambar 2.14 Diagram Pewaktuan Penulisan Data ke Register Data Mode 4-bit................ 17Gambar 2.15 Diagram Pewaktuan Pembacaan Data dari Register Data Mode................... 18Gambar 2.16 IC L293D ...................................................................................................... 19Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Secara Umum ………………………………………… 20Gambar 3.2. Desain jadi sistem pakan otomatis hamster ..................................................... 21Gambar 3.3 Diagram Sistem Sensor Secara Umum…………………………………….…. 22Gambar 3.5 Rangkaian Sensor Makan Hasil Perancangan....................................................24Gambar 3.6 Rangkaian Skematik Untuk Pembuka Pintu Makan dan Pintu Daur Ulang...... 24Gambar 3.7 Rangkaian Skematik Untuk Pembuka Pintu Pembuangan Makanan dan

  Kipas Daur Ulang....................................................... .......................................................... 25

Gambar 3.8 Gambar Sistem Pembuangan Makanan............................................................. 26Gambar 3.9 Interface LCD Mode 4 Bit ............................................................................... 28Gambar 3.10 Diagram Alir Perangkat Lunak Otomatisasi Sistem Pakan Hamster...............30Gambar 3.11 Diagram Alir Perangkat Lunak Display LCD Pemberian Pakan ....................31Gambar 4.1 Desain Jadi Sistem Pakan Otomatis Hamster yang Telah Diubah.....................33Gambar 4.2 Gambar alat ………………..…………………………………………………. 34Gambar 4.3 Relay Putaran Motor Pakan dan Daur Ulang..................................................... 35Gambar 4.4 Rangkaian Relay Pembuangan Pakan................................................................ 36Gambar 4.3 Gambar buka tutup pintu pakan ........................................................................ 37Gambar 4.4 Pembuangan pakan ……..……………………………………………………. 39Gambar 4.5 Gambar pengangkatan pakan ............................................................................ 39Gambar 4.6 Makanan dituangkan ......................................................................................... 40Gambar 4.7 Sudut Kemiringan (

  α) ……………………………….……………………….. 41

Gambar 4.8 Hardware Rangkaian Sensor Makanan ........................................................... 42Gambar 4.7 Diagram Alir Perangkat Lunak Otomatisasi Sistem Pakan Hamster Terbaru... 44Gambar 4.8 Gambar tampilan LCD ......................................................................................46

  

DAFTAR TABEL

  Halaman

Tabel 2.1 Konfigurasi Pin LCD……………………..……………………………………... 14Tabel 2.2 Perintah-perintah LCD Jenis HD44780.................................................................16Tabel 3.1 Karakteristik Fotodioda Hasil Pra Penelitian………………………………….....24Tabel 4.1 Banyaknya pakan yang diberi................................................................................37Table 4.2 Keberhasilan pembuangan pakan...........................................................................38Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian Kinerja Mtor Daur Ulang...……………………………….40Table 4.4 Keberhasilan Daur Ulang……………...................................................................41Tabel 4.5 Data Perbandingan Hasil Pengukuran dengan Hasil perancangan

  Sensor Makanan……………………....................................................................................42 Tabael 4.6 Perbandingan Timer dengan Waktu Normal....................................................... 45

BAB I PENDAHULUAN

  1.1.Judul Otomatisasi sistem pangan hamster berbasis mikrokontroler ATMega8535.

  1.2.Latar Belakang Minat masyarakat akan pemeliharaan binatang marak terlihat pada akhir-akhir ini.

  Keadaan ini terjadi dikarenakan adanya kesibukan-kesibukan yang sering dijumpai pada era globalisasi yang menuntut agar tiap manusia dapat berkerja keras dalam memenuhi kebutuhan sehari - hari, sehingga akibat kesibukan ini banyak orang mengalihkan kepenatan dengan cara memelihara binatang tidak terkecuali dengan hamster. Akan tetapi dengan kesibukan yang memakan dan menyita banyak waktu ini terkadang manusia mengabaikan kerutinan dalam pemberian pangan yang baik dan juga pemeliharaan kandang yang cukup teratur. Hal ini dapat menyebabkan kerugian bagi pemelihara dan juga binatang peliharaan tersebut. Misalnya dengan penyakit yang bisa ditimbulkan binatang tersebut terhadap manusia. Oleh karena itu, dengan alat yang bisa memberi dan mengatur pangan secara otomatis, pemelihara tidak dituntut untuk tekun memelihara binatang tersebut.

  Banyak kasus kematian binatang peliharaan disebabkan oleh sang pemelihara. Sang pemelihara disibukkan oleh urusan – urusan yang lain. Hal itu menyebabkan kurang terpeliharanya binatang tersebut. Kurang terjaganya suhu dan kurang makan sering dilupakan oleh sang pemelihara.

  Untuk memelihara hamster secara benar dalam artian sesuai dengan habitatnya tidaklah gampang dikarenakan banyaknya faktor yang mempengaruhi pemeliharaan tersebut. Untuk itu perlu diteliti habitat dan pola hidupya, agar alat yang akan dirancang lebih tepat guna.

  Ketidak teraturan pemelihara dalam memberi pangan dapat menyebabkan kelaparan maupun kegemukan pada hamster. Kondisi kelaparan sangat tidak baik, karena hamster merupakan binatang kanibal jika dirinya merasa terganggu dari dalam maupun dari luar. Kegemukan atau nama lainnya obesitas akan mengakibatkan hamster tampak tidak menarik dan lebih cepat terserang penyakit. Makanan kadaluarsa dapat menjamur dan basah sehingga menjadi makanan yang tidak layak untuk dimakan, Jika hamster memakan makanan tersebut dapat menimbulkan berbagai penyakit.

  Alat yang telah ada masih jauh dari harapan yang diinginkan oleh masyarakat. Yang diinginkan oleh masyarakat adalah alat yang lebih praktis dan bekerja secara otomoatis. Alat yang telah ada masih sebatas tempat tinggal. Pengurusan pangan masih dilakukan secara manual.

  1.3.Tujuan dan Manfaat

  Tujuan dari penelitian ini yaitu membuat suatu alat yang dapat memberi pangan dan mendaur ulang makanan secara otomatis. Selama penelitian dalam merancang sistem pangan otomatis ini, diharapkan dapat diambil manfaatnya antara lain : a. Keteraturan pemelihara dalam memberi makan

  b. Sebagai acuan untuk dapat lebih memahami fungsi dan karakteristik komponen - kompenen elektronik maupun mekanik yang digunakan dalam perancangan sehingga memperdalam ilmu pengetahuan.

  1.4.Batasan Masalah

  Agar perancangan sistem dan pembahasan laporan tentang sistem pangan otomatis berbasis mikrokontroller ini menjadi lebih spesifik maka diberikan beberapa batasan sebagai berikut:

  a. Motor pembuka pintu adalah motor DC

  b. Sensor cahaya menggunakan LED inframerah, fotodioda, dan LDR (Light Dependent

  Resistor ) yang kepekaan resistornya dapat diatur melalui resistor variabel (potensiometer).

  c. Digunakan rangkaian mikrokontroler ATMega 8535 untuk mengendalikan semua proses yang berlangsung pada sistem pangan otomatis ini.

  d. Display menggunakan LCD 4x16 untuk menampilkan waktu pemberian pakan, pengaturan banyaknya pakan yang diinginkan, dan sebagai indicator makanan (masih ada makanan ataukah sudah habis).

  e. Terdapat tiga buah masukan yang digunakan sebagai pilihan banyaknya makanan yang akan diberi yang tergantung dari banyaknya jumlah hamster dalam kandang, yaitu:

   L untuk sedikit yang digunakan untuk satu ekor hamster dengan banyaknya makanan sekitar 5gram  M untuk sedang yang digunakan untuk dua ekor hamster dengan banyaknya makanan sekitar 10gram  H untuk banyak yang digunakan untuk tiga ekor hamster dengan banyaknya makanan sekitar 15gram

  f. Luas kandang 35cmx40cmx20cm yang dapat digunakan untuk maksimal tiga ekor hamster.

  g. Makanan yang diberikan khusus makanan kering yang berukuran kecil, seperti pelet dan kuaci.

1.5.Metodologi Penelitian

  Penulisan skripsi ini menggunakan metode : 1. Studi pustaka, menggunakan buku – buku referensi dan jurnal – jurnal.

  2. Perhitungan dan analisa dalam menentukan tegangan referensi untuk kepekaan sensor

  optocoupler (pendeteksi makanan).

  3. Perancangan alat yang didasari oleh dasar teori.

  4. Implementasi hasil perancangan ke bentuk perangkat keras (hardware).

  5. Pengujian alat dan mengambil data hasil pengujian dengan menggunakan alat ukur. Hal – hal yang akan dikur atau diuji adalah:  Keberhasilan mekanisme pemberian pakan  Daya tahan alat  Ketepatan waktu pemberian pakan  Keberhasilan pengangkatan pakan dalam sistem daur ulang  Keberhasilan pembuangan pakan 6. Analisis data yang didapat dari pengujian alat.

  7. Mengambil kesimpulan yang didasari hasil analisis.

BAB II DASAR TEORI

2.1. Hamster

  Hamster adalah binatang sejenis hewan pengerat, terdapat berbagai jenis di dunia dan hampir ada di tiap negara. Hamster termasuk ke dalam subfamili cricetinae. Subfamili ini terbagi ke dalam sekitar 18 spesies, yang diklasifikasikan ke dalam enam atau tujuh genus. Hamster seringkali digunakan sebagai hewan percobaan di laboratorium (karena reproduksi mereka yang cepat) bersama tikus dan hewan pengerat lainnya. [10]

  Hamster biasanya bersifat diam dan nokturnal walaupun juga dapat dikatakan krepuskular dan mereka terkadang aktif pada awal pagi hari atau akhir sore. Mereka adalah penggali yang baik, membuat lubang dengan pintu masuk satu atau lebih dan dengan galeri yang terhubung dengan kamar mereka untuk sarang, gudang makanan dan aktivitas lainnya. Tidak ada hamster yang berhibernasi selama musim dingin, tetapi beberapa pengalaman periode torpor terjadi selama beberapa hari sampai beberapa bulan. [10]

  Hamster adalah makhluk omnivora. Makanan mereka biasanya butir padi, tetapi juga termasuk buah segar, akar, bagian hijau tumbuhan, invertebrata dan beberapa binatang kecil lainnya (serangga seperti belalang). Hamster membawa makanan mereka di pipi mereka yang terdapat kantung untuk dimasukan kedalam lubang makanan mereka. Namun, tidak semua makanan cocok untuk hamster, beberapa makanan, seperti daun beracun dari tomat, menjadi makanan yang paling berbahaya untuk kesehatan hamster. Pendapat orang tentang makanan tidak aman lainnya seperti memberi makan timun menyebabkan ekor mereka basah dan buah sitrus beracun dan pada kedua pendapat ini terdapat hal yang salah. Timun memiliki sangat sedikit nutrisi yang baik dan dapat menyebabkan masalah pada hati, dan beberapa hamster tidak menyukai rasa dari buah sitrus, tetapi sitrus aman untuk diberikan pada hamster. Hamster yang terkena penyakit diabetes tidak diperbolehkan mendapat makanan yang mengandung kadar gula yang tinggi, seperti buah dan jagung. Komponen makanan hamster dibagi jadi 3 kategori: kering, segar, dan makanan binatang. [10]

2.2 Mikrokontroller ATMega8535

  Mikrokontroler merupakam chip cerdas yang menjadi tren dalam pengendalian dan otomatisasi, terutama dikalangan mahasiswa. Dengan banyak jenis keluarga, kapasitas memori, dan berbagai fitur, mikrokontroler menjadi pilihan dalam aplikasi prosesor mini untuk pengendaliaan skala kecil. [1]

  Mikrokontroler AVR (Alf and vegard’s Risc processor) dari Atmel ini menggunakan arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer) yang artinya prosesor tersebut memiliki set instruksi program yang lebih sedikit dibandingkan dengan MCS-51 yang menerapkan arsitektur CISC (Complex Instruction Set Computer). [1]

  Hampir semua instruksi prosesor RISC adalah instruksi dasar (belum tentu sederhana), sehinggga instruksi-instruksi ini umumnya hanya memerlukan 1 siklus mesin untuk menjalankannya. Kecuali instruksi percabangan membutuhkan 2 siklus mesin. RISC biasanya dibuat dengan arsitektur Harvard, karena arsitektur ini yang memungkinkan untuk membuat eksekusi instruksi selesai dikerjakan dalam satu atau dua siklus mesin, sehingga semakin cepat dan handal. Proses downloading programnya relatif lebih mudah karena dapat dilakukan langsung pada sistemnya.

  Sekarang ini, AVR dapat dikelompokkan menjadi 6 kelas, yaitu keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATmega, keluarga AT90CAN, keluarga AT90PWM dan AT86RFxx. Pada dasarnya membedakan masing-masing kelas dala, peripheral, dan fungsinya, sedangkan dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka hampir sama. Sebagai pengendali utama dalam pembuatan robot ini digunakan salah satu produk ATMEL dari keluarga ATMega yaitu ATMega8535. [1]

2.2.1 Arsitektur dan Konfigurasi Pin ATMega8535 Dalam penelitian ini, mikrokontroler yang digunakan adalah ATMega8535.

  Mikrokontroler ini dipilih karena spesifikasi dan fitur yang lengkap [1]. Konfigurasi lengkap dari pin ATMega8535 dapat dilihat pada Gambar 2.1. Konfigurasi pin dan arsitektur yang digunakan adalah : [1] a. Pin 10, merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya / VCC.

  b. Pin 11 dan 31, merupakan pin yang berfungsi sebagai ground.

  c. Port D.0 (RXD) dan port D.1 (TXD), merupakan port USART (Universal Asyncronous

  Receiver/ Transmitter ) yang difungsikan untuk komunikasi serial.

Gambar 2.1. Konfigurasi pin ATMega8535 d. Port D (PD0..PD7) dan port A (PA0..PA1), sebagai pin I/O dua arah dan ADC.

  e. Port B.0 dan port B.1, port ini merupakan port I/O dua arah.

  f. Pin 9, sebagai pin reset mikrokontroler.

2.3 Fotodioda (Photodiode)

  Fotodioda adalah salah satu alat yang dibuat untuk berfungsi paling baik berdasarkan kepekaannya terhadap cahaya. Pada dioda ini, sebuah jendela memungkinkan cahaya masuk melalui pembungkus dan mengenai persambungan pn. Silikon, yaitu bahan material di mana transistor dan rangkaian terintegrasi dibuat, akan mengalami perubahan resistansi listrik saat dikenai cahaya. Fotodioda sebenarnya tidak berbeda dari dioda biasa yang ditempatkan di dalam material transparan, sehingga memungkinkan cahaya mengenainya (sedangkan pada dioda biasa, kotaknya berupa logam atau plastik). Pada saat dihubungkan dengan rangkaian listrik, fotodioda dapat digunakan untuk menghasilkan sinyal listrik yang besarnya tergantung pada jumlah cahaya yang mengenainya. [6]

Gambar 2.2 menunjukan lambang skematis fotodioda. Panah yang mengarah ke dalam melambangkan cahaya yang datang. Sumber dan tahanan seri memberikan prategangan balik

  pada fotodioda. Bila cahaya makin cerah, arus balik naik. Dalam fotodioda yang lazim, arus balik tersebut besarnya sedikit puluhan mikroamper. [6]

Gambar 2.2 Simbol Rangkaian Fotodioda

2.4 Light Emiting Diode (LED)

  LED adalah dioda berprategangan maju, dimana elektron bebas melintasi sambungan dan jatuh ke dalam lubang (hole). Ketika elektron jatuh dari tingkat energi tinggi ke rendah, elektron akan mengeluarkan energi. Pada diode biasa, energi dikeluarkan dalam bentuk panas. Tetapi pada LED, energi dikeluarkan dalam bentuk sinar. Dengan menggunakan elemen seperti gallium, arsenik, dan fosfor, pabrik dapat memproduksi LED berwarna merah, hijau, kuning, biru, orange / jingga, dan inframerah / infrared (tak terlihat). Gambar 2.3 menunjukkan simbol LED. [6]

Gambar 2.3 Simbol LED

2.4.1 Tegangan dan Arus LED

  LED mempunyai penurunan tegangan lazimnya dari 1,5 V sampai 2,5 V untuk arus di antara 10 sampai 150 mA. Penurunan tegangan yang tepat tergantung dari arus LED, warna, kelonggaran, dan sebagainya. Kecermelangan LED tergantung dari arusnya. Idealnya, cara terbaik untuk mengendalikan kecermelangan ialah dengan menjalankan LED dengan sumber arus. Berikut rangkaian LED pada gambar 2.4. [4][6]

Gambar 2.4 Rangkaian LED

  (2.1)

  Dimana :

  V LED = Penurunan tegangan LED (Volt) V = Tegangan sumber (volt)

  s

  R = Resistor yang tersusun seri dengan LED (Ohm)

  s

  I = Arus (Ampere) Makin besar tegangan sumber, makin kecil pengaruh V . Dengan kata lain V yang besar

  LED s

  menghilangkan pengaruh perubahan tegangan V . Biasanya, arus LED ada di antara 10 mA

  LED

  sampai 50 mA karena daerah ini memberikan cahaya yang cukup untuk banyak pemakai.[4][6]

2.5 Optocoupler

  Optocoupler disebut juga optoisolator adalah komponen yang terdiri dari dioda pemancar radiasi sinar infra merah (LED inframerah) dan fotodioda atau fototransistor sebagai penerima dalam satu kemasan. Dengan LED pada sisi masukan dan fotodioda pada sisi keluaran. Perhatikan gambar 2.5, tegangan sumber V dan tahanan seri R menghasilkan arus

  1

  1

  melalui LED. Sebagai gantinya, cahaya dari led mengenai fotodioda, dan ini menyebabkan timbulnya arus balik I

  2 . Dengan menambahkan tegangan – tegangan melingkari simpal

  keluaran, diperoleh

Gambar 2.5 Rangkaian Optocoupler

  (2.2) Atau

  (2.3) Perhatikan bahwa tegangan keluaran tergantung pada arus I . Bila tegangan masukan

  2 V berubah, intensitas cahayanya juga berubah. Ini berarti bahwa tegangan keluar berubah

  1

  sejalan dengan tegangan masuk. Itulah sebabnya mengapa gabungan LED dan fotodioda disebut Optocoupler. [6] Keuntungan utama optocoupler ialah pemisahan secara listrik antara rangkaian masuk dan rangkaian keluarnya. Dengan optocoupler, hubungan yang ada antara masukan dan keluaran hanya seberkas cahaya. Karena hal ini, kita dapat memperoleh resistansi penyekatan di antara dua rangkaian itu dalam ribuan megaohm. [6]

2.6 Saklar Batas (Limit Switch)

  Saklar batas atau lebih dikenal dengan Limit switch merupakan salah satu jenis kontak yaitu komponen yang berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan arus. Sifat dari limit

  switch

  ini yaitu kontak yang terputus atau tersambung saat ditekan dan akan kembali ke keadaan semula saat tidak ditekan (momentary contact). Pada limit switch terdapat tiga terminal yaitu common (COM), terminal normally open (NO) dan terminal normally closed (NC).

  Terminal NO merupakan terminal yang pada kondisi normal berupa kontak terputus atau tidak tersambung dengan COM sedangkan terminal NC berupa kontak pada kondisi normal tersambung dengan COM. Setiap titik sambungan pada limit switch terbuat dari bahan yang tahan busur api (arc) yang disebabkan saat arus terputus atau tersambung. Simbol keadaan limit switch ada pada gambar 2.6. [7]

Gambar 2.6 Kondisi Limit Switch NO dan Kondisi Limit Switch NC.

2.7 Push Button Switch

  Swich Push Button

  adalah saklar tekan yang berfungsi untuk menghubungkan atau memisahkan bagian – bagian dari suatu instalasi listrik satu sama lain (suatu sistem saklar tekan push button terdiri dari saklar tekan start. Stop reset dan saklar tekan untuk emergency.

  Push button

  memiliki kontak NC (normally close) dan NO (normally open), yang mana bentuk fisik jenis push button dapat dilihat pada gambar berikut ini :

Gambar 2.7 Push Buttun

  Prinsip kerja Push Button adalah apabila dalam keadaan normal tidak ditekan maka kontak tidak berubah,apabila ditekan maka kontak NC aka berfungsi sebagai stop (memberhentikan) dan kontak NO akan berfungsi sebagai start (menjalankan) biasanya digunakan pada sistem pengontrolan motor – motor induksi untuk menjalankan mematikan

2.8 Aktuator Menggunakan Motor DC

  Motor DC merupakan salah satu penggerak (actuator) pada sistem kontrol yang mudah diatur arah putar dan kecepatannya. Motor DC ada bermacam – macam dan pada dasarnya dibedakan adalah voltase-nya dan jenis arah putarnya. Arah putar motor DC ada dua yaitu CW (clock wise / searah jarum jam) dan CCW (Counter clock wise / berlawanan arah jarum jam).

  Pengaturan arah putar motor DC dilakukan dengan mengubah polaritas tegangannya pada terminal motor DC. Untuk mengubah polaritas tegangan pada terminal motor DC dilakukan dengan saklar, rangkaian control relay maupun rangkaian pensaklaran elektronik dengan jembatan H.

Gambar 2.8 merupakan jembatan H yang digunakan untuk mengubah arah putar motor DC.Gambar 2.8 Kontrol Motor DC Menggunakan Jembatan H

  Pada dasarnya motor akan berputar jika kondisi SW1 dan SW2 saling berlawanan yaitu SW1 ON dan SW2 OFF atau SW1 OFF dan SW2 ON. Ketika SW1 ON dan SW2 OFF maka arus (I1) mengalir dari a melewati motor kemudian masuk d dan ke ground sehingga motor akan berputar CW, begitu juga jika SW1 OFF dan SW2 ON maka arus (I2) mengalir dari b melalui motor masuk ke c dan ke ground sehingga motor akan berputar CCW.

  Ketika SW1 dan SW2 pada kondisi ON pada saat yang bersamaan maka tidak ada arus SW2 pada kondisi OFF pada saat yang sama maka tidak ada arus yang melewati motor yang mengakibatkan motor tidak akan berputar.

  Untuk mengontrol kecepatan motor saklar penghubung antara catu daya dengan motor dibuka dan ditutup, waktu saklar ditutup atau dibuka berbeda – beda yang bertujuan untuk memberikan rata – rata tegangan ke motor berbeda – beda pula. Teknik ini dinamakan dengan

  pulse-width modulation

  seperti yang diilustrasikan pada gambar 2.9. V adalah tegangan catu yang diberikan ke motor dan t adalah waktu. Kecepatan motor DC dapat diatur dengan mengubah rasio pulse-width : [2]

  (2.5)

Gambar 2.9 Pulse-Width Modulation

2.9 Prinsip Kerja Solenoid

  Jika ada arus listrik mengalir pada sebuah kawat, maka di sekitar kawat tersebut akan muncul medan magnet. Jika terjadi perubahan fluks magnet pada sebuah sirkuit tertutup, maka dalam sirkuit tersebut akan muncul gaya gerak listrik. Arah arus GGL tersebut adalah sedemikian hingga medan magnet yang dihasilkannya akan melawan perubahan fluks magnet tersebut. Sehingga bila solenoid diberi arus listrik maka akan terjadi pergerakan dari tuas/inti besi dari solenoid tersebut sebagai akibat gaya dari perubahan fluks magnet.

Gambar 2.10 Prinsip kerja solenoid

2.10 LCD (Liquid Crystal Display)

  2.10.1 Gambaran Umum

  Banyak sekali kegunaan LCD dalam perancangan suatu sistem yang menggunakan mikrokontroler. LCD (Liquid Crystal Display) adalah komponen yang berfungsi untuk menampilkan suatu karakter pada suatu tampilan (display) dengan bahan utama yang digunakan berupa Liquid Crystal. Apabila diberi arus listrik sesuai dengan jalur yang telah dirancang pada konstruksi LCD, Liquid Crystal akan berpendar menghasilkan suatu cahaya dan cahaya tersebut akan membentuk suatu karakter tertentu. Gambar konstruksi LCD dapat dilihat pada gambar 2.11. [8]

Gambar 2.11 Konstruksi LCD

  Untuk LCD 016M002A merupakan modul LCD dengan tampilan 4 x 16 (4 baris, 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah. Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD. Mikrokontroler HD44780 buatan Hitachi yang berfungsi sebagai pengendali LCD memiliki CGROM (Character General Read Only

  Memory

  ), CGRAM (Character General Random Access Memory) , dan DDRAM (Display

  Data Random Access Memory

Gambar 2.12 LCD 4 x 16

  LCD bertipe ini memungkinkan pemrogram untuk mengoperasikan komunikasi data secara 8 bit atau 4 bit. Jika menggunakan jalur data 4 bit akan ada 7 jalur data (3 untuk jalur kontrol dan 4 untuk jalur data). Jika menggunakan jalur data 8 bit maka akan ada 11 jalur data (3 untuk jalur kontrol dan 8 untuk jalur data). Tiga jalur kontrol ke LCD ini adalah EN (Enable), RS (Register Select) dan R/W (Read/Write). Gambar 2.12 adalah contoh LCD (4 x 16) yang digunakan. [8] Tabel 2.1 menunjukkan fungsi dan konfigurasi dari setiap pin LCD yang digunakan.

Tabel 2.1 Konfigurasi Pin LCD

2.10.2 Register 016M002A memiliki dua buah register yang aksesnya diatur menggunakan kaki RS.

  Pada saat RS berlogika 0, register yang diakses adalah register perintah, dan pada saat RS

2.10.2.1 Register Perintah

  Register tersebut adalah register di mana perintah-perintah dari mikrokontroler ke 016M002A pada saat proses penulisan data atau tempat status dari 016M002A dapat dibaca pada saat pembacaan data. [8] a. Penulisan Data ke Register Perintah

  Penulisan data ke register perintah dilakukan dengan tujuan mengatur tampilan LCD, inisialisasi, dan mengatur Address Counter maupun Address Data. Gambar 2.12 menunjukkan proses penulisan data ke register perintah menggunakan mode 4-bit

  interface

  . Kondisi RS berlogika 0 menunjukkan akses data ke register perintah. RW berlogika 0 menunjukkan proses penulisan data akan dilakukan. Nibble tinggi (bit-7 sampai bit-4) terlebih dahulu dikirimkan diawali pulsa logika 1 pada E clock. Selanjutnya

  Nibble rendah (bit-3 sampai bit-0) dikirimkan diawali pulsa logika 1 pada E clock lagi.

  Untuk mode 8-bit interface, proses penulisan dapat dilakukan langsung 8-bit (bit-7........bit- 0) diawali pulsa logika 1 pada E clock.

Gambar 2.13 Diagram Pewaktuan Penulisan Data ke Register Perintah Mode 4-bit 13

  b. Pembacaan Data dari Register Perintah Proses pembacaan data dari register perintah biasa digunakan untuk melihat status

  busy

  dari LCD atau membaca Address Counter. RS diatur pada logika 0 untuk akses ke register perintah, R/W diatur pada logika 1 yang menunjukkan proses pembacaan data. Pembacaan 4-bit Nibble tinggi diawali pulsa logika 1 pada E Clock dan kemudian 4-bit

  Nibble

  rendah dibaca diawali pulsa logika 1 pada E clock. Untuk mode 8-bit interface, pembacaan 8-bit (nibble tinggi dan rendah) dilakukan sekaligus diawali sebuah pulsa logika 1 pada E clock.

Gambar 2.14 Diagram Pewaktuan Pembacaan Data ke Register Perintah Mode 4-bit

  Variasi perintah-perintah yang dapat diakses pada LCD jenis 016M002A dapat dilihat pada tabel 2.2.

Tabel 2.7 Perintah-perintah LCD Jenis HD44780 Keterangan:

2.10.2.2 Register Data

  Register data adalah register di mana mikrokontroler dapat menuliskan atau membaca data dari atau ke dalam DDRAM. Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut ke DDRAM sesuai dengan alamat yang telah diatur sebelumnya.