TUGAS AKHIR - Pembangkit melodi dan kendali katup air pada tirai air - USD Repository

  

TUGAS AKHIR

PEMBANGKIT MELODI DAN KENDALI

KATUP AIR PADA TIRAI AIR

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

  Disusun oleh :

  

TRI JOKO PURNOMO

NIM : 045114014

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

FINAL PROJECT

MELODY GENERATOR AND WATER VALVE

CONTROL AT WATER FALL MODEL

In partial fulfillment of the requirements

for the degree of Sarjana Teknik

  

Electrical Engineering Study Program

Electrical Engineering Departement

Science and Tecology Faculty Sanata Dharma University

  

By :

TRI JOKO PURNOMO

Student Number : 045114014

  

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

SCIENCE AND TECNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

  Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

  Yogyakarta, Juli 2009 Tri Joko Purnomo

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

  Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

  Yogyakarta, Juli 2009 Tri Joko Purnomo

  

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO : “Berupayalah tidak hanya menjadi manusia yang sukses, tetapi juga manusia yang bernilai”

  Kupersembahkan Tugas Akhir ini untuk: Bapak dan Ibuku yang Terkasih Kakakku yang Tersayang

  Kekasihku yang Tercinta

  INTISARI Tirai air banyak dijumpai pada tempat-tempat hiburan, tempat makan,

tempat rekreasi untuk menarik perhatian pengunjung. Tirai air juga memberikan

efek sejuk dan segar untuk ruangan tersebut. Tirai air yang konvensional belum

dikendalikan urutan jatuhnya air. Penambahan melodi dan pengaturan urutan

keluarnya air pada tirai air akan memberikan kesan dinamis dan lebih menarik.

Pada penelitian ini akan dibahas tentang pembangkit melodi dan sekaligus

berfungsi sebagai pengendali urutan bekerja tirai air.

  Melodi terdiri dari nada dan nilai ketukan. Lama ketukan ditentukan oleh

tempo dari lagu. Gelombang sinus dapat dibangkitkan dari mikrokontroler. Satu

periode dihasilkan gelombang sinus tercuplik 64 titik. Total periode dari sebuah

sinyal menunjukkan frekuensi tertentu.

  Hasil dari penelitian ini dapat membangkitkan gelombang sinus dengan

galat sebesar 0,29% dan dapat membangkitkan nada mulai dari nada G3 sampai

nada D6 Kata kunci : pembangkit gelombang sinus, tirai air, pembangkit melodi, aplikasi mikrokontroler AVR

  

ABSTRACT

Water fountain usually used as decoration to attract people. Water

fountain give cool and fresh effect for room environment. Water fountain added

with melody and sequence control for open-close valve make water fountain more

dynamic and attraction. This research discussed abaut melody generator and

sequence control for water fountain.

  Melody consist of tones and duration. Tones represent the fix frequency

and duration depend on song tempo. The equipment generate the tones by sine

wave generator based on AVR micro controller. The sine wave produced by

sequence of 64 numbers represent sampled sine wave function for one period.

Reciprocal of total period for single waveform represent the frequency.

  The result are controller able to generate sine wave with frequency accuracy less then 0.29% error and able to generate G3 up to D6 tones.

Keywords: sine wave generator, water fountain, melody generator, AVR micro

controller aplication

  

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN

AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : Tri Joko Purnomo

  Nomor Mahasiswa : 045114014 Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

  

PEMBANGKIT MELODI DAN KENDALI KATUP AIR

PADA TIRAI AIR

beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan

kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,

mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan

data, mendistribusikan secara terbatas dan mempublikasikannya di internet atau

media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya

maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya

sebagai penulis. Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal : 15 Juli 2009 Yang menyatakan Tri Joko Purnomo

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis panjatkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul. “Pembangkit Melodi Dan Kendali

  

Katub Air Pada Tirai Air”. Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat

  untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik. Dalam penyusunannya, banyak pihak yang telah membantu dan memberikan dukungan pada penulis, oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

  1. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T.,M.T. selaku Dekan Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  2. Ibu B.Wuri Harini S.T, M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  3. Dosen dan Karyawan Program Studi Teknik Elektro Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  4. Bapak Djoko Untoro Suwarno, S.Si., M.T. selaku dosen pembimbing I karya tulis yang telah meluangkan waktu, tenaga, dan pikirannya untuk membimbing penulis.

  5. Bapak Ir. Tjendro selaku dosen pembimbing II karya tulis yang telah meluangkan waktu, tenaga, dan pikirannya untuk membimbing penulis.

  6. Bapak, Ibuk, Mbak Ika, Mbak Dewi, dan saudara-saudara penulis yang telah memberikan semangat dan doa sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

  7. Bapak Broto, Bapak Suryono, Bapak Mardi atas kesabaran dan kerelaan untuk meminjamkan laboratorium beserta alat-alatnya untuk menunjang terselesainya tugas akhir ini.

  8. Sdri Anggun Permulia Gari yang selalu memberikan semangat untuk menyelesaikan tugas akhir.

  9. Teman-teman satu team Hendy Paulus Dan Kiong Hin yang selalu bahu- membahu dan bekerja sama hingga sampai tugas akhir terselesaikan.

  10. Teman-teman Elektro angkatan ’04 semoga kompak selalu.

  Penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca agar dalam proses penulisan di kemudian hari dapat semakin baik. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat secara luas, baik bagi penulis maupun bagi semua pihak yang membacanya.

  Yogyakarta, Juli 2009 Peneliti

  Tri Joko Purnomo

  

DAFTAR ISI

  HALAMAN SAMPUL (BAHASA INDONESIA).....................……………. i HALAMAN SAMPUL (BAHASA INGGIS)……………………..………… ii HALAMAN PERSETUJUAN……………………………………....……...... iii HALAMAN PENGESAHAN………………….....……………………….…. iv PERNYATAAN KEASLIAN KARYA……………………………………… v MOTTO DAN PERSEMBAHAN…….…………………………………...…. vi

  INTISARI...…………………………………………………………………... vii ABSTRACT.………………………………………………………………..... viii LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA…….… ix KATA PENGANTAR………………………........……………………….…. x DAFTAR ISI..................................................................................................... xii DAFTAR GAMBAR........................................................................................ xv DAFTAR TABEL............................................................................................ xvii DAFTAR LAMPIRAN.................................................................................... xviii

  

Bab I. PENDAHULUAN.....................................................................1

  1.1 Latar Belakang Masalah........................................................................1

  1.2 Tujuan dan Manfaat......,,,,,,,,,,..............................................................2

  1.3 Batasan Masalah...................................................................................2

  1.4 Metodologi Penelitian...........................................................................3

  

Bab II. DASAR TEORI.......................................................................4

  2.1 Nada dan Ketukan Nada........................................................................4

  2.2 Pembangkit Sinus...................................................................................5

  2.3 Katup Air Elektronis ( Solenoid ) ..........................................................7

  2.4 R-2R Ladder Digital to Analog Converter.............................................8

  2.5 Penguat Audio.......................................................................................9

  2.6 Speaker................................................................................................9

  2.7 Solid state Relay..................................................................................10

  2.8 Mikrokontroler ATmega32.................................................................11

  2.8.1 Gambaran Umum.................................................................11

  2.8.2 Memori............................................................................. ...14

  2.8.3 Port Input/Output ( I/O Port )……………………………..16

  

Bab III. RANCANGAN PENELITIAN………………………..…...19

  3.1 Perancangan Perangkat keras..............................................................23

  3.1.1 Tombol Pemilih Lagu...........................................................23

  3.1.2 Digital to Analog Converter.................................................24

  3.1.3 Penguat Audio......................................................................26

  3.1.4 Penggerak Katub Air Elektronis (Solenoid).........................28

  3.1.5 Katub Air Elektronis (Solenoid)...........................................30

  3.2 Perancangan Perangkat Lunak.............................................................32

  3.2.1 Diagram Alir (Flowchart).....................................................32

  3.2.2 Program Utama.....................................................................36

  

Bab IV. HASIL DAN PEMBAHASAN……………………….........38

  4.1 Hasil Perancangan Perangkat Keras ………………………………...38

  4.2 Hasil Pengujian……………………….. ………………………….…41

  4.2.1 Pengujian Tombol Pemilh Lagu……………………..…….41

  4.2.2 Pengujian R-2R Ladder Digital to Analog Converter …….42

  4.2.3 Pengujian Penguat Audio…………...……………………..44

  4.2.4 Pengujian Katub Air Elektronis ( Solenoid )………………46

  4.2.5 Pengujian Solid State Relay ( SSR)………………..………48

  4.2.6 Pengujian Nada-Nada Yang Dibangkitkan………………..49

  

Bab V. KESIMPULAN DAN SARAN………………………..........53

  5.1 Kesimpulan……………………………………………….…….……53

  5.2 Saran……………………………………………………….………...53 DAFTAR PUSTAKA............................................................................................54 LAMPIRAN

  

DAFTAR GAMBAR

  

1. Gambar 2-1 Simbol Ketukan Nada dan Tanda Istirahat…..........……… ......5

  

2. Gambar 2-2 Bentuk Gelombang Sinus.......................................................... 6

  

3. Gambar 2-3 Simbol dan Bagian-Bagian Pada Katub Air Elektronis............. 7

  

4. Gambar 2-4 Katub Air Elektronis.................................................................. 7

  

5. Gambar 2-5 R-2R Ladder DAC..................................................................... 8

  

6. Gambar 2-6 Kontruksi Speaker.....................................................................10

  

7. Gambar 2-7 Rangkaian Solid State Relay......................................................11

  

8. Gambar 2-8 Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega32........................…..13

  

9. Gambar 2-9 Diagram Blok Mikrokontroler ATmega32................................ 13

  

10. Gambar 2-10 Peta Memori Flash Mikrokontroler Atmega32........................14

  

11. Gambar 2-11 Peta Memori Data SRAM........................................................ 15

  

12. Gambar 2-12 Register – Register Pada EEPROM......................................... 16

  

13. Gambar 3-1 Diagram Blok Sistem Secara Keseluruhan ………………....... 19

  

14. Gambar 3-2 Tombol Logika Aktif Rendah.................................................... 23

  

15. Gambar 3-3 Tombol Pemilih Lagu................................................................ 24

  

16. Gambar 3-4 R-2R Ladder DAC…………………......................................... 25

  

17. Gambar 3-5 Pembagi Tegangan.....................................................................27

  

18. Gambar 3-6 Penguat Audio Dengan IC LM386............................................ 27

  

19. Gambar 3-7 Rangkaian Solid State Relay................……………………….. 28

  

20. Gambar 3-8 Blok Diagram SSR dan Solenoid.............................................. 30

  

21. Gambar 3-9 Susunan Katub Air..................................................................... 30

  DAFTAR TABEL

  

1. Tabel 2-1 Frekuensi Nada...……………………………..............….…. 4

  

2. Tabel 2-2 Perhitungan Ketukan dan Tempo.………………..............… 5

  

3. Tabel 2-3 Fungsi Alternatif Port A......................................................... 17

  

4. Tabel 2-4 Fungsi Alternatif Port B......................................................... 17

  

5. Tabel 2-5 Fungsi Alternatif Port C......................................................... 17

  

6. Tabel 2-6 Fungsi Alternatif Port D......................................................... 18

  

7. Tabel 3-1 Nada, Frekuensi dan Nilai Cacahan Timer 1.......................... 21

  

8. Tabel 3-2 Katub Air Yang Bekerja ........................................................ 22

  9. Tabel-4-1 Bagian-Bagian Dari Control Board dan Fungsi Secara Umum………………………………………………………………….. 38

  

10. Tabel 4-2 Data Hasil Pengujian Tombol Pemilih....................................42

  11. Tabel 4-3 Data Hasil Pengujian R-2R Ladder Digital to Analog Converter................................................................................................. 43

  

12. Tabel 4-4 Data hasil Pengujian Penguat Audio...................................... 45

  

13. Tabel 4-5 Hasil Pengujian Tampilan Air dengan Lebar Pulsa Tertentu. 47

  

14. Tabel 4-6 Data Hasil Pengujian Solid State Relay (SSR)……..………..48

  

15. Tabel 4-7 Data Hasil Pengujian Nada Yang Di Bangkitkan....................50

  DAFTAR LAMPIRAN

  

1. LAMPIRAN SYAIR DAN NOT LAGU.....................................….... L1

  

2. LAMPIRAN LISTING PROGRAM ..........................................…..... L2

  

3. LAMPIRAN FREKUENSI YANG DI BANGKITKAN ATmega32.. L3

  

4. LAMPIRAN RANGKAIAN LENGKAP …………………………....L4

  

5. LAMPIRAN DATASHEET………………………………………… L5

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

  Dalam kehidupan sehari-hari, manusia membutuhkan adanya suatu hiburan. Pada hari-hari libur banyak orang dan keluarga meluangkan waktu untuk berjalan-jalan di daerah rekreasi atau berkunjung ke suatu taman bermain. Tempat-tempat rekreasi dan taman bermain seringkali terdapat benda atau peralatan-peralatan yang sifatnya menarik perhatian, Pengunjung yang tertarik biasanya berusaha untuk mencoba peralatan tersebut. Salah satu dari peralatan yang sering di jumpai adalah tirai air.

  Tirai air merupakan suatu perangkat yang berfungsi menerjunkan titik-titik air membentuk suatu tirai. Tirai air banyak dijumpai pada tempat tempat umum atau dalam pameran untuk menarik perhatian pengunjung. Tirai air juga memberikan efek sejuk dan segar untuk ruangan tersebut. Saat ini tirai air yang banyak dijumpai masih berupa tirai air konvensional karena belum dikendalikan urutan secara elektronis[1]. Tirai air manual dapat dibuat dengan menggunakan pipa yang berlubang dan diberi aliran air. Air akan turun ( terjun ) dari lubang pada pipa, tidak ada pengaturan kapan air dan pada posisi manakah air dapat mengalir.

  1.2 Tujuan dan Manfaat

  Tujuan yang akan dicapai yaitu membuat suatu peralatan yang berfungsi untuk mengontrol urutan katup air pada tirai air yang bekerja mengikuti sinyal musik yang di bangkitkan oleh mikrokontroler.

  Manfaat yang akan dicapai adalah :

  1. Untuk masyarakat umum Masyarakat dapat menikmati suatu peralatan yang unsur teknologi yang tinggi dan dapat memberikan rasa nyaman dan sejuk dimana saja, baik ditempat hiburan, rumah makan maupun dirumah sendiri.

  2. Untuk perkembangan ilmu pengetahuan

  a. Menambah literatur aplikasi bersama antara elektronika analog, elektronika digital dan mikrokontroler.

  b. Menambah literatur aplikasi mikrokontroler untuk dunia hiburan.

  c. Menambah literatur aplikasi yang menggabungkan unsur seni dengan unsur teknologi.

  1.3 Batasan Masalah

  Pembahasan perancangan alat pembangkit melodi dan kendali katup air pada tirai air ini lebih diarahkan dan difokuskan dalam batasan – batasan masalah sebagai berikut :

a. Berbasis mikrokontroler ATmega32 sebagai pembangkit frekuensi dan penggerak katup air elektronik ( solenoid ).

  b. Menggunakan rangkaian SSR ( Solid State Relay ) pada bagian keluaran untuk mengontrol katup air.

  c. Keluaran berupa 8 buah katup air ( solenoid ) yang bereaksi terhadap musik yang diberikan dan 8 buah LED yang berfungsi sebagai indikator katup air yang bekerja. Katup air dapat merespon nada 1 oktaf yaitu pada oktaf 4.

  d. Nada yang dapat di bangkitkan oleh mikrokontroler mulai dari nada G3 sampai dengan nada D#6.

1.4 Metodologi Penelitian

  Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah mengumpulkan sejumlah referensi atau literatur dari perpustakaan, internet dan sebagainya mengenai mikrokontroler ATmega32, solenoid valve, driver valve, menyusun program yang akan diisi ke dalam mikrokontroler dengan tujuan untuk membangkitkan frekuensi dan mengendalikan katup air elektronis, menyusun perancangan, membuat rangkain keseluruhan yang di dalamnya terdiri dari rangkaian minimum system, amplifier, driver valve, DAC, membuat konstruksi tirai air, kemudian melakukan serangkaian percobaan untuk merealisasikan perancangan yang telah dibuat.

BAB II DASAR TEORI

2.1 Nada dan Ketukan Nada

  Dasar suara tunggal yang biasa di dengar disebut dengan nada, setiap nada di visualisasikan dalam bentuk huruf A, B, C, D, E, F, G sesuai dengan tingkatan frekuensi yang dihasilkannya.Tangga nada ( Scale ) di ciptakan dari variasi susunan / pola-pola tinggkatan nada. Beberapa nada yang di bunyikan secara bersama di sebut chord, kemudian chord bersama-sama membentuk suatu irama yang akhirnya akan bermuara menjadi lagu atau musik. Tabel nada beserta frekuensinya dapat dilihat pada tabel 2-1, sedangkan tanda ketukan dan tanda istirahat dapat dilihat pada gambar 2-1.

  

Tabel 2-1 Frekuensi Nada [2]

octaf

  1

  2

  3

  4

  5

  6 Note No f(Hz) No f(Hz) No f(Hz) No f(Hz) No f(Hz) No f(Hz)

A 0 27.500 12 55.000 24 110.000 36 220.000 48 440.000 60 880.000

Bb 1 29.135 13 58.270 25 116.541 37 233.082 49 466.164 61 932.328

B 2 30.867 14 61.735 26 123.471 38 246.942 50 493.883 62 987.767

  

C 3 32.703 15 65.406 27 130.813 39 261.626 51 523.251 63 104.650

Db 4 34.647 16 69.295 28 138.591 40 277.183 52 554.365 64 110.873

D 5 36.708 17 73.416 29 146.832 41 293.665 53 587.33 65 117.466

Eb 6 38.890 18 77.781 30 155.564 42 311.1270 54 622.254 66 124.451

  

E 7 41.203 19 82.406 31 164.814 43 329.6276 55 659.255 67 131.851

F 8 43.653 20 87.307 32 174.614 44 349.228 56 698.457 68 139.691

G 9 46.249 21 92.498 33 184.997 45 369.994 57 739.989 69 147.998

Gb 10 49.999 22 97.998 34 195.998 46 391.995 58 783.991 70 156.798

Ab 11 51.913 23 103.826 35 207.652 47 415.305 59 830.609 71 166.122 seper empat seper delapan setengah seper enambelas penuh ketukan penuh Tanda Istirahat setengah seper empat seper delapan seper enambelas

  

Gambar 2-1 Simbol Ketukan Nada dan Tanda Istirahat

  Lama ketukan ditentukan oleh tempo dari lagu. Lagu dengan tempo 100 berarti 100 ketukan per menit. Setiap ketukan mempunyai durasi waktu sebesar 60/100 detik. Perhitungan ketukan dan tempo dapat dilihat pada tabel 2-2.

  

Tabel 2-2 Perhitungan Ketukan dan Tempo[3]

  Perioda Ketukan (s) Tempo 60 bpm 100 bpm 110 bpm 120 bpm

  Penuh 1.000 s 0.600 s 0.545 s 0.500 s

  Setengah 0.500 s 0.300 s 0.273 s 0.250 s

  Seper_empat 0.250 s 0.150 s 0.136 s 0.125 s

  Seper_delapan 0.125 s 0.075 s 0.068 s 0.0625 s

  Seper_enambelas 0.0625 s 0.038 s 0.034 s 0.03125 s

  Ket: bpm = bit per menit

  Dari tabel 2-2 terlihat waktu yang paling kecil adalah sebesar 31 ms untuk ketukan seper_enambelas pada tempo 120.

2.2 Pembangkit Sinus

  Nada terdiri dari gelombang sinus, untuk menghasilkan nada yang bagus dapat dihasilkan dari berbagai gelombang yaitu gelombang kotak, gelombang mikrokontroler. Gelombang kotak hanya terdiri dari on dan off saja. Pada perioda T maka gelombang kotak terdiri dari beberapa frekuensi harmonisa. Untuk menghasilkan gelombang dengan frekuensi tunggal maka dibentuklah gelombang sinus. Gelombang sinus dapat dibangkitkan dari mikrokontroler melalui DAC dengan data sinus tercuplik. Gelombang sinus yang dibangkitkan pada pembangkit melodi terdiri dari sinus tercuplik 64 titik dan dikeluarkan melalui DAC. Perhitungan koefisien sinyal sinus tercuplik dihitung dengan program MATLAB berikut :

  % SinCuplik.m >> GenT=linspace ( 0,2 *pi,

  65 );

  >> SinGen=128 + 128*sin(t); >> Disp (SinGen)

  Hasil yang diperoleh sebagai berikut :

  128,141,153,165,177,188,199,209,219,227,234,241,246, 250,254,255,256,255,254,250,246,241,234,227,219,209, 199,188,177,165,153,141,128,115,103,91,79,68,57,47,37, 29,22,15,10,6,2,1,0,1,2,6,10,15,22,29,37,47,57,79,91,1 03,115 Bentuk gelombang sinus dapat dilihat pada gambar 2-2.

  1

  2

  3

  4

  5

  6

  7

  50 100 150 200 250 300

  

Sinyal sinus tercuplik dengan 64 titik

Gambar 2-2 Bentuk Gelombang Sinus

2.3 Katup Air Elektronis Katub air elektronis adalah kran air yang bekerja terhadap tegangan listrik.

  Untuk jenis masukan teganganya ada 2 jenis yaitu AC ( 220v ) dan DC ( 12v dan 24v ). Katub air elektronis ini hanya bisa on / off saja tidak bisa diatur besarnya tekanan air yang akan dialirkan.

  Katub elektronis terdiri dari bagian solenoid ( kumparan ), inti kumparan dan katub air seperti pada gambar 2-3 dan 2-4. Solenoid bekerja berdasarkan prinsip elektromagnetis, bila pada kumparan diberi arus maka akan menarik inti kumparan menuju ke tengah kumparan, dan bila arus diputus dari kumparan maka inti kumparan akan kembali seperti semula. Inti kumparan berfungsi sebagai sumbat pada saluran air. Gerakan inti kumparan kembali ke posisi semula dikarenakan adanya pegas yang terhubung pada inti kumparan dan gaya berat karena inti kumparan. Katub yang dipakai berupa katub air normal tertutup atau aktif terbuka.[4]

  Simbol dan bagian-bagian pada katub air elektronis dapat dilihat pada gambar 2-3 dan bentuk katub air elektronis dapat dilihat pada gambar 2-4.

  kumparan inti kumparan saluran simbol katub air elektronik

  Gambar 2-3 Simbol dan Bagian-Bagian Pada Katub Air Elektronis

  

Gambar 2-4 Katub Air Elektronis

2.4 R-2R Ladder Digital to Analog Converter

  Salah satu jenis Digital to Analog Converter ( DAC ) yang populer adalah R-2R Ladder DAC yang skematiknya dapat dilihat pada gambar 2-5.

  

Gambar 2-5 R-2R Ladder DAC Masukan b(1) sampai b(n) adalah bit digital dengan b(1) sebagai Least

  

Significant Bit (LSB) dan b(n) sebagai Most Significant Bit (MSB). Masukan data

digital dari mikrokontroler diubah menjadi nilai tegangan sebagai keluaran.

  Rangkaian ini hanya membutuhkan dua nilai resistor yang salah satunya adalah dua kali nilai resistor lainya.

  Dengan tegangan catu daya Vr , jumlah bit sebagai n dan bit ke-n sebagai b(n), maka keluaran tegangan analog Vout dirumuskan sebagai berikut:[5] _n

  1

  1

  2

  1

  b ( n i ) b ( ) ( n b n ) ( b n ) b ( )

• æ ö

  V V V ... ……......….(2-1) _{out r r ç ÷ n} = + + =

• _n

  å _i

  2

  4

  8

  2

  2

  = 1 è ø

  2.5 Penguat Audio ( Amplifier )

  Penguat audio adalah penguat yang menyalurkan sejumlah daya menuju beban. Karena alasan inilah, penguat Audio diletakkan pada bagian akhir dari rangkaian. Penguat audio memiliki tingkat konsumsi energi yang rendah sehingga sudah dapat beroperasi hanya dengan catu daya DC. Penguat audio yang digunakan mengambil dari rangkaian terapan IC LM386 pada data sheet [6]

  2.6 Speaker Speaker bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Speaker

  terdiri dari sebuah magnet permanen dan sebuah elektromagnet. Kuncup dari speaker terdiri dari sebuah kertas seperti diafragma menutupi sebuah silinder dengan kumparan di dalamnya, membentuk sebuah elektromagnet.

  Untuk menghasilkan bunyi, speaker memerlukan sinyal suara dalam bentuk tegangan yang diterima oleh kumparan speaker yang mengakibatkan diafragma akan bergetar dan getaran tersebut mengakibatkan udara di sekitarnya bergetar dan membentuk sebuah gelombang suara. [7] Konstruksi speaker dapat dilihat pada gambar 2-6.

  Gambar 2-6 Kontruksi Speaker

2.7 Solid State Relay (SSR)

  Solid State Relay ini digunakan untuk menggerakkan solenoid katub air

  elektronis. Solid State Relay adalah suatu rangkaian yang digunakan untuk mengendalikan suatu instrumen yang menggunakan sumber catu AC ( Alternating Current ) dengan suatu masukan DC ( Direct Current ). Solid State Relay menggunakan prinsip saklar elektronis ( switching ). Sebenarnya Solid State Relay bukanlah sebuah relay, karena pada rangkaian tersebut tidak terdapat relay. Solid

  

State Relay disebut sebagai suatu relay karena prinsip kerjanya mirip dengan

  prinsip kerja dari sebuah relay. Solid State Relay ini cukup handal, salah satu kelebihan adalah dapat hanya menggunakan tegangan rendah saja untuk menjalankan beban dengan catu tegangan yang lebih tinggi. Rangkaian Solid State Relay dapat dilihat pada gambar 2-7.

  . _. ^. _{. - +} ^D1 _BRIDGE ¹ ₄

  3 ^{2 R1 680 R2 520} _{R3 56} ^{R4 U13 39 C3} _{100nF MOC3020} ¹ ₂ ⁶ ₄ ^TRIAC Vdc

  LOAD 220v

  VAC

  ~

  Gambar 2-7 Rangkaian Solid State Relay

  Apabila rangkaian penggerak solenoid katub air elektronis diberi tegangan masukan dc, maka beban yang membutuhkan sumber catu ac akan aktif. Begitu juga sebaliknya apabila tidak diberi tegangan masukan, maka beban akan langsung berhenti / tidak aktif. [8]

2.8 Mikrokontroler ATmega32

  2.8.1 Gambaran Umum

  ATmega32[9] termasuk dalam microcontroller unit (MCU) 8 – bit keluarga AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor) ATmega yang berdaya guna tinggi dan berdaya rendah. ATmega32 dirancang berdasarkan arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computing), dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16 – bit (16 – bits word) dan sebagian besar Fitur : a. Mikrokontroler AVR berkemampuan tinggi.

  b. Didesain berdaya rendah dan semua operasi bersifat statis.

  c. Memory flash sebesar 32K – bytes.

  d. EEPROM sebesar 1024 bytes.

  e. SRAM internal sebesar 2K – bytes.

  f. Antarmuka (interface) JTAG (memenuhi standard IEEE 1149.1).

  g. Dua buah timer / counter 8 – bit.

  h. Satu buah timer / counter 16 – bit. i. PWM (Pulse Width Modulation) sebanyak 4 (empat) kanal (channels). j. ADC (Analog – to – Digital Converter) internal dengan fidelitas 10 – bit sebanyak 8 channels. k. Portal komunikasi serial (USART) l.

  Analog comparator internal.

  m. Enam pilihan mode sleep penghemat penggunaan daya listrik. n. Tegangan operasi 2.7 – 5.5V (untuk ATmega32L) dan 4.5 – 5.5V (untuk ATmega32). o. Kecepatan maksimal 16 MHz. p. Antarmuka SPI. q. Unit interupsi internal dan eksternal. r. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D. s. ATmega32 terdiri dari 40-pin PDIP, 44-lead TQFP dan 44-pad MLF.

  Konfigurasi pin dan diagram blok dari mikrokontroler ATmega32 dapat dilihat pada gambar 2-8 dan 2-9 berikut ini.

  Gambar 2-8 Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega32

2.8.2 Memori

  a. Memori Flash (Program Memory) Mikrokontroler ATmega32 memiliki memori flash sebesar 32K bytes yang dapat diprogram berulang – ulang (reprogrammable).

  Demi keamanan software, memori flash dibagi menjadi 2 (dua) bagian, yaitu bagian boot program dan bagian application

  program. Memori flash terletak pada alamat $0000 - $3FFF. Peta memori flash dapat dilihat pada gambar 2-10.

  Gambar 2-10 Peta Memori Flash Mikrokontroler ATmega32

  b. Memori Data SRAM (Static Random – Access Memory) Mikrokontroler ATmega32 memiliki SRAM internal sebesar 2K

  bytes. Oraganisasi memori data SRAM pada mikrokontroler

  ATmega32 dapat dilihat pada peta memori data dapat dilihat pada gambar 2-11.

  Gambar 2-11 Peta Memori Data SRAM

  c. EEPROM EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only

  Memory) adalah salah satu dari tiga tipe memori pada ATmega32

  (dua yang lain adalah flash dan SRAM – sudah dijelaskan pada subbab sebelumnya). EEPROM tetap dapat menyimpan data saat tidak dicatu daya dan juga dapat diubah saat program berjalan. Oleh karena itu, EEPROM sangat berguna untuk menyimpan informasi, seperti nilai kalibrasi, nomor ID dan juga password.

  Pada EEPROM terdapat 3 buah register yang harus diatur untuk menuliskan data kedalam EEPROM, ketiga register tersebut adalah EEAR (EEPROM Address Register), yaitu tempat dimana alamat data yang akan ditulis dimasukkan. EEDR (EEPROM Data

  Register), yaitu tempat register untuk menyimpan data. Dan EECR

  (EEPROM Control Register) yang digunakan untuk mengontrol operasi dari EEPROM. Gambar register EEPROM dapat dilihat pada gambar 2-12.

  (a) (b) (c) Gambar 2-12 Register – Register pada EEPROM (a) Register EEAR; (b) Register EEDR; (c) Register EECR.

2.8.3 Port Input/Output (I/O Ports) Mikrokontroler ATmega32 memiliki 32 pin I/O bidirectional.

  Semua pin ini dapat diprogram sebagai input ataupun output. Port A adalah port dengan fungsi alternatif, yaitu sebagai port masukan sinyal

  

analog untuk ADC (Analog – to Digital Converter). Perlu diperhatikan

  bahwa ketika difungsikan sebagai masukan analog untuk ADC, maka Port A tidak boleh digunakan sebagai output karena akan mengakibatkan hasil konversi ADC menjadi tidak tepat. Fungsi alternative Port A dapat dilihat pada tabel 2-3.

  Tabel 2-3 Fungsi Alternatif Port A

  Selain Port A, Port B, Port C dan Port D mikrokontroler ATmega32 juga memiliki fungsi alternatif. Fungsi alternatif Port A, Port B, Port C dan Port D dapat dilihat pada tabel 2-4, 2-5 dan 2-6.

  

Tabel 2-4 Fungsi Alternatif Port B

Tabel 2-5 Fungsi Alternatif Port C

  Tabel 2-6 Fungsi Alternatif Port D

BAB III RANCANGAN PENELITIAN Perancangan penelitian terdiri dari beberapa bagian yaitu tombol pemilih

  lagu, mikrokontroler sebagai pembangkit melodi, penggerak solenoid dan katub air. Diagram blok sistem dapat dilihat pada gambar 3-1.

  AVR ATMEGA32 penggerak solenoid katub air

  Pemilih Penguat DAC

  Lagu Audio speaker

  

Gambar 3-1 Diagram Blok Sistem Secara Keseluruhan

  Pemilih lagu terdiri dari 5 tombol untuk memilih 4 lagu dan satu tombol untuk menghentikan lagu. Pemilih lagu dihubungkan dengan port C pada mikrokontroler AVR. Melodi dihasilkan dari generator sinus berupa program dikuatkan melalui penguat audio dan dilewatkan speaker untuk menghasilkan suara. Keluaran yang lain yaitu penggerak solenoid (solid state relay ) yang dihubungkan dengan katub air elektronis pada port A.

  Timer 1 (16 bit) dengan nilai maksimal sebesar FFFF (65535), dengan

  sumber masukan 4.000 MHz dan prescale CK diperoleh timer tick sebesar 1/(4.000 MHz) atau waktu ketelitian sebesar 0.25 us. Isi timer 1 untuk menghasilkan frekuensi nada (dengan 64 sampel) dihasilkan dari persamaan berikut :

  xtal Timer

  1 = ………………………………….…………………(3-1)

  frek _ * nada

  64 Berikut ini adalah contoh perhitungan nilai cacahan timer 1 untuk nada G3 yang dihitung menggunakan persamaam (3-1)

  4 Mhz Timer 1 = = 318 , 877 = 319

• 196

  64 Untuk perhitungan nada yang lain dapat dilihat pada tabel 3-1.

  Pembangkit gelombang sinus berupa program dengan masukan berupa perioda sampling untuk nada tertentu. Perioda sampling dihasilkan dari timer 1 pada mikrokontroler. Nada, frekuensi dan nilai cacahan timer 1 dapat dilihat pada tabel 3-1. Koefisien sinus tercuplik dapat dilihat pada potongan program berikut :

  // 64 sinewave samples Unsigned char sine[64] = {0x80,0x8C,0x98,0xA4,0xB1,0xBB,0xC5,0xCF,0xDA,0xE1, 0xE8,0xEF,0xF6,0xF8,0xFA,0xFC,0xFF,0xFC,0xFA,0xF8, 0xF6,0xEF,0xE8,0xE1,0xDA,0xCF,0xC5,0xBB,0xB1,0xA4, 0x98,0x8C,0x80,0x73,0x67,0x59,0x4F,0x44,0x3A,0x30,0x26, 0x1F,0x18,0x11,0x0A,0x07,0x05,0x02,0x00,0x02,0x05,0x07, 0x0A,0x11,0x18,0x1F,0x26,0x30,0x3A,0x44,0x4F,0x59,0x67, 0x73};

  

Tabel 3-1 Nada, Frekuensi dan Nilai Cacahan Timer 1

  71

  23 F5 698.46

  89

  24 F#5/Gb5 739.99

  84

  25 G5 783.99

  80

  26 G#5/Ab5 830.61

  75

  27 A5 880

  28 A#5/Bb5 932.33

  22 E5 659.26

  67

  29 B5 987.77

  63

  30 C6 1046.5

  60

  31 C#6/Db6 1108.73

  56

  32 D6 1174.66

  53

  33 D#6/Eb6 1244.51

  95

  21 D#5/Eb5 622.25 100

  No nada Nada frekuensi

  8 D4 293.66 213

  Nilai cacahan Timer 1

  Pause

  1 G3 196 319

  2 G#3/Ab3 207.65 301

  3 A3 220 284

  4 A#3/Bb3 233.08 268

  5 B3 246.94 253

  6 C4 261.63 239

  7 C#4/Db4 277.18 225

  9 D#4/Eb4 311.13 201

  20 D5 587.33 106

  10 E4 329.63 190

  11 F4 349.23 179

  12 F#4/Gb4 369.99 169

  13 G4 392 159

  14 G#4/Ab4 415.3 150

  15 A4 440 142

  16 A#4/Bb4 466.16 134

  17 B4 493.88 127

  18 C5 523.25 119

  19 C#5/Db5 554.37 113

  50 Untuk membangkitkan suatu lagu diperlukan dua buah parameter yaitu nada dan ketukan. Untuk memudahkan dalam pemrograman pemilihan nada seper_enambelas berdasarkan pada tempo 120 pada tabel 2-2. Ketukan seper_delapan diperoleh dari dua kali ketukan seper_enambelas, masing-masing katub air elektronis (solenoid ) yang terdapat pada sistem dirancang untuk merespon bila ada nada yang dibangkitkan. Katub air elektronis yang bekerja bila ada nada yang dibangkitkan dapat dilihat pada tabel 3-2.

  

Tabel 3-2 Katub Air Yang Bekerja

  Nomor nada Nada Katub air

  6 C4 Solenoid 1

  8 D4 Solenoid

  2

  10 E4 Solenoid 3

  11 F4 Solenoid 4

  13 G4 Solenoid

  5

  15 A4 Solenoid

  6

  17 B4 Solenoid 7

  18 C5 Solenoid 8 Nada yang dapat ditampilkan pada solenoid adalah satu oktaf (hanya oktaf ke 4). Untuk nada yang masih dalam tangga nada oktaf ke 4 seperti nada