TUGAS AKHIR - Dummy load untuk beban 450 watt - USD Repository

  TUGAS AKHIR DUMMY LOAD UNTUK BEBAN 450 WATT

  Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  Program Studi Teknik Elektro Oleh:

  PERNANDES NIM: 075114025

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

  FINAL PROJECT DUMMY LOAD FOR 450 WATT LOAD

  Presented as Partial Fullfillment of Requirements To Obtain the SarjanaTeknik Degree

  In Electrical Engineering Study Program PERNANDES

  NIM: 075114025

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

  

MOTTO:

Dia yang tahu, tidak bicara. Dia yang bicara, tidak tahu.

  Dengan ini kupersembahkan karyaku ini untuk.....

  Yesus Kristus Pembimbingku yang setia, Keluargaku tercinta, Teman-teman seperjuanganku, Dan semua orang yang mengasihiku

  Terima Kasih untuk semuanya......

  

INTISARI

  Di Indonesia energi listrik sudah menjadi kebutuhan pokok. Peningkatan kebutuhan energi listrik harus didukung oleh tersedianya pembangkit energi listrik yang harus memenuhi kebutuhan tersebut. Masalah lain adalah kestabilan tegangan jala-jala listrik yang dikirim ke konsumen. Sistem pengatur beban dalam distribusi energi listrik sangat diperlukan untuk menstabilkan daya yang dihasilkan oleh pembangkit dengan daya yang dipakai konsumen.

  Sistem pengaturan beban dalam distribusi energi listrik pada tugas akhir ini dengan menjaga daya keluaran pada pembangkit selalu berada pada daerah kerja yang diperbolehkan dengan mengontrol beban dummy. Sistem ini berbasis mikrokontroler dan menggunakan sensor arus untuk mengetahui besar daya terpakai. Jika terdapat masukan beban pada beban terpakai, sistem akan mengontrol arus pada beban dummy, agar jumlah daya pada sistem tetap atau stabil.

  Sistem pengontrolan beban dummy ini menggunakan sensor arus ACS712 yang secara keseluruhan sudah dapat bekerja, namun tingkat akurasinya masih kurang tepat. Penampil hasil pengukuran arus beban dummy, arus beban terpakai, daya beban

  

dummy dan daya beban terpakai belum mampu menampilkan data-data sesuai dengan

  perancangan. Sistem pengontrolan arus beban dummy hanya menstabilkan daya 450 watt, sehingga masih dapat dikembangkan untuk daya yang lebih besar.

  Kata kunci: Beban Dummy, Beban Terpakai, Sensor Arus CS712.

  

ABSTRACT

  Electrical energy in Indonesia has become a staple. Improved electrical energy needs to be supported by the availability of electrical energy generation to meet those needs. Another problem is the stability of the grid voltage is delivered to consumers. Load control systems in the distribution of electrical energy is needed to stabilize the power generated by power plants used by consumers.

  Load control system in electrical energy distribution at the end of this task by keeping the power output at the plant has always been allowed in the work area by controlling the dummy load. Microcontroller-based system and uses sensors to determine the flow of power used. If there are unused input load on the load, the system will control the current in the dummy load, so that the amount of power on the system fixed or stable.

  This dummy load control system using the ACS712 current sensor as a whole has been able to work, but the level of accuracy is still not quite right. Viewer dummy load current measurement results, the load current used, the dummy load and power load used has been unable to display data in accordance with the design. Dummy load current control system to stabilize only 450 watts of power, so it still can be developed for greater power. keyword: Dummy load, Load Used, ACS712 Current Sensor.

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus karena telah memberikan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir ini dengan baik. Laporan akhir ini disusun untuk memenuhi syarat memperoleh gelar sarjana.

  Penulis mengucapkan terima kasih kepada :

  1. Kedua orangtuaku, kakak dan adik atas dukungan, doa, cinta, perhatian, darah dan keringat yang tiada henti.

  2. Paulina Heruningsih Prima Rosa, M.Sc., Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  3. B. Wuri Harini, S.T., M.T., Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  4. Wiwien Widyastuti, S.T., M.T., dosen pembimbing akademik yang telah mendampingi dan membimbing penulis selama studi.

  5. Martanto, S.T., M.T., dosen pembimbing yang dengan penuh pengertian dan ketulusan hati memberi bimbingan, kritik, saran, serta motivasi dalam penulisan skripsi ini.

  6. Petrus Setyo Prabowo, S.T., M.T. dan Pius Yozy Merucahyo, S.T., M.T., dosen

  penguji yang telah memberikan masukan, bimbingan, saran dalam merevisi skripsi ini.

  7. Bapak/ Ibu dosen yang telah mengajarkan banyak hal selama penulis menempuh pendidikan di Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

  8. Staff sekretariat Teknik Elektro, atas bantuan dalam melayani mahasiswa.

  9. Rico, Dodi Hermanto, Yohannes, Gerry Wermena yang telah memberikan uang cuma-cuma dan dukungan.

  10. Bang Agus, “juru kunci Kos Tassura 70” yang memberikan pengalaman, arti dan makna dalam kehidupan.

  

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i

  ............................................................................. iii

  HALAMAN PERSETUJUAN

  ............................................................................... iv

  HALAMAN PENGESAHAN

  ............................................................. v

  PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

  ............................. vi

  HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA

  

ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ...................................... vii

  .................................................................................................................... viii

  INTISARI

  ................................................................................................................ ix

  ABSTRACT

  ............................................................................................. x

  KATA PENGANTAR

  .............................................................................................................. xii

  DAFTAR ISI

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... xv

DAFTAR TABEL ..................................................................................................... xviii

BAB I PENDAHULUAN

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

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

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

  1.4. Metodologi Penelitian ...................................................................................... 2

  BAB II DASAR TEORI

  2.1. Mikrokontroler AVR ........................................................................................ 4

  2.1.1. Kontruksi ATmega8535 ...................................................................... 4

  2.1.2. Reset dan Osilator Eksternal ............................................................... 7

  2.1.4.2. Register Pengendali ADC ....................................................... 14

  3.2.2. Perancangan Rangkaian Pengondisi Sinyal ........................................ 34

  3.2.9.2. Rangkaian LCD ....................................................................... 42

  3.2.9.1. Rangkaian Indikator LED ....................................................... 42

  3.2.9. Perancangan Rangkaian Penampil ...................................................... 42

  3.2.8. Perancangan Rangkaian Catu Daya .................................................... 41

  3.2.7.2. Osilator .................................................................................... 40

  3.2.7.1. Reset Eksternal ........................................................................ 40

  3.2.7. Perancangan Rangkaian Mikrokontroler ............................................. 39

  3.2.6. Perancangan Rangkaian Beban Dummy .............................................. 37

  3.2.5. Perancangan Rangkaian TRIAC ......................................................... 37

  3.2.4. Perancangan Rangkaian Driver TRIAC .............................................. 36

  3.2.3. Perancangan Rangkaian Zero Crossing Detector ............................... 35

  3.2.1. Perancangan Rangkaian Sensor Arus .................................................. 32

  2.2. Sensor Arus ACS712 ........................................................................................ 17

  3.2. Perancangan Perangkat Keras .......................................................................... 32

  3.1. Diagram Blok Rangkaian ................................................................................. 30

  BAB III PERANCANGAN

  2.9. Hukum Kirchoff ................................................................................................ 29

  2.8. Hukum Ohm ..................................................................................................... 28

  2.7. Penguat Diferensial .......................................................................................... 27

  2.6. Metode Zero Crossing Detection ..................................................................... 26

  2.5. Penyulut TRIAC ............................................................................................... 25

  2.4. TRIAC .............................................................................................................. 23

  2.3.2. Prinsip Kontrol Fasa Beban Resistif ................................................... 21

  2.3.1. Prinsip Kontrol Fasa ............................................................................ 20

  2.3 Pengontrol Tegangan AC ................................................................................. 19

  3.3. Perancangan Perangkat Lunak ......................................................................... 43

  BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

  4.1. Hasil Implementasi alat ..................................................................................... 48

  4.2. Proses Pengambilan Data .................................................................................. 49

  4.3. Hasil Penelitian dan Pembahasan ...................................................................... 50

  4.3.1. Pengujian Sub Sistem .......................................................................... 51

  4.3.1.1. Rangkaian Regulator Tegangan .............................................. 51

  4.3.1.2. Rangkaian Zero Crossing Detector ......................................... 52

  4.3.1.3. Rangkaian Sistem Minimum Atmega8535 ............................. 54

  4.3.1.4. Rangkaian Driver TRIAC ....................................................... 55

  4.3.1.5. Rangkaian Sensor Tegangan ................................................... 56

  4.3.1.6. Rangkaian sensor Arus ............................................................ 57

  4.3.1.7. Rangkaian Pengondisi Sinyal Sensor Arus ............................. 58

  4.3.2 Pengujian Sistem Keseluruhan ............................................................ 60

  4.3.2.1. Pengujian Daya Beban Terpakai Nol ...................................... 62

  4.3.2.2. Pengujian Daya Beban Terpakai 60 watt ................................ 62

  4.3.2.3. Pengujian Daya Beban Terpakai 100 watt .............................. 63

  4.3.2.4. Pengujian Daya Beban Terpakai 160 watt .............................. 64

  4.3.2.5. Pengujian Daya Beban Terpakai 200 watt .............................. 64

  4.3.2.6. Pengujian Daya Beban Terpakai 260 watt .............................. 65

  4.3.2.7. Pengujian Daya Beban Terpakai 300 watt .............................. 66

  4.3.2.8. Pengujian Daya Beban Terpakai 360 watt .............................. 66

  4.3.2.9. Pengujian Daya Beban Terpakai 400 watt .............................. 67

  4.3.2.10. Pengujian Daya Beban Terpakai 460 watt .............................. 68

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  5.1. Kesimpulan ....................................................................................................... 69

  5.2. Saran ................................................................................................................. 69

  

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 70

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Blok model perancangan.......................................................................... 3Gambar 2.1. Konfigurasi pin ATmega8535 ................................................................. 5Gambar 2.2. Rangkaian reset ........................................................................................ 7Gambar 2.3. Pulsa PWM .............................................................................................. 11Gambar 2.4. Pulsa fast PWM........................................................................................ 12Gambar 2.5. Sensor arus ACS712 ................................................................................ 18Gambar 2.6. Port in dan Port out ACS712 .................................................................. 19Gambar 2.7. Prinsip kerja kontrol on-off ...................................................................... 20Gambar 2.8. Prinsip dasar kontrol fasa ......................................................................... 21Gambar 2.9. Pengontrol gelombang penuh satu fasa dengan katoda .......................... 23Gambar 2.10. Pengontrol gelombang penuh satu fasa menggunakan satu thyristor ...... 23Gambar 2.11. TRIAC : a. Rangkaian ekuivalen b. Simbol rangkaian ............................ 23Gambar 2.12. Karakteristik TRIAC ................................................................................ 24Gambar 2.13. Rangkaian penyulut thyristor menggunakan transformator isolasi ......... 25Gambar 2.14. Rangkaian proteksi gerbang ..................................................................... 26Gambar 2.15. IC komparator 339 ................................................................................... 27Gambar 2.16. Rangkaian zero crossing detector dengan komparator ............................ 27Gambar 2.17. rangkaian penguat diferensial .................................................................. 28Gambar 2.18. Rangkaian arus ......................................................................................... 28Gambar 2.19. Skema arus Kirchoff ................................................................................. 29Gambar 3.1. Interupt timer2 saat tunda picu beban dummy ......................................... 31Gambar 3.2. Diagram blok rancangan .......................................................................... 32Gambar 3.3. Rangkaian sensor arus ACS712 ............................................................... 33Gambar 3.4. Rangkaian pengondisi sinyal ................................................................... 35Gambar 3.5. Rangkaian zero crossing detector ............................................................ 35Gambar 3.6. Rangkaian driver TRIAC ......................................................................... 36Gambar 3.11. Rangkaian osilator eksternal .................................................................... 40Gambar 3.12. Rangkaian catu daya ................................................................................ 41Gambar 3.13. Rangkaian LED ........................................................................................ 42Gambar 3.14. Rangkaian LCD ....................................................................................... 42Gambar 3.15. Alur program utama ................................................................................. 43Gambar 3.16. Alur program pemicu sudut ..................................................................... 44Gambar 3.17. Alur program zero crossing detector ....................................................... 46Gambar 3.18. Alur program timer2 ................................................................................ 46Gambar 3.19. Alur program LCD ................................................................................... 47Gambar 4.1. Bentuk fisik alat tampak samping ............................................................ 48Gambar 4.2. Bentuk fisik alat tampak atas ................................................................... 48Gambar 4.3. Multimeter digital .................................................................................... 50Gambar 4.4. Trafo step down........................................................................................ 50Gambar 4.5. Osiloskop digital ...................................................................................... 50Gambar 4.6. Rangkaian regulator tegangan .................................................................. 51Gambar 4.7. Rangkaian zero crossing detector ............................................................ 53Gambar 4.8. Sinyal input zero crossing detector.......................................................... 53Gambar 4.9. Sinyal output zero crossing detector........................................................ 54Gambar 4.10. Rangkaian sistem minimum Atmega8535 ............................................... 54Gambar 4.11. Hasil pengujian sistem minimum dengan modul LED ............................ 55Gambar 4.12. Rangkaian driver TRIAC ......................................................................... 55Gambar 4.13. Gelombang keluaran driver TRIAC ........................................................ 56Gambar 4.14. Pulsa trigger mikrokontroler.................................................................... 56Gambar 4.15. Rangkaian sensor tegangan ...................................................................... 57Gambar 4.16. Rangkaian skematik sensor tegangan ...................................................... 57Gambar 4.17. Rangkaian sensor arus ACS712 tampak bawah....................................... 58Gambar 4.18. Rangkaian sensor arus ACS712 tampak atas ........................................... 58Gambar 4.19. Rangkaian pengondisi sinyal sensor arus ................................................ 59 Gambar 4.20. Gelombang listrik daya beban pada pengujian daya beban terpakai nol .Gambar 4.22. Gelombang listrik daya beban dummy pada pengujian daya beban 100 watt

  .................................................................................................................. 63

Gambar 4.23. Gelombang listrik daya beban dummy pada pengujian daya beban 160 watt

  .................................................................................................................. 64

Gambar 4.24. Gelombang listrik daya beban dummy pada pengujian daya beban 200 watt

  .................................................................................................................. 65

Gambar 4.25. Gelombang listrik daya beban dummy pada pengujian daya beban 260 watt

  .................................................................................................................. 65

Gambar 4.26. Gelombang listrik daya beban dummy pada pengujian daya beban 300 watt

  .................................................................................................................. 66

Gambar 4.27. Gelombang listrik daya beban dummy pada pengujian daya beban 360 watt

  .................................................................................................................. 67

Gambar 4.28. Gelombang listrik daya beban dummy pada pengujian daya beban 400 watt

  .................................................................................................................. 67

Gambar 4.29. Gelombang listrik daya beban dummy pada pengujian daya beban 460 watt

  .................................................................................................................. 68

  

DAFTAR TABEL

Tabel 2.14. Register TIFR........................................................................................... 11Tabel 4.1. Output tegangan dari rangkaian regulator -5 volt, 5 volt dan 12 volt ..... 52Tabel 3.2. Tegangan output sensor terhadap tegangan output pengondisi sinyal ..... 34Tabel 3.1. Tegangan output sensor terhadap arus yang diukur ................................. 33Tabel 2.21. Register Data ADC, ADLAR=1 .............................................................. 17Tabel 2.20. Register Data ADC, ADLAR=0 .............................................................. 17Tabel 2.19. ADC prescaler ......................................................................................... 16Tabel 2.18. Register ADCSRA ................................................................................... 15Tabel 2.17. Pemilihan pin input ADC......................................................................... 15Tabel 2.16. Pemilihan tegangan referensi ................................................................... 15Tabel 2.15. Register ADMUX .................................................................................... 14Tabel 2.13. Register TIMSK ....................................................................................... 10Tabel 2.1. Fungsi khusus port B ............................................................................... 5Tabel 2.12. Register OCR0 ......................................................................................... 10Tabel 2.11. Register TCNT0 ....................................................................................... 10Tabel 2.10. Mode Phase Correct PWM ..................................................................... 9Tabel 2.9. Mode Fast PWM...................................................................................... 9Tabel 2.8. Mode Normal dan CTC ........................................................................... 9Tabel 2.7. Mode operasi ............................................................................................ 9Tabel 2.6. Prescaler timer/counter0 ......................................................................... 8Tabel 2.5. Register TCCR0 ....................................................................................... 8Tabel 2.4. Prescaler timer/counter0 .......................................................................... 7Tabel 2.3. Fungsi khusus port D ............................................................................... 6Tabel 2.2. Fungsi khusus port C ............................................................................... 6Tabel 4.2. Tegangan pada rangkaian sensor tegangan .............................................. 57Tabel 4.7. Data sistem keseluruhan oleh mikrokontroler ......................................... 60

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Di era globalisasi ini kebutuhan akan energi listrik merupakan kebutuhan yang sangat penting. Tidak hanya di negara-negara maju, di negara-negara berkembang seperti Indonesia pun energi listrik sudah menjadi kebutuhan pokok. Peningkatan kebutuhan energi listrik harus didukung oleh tersedianya pembangkit energi listrik yang harus memenuhi kebutuhan tersebut. Kondisi kelistrikan saat ini untuk sistem tenaga listrik Jawa, Madura, dan Bali memiliki beban puncak 17000 MW dengan daya netto pembangkitan 21300 MW, sedangkan kondisi kelistrikan di luar pulau Jawa terjadi defisit daya listrik di beberapa wilayah di Indonesia[1]. Permasalahan tersebut diakibatkan ketidakseimbangan antara penyedian energi dan permintaan konsumen energi listrik. Masalah lain adalah kestabilan tegangan jala-jala listrik yang dikirim ke konsumen[2]. Salah satu solusinya adalah menambah pengaturan beban dalam distribusi energi listriknya[2]. Pengaturan beban ini berfungsi sebagai penstabil daya yang dihasilkan oleh pembangkit dengan daya yang dipakai konsumen.

  Berdasarkan hal di atas, penulis ingin membuat suatu sistem yang menjaga daya keluaran pada pembangkit selalu berada pada daerah kerja yang diperbolehkan dengan mengontrol beban dummy. Beberapa peneliti telah membahas tentang pengatur beban ini dengan melibatkan mikrokontroler sebagai pengendali utamanya[2]. Secara umum sistem ini berbasis mikrokontroler dan menggunakan sensor arus untuk mengetahui besar daya terpakai. Saat beban dummy pada kondisi daya maksimum, maka beban terpakai pada kondisi nol, sebaliknya jika beban terpakai sejumlah daya tertentu maka daya pada beban

  

dummy adalah selisih antara daya beban dummy pada kondisi maksimum dengan daya

beban terpakai.

  Sistem yang akan dibuat akan bekerja apabila daya pada sistem (beban dummy dan

  2

  1.2 Tujuan dan Manfaat

  Tujuan penelitian ini adalah menghasilkan suatu alat yang dapat menstabilkan daya beban pada sistem dengan beban semu sebagai pengganti beban aslinya saat beban aslinya tidak ada.

  Manfaat dari penelitian ini adalah untuk mengurangi kerusakan pada peralatan elektronik yang terhubung pada pembangkit.

  1.3 Batasan Masalah

  Batasan masalah dalam penelitian ini adalah :

  a. Dummy load untuk beban maksimum 450 watt b.

  Menggunakan sensor arus dalam mengecek beban dummy c. Beban dummy berupa resistor

  d. Pengaturan sistem menggunakan mikrokontroler keluarga AVR ATMega 8535

  1.4 Metodologi Penelitian

  Penulisan ini menggunakan metode:

  a. Bahan-bahan refrensi berupa website, buku-buku dan jurnal-jurnal

  b. Perancangan sub sistem berupa hardware dan software. Pada tahap ini bertujuan mencari bentuk model yang optimal dari sistem yang akan dibuat dengan mempertimbangkan dari berbagai faktor-faktor permasalahan dan kebutuhan yang telah ditentukan.

  c. Pembuatan subsistem hardware dan software. Berdasarkan Gambar 1.1, rangkaian akan bekerja apabila pada beban terpakai terdeteksi beban, maka sensor arus melalui mikrokontroler akan mendeteksi besarnya arus pada beban terpakai. Besar nilai arus yang terdapat pada beban terpakai, akan menjadi masukan (input) pada mikrokontroler. Selanjutnya mikrokontroler akan mengolah masukan (input) tersebut untuk mengontrol besarnya arus pada beban

  dummy melalui driver, agar besarnya nilai daya pada sistem tetap terjaga

  3 Driver Beban

  Sensor Pembangkit dummy arus

  Beban Sensor terpakai arus Pengondisi sinyal

  Control Pengondisi sinyal uP

Gambar 1.1. Blok model perancangan

  d. Proses pengambilan data disertai gambar-gambar gelombang listrik. Teknik pengambilan data dengan cara mengubah-ubah daya pada beban terpakai.

  Setelah itu, dilakukan pengukuran nilai arus, tegangan dan daya pada beban

  dummy. Setiap perubahan daya pada beban terpakai, akan dilakukan pengukuran tegangan dan arus pada beban dummy.

  e. Analisa dan penyimpulan hasil percobaan. Analisa data dilakukan dengan membandingkan data hasil percobaan dengan perhitungan teori dan spesifikasi yang telah ditentukan terlebih dahulu. Penyimpulan hasil percobaan dapat dilakukan dengan menghitung presentase error yang terjadi.

BAB II DASAR TEORI

2.1 Mikrokontroler AVR

  Mikrokontroler adalah sebuah sistem microprocessor yang di dalamnya sudah terdapat CPU, ROM, RAM, I/O, clock dan peralatan internal lainya yang sudah saling terhubung dan terorganisasi (teralamati) dengan baik oleh pabrik pembuatnya dan dikemas dalam satu chip yang siap pakai[3]. Sehingga pengguna tinggal memprogram isi ROM sesuai aturan penggunaan oleh pabrik yang membuatnya.

2.1.1 Konstruksi ATmega8535

  Mikrokontroler ATmega8535 memiliki 3 jenis memori, yaitu memori flash, memori data dan memori EEPROM [3]. Ketiganya memiliki ruang sendiri dan terpisah.

  a. Memori flash ATmega8535 memiliki kapasitas memori flash sebesar 8 Kbyte yang terpetakan dari alamat 0000h-0FFFh, masing-masing alamat memiliki lebar data 16 bit. Memori program ini terbagi menjadi 2 bagian yaitu bagian program boot dan bagian program aplikasi.

  b. Memori data ATmega8535 memiliki kapasitas memori data sebesar 608 byte yang terbagi menjadi 3 bagian yaitu register serba guna, register I/O dan SRAM. ATmega8535 memiliki 32 byte register serba guna, 64 byte register I/O yang dapat diakses sebagai bagian dari memori RAM (menggunakan instuksi LD atau ST) atau dapat juga diakses sebagai I/O (menggunakan instruksi IN atau OUT), dan 512 byte digunakan untuk memori data SRAM.

  c. Memori EEPROM ATmega8535 memiliki memori EEPROM sebesar 512 byte yang terpisah dari memori

  5

Gambar 2.1. Konfigurasi pin ATMega8535 [3]

  Konfigurasi pin ATmega8535 dapat dilihat pada Gambar 2.1. Dari gambar dapat dijelaskan fungsi dari masing-masing pin Atmega8535 sebagai berikut [3]: a.

  VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya.

  b.

  GND merukan pin Ground.

  c. Port A (PortA0…PortA7) merupakan pin input/output dua arah dan pin masukan ADC.

  d.

  Port B (PortB0…PortB7) merupakan pin input/output dua arah dan dan pin fungsi khusus, seperti dapat dilihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Fungsi Khusus Port B [3]

  Pin Fungsi Khusus

  PB7 SCK (SPI Bus Serial Clock) PB6 MISO (SPI Bus Master Input/ Slave Output) PB5 MOSI (SPI Bus Master Output/ Slave Input) PB4 SS (SPI Slave Select Input) PB3 AIN1 (Analog Comparator Negative Input)

  OC0 (Timer/Counter0 Output Compare Match Output) PB2 AIN0 (Analog Comparator Positive Input)

  6

  e. Port C (PortC0…PortC7) merupakan pin input/output dua arah dan pin fungsi khusus, seperti dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Fungsi Khusus Port C [3]

  Pin Fungsi khusus

  PC7 TOSC2 ( Timer Oscillator Pin2) PC6 TOSC1 ( Timer Oscillator Pin1) PC5 Input/Output PC4 Input/Output PC3 Input/Output PC2 Input/Output PC1 SDA ( Two-wire Serial Buas Data Input/Output Line) PC0 SCL ( Two-wire Serial Buas Clock Line)

  f. Port D (PortD0…PortD7) merupakan pin input/output dua arah dan pin fungsi khusus, seperti yang terlihat pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3 Fungsi Khusus Port D [3]

  Pin Fungsi khusus

  PD7 OC2 (Timer/Counter Output Compare Match Output) PD6

  ICP (Timer/Counter1 Input Capture Pin) PD5 OC1A (Timer/Counter1 Output Compare A Match Output) PD4 OC1B (Timer/Counter1 Output Compare B Match Output) PD3

  INT1 (External Interrupt1Input) PD2

  INT0 (External Interrupt 0 Input) PD1 TXD (USART Output Pin) PD0 RXD (USART Input Pin) g. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.

  h.

  XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.

  7

  2.1.2 Reset dan Osilator Eksternal Chip akan reset jika tegangan catu nol atau pin RST dipaksa 0[4]. Jika membutuhkan tombol reset, dapat ditambah dengan rangkaian reset seperti pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2. Rangkaian Reset [4]Tabel 2.4. Prescaler timer/counter0 [4] Tabel 2.4 menunjukkan tegangan dan frekuensi kerja pada mikroprosesor Atmega.

  Tegangan kerja chip tipe L dapat beroperasi 2,7-5,5V.

  2.1.3 Timer/Counter 0 Timer/counter 0 adalah sebuah timer/counter yang dapat mencacah sumber

  pulsa/clock baik dari dalam chip (timer) ataupun dari luar chip (counter) dengan kapasitas 8-bit atau 256 cacahan [4].

  Dapat digunakan untuk :

  a. Timer/counter biasa

  b. Clear Timer on Compare Match (selain Atmega8)

  8

2.1.3.1 Register Pengendali Timer0 1.

  Timer/Counter Control Register – TCCR0

Tabel 2.5. Register TCCR0 [4]

  Bit CS00 s.d. 02 bertugas untuk memilih (prescaler) atau mendefinisikan

  pulsa/clock yang akan masuk ke dalam timer/counter0 [4]. Tabel 2.5 menunjukkan register pada TCCR0 dan Tabel 2.6 menunjukkan prescaler

  timer/counter0.

Tabel 2.6. Prescaler timer/counter0 [4]

  (1 clk timer/counter0= 8 clk cpu) artinya tiap 8 clock CPU yang masuk ke dalam timer/counter0 dihitung satu oleh register pencacah TCNT0.Falling edge adalah perubahan pulsa/clock dari 1 ke 0. Rising edge adalah perubahan pulsa/clock dari 0 ke 1.

  Bit 7-F0C0 : Force Output Compare Bit ini hanya dapat digunakan untuk metode pembanding . Jika bit-F0C0 di-set

  maka akan memaksa terjadinya compare-match (TCNT0==OCR0).

  Bit 3, 6-WGM01:0:Waveform Generation Mode

  Kedua bit ini digunakan memilih mode yang digunakan, seperti yang terlihat pada Tabel 2.7.

  9

Tabel 2.7. Mode operasi [4]

  Bit 5:4-COM01:0:Compare Match Output Mode

  Kedua bit ini berfungsi mendefinisikan pin OC0 sebagai output timer0 (atau sebagai saluran output PWM). Tabel 2.8 menunjukkan output pin OC0 pada mode Normal dan CTC, Tabel 2.9 menunjukkan output pin OC0 pada mode

  Fast PWM dan Tabel 2.10 menunjukan output pin OC0 pada mode Phase Correct PWM.

Tabel 2.8. Mode Normal dan CTC [4]Tabel 2.9. Mode Fast PWM [4]Tabel 2.10. Mode Phase Correct PWM [4]

  10

  2. Timer/Counter Register-TCNT0 [4]

Tabel 2.11. Register TCNT0 [4]

  Register ini bertugas menghitung pulsa yang masuk ke dalam timer/counter, seperti terlihat pada Tabel 2.11 [4]. Kapasitas register ini 8-bit atau 255 hitungan, setelah mencapai hitungan maksimal maka akan kembali ke nol (overflow/limpahan).

  3. Output Compare Register – OCR0

Tabel 2.12. Register OCR0 [4]

  Register ini bertugas sebagai register pembanding yang bisa kita tentukan besarnya sesuai dengan kebutuhan, seperti terlihat pada Tabel 2.12 [4]. Dalam praktiknya pada saat TCNT0 mencacah maka otomatis oleh CPU aka membandingkan dengan isi OCR0 secara kontinyu dan jika isi TCNT0 sama dengan isi OCR0 maka akan terjadi compare match yang dapat dimanfaatkan untuk mode CTC dan PWM.

  4. Timer/Counter Interrupt Mask Register – TIMSK

Tabel 2.13. Register TIMSK [4] Tabel 2.13 menunjukan register TIMSK [4].

  Bit 0-TOIE0: T/Co Overflow Interrupt Enable Dalam register TIMSK timer/conter0 memiliki bit TOIE0 sebagai bit peng-aktif

  11

  Selain ATmega8, TIMSK timer/counter0 memiliki bit OCIE0 sebagai bit peng- aktif interupsi compare match timer/counter0 (OCIE0=1 enable, OCIE0=0

  disable).

  5. Timer/Counter Interrupt Flag Register – TIFR

Tabel 2.14. Register TIFR [4] Tabel 2.14 menunjukan register TIFR [4].

  Bit 1-OCF0: Output Compare Flag 0 Flag OCF0 akan set sebagai indikator terjadinya compare match, dan akan clear

  sendiri bersamaan eksekusi vektor interupsi timer0 compare match.

  Bit 0-TOC0: Timer /Counter 0 Overflow flag Bit status timer/counter0 dalam register TIFR, di mana bit-TOV0

  (Timer/Counter0 overflow) akan set secara otomatis ketika terjadi limpahan/overflow pada register TCNT0 dan akan clear bersamaan dengan eksekusi vektor interupsi.

2.1.3.2 Fast PWM (Pulse Width Modulation)

  Dalam mode ini kita bisa membuat generator gelombang PWM, di mana PWM sendiri adalah bentuk gelombang digital/pulsa yang bisa kita atur duty

  cyle-nya [4]. Duty cycle adalah perbandingan antara lama pada saat 1 atau on

  dan lama periode satu gelombang pulsa. Logikanya jika kita hubungkan ke motor DC maka semakin besar duty cycle maka akan cepat motor berputar (duty cycle 100% = kecepatan max motor). Gambar 2.3 menunjukkan bentuk pulsa PWM.

  12 Timer/counter0 dalam mode Fast PWM digunakan mengendalikan lama t on dan t off melalui isi register pembanding OCR0 yang akan berakibat

  kepada besar duty cycle yang pembanding OCR0 yang akan berakibat kepada besar duty cycle yang dihasilkan. Untuk channel (saluran) PWM

  timer/counter0 adalah pin OC0 (PB3) sebagai keluaran saluran PWM. Dalam modeFast PWM sifat cacahan register pencacah TCNT0 mencacah dari BOTTOM (0x00) terus mencacah naik (counting-up) hingga mencapai MAX

  (0xFF) kemudian mulai dari BOTTOM lagi dan begitu seterusnya atau yang dinamakan single slope (satu arah cacahan). Gambar 2.4 menunjukkan bentuk pulsa fast PWM.

Gambar 2.4. Pulsa fast PWM [4]

  Dalam mode non-inverting PWM, outputpin OC0 (PB3) di-clear pada saat compare match (TCNT0==OCR0) dan di-set pada saat BOTTOM (TCNT0=0x00).

  Dalam mode inverting PWM, output pin OC0 (PB3) di-set pada saat

  compare match (TCNT==OCR0) dan di-clear pada saat BOTTOM (TCNT0=0x00).

  Secara kasar kita bedakan non-inverting dengan inverting dalam mode fast PWM yaitu dilihat dari bentuk pulsanya, di mana PWM non-inverting yang kita kendalikan adalah lama t on-nya melalui isi OCR0, sedangkan

  13

  Di mana F clk_i/o adalah frekuensi clock chip yang kita gunakan. N adalah prescaler sumber clock yang kita gunakan (1, 8, 64, 256, dan 1024). Dalam praktik kita dapat memperbaharui (update) register OCR0 kapanpun sewaktu timer0 sedang beroperasi namun efeknya satu siklus pulsa

  PWM akan tidak simetris.

2.1.4 ADC (Analog to Digital Converter)

  Sinyal input dari pin ADC akan dipilih oleh multiplexer (register ADMUX) untuk diproses oleh ADC[4]. Karena converter ADC dalam chip hanya satu buah sedangkan saluran inputnya-nya ada delapan maka dibutuhkan multiplexer untuk memilih inputpin ADC secara bergantian. ADC mempunyai rangkaian untuk mengambil sampel dan hold (menahan) tegangan input ADC mempunyai catu daya yang terpisah yaitu pin AVCC-AGND. AVCC tidak boleh berbeda ±0,3V dari Vcc.

  Operasi ADC membutuhkan tegangan referensi VREF dan clock Fade (register ADCSRA). Tegangan referensi eksternal pada pin AREF tidak boleh melebihi AVCC. Tegangan referensi eksternal dapat di-decouple pada pin AREF dengan kapasitor untuk mengurangi derau. Atau dapat menggunakan tegangan referensi internal sebesar 2,56V (pin Aref diberi kapasitor secara eksternal untuk menstabilkan tegangan referensi internal). ADC mengonversi tegangan input analog menjadi bilangan digital sebesar 10-bit. GND (0 volt) adalah nilai minimum yang mewakili ADC dan nilai maksimum ADC diwakili oleh tegangan pada pin AREF minus 1 LSB. Hasil konversi ADC disimpan dalam register pasangan ADCH:ADCL. Sinyal input ADC tidak boleh melebihi tegangan referensi. Nilai digital input ADC untuk resolusi 10-bit (1024) adalah:

  Kode digital = (Vinput/Vref) x1024 (2.3) Untuk resolusi 8-bit (256) :

  Kode digital = (Vinput/Vref) x256 (2.4) Misalnya input suatu pin ADC dengan resolusi 8-bit adalah 2,5V dan tegangan

  14

2.1.4.1 Mode Operasi

  1. Mode konversi tunggal

  Dalam mode ini konversi dilakukan untuk sekali pembacaan sampel tegangan input, jika ingin membaca lagi maka harus disampel lagi sehingga kita dapat mengkonversi tegangan input untuk saat-saat yang kita butuhkan saja [4]. Mode tunggal dipilih dengan meng-clearbit-ADFR dalam register ADCSRA. Konversi tunggal memulai konversi ketika bit-ADSC di-set, dan

  bit tersebut tetap sampai satu kali konversi selesai (complete), setelah

  (complete) itu maka otomatis oleh CPU bit-ADSC akan clear. Ketika konversi sedang berlangsung dan kita mengubah saluran (channel) input ADC maka hal tersebut tidak akan diubah oleh CPU hingga konversi ADC saluran tersebut selesai.

  2. Mode konversi free running

  Dalam mode ini konversi dilakukan terus menerus secara kontinyu (ADC membaca sampel tegangan input lalu dikonversi hasilnya masukan ke register ADCH:ADCL) terus menerus [4]. Ketika kita membaca ADC selagi ADC mengkonversi tegangan sedang berlangsung, maka yang terbaca adalah hasil ADC yang terakhir yang dibaca oleh ADC.

  Mode free running dipilih dengan men-setbit-ADFR dalam register

  ADCSRA. Konversi pertama dalam mode ini dimulai dengan men-setbit- ADSC. Dalam mode ADC bekerja secara independen (tidak bergantung) dari flag interupsi ADC (apakah ADIF set atau clear sama saja).

2.1.4.2 Register Pengendali ADC

1. ADC Multiplexer Selection Register – ADMUX

Tabel 2.15. Register ADMUX [4]

  15

Tabel 2.16. Pemilihan tegangan referensi [4] Tabel 2.16 menujukkan pemilihan tegangan referensi pada ADC.

  Bit 5-ADLAR: ADC Left Adjust Result Bit ini berakibat pada format data hasil konversi dalam register ADCH:

  ADCL (lihat register tersebut) Bit 3:0-MUX3:0: Analog Channel Selection Bits

  Bit-bit ini memilih saluran input untuk ADC, seperti terlihat pada Tabel 2.17.

Tabel 2.17. Pemilih pin input ADC [4]

2. ADC Control and Status Register A – ADCSRA

Tabel 2.18. Register ADCSRA [4]

  16

  Dalam mode konversi tungal penge-set-an bit ini maka akan memulai(start) konversi ADC untuk sekali konversi.

  Bit 5-ADFR: ADC Free Running Select Bit ini memilih mode operasi yang digunakan, ketika bit ini di-set maka

  ADC akan menggunakan Free running di mana dalam mode ini ADC disampel dan diperbarui secara simultan/kontinyu. Ketika bit ini di-clear maka akan mengakhiri mode free running dan masuk ke mode konversi tunggal (single conversion). Bit 4-ADIF: ADC Interrupt Flag

  Bit ini akan set secara otomatis ketika konversi ADC telah

  selesai(complete), dan akan clear ketika eksekusi interupsi ADC conversion complete.