makalah sistem kendali digital ozza
TRANSCRIPT
-
8/17/2019 Makalah Sistem Kendali Digital Ozza
1/15
BAB I
PENDAHULUAN
1. 1 Latar BelakangKemajuan teknologi saat ini sudah sangat pesat sekali. Integrasi antara perangkat
keras dan lunak sudah sedemikian canggihnya tetapi dengan pemakaian yang semakin
dipermudah (user friendly). Berbagai macam program pembuat Human Machine
Interface (HMI) banyak dipasaran yang dapat digunakan dengan berbagai macam
perangkat keras seperti P! dan "!#. Perangkat lunak ini memiliki fitur$fitur yang
memudahkan kita dalam merancang tampilan yang menarik.
Berbagai macam tampilan HMI digunakan untuk mengontrol proses atau
peralatan yang ada di lapangan pada sebuah industri. %gar dapat mengontrol peralatan di
lapangan tersebut oleh program HMI yang kita buat diperlukan perantara agar dapat
saling terhubung antara program HMI dengan peralatan tersebut. Perantara tersebut
adalah sebuah ser&er yang menyediakan sistem komunikasi antara HMI sebagai antar
muka dengan peralatan berbasis mikroprosesor yang ada di lapangan.
Pada dunia pendidikan seperti di kampus atau masyarakat teknologi umumnya
sudah sangat mengenal dan familiar dengan program$program seperti 'isual Basic
'isual ! atau "elphi untuk membuat program$program tampilan dan antarmuka pada
komputer. %kan tetapi di dunia industri program$program tersebut agak sulit digunakan
oleh orang yang aam akan bahasa pemrograman. *leh karena itulah dikembangkan
program$program pembuat tampilan antarmuka yang dapat lebih mudah dikembangkan
oleh orang yang aam terhadap bahasa pemrograman. Pada penelitian ini penulis ingin
lebih memperdalam pengetahuan akan program standar industri yang banyak digunakan
untuk pembuatan HMI dan mengaplikasikannya pada proyek di laboratorium +eknik
,lektro -njani. Perangkat keras yang digunakan dirancang dari sistem mikrokontroler
yang secara biaya lebih murah dibandingkan dengan mengaplikasikan sistem P! yang
biasa digunakan di industri.
#istem yang dibuat merupakan sistem pengendalian peralatan listrik rumah yang
dikontrol oleh sebuah sistem mikrokontroler dan dihubungkan dengan sebuah komputer
untuk antarmukanya. %ntarmuka atau HMI dibuat oleh program 'isual Basic ./.
1
-
8/17/2019 Makalah Sistem Kendali Digital Ozza
2/15
1.2 Rumusan Masalah
Makalah ini penulis batasi adapun batasan rumusan masalahnya adalah 0
1) Bagaimana Membuat #istem Kendali 2umah Berbasis Mikrokontroler dengan HMI3
4) Bagaimana Merelealisasikan Human Machine Interface (HMI).3
5) Bagaimana Merelealisasikan #istem Komunikasi antara computer denganmicrokontroler3
6) Menerapkan #istem yang dirancang dalam sebuah prototype rumah dengan peralatan
listrik yang digunakan adalah lampu3
1.3 Tujuan Pemahasan
%dapun tujuan dari pembuat makalah ini adalah 0
1) Membuat #istem Kendali 2umah Berbasis Mikrokontroler dengan HMI.
4) Merelealisasikan Human Machine Interface (HMI).5) Merelealisasikan #istem Komunikasi antara computer dengan microkontroler.
6) Menerapkan #istem yang dirancang dalam sebuah prototype rumah dengan
peralatan listrik yang digunakan adalah lampu.
BAB II
LANDA!AN TE"RI
Peran#angan !$stem
2.1 D$agram Bl%k
2
-
8/17/2019 Makalah Sistem Kendali Digital Ozza
3/15
"iagram blok dari keseluruhan rancangan alat ini adalah seperti ditunjukkan pada
7ambar 4.1. "iagram blok terdiri dari 8 bagian utama yaitu0 Manusia sebagai pengguna
Komputer Mikrokontroler %"! #ensor temperatur !" "ri&er 2elay dan Beban.
7ambar 4.1 "iagram Blok #istem Kendali Berbasis Microkontroler.
Manusia sebagai pengguna pada diagram blok ini digambarkan memiliki interaksi
dua arah dengan komputer sebagai antar muka sistem keseluruhan. Komputer
berkomunikasi secara serial dengan mikrokontroler yang berfungsi sebagai kontroler
utama. Mikrokontroler memiliki 4 buah input yaitu dari komputer dan dari %"! yang
mengkon&ersikan nilai temperatur dari sensor. Mikrokontroler memiliki 4 blok output
yaitu !" sebagai tampilan nilai temperatur dan dri&er untuk menggerakan relay. 2elay
digunakan untuk mengendalikan beban apakah nyala atau padam.
2.2 Peran#angan Har&'are
2.2.1 Peran#angan !ens%r Tem(eratur
#ensor +emperatur yang digunakan adalah I! M59. "igunakan 4 buah sensor
untuk membaca masing$masing temperatur ruang dan temperatur luar rumah. *utput dari
sensor tersebut masing$masing dihubungkan dengan pin no 58 dan 6/ dari
mikrokontroler %+Mega:959 sebagai pin input %"! channel / dan 1. 7ambar rangkaian
dari sensor ini ditunjukkan pada 7ambar 4.4.
3
-
8/17/2019 Makalah Sistem Kendali Digital Ozza
4/15
)amar 2.2 Rangka$an !ens%r Tem(eratur
%"! yang digunakan adalah fasilitas yang sudah terdapat pada mikrokontroler
%+mega:959. %"! yang dimiliki oleh %+mega:959 memiliki resolusi 1/$bit. #ebuah
multiple;er : channel terhubung antara %"! dengan port %. -ntuk mengaktifkan dan
mematikan %"! dapat dengan mudah dilakukan dengan perangkat lunak.
"ua buah sensor terhubung dengan pin %"!/ dan %"!4. pin %'!!
dihubungkan dengan rangkaian lo pass filter sebagai pin supply %"!. +egangan
referensi yang digunakan adalah tegangan %'!! yang diatur melalui perangkat lunak.
"ari datasheet I! M59 didapatkan karakteristik output dari sensor ini adalah
linier dengan kenaikan 1/m'
-
8/17/2019 Makalah Sistem Kendali Digital Ozza
5/15
-ntuk mengaktifkan %"! pada B%#!*M %'2 cukup dengan 4 baris perintah
configurasi seperti pada cuplikan program diatas. 'ariabel +emp1 dan +emp4 digunakan
untuk menampung hasil pembacaan %"! di channel / dan channel 1. =ilai yang
didapatkan kemudian dibagi 4 dan hasilnya adalah nilai temperatur yang dibaca oleh
sensor. Pada program di atas nilai temperature tersebut kemudian ditampilkan di !".
2.2.2 Peran#angan !$stem M$kr%k%ntr%ler ATMega*+3+
2angkaian skematik untuk sistem mikrokontroler %+Mega:959 dapat dilihat pada7ambar 4.5.
5
-
8/17/2019 Makalah Sistem Kendali Digital Ozza
6/15
)amar 2.3 !kemat$k !$stem M$kr%k%ntr%ler ATMega*+3+
-ntuk mengaktifkan mikrokontroler ini dibutuhkan sumber tegangan 9 '"!
dimana pin 1/ dihubungkan dengan tegangan positif dan pin 11 dengan ground. #ebuah
rangkaian kristal : MH> dan 4 buah kapasitor 44 p? digunakan sebagai sumber clock
untuk mikrokontroler ini dihubungkan dengan pin no 14 dan 15. Pin reset dihubungkan
dengan sebuah kapasitor sebesar 1 u? ke ground. Pin %'!! digunakan sebagai sumber
tegangan untuk rangkaian %"!.
2.2.3 Peran#angan Rangka$an Dr$,er
2angkaian skematik untuk dri&er ditunjukkan pada gambar 5.. komponen dri&er
yang digunakan adalah sebuah I! -=$4:/5 yang memiliki : buah rangkaian dri&er sitching transistor open collector didalamnya.
)amar 2.- Rangka$an Dr$,er &an Rela "ut(ut
2.3 Peran#angan Perangkat Lunak M$kr%k%ntr%ler
6
-
8/17/2019 Makalah Sistem Kendali Digital Ozza
7/15
Perangkat lunak yang digunakan adalah B%#!*M %'2. Perancangan perangkat
lunak dilakukan dengan cara pembuatan algoritma. "ari algoritma tersebut kemudian
diimplementasikan pada bahasa pemrograman.
2.3.1 Alg%r$tma Perangkat Lunak
"i baah ini ditampilkan diagram alir untuk pemrograman mikrokontroler %+Mega:959. Pada 7ambar 4.9 ditampilkan diagram alir program utama dan 7ambar
4. menampilkan diagram alir rutin interupsi serial.
)amar 2.+ D$agram Al$r Pr%gram Utama M$kr%k%ntr%ler
7
-
8/17/2019 Makalah Sistem Kendali Digital Ozza
8/15
)amar 2./ D$agram Al$r Rut$n Interu(s$ !er$al
BAB III
PEMBAHA!AN
3.1 Penguj$an P%rt &an !$stem M$n$mum ATmega*+3+
8
-
8/17/2019 Makalah Sistem Kendali Digital Ozza
9/15
%+mega:959 diberikan sumber clock internal sebesar : MH> sumber clock ini
diatur dengan fuse menggunakan programmer. +egangan supply yang diberikan adalah 9
'dc. 7ambar rangkaian untuk menguji sistem minimum ini ditunjukkan pada 7ambar
5.1.
Pengujian port dilakukan dengan cara menghubungkan seluruh port dengan ,".
-ntuk dijadikan port output harus dideklarasikan terlebih dahulu dengan cara mengisi bit
@1A pada masing$masing pin dalam "ata "irection 2egister untuk menjadikannya output.
!ontoh synta;$nya adalah 0
Program untuk menguji rangkaian pada 7ambar 5.1 adalah sebagai berikut0
9
-
8/17/2019 Makalah Sistem Kendali Digital Ozza
10/15
Program di atas akan membuat ," diseluruh port berkedip bersamaan setiap 1
detik sekali. "alam percobaan ini seluruh port bekerja dengan baik. Pengukuran dengan
multimeter menunjukkan baha pada logic 1 Port memberikan output tegangan ('*H)
sebesar 6.89 ' dan pada logic / tegangan yang terukur adalah /.4 '.
3.2 Penguj$an AD0
Pengujian ini dilakukan dengan rangkaian seperti pada 7ambar 5.4. sebuah !"
digunakan untuk membantu menampilkan data desimal hasil kon&ersi.
)amar 3.2 Rangka$an Penguj$ AD0
"ata yang dihasilkan dari uji rangkaian %"! ditampilkan pada !" seperti
tampak pada 7ambar 5.5.
10
-
8/17/2019 Makalah Sistem Kendali Digital Ozza
11/15
)amar 3.3 Tam($lan N$la$ AD0 (a&a L0D
"ata hasil pengukuran ditampilkan pada +abel 5.1. "iambil titik pengukuran
pada setiap input %"!.
Perbandingan antara hasil pengukuran memperlihatkan perbedaan. Perbedaan ini
disebabkan nilai hasil %"! tidak dapat menampilkan bilangan pecahan dan selalu
dibulatkan yang dikenal dengan istilah Kuantisasi. Hasil pengukuran sangat tepat dengan
hasil perhitungan. "ari hasil perhitungan dibuat grafik karakteristik dari %"! seperti
ditampilkan pada 7ambar 5.6. "ari grafik dapat dilihat karakteristik output %"! sangat
linier
3.3 Penguj$an !ens%r Tem(eratur
Pengujian ini dilakukan dengan rangkaian seperti pada 7ambar 5.9. sebuah %'*
meter digital digunakan untuk mengukur tegangan output dari I! M59. #ebuah Heater
digunakan untuk pengatur temperatur dan sebuah thermometer digunakan sebagai
pembanding. "ata hasil pengujian ditampilkan pada +abel 5.4.
11
-
8/17/2019 Makalah Sistem Kendali Digital Ozza
12/15
)amar 3.+ Rangka$an Penguj$an !ens%r LM3+
+abel 5.4 "ata Pengujian #ensor M59
Pengujian +emperatur(derajat chelcius) *utput (M&)
1 1/ 88
4 4/ 4//
5 5/ 48:
6 6/ 588
9 9/ 9/1
/ //
/ /1
: :/ 88
8 8/ 8//
1/ 1// 1//1
"ari hasil pengujian didapatkan karakteristik sensor M59 ini adalah linier.
Pengujian dilakukan mulai dari temperatur 1/ o! karena dari datasheet sensor inimulai
linier dari temperatur 4 o! $ 19/ o! dengan konfigurasi rangkaian seperti diatas.
3.- Penguj$an Human Ma#h$ne Intera#e HMIBerikut adalah hasil tampilan HMI di komputer ketika dihubungkan dengan
sistem mikrokontroler. HMI bisa berkomunikasi dengan baik dengan system
mikrokontroler.
12
-
8/17/2019 Makalah Sistem Kendali Digital Ozza
13/15
)amar 3./ Tam($lan A'al HMI
)amar 3.4 Tam($lan Denah Rumah &$ HMI
)amar 3.* Tam($lan In%rmas$ Deta$l &$ HMI
13
-
8/17/2019 Makalah Sistem Kendali Digital Ozza
14/15
)amar 3.5 Tam($lan H$st%r$#al Tren& &$ HMI
BAB I6
PENUTUP
-.1 7es$m(ulan
Berdasarkan uraian bab sebelumnya penulis dapat mengemukakan simpulan sebagai
berikut.
1. #ebuah sistem pengendali dan monitoring kelistrikan rumah telah berhasil
direalisasikan dengan tingkat keberhasilan sebesar 1//C dari yang telah
direncanakan.
4. #istem mikrokontroler yang dirancang mampu bekerja dengan baik mengontrol :
buah relay dan membaca 4 buah sensor temperatur serta menampilkan nilainya di
!" serta secara bersamaan berkomunikasi dengan komputer melalui port serial
dengan kecepatan 5:6// bps.
5. #er&er dan HMI yang dibuat mampu menampilkan dan merekam aktifitas nyala
dan padanya lampu secara real time.
14
-
8/17/2019 Makalah Sistem Kendali Digital Ozza
15/15
6. HMI juga mampu menampilkan dan merekam nilai temperatur ruang dan
temperatur luar rumah serta dapat ditampilkan histori datanya pada sebuah chart
trending alarm aktif ketika temperatur sudah melebihi batas setpoint yang telah
ditentukan sebelumnya yaitu 5/o!.
9. #istem ini berhasil diimplementasikan pada sebuah prototipe rumah yang
dilengkapi: buah lampu 44/ 'ac sebagai beban listriknya maksimal sampai 5%.
DA8TAR PU!TA7A
*mpusunggu Dunior. @%plikasi %'2 Mikrokontroler %+8/#:959 #ebagai
Pengontrol 7erak Pada Kursi 2odaA. aporan Proyek akhir. Program
#tudi +. ,lektronika. Politeknik =egeri Bandung. 4//6. Pranajaya 2iki. @#istem Pengendali 4 Motor "c -ntuk "iaplikasikan
Pada #istem Penggerak 2oda 2obot Manual Prisma A. aporan Proyek
akhir. Program #tudi +. ,lektronika. Politeknik =egeri Bandung. 4//9. http0