Prototype Ruang Pintar Berbasis Mikrokontroler ATMega 16

A.    JUDUL

Prototype Ruang Pintar Berbasis Mikrokontroler ATMega 16

B.     LATAR BELAKANG

Perkembangan teknologi saat ini telah merambah ke realitas kehidupan manusia, salah satunya adalah pengembangan suatu sistem otomasi ruangan pada sebuah rumah. Dengan berbagai fasilitas yang ada, sistem otomasi pada ruangan tersebut nantinya bisa memudahkan pemiliknya untuk menjaga dan memberikan kenyamanan bagi setiap orang yang berada didalamnya. Fasilitas-fasilitas tersebut didapat karena adanya beberapa piranti sensor yang nantinya dapat mendeteksi suatu keadaan yang tidak sesuai dengan kriteria keadaan yang diharapkan yaitu nyaman, aman dan efesien. Untuk itulah dibuat suatu sistem rancang bangun otomasi ruang berbasis mikrokontroler.

Oleh karena itu kami membuat sebuah prototype ruang pintar dimana dalam pembuatannya menggunakan mikrokontroler sebagai pengontrolnya dan dapat bekerja otomatis untuk mematikan dan menghidupkan komponen elektronik yang ada didalamnya. Komponen yang dikontrol meliputi lampu penerangan yang akan otomatis hidup saat didalam ruangan terdapat orang dan waktu menunjukkan saat sore hari. Sedangkan lampu akan otomatis mati saat tidak ada orang diruangan tersebut ataupun saat pagi hari. Selain itu diruangan terdapat display jam dan suhu dimana dapat dipantau oleh pengguna dan dapat melakukan setting alarm dimana saat waktu alarm sama dengan jam maka buzzer akan berbunyi. Semua kegiatan yang dikontrol oleh mikrokontroler bekerja secara otomatis.

C.    RUMUSAN MASALAH

Bagaimana membuat suatu ruangan yang nyaman, efisien dan aman bagi pengguna yang berada didalamnya.

D.    TUJUAN

Pembuatan proyek akhir ini bertujuan untuk :

1. Mengetahui cara kerja dari sistem otomatisasi rumah dengan mikrokontroler

2. Menerapkan materi matakuliah mikrokontroler yang telah didapat mahasiswa dalam bentuk realisasi sebuah rancangan hardware.

E.    DESAIN RANCANGAN

1). Blok Sistem Rangkaian

Gambar 1. Blok Sistem Rangkaian ruang pintar

           Keterangan blok Sistem Kontrol ruang pintar:

1.    Blok Input

a.         Push Button

Push Button digunakan untuk mengatur waktu alarm atau mengganti jam

b.      LM35

Digunakan sebagai input suhu ruangan yang nantinya diolah oleh mikrokontoler

c.       RTC (Real Time Clock)/DS1307

Digunakan sebagai input waktu untuk diolah mikro agar dapat dihasilkan jam. Kelebihan dari penggunaan RTC adalah dimana saat sistem mati, RTC masih disupplay oleh batterai sehingga jam akan terus bekerja walaupun mikro mati.

d.      Photo Dioda

Digunakan sebagai sensor cahaya yang apabila ada orang masuk, maka cahaya akan terhadang orang sehingga resistansi akan berubah. Karakteristik ini digunakan sebagai sensor adanya orang atau tidak.

2.    Blok Proses

a.         Mikrokontroler

Mikrokontroler digunakan sebagai pusat pengendali alat- alat yang digunakan. Semua komponen seperti Lampu, kipas, buzzer, LCD, dan push button yang terhubung ke mikrokontroler.

b.        Relay

Digunakan sebagai rangkaian pengendali dan pensaklaran pada lampu.

c.         Rangkaian Penguat Arus

Digunakan sebagai penguatan arus agar kipas dapat berputar dengan lebih cepat

3.      Blok Output

a.       LCD

Menampilkan konversi suhu dari LM35 dan waktu dari RTC serta jumlah orang.

b.        Lampu

Lampu merupakan output sebagai penerangan dalam ruangan

c.         Buzzer

Sebagai seumber bunyi alarm saat digunakan fitur alarm

d.        Kipas

Sebagai penstabil suhu ruangan

2)      Perancangan Hardware

Sebelum melakukan perancangan dilakukan proses melakukan desai rangkaian simulator dengan bantuan software proteus dan  CV AVR, berikut merupakan desain rangkaian simulator ruang pintar :

Gambar 3. Rancangan Simulator Ruang Pintar

            3)      Perancangan Perangkat Lunak

                  Algoritma

     Subrutin Remote

1.   Jika tombol satu ditekan maka jika sebelumnya lampu dalam keadaan mati, lampu akan hidup. Sedangkan jika sebelumnya lampu dalam keadaan hidup, lampu akan mati.

2.     Jika tombol dua ditekan maka jika sebelumnya kipas dalam keadaan mati, kipas akan hidup. sedangkan jika sebelumnya kipas dalam keadaan hidup, kipas akan mati.

3.      Return.

    Program Utama

1.      Start.

2.      S1 teraktuasi jika ada benda yang melewati pintu.

3.      Jika S1 teraktuasi lebih dari sama dengan 1, maka ada objek dalam ruangan tersebut. Jadi semua instrumen yang ada akan hidup secara otomatis kecuali lampu. Karena lampu akan hidup jika waktu menunjukkan pukul 17.00 – 06.00. Kemudian jam dan suhu pada ruangan tersebut akan ditampilkan.

4.  Jika pengguna membutuhkan pengingat waktu atau alarm, dapat mengatur waktu yang diinginkan secara manual.

5.      Jika jam sama dengan alarm, maka akan muncul pemberitahuan berupa buzzer.

6. Jika pengguna ingin mematikan atau menghidupkan kipas ataupun lampu, dapat menggunakan remote control yang tersedia.

7.      Jika remote digunakan, subrutin remote akan dipanggil.

8.   Stop

F.     LANGKAH PEMBUATAN

      Dalam pembuatan prototype ruang pintar ini ada beberapa tahap yang dilakukan :

      1. Merancang rangkaian yang digunakan dan menggambar layout PCB

      2. Membuat program dan melakukan simulasi dengan program Proteus

      3. Merealisasikan dalam bentuk hardware dengan mencetak, mengebor dan menyolder PCB

      4. Melakukan pengujian keseluruhan rangkaian

F.     HASIL PENGUJIAN
1. Tabel Kebenaran Alat

Gambar 4. Tabel kebenaran Alat

2. Unjuk kerja Alat

G. ANALISIS DATA BERDASARKAN TUJUAN

     Dalam menganalisa hasil dari alat yang telah dibuat terdapat beberapa hal yang menjadi catatan penting untuk dituliskan, yaitu :

1.      Penampilan RTC ke LCD

Dengan menggunakan RTC pembuatan jam digital dengan ouput LCD sangat mudah dilakukan. Hal ini karena hanya dengan menampilkan data yang telah RTC miliki, disamping itu kelebihan lainnya adalah RTC memiliki batterai yang mensupply tengangan sehingga walaupun sistem mati, RTC tetap dapat mencacah waktu seperti biasa. Penggunaan RTC pada rumah pintar in dapat dikatakan baik karena sekalipun pada kondisi rumah terjadi listrik pada, RTC tetap bekerja sehingga jam tidak akan reset.

2.        Penampilan LM35 ke LCD

Pada proses pengolahan data LM35 diperlukan fungsi ADC pada mikrokontroler, hal ini akibat data pada LM merupakan sebuah data analog. Penggunaan LM35 sebagai penampil suhu sebagai salah satu rumah pintar dapat dikatakan baik ,karena dari segi harga barang yang cukup murah.

3.        Penggunaan Photo Dioda sebagai deteksi adanya orang

Penggunaan Photo dioda yang disorot dengan sebuah LED digunakan untuk deteksi adanya sesuatu yang lewat, Photo Dioda ini diletakkan pada pintu sebuah ruangan. Dengan jumlah photo dioda yaitu dua, hal ini difungsikan untuk memudahkan dalam mengkodisikan program untuk menghitung data orang masuk dan data orang keluar.

Dalam penggunaannya dalam simulasi, pada saat lampu ruangan hidup, cahaya lampu menjadi pertimbangan lebih akibat photo dioda merespon cahaya lampu ruangan. Sehingga sensitivias program sedikit menurun. 

4.        Penggunaan EPROM sebagai memori waktu untuk alarm

Penggunaan EPROM pada ruang pintar ini sebagai wadah memori dimana mikro akan mencocokkan data pada RTC dengan data pada EPROM, saat data pada EPROM sama dengan RTC maka akan menyebabkan alarm berbunyi.

5.      Penggunaan remote TV sebagai pengontrol nyala lampu dan kipas

   Penggunaan remote tv sebagai pengontrol nyala lampu dan kipas dilakukan dengan membaca data pada sensor penerima infrared. Sedangkan pemancar infrared salah satunya adalah remote TV. Sensor penerima yaitu AE02H yang menghasilkan sinyal dalam bentuk bit 1 dan 0 dan diolah oleh mikro sebagai pengontrol dari lampu dan kipas. Penggunaan remote sangat baik dalam menunjang sebuah ruangan yang nyaman bagi para penggunanya. 

H.    KESIMPULAN
1. Ruang pintar dapat bekerja dengan baik dimana segala proses dapat bekerja secara otomatis.
2. Photo Dioda sebagai sensor cahaya dapat pula dijadikan sensor deteksi gerak.
3. RTC sangat baik digunakan sebagai pengganti fungsi timer pada mikrokontroller apabila hendak digunakan sebagai jam digital. 
4. Sinyal infrared yang diolah sangat baik digunakan sebagai pengontrol untuk jarak dekat (kurang dari 5 meter). Sedangkan untuk cakupan jarak yang lebih jauh dapat digunakan sinyal bluetooth yang dapat merespon kisaran 15meter.

I.    SARAN
1. Deteksi orang lebih baik menggunakan sensor PIR(Passive Infrared Red), karena sensor ini tidak akan terpengaruh oleh cahaya lampu
2. Untuk ruangan yang sangat luas, penggunaan infrared sebagai pengontrol alat elektronik akan terbatas oleh jarak, oleh karena itu lebih baik dapat digunakan sinyal bluetooth yang dapat merespon dari jarak yang lebih jauh