Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

44
APLIKASI FUZZY LOGIC UNTUK PENGENDALI PENERANGAN RUANGAN BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535 1. Penjelasan project Suatu penerangan ruang diperlukan oleh manusia untuk mengenali objek secara visual. Penerangan mempunyai pengaruh terhadap fungsi sebuah ruangan. Oleh karena itu diperlukan lampu sebagai sumber penerangan utama yang dapat menunjang fungsi ruangan. Umumnya untuk pengaturan penerangan ruangan digunakan prinsip on-off. Pengaturan penerangan dengan prinsip on-off hanya berdasarkan pada kondisi gelap terang ruangan, tanpa menghiraukan kontribusi dari luar. Hal ini sering mengakibatkan ketidaknyamanan dan ketidakefisienan penggunaan energi listrik. Oleh karena itu diperlukan pengaturan penerangan yang dihasilkan lampu. Prinsip kendali yang digunakan adalah kendali fuzzy. Sistem inferensi fuzzy yang digunakan pengendali penerangan ruangan ini adalah Metode Mamdani. Komposisi aturan menggunakan operator OR (union), sedangkan untuk defuzzifikasi digunakan metode MOM (Mean of Maximum). Sebagai pengendali utama pada sistem menggunakan miktokontroller ATmega8535 dengan input dari sensor cahaya (LDR). Output dari pendendali selanjutnya ditampilkan LCD M1632 sebagai penampil dan sebagai input rangkaian pengatur tegangan. Sistem ini bekerja di dalam ruangan (in door) menggunakan maket rumah dengan tiga TUGAS 5 OLEH DEDY DHARMAYASA 1

Transcript of Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

Page 1: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

APLIKASI FUZZY LOGIC UNTUK PENGENDALI

PENERANGAN RUANGAN BERBASIS MIKROKONTROLER

ATMEGA8535

1. Penjelasan project

Suatu penerangan ruang diperlukan oleh manusia untuk mengenali objek

secara visual. Penerangan mempunyai pengaruh terhadap fungsi sebuah ruangan.

Oleh karena itu diperlukan lampu sebagai sumber penerangan utama yang dapat

menunjang fungsi ruangan. Umumnya untuk pengaturan penerangan ruangan

digunakan prinsip on-off. Pengaturan penerangan dengan prinsip on-off hanya

berdasarkan pada kondisi gelap terang ruangan, tanpa menghiraukan kontribusi dari

luar. Hal ini sering mengakibatkan ketidaknyamanan dan ketidakefisienan

penggunaan energi listrik. Oleh karena itu diperlukan pengaturan penerangan yang

dihasilkan lampu.

Prinsip kendali yang digunakan adalah kendali fuzzy. Sistem inferensi fuzzy

yang digunakan pengendali penerangan ruangan ini adalah Metode Mamdani.

Komposisi aturan menggunakan operator OR (union), sedangkan untuk defuzzifikasi

digunakan metode MOM (Mean of Maximum). Sebagai pengendali utama pada

sistem menggunakan miktokontroller ATmega8535 dengan input dari sensor cahaya

(LDR). Output dari pendendali selanjutnya ditampilkan LCD M1632 sebagai

penampil dan sebagai input rangkaian pengatur tegangan. Sistem ini bekerja di dalam

ruangan (in door) menggunakan maket rumah dengan tiga ruangan sebagai model.

Dalam pengujian perangkat keras dan lunak, diketahui bahwa sistem

pengendalian penerangan ruangan ini dapat menghemat energi. Dari pengujian

sensor cahaya diperoleh hubungan antara luminansi dan tegangan yang mendekati

linier, sehingga pengendalian dengan mikrokontroler ATmega8535 dapat bekerja

dengan baik.

TUGAS 5 OLEH DEDY DHARMAYASA 1

Page 2: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

DASAR TEORI

1.1. Intensitas Penerangan (Iluminasi)

Intensitas penerangan (E) adalah pernyataan kuantitatif untuk intensitas

cahaya (I) yang menimpa atau sampai pada permukaan bidang. Intensitas penerngan

disebut pula iluminasi atau kuat penerangan.

Dengan menganggap sumber penerangan sebagai titk yang jaraknya (h) dari

bidang penerangan, maka iluminasi (E) dalam lux (lx) pada suatu titik pada bidang

penerangan adalah:

Pada skema dibawah ini X sebagai sumber cahaya, sehingga besarnya E pada

titik P dan Q adalah:

Gambar 2.1. Skema perumusan iluminasi (E)

1.2. Fuzzy Logic

Fuzzy logic pertama kali dikenalkan kepada publik oleh Lotfi Zadeh, seorang

profesor di University of California di Berkeley. Fuzzy logic digunakan untuk

menyatakan hukum operasional dari suatu sistem dengan ungkapan bahasa, bukan

dengan persamaan matematis. Banyak sistem yang terlalu kompleks untuk

dimodelkan secara akurat, meskipun dengan persamaan matematis yang kompleks.

Dalam kasus seperti itu, ungkapan bahasa yang digunakan dalam Fuzzy logic dapat TUGAS 5 OLEH DEDY DHARMAYASA 2

Page 3: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

membantu mendefinisikan karakteristik operasional sistem dengan lebih baik.

Ungkapan bahasa untuk karakteristik sistem biasanya dinyatakan dalam bentuk

implikasi logika, misalnya aturan Jika - Maka.

Pada teori himpunan klasik yang disebut juga dengan himpunan crisp

(himpunan tegas) hanya dikenal dua kemungkinan dalam fungsi keanggotaannya,

yaitu kemungkinan termasuk keanggotaan himpunan (logika 1) atau kemungkinan

berada di luar keanggotaannya (logika 0). Namun dalam teori himpunan fuzzy tidak

hanya memiliki dua kemungkinan dalam menentukan sifat keanggotaannya tetapi

memiliki derajat kenaggotaan yang nilainya antara 0 dan 1. fungsi yang menetapkan

nilai ini dinamakan fungsi keanggotaan yang disertakan dalam himpunan fuzzy. 2.7.1.

Notasi Himpunan Fuzzy

Misalkan U adalah kumpulan obyek yang secara umum dinyatakan dengan

{u}. U disebut semesta pembicaraan dan u mewakili elemen-elemen dari U. Suatu

himpunan fuzzy F dalam semesta pembicaaraan U dapat direpresentasikan oleh suatu

fungsi keanggotaan (membership function) |J,F yang mewakili nilai dalam interval

[0,1 ] untuk tiap u dalam U dinyatakan sebagai \xv = U -> [0,1]

TUGAS 5 OLEH DEDY DHARMAYASA 3

Page 4: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

Himpunan fuzzy F dalam U biasanya dinyatakan sebagai himpunan pasangan

berurutan u dan derajat keanggotaan.

F = {(u,nf(u))|ueU}............................................. (2.4)

Jika U kontinyu, himpunan fuzzy F dapat ditulis sebagai:

Jika U diskrit, himpunan fuzzy F dinyatakan sebagai:

1.2.1. Operasi Himpunan Fuzzy

Jika A dan B adalah dua buah himpunan Fuzzy dalam semesta pembicaraan

U dengan fungsi keanggotaan |J,A (U) dan |J,B (U), maka pada kedua himpunan Fuzzy

tersebut dapat berlaku operasi :

1. Kesamaan (equality)

Dua buah himpunan Fuzzy A dan B dapat dinyatakan sama jika :

HA(u) = HB(u); untuk semuau EU................................................... (2.7)

2. Gabungan (union)

Fungsi keanggotaan dari gabungan dua buah himpunan Fuzzy A dan B,

HAUB, dapat dinyatakan sebagai :

HAUB(u) = max{|j,A(u),|j,B(u)}; untuk semuau e U............................... (2.8)

3. Irisan (intersection)

Fungsi keanggotaan dari irisan dua buah himpunan Fuzzy A dan B, [IAHB,

dapat dinyatakan sebagai :

Page 5: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

HAnB(u) = min{|j,A(u),|j,B(u)}; untuk semuau G U............................... (2.9)

4. Komplemen (complement)

Fungsi keanggotaan dari komplemen himpunan Fuzzy A, (i-, dapat

Page 6: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

dinyatakan sebagai :

|j,-(u) = l-|j,A(u) ; untuk semua u G U (2.10)

Page 7: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

1.2.2. Pengendali Fuzzy Logic

Tujuan utama dalam system pengendali adalah mendapatka keluaran (outpu)

sebagai respon dari masukan (input). Dalam kendali dengan cara klasik, melibatkan

formula-formula matematika yang cukup rumit. Hal ini berbeda dengan kendali

fuzzy. Pengendali Fuzzy merupakan suatu sistem kendali yang berdasar pada basis

pengetahuan manusia didalam melakukan kendali terhadap suatu proses. Konsep

matematika yang mendasari logika fuzzy sangat sederhana dan mudah dimengerti.

Pendekatan fuzzy melibatkan aturan-aturan yang dinyatakan dalam kata-kata dan

tidak memerlukan presisi yang tinggi serta ada toleransi untuk data yang kurang

tepat. Struktur dasar sebuah pengendali Fuzzy diperlihatkan pada Gambar 2.9

.

Gambar 2.9. Struktur dasar pengendali Fuzzy

Page 8: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

1.2.3. Fuzzifikasi

Fuzzifikasi yaitu suatu proses untuk mengubah suatu masukan dari bentuk

tegas (crisp) menjadi fuzzy (variabel linguistik) yang biasanya disajikan dalam

bentuk himpunan-himpunan fuzzy dengan suatu fungsi kenggotaannya masing-

masing.

1.2.4. Basis Aturan (Rule Base)

Basis aturan berisi aturan-aturan fuzzy yang digunakan untuk pengendalian

sistem. Aturan-aturan ini dibuat berdasarkan logika dan intuisi manusia, serta

berkaitan erat dengan jalan pikiran dan pengalaman pribadi yang membuatnya. Jadi

tidak salah bila dikatakan bahwa aturan ini bersifat subjektif, tergantung dari

ketajaman yang membuat. Aturan yang telah ditetapkan digunakan untuk

menghubungkan antara variabel-variabel masukan dan variabel-variabel keluaran.

Aturan ini berbentuk 'JIKA - MAKA' (IF - THEN), sebagai contoh adalah : Aturan

1 : JIKA x adalah A1 DAN y adalah B1 MAKA z adalah C1 Aturan 2 : JIKA x

adalah A2 DAN y adalah B2 MAKA z adalah C2. Aturan i : JIKA x adalah Ai DAN y

adalah Bi MAKA z adalah Ci Dengan :

Ai (i = 1,2,3,.) adalah himpunan Fuzzy ke i untuk variabel masukan x

Bi (i = 1,2,3,.) adalah himpunan Fuzzy ke i untuk variabel masukan y

Ci (i = 1,2,3,.) adalah himpunan Fuzzy ke i untuk variabel keluaran z

2. GAMBAR RANGKAIAN DAN PENJELASANNYA

2.1. Mikrokontroler ATmega8535

Mikrokontroller ATmega8535 merupakan mikrokontroller generasi AVR (Alf

and Vegard's Risk processor). Mikrokontroller AVR memiliki arsitektur RISC

(Reduced Instruction Set Computing) 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam

kode 16-bit (16-bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus

Page 9: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

clock. 2.3.1. Arsitektur ATmega8535

Page 10: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

Gambar 2.1. Diagram Blok Fungsional ATmega8535

(diambil dari data sheet ATmega8535)

Gambar 2.1. memperlihatkan bahwa ATmega8535 memiliki bagian sebagai

berikut

1.Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D.

2.ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.

3.Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan.

4.CPU yang terdiri atas 32 buah register.

5.Watchdog Timer dengan osilator internal.

1.SRAM sebesar 512 byte.

2.Memori Flash sebesar 8 Kb dengan kemampuan Read While Write.

3.Unit interupsi internal dan eksternal.

4.Port antarmuka SPI.

5.EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar

512 byte yang dapat diprogram saat operasi.

6.Antarmuka komparator analog.

7.Port USART untuk komunikasi serial dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.

8.Sistem mikroprosessor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16

MHz.

2.1.1. Konfigurasi Pin ATmega8535

Page 11: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

Gambar 3.1.1. Konfigurasi Pin ATmega8535

(diambil dari data sheet ATmega8535)

Page 12: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

Konfigurasi pin ATmega8535 dapat dilihat pada Gambar 2.18. Secara

fungsional konfigurasi pin ATmega8535 sebagai berikut :

1.VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya.

2.GND merupakan pin ground.

3.Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC.

4.Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus untuk

Timer/Counter, Komparator analog, dan SPI.

5.Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin khusus untuk TWI,

Komparator analog, dan Timer Oscilator.

6.Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin khusus untuk

Komparator analog, Interupsi eksternal, dan Komunikasi serial.

7.RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroller.

8.XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.

9.AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.

10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.

2.2. Peta Memori

ATmega8535 memiliki ruang pengalamatan memori data dan memori

program yang terpisah. Memori data terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 buah register

umum, 64 buah register I/O, dan 512 byte SRAM Internal.

Register dengan fungsi umum menempati space data pada alamat terbawah,

yaitu $00 sampai $1F, register khusus untuk menangani I/O dan kontrol

mikrokontroller menempati 64 alamat $20 hingga $5F, sedangkan SRAM 512 byte

pada alamat $60 sampai dengan $25F. Konfigurasi memori data ditunjukkan Gambar

2.2.

Page 13: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

Gambar 2.2. Konfigurasi Memori Data ATmega8535

(diambil dari data sheet ATmega8535)

Memori program yang terletak dalam Flash PEROM tersusun dalam word

karena setiap instruksi memiliki lebar 16-bit atau 32-bit. AVR ATmega8535

memiliki 4 Kbyte x 16-bit Flash PEROM dengan alamat mulai dari $000 sampai

$FFF. AVR memiliki 12-bit Program Counter (PC) sehingga mampu mengalamati

isi Flash.

Gambar 2.21. Memori Program ATmega8535

Page 14: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

(diambil dari data sheet ATmega8535)

ATmega8535 juga memiliki memori data berupa EEPROM 8-bit sebanyak

512 byte. Alamat EEPROM dimulai dari $000 sampai $1FF. 2.3.4. Status Register

(SREG)

Status Register merupakan register berisi status yang dihasilkan pada setiap

operasi yang dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagian

dari inti CPU mikrokontroller.

Gambar 2.22. Status Register ATmega8535

(diambil dari data sheet ATmega8535)

a. Bit 7 - I : Global Interrupt Enable

Bit yang harus diset untuk meng-enable interupsi.

b. Bit 6 - T : Bit Copy Storage

Instruksi BLD dan BST menggunakan bit-T sebagai sumber atau tujuan

dalam operasi bit. Suatu bit dalam sebuah register GPR dapat disalin ke bit T

menggunakan instruksi BST, dan sebaliknya bit-T dapat disalin kembali ke

suatu bit dalam register GPR menggunakan instruksi BLD.

c. Bit 5 - H : Half Carry Flag

d. Bit 4 - S : Sign Bit

Bit-S merupakan hasil operasi EOR antara flag-N (negative) dan flag-V

(two's complement overflow).

e. Bit 3 - V : Two's Complement Overflow Flag

Bit yang berguna untuk mendukung operasi aritmatika.

f. Bit 2 - N : Negative Flag

Page 15: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

Bit akan diset bila suatu operasi menghasilkan bilangan negatif.

g. Bit 1 - Z : Zero Flag

Bit akan diset bila hasil operasi yang diperoleh adalah nol. h.

Bit 0 - C : Carry Flag

Bit akan diset bila suatu operasi menghasilkan carry.

4. LDR

LDR (Light Dependent Resistant) merupakan suatu jenis tahanan yang sangat

peka terhadap cahaya. Sifat dari tahanan LDR ini adalah nilai tahanannya akan

berubah apabila terkena sinar atau cahaya. Apabila tidak terkena cahaya nilai

tahanannya akan besar dan sebaliknya apabila terkena cahaya nilai tahanannya akan

menjadi kecil. LDR terbuat dari bahan cadmium selenoide atau cadmium sulfide.

Film cadmium sulfide mempunyai tahanan yang besar jika tidak terkena sinar dan

apabila terkena sinar tahanan tersebut akan menurun. LDR banyak digunakan karena

mempunyai ukuran kecil, murah dan sensitivitas tinggi. Simbol LDR seperti

ditunjukan pada Gambar 2.22, sedangkan Gambar 2.23 menunjukkan grafik

hubungan antara resiatansi dan iluminasi

.

Gambar 4.1. Simbol LDR

(diambil dari data sheet LDR)

Page 16: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

Gambar 4.1.1. Grafik hubungan antara resistansi dan iluminasi

(diambil dari data sheet LDR)

5 Triac

Pengaturan terhadap lampu listrik dapat dilakukan dengan pemotongan

gelombang sinusoida. Pemotongan terhadap gelombang sinus menyebabkan nilai

efektif arus berkurang sehingga lampu menjadi redup. Pemotongan gelombang sinus

dapat dilakukan menggunakan thyristor. Peredup menggunakan thyristor untuk

mengontrol gelombang penuh satu fasa yang menentukan kuantitas pemotongan

gelombang sinusoida. Prinsip dari kontrol sudut fasa untuk gelombang penuh satu

fasa dapat dijelaskan berdasarkan rangkaian pada Gambar 2.24. Energi mengalir ke

beban dikontrol dengan menunda sudut pemicuan thyristor T1 dan sudut pemicuan

thyristor T2. Selama tegangan masukan setengah siklus positif, daya yang mengalir

dikontrol oleh beberapa sudut tunda dari thyristor T1, dan thyristor T2 mengontrol

daya selama tegangan masukan setengah siklus negatif. Pulsa-pulsa yang dihasilkan

pada T1 dan T2terpisah 180°.

Gambar 5.1. Rangkaian pengontrol gelombang penuh satu fasa Bentuk

gelombang untuk tegangan masukan, tegangan keluaran, dan sinyal gerbang untuk

T1 dan T2 ditunjukkan pada Gambar 5.1.

Page 17: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

Gambar 2.25. Bentuk gelombang pengontrol gelombang penuh satu fasa

SCR (Sillicon Controlled Rectifier) dan TRIAC (Bidirectional triode

thyristor) adalah alat thyristor yang paling sering digunakan (Petruzella 2002: 264).

Triac dapat bersifat konduktif dalam dua arah. Dalam hal ini dapat dianggap

sebagai dua buah thyristor yang terhubung invers-paralel dengan koneksi gerbang

seperti ditunjukkan pada Gambar 5.1.1. Triac mempunyai tiga terminal; terminal

utama 2 (MT2), terminal utama 1 atau (MT1), dan gerbang (G). Gambar 5.1.2.

menunjukan symbol triac.

Page 18: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

Gambar 5.1.1. Rangkaian ekivalen triac

Gambar 5.1.2. Simbol triac

Jika terminal MT2 positif terhadap MT1, triac dapat di-on-kan dengan

memberikan sinyal gerbang positif antara G dan MT1. Jika terminal MT2 negatif

terhadap MT1 maka triac dapat di-on-kan dengan memberikan sinyalpulsa negatif

antara G dan MT1. Tidak perlu memiliki kedua sinyal gerbang positif dan negative

dan triac dapat dihidupkan baik oleh sinyal gerbang positif maupun negative.

Karakteristik v-I dari triac diberikan Gambar 5.1.1. Arus I, disebut holding current

adalah arus minimun yang dibutuhkan untuk mempertahankan triac tetap on, Triac

merupakan komponen yang simetris dan mampu memberikan perfomansi yang sama

pada daerah kerja kuadran III dari grafik dengan kerja kuadran I. Sehingga Triac

dapat dioperasikan dikuadran I (tegangan dan arua gerbang positif) atau di kuadran

III (arus dan tegangan gerbang negatif).

Page 19: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

Gambar 5.1.3. Karakteristik triac <>

PERANCANGAN ALAT

Perancangan sistem Pengendali Penerangan Ruangan meliputi perancangan

perangkat lunak (software) dan perangkat keras (hardware). Sistem yang dirancang

akan membentuk suatu sistem pengendali penerangan ruang. Pengendalian

penerangan ruang dilakukan dengan mengendalikan besarnya kuantitas cahaya yang

dihasilkan oleh lampu. Untuk pengendalian besarnya kuantitas cahaya, maka

dilakukan pengaturan tegangan yang diberikan ke lampu. Pada Gambar 3.1,

pengaturan tegangan dilakukan oleh blok pengatur tegangan berdasarkan output dari

pengendali fuzzy.

Page 20: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

Gambar 5.2. Blok diagram sistem Pengendalian Penerangan satu Ruangan

Interaksi user dengan sistem dapat dilihat dari input yang diberikan yaitu

dengan menekan switch 1. Setelah switch 1 ditekan, input dari sensor cahaya diolah

oleh pengendali dengan metode fuzzy logic. Output dari pendendali selanjutnya

ditampilkan oleh penampil dan sebagai input rangkaian pengatur tegangan. Lampu

akan menyala sesuai dengan input yang diberikan oleh rangkaian pengatur tegangan.

Variabel keluaran dari proses yaitu intensitas cahaya yang dihasilkan lampu akan

berbaur dengan cahaya dari sumber luar menghasilkan iluminasi ruang Selanjutnya

iluminasi ruang diukur oleh sensor cahaya yang kemudian menghasilkan sinyal

sebagai masukan umpan balik bagi pengendali. Pengendali akan terus mengolah

sinyal masukan dan menghasilkan suatu nilai keluaran sehingga terbentuk suatu

sistem kendali loop tertutup. Sistem akan berhenti bekerja apabila user menekan

switch 1.

Sistem ini bekerja di dalam ruangan (in door) menggunakan maket rumah

dengan tiga ruangan sebagai model , dengan sumber penerangan yang berasal dari

lampu didalam ruang dan sumber penerangan dari luar. Maket rumah tersebut terdiri

dari tiga ruangan, yaitu ruang tamu/keluarga dengan ukuran 30x60 cm, ruang tidur

yang berukuran 30x30 cm, dan ruang baca yang berukuran 30x30 cm. Masing-

masing ruangan menggunakan lampu pijar dengan daya berbeda-beda yang

disesuaikan dengan fungsi ruangan tersebut. Standar kuat penerangan dalam ruangan

untuk ruang keluarga, ruang tidur, dan ruang baca adalah 300, 50, dan 200 lux

(Muhaimin 2001: 145). Ruang keluarga menggunakan lampu dengan daya 20 watt,

Page 21: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

ruang tidur menggunakan lampu dengan daya 5 watt, sedangkan ruang baca

menggunakan lampu dengan daya 15 watt. Karena penelitian yang dilakukan

menggunakan model, maka atrandar kuat penerangan tidak terpenuhi. Iluminasi yang

dihasilkan berdasar lampu yang terpasang, terukur untuk ruang keluarga, ruang ruang

tidur, dan ruang baca adalah 300, 70, dan 200 lux. Denah maket rumah ditunjukkan

oleh Gambar 3.2, sedangkan

Gambar 3.3 menunjukkan

maket rumah tampak depan.

Gambar 3.2. Denah Maket Rumah

Page 22: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

Gambar 3.3. Maket Rumah Tampak Depan

3.3. Perancangan Perangkat Keras

Perancangan perangkat keras meliputi perancangan, rangkaian sensor cahaya,

Page 23: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

bagian pengendali berbasiskan mikrokontroler ATmega8535, rangkaian penampil,

rangkain Solid State Relay (SSR). Blok diagram system perangkat keras ditunjukkan

pada gambar 3.4, sedangkan gambar rangkaian keseluruhan terlampir.

3.3.1. Sensor Cahaya

Rangkaian sensor cahaya yang digunakan pada pengendali

penerangan ruangan ditunjukkan pada Gambar 3.5. Sebagai sensor cahaya

adalah LDR (Light Dependent Resistor) yang berfungsi untuk mendeteksi

besarnya iluminasi di dalam ruangan. Pengendali penerangan ruangan ini

menggunakan enam buah LDR sebagai transducer yg mengubah energi cahaya

ke energi listrik yang selanjutnya akan diolah mikrokontroller. LDR 0 dan LDR 1

diletakkan di ruang 0, LDR 2 dan 3 diletakkan di ruang 1, sedangkan LDR 4

dan LDR 5 diletakkan di ruang 2. Masing-masing ruangan menggunakan 2

sensor. Sensor pertama diletakkan di dekat lampu, hal ini bertujuan supaya

iluminasi yang diukur sebagian besar bersumber dari lampu. Sedangkan sensor

kedua diletakkan dekat dengan sumber luar.

Gambar 3.5. Rangkaian sensor cahaya

3.3.2. Rangkaian Penampil

Penampil pada sistem Pengendali Penerangan Ruangan ini menggunakan

modul penyaji kristal cair (LCD) dengan tingkat kecerahan tinggi. Modul ini

Page 24: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

merupakan modul penyaji kristal cair matrik titik dengan pengendali di dalamnya.

Pengendali ini mempunyai sebuah ROM/RAM pembangkit karakter di dalamnya dan

RAM data tampilan. Semua fungsi tampilan dikendalikan oleh instruksi-instruksi.

M1632 merupakan Modul LCD Matrix dengan konfigurasi 16 karakter dan 2

baris dengan setiap karakternya dibentuk oleh 8 barispixel dan 5 kolompixel (1 baris

pixel terakhir adalah kursor). Gambar 3.6. menunjukkan Modul LCD M1632. Dan

Gambar 3.7. menunjukkan hubungan antara layar LCD dengan HD44780 yang

merupakan mikrokontroller pengendali LCD dan mempunyai kemampuan untuk

mengatur proses scanning pada layar.

Gambar 3.7. Hubungan HD44780 dengan LCD

(diambil dari data sheet HD44780)

Rangkaian ini berfungsi untuk menampilkan informasi sebagai berikut:

1. Nama alat

Gambar 3.6. Modul LCD M1632

Page 25: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

Setelah sistem dihubungkan dengan jala-jala PLN, pada baris pertama LCD akan

menampilkan " KENDALI LAMPU " dan baris kedua akan menampilkan "dgn

LOGIKA FUZZY"

2. Identitas pembuat

1,5 detik setelah menampilkan nama alat, LCD akan menampilkan " N E T I K

A " pada baris pertama dan "== U N N E S ==" pada baris kedua.

3. Hasil pengukuran iluminasi, output dari pengendali fuzzy, dan periode pemicuan

PWM (Pulse Width Modulation)

Jika switch 1 ditekan maka sistem akan berjalan sehingga LCD dapat

menampilkan hasil pengukuran iluminasi, output dari pengendali fuzzy, dan

periode pemicuan PWM (Pulse Width Modulation). Baris pertama LCD

menampilkan hasil pembacaan iluminasi sensor pada ruang 0 (LDR 0 dan LDR

1) yang telah dikonversi menjadi bentuk digital. Baris kedua akan menampilkan

output pengendali fuzzy yang berupa nilai tegangan pengaturan, dan

menampilkan periode pemicuan PWM yang merupakan hasil konversi dari

output pengendali fuzzy. Apabila switch 0 ditekan sekali, LCD akan

menampilkan informasi hasil pengukuran iluminasi, output pengendali fuzzy, dan

periode pemicuan PWM dari ruang 1. Namun jika switch 0 ditekan dua kali, LCD

akan menampilkan informasi dari ruang 2.

Konfigurasi pin dari LCD dan alokasinya pada mikrokontroler ATmega8535

dapat dilihat pada Gambar 3.8.

Page 26: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

Gambar 3.8. Rangkain LCD M1632

3.3.3. Modul pengatur tegangan

Sebagai pengatur tegangan, digunakan rangkaian Solid State Relay (SSR)

yang pada prinsipnya adalah penggabungan antara rangkaian optocoupler yang

menggunakan Zero Crossing Circuit di dalam MOC 3041 dan TRIAC. Gambar 3.9

menunjukkan gambar rangkaian SSR, sedangkan cara kerja rangkaian ini adalah

sebagai berikut:

Jika ada logika 1 pada input (IN) rangkaian ini, maka transistor BD139 akan

aktif dan sambungan Collector dan Emitter seolah-olah seperti saklar tertutup

sehingga arus akan lewat dari power suply melewati MOC kaki 1 dan 2. Hal ini akan

mengakibatkan dioda yang berada didalam MOC 3041 aktif dan transistor yang

berada di dalam MOC3041 juga aktif. Keadaan ini akan mengakibatkan arus dari

jala-jala 220VAC mengalir ke kaki Gate TRIAC dan akan memicu TRIAC tersebut.

Pemicuan ini mengakibatkan kaki MT1 dan MT2 akan terhubung dan jala-jala

220VAC akan mengalir melalui beban. Hal ini berakibat beban ON. C 10nF/400V

pada rangkaian ini berfungsi untuk mengurangi arus yang sangat besar saat beban

mulai ON.

Page 27: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

Jika terdapat logik 0 pada input (IN) rangkaian ini, maka transistor BD139

tidak akan aktif dan sambungan kolektor emitor (CE) seolah-olah seperti saklar

tebuka. Hal ini mengakibatkan dioda dan transistor yang berada di dalam MOC3041

tidak aktif dan tidak akan ada pemicuan pada TRIAC sehingga beban tidak

terhubung ke jala-jala 220VAC atau dengan kata lain beban OFF. Pemberian logika

0 ataupun logika 1 tersebut dikendalikan oleh mikrokontroler.

Gambar 3.9. Rangkaian Solid State Relay

3.3.4. Mikrokontroler ATmega8535

Rangkaian ini bekerja sebagai unit pengendali agar sistem bekerja sesuai

dengan algoritma program.

Bagian input mikrokontroler di dalam rangkaian ini pin 0 - 5 Port A

terhubung dengan rangkaian sensor, sehingga system dapat mengolah besarnya

tegangan menjadi informasi besarnya iluminasi yang terukur oleh sensor.

Bagian output mikrokontroler Port B mikrokontroler ini terhubung dengan

rangkaian solid state relay untuk mengendalikan keadaan lampu dalam keadaan

terang, agak terang, redup, agak redup, atau padam. Pin 2 Port D terhubung dengan

rangkaian zero crossing detector. Pin 3 Port D terhubung dengan rangkaian switch 0

untuk melihat keadaan di masing-masing ruangan seperti yang terlihat pada

penampil. Pin 7 Port D terhubung dengan switch 1 untuk menjalankan system.

Sedangkan Port B untuk mengaktifkan tampilan pada penampil. Gambar rangkaian

Page 28: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

sistem mikrokontroller ATmega8535 seperti terlihat pada gambar 3.10.

Gambar 3.10 . Rangkaian mikrokontroller ATmega8535

3. PROGRAM DAN PENJELASANNYA

Perangkat lunak yang digunakan untuk membuat program

mikrokontroler yaitu CodeVision AVR C Compiler dengan menggunakan

bahasa C. Selanjutnya program ini disimpan dalam memori data dan memori

program.

Inisialisasi sistem ATmega8353. Pada CodeWizardAVR dilakukan

pengaturan Port A sebagai input ADC, Port B sebagai output lampu, Port C sebagai

output LCD, sedangkan Port D sebagai input zero crossing detector, switch 0 dan

switch 1. Timers yang digunakan adalah Timer2 dengan mode normal top = FFh

dan clock value 4 MHz. Dalam pemrograman digunakan variabel-variabel sebagai

berikut:

void r3(void)

{

GPR3=SDR3=TRR3=0;

mu_gpr3=mu_sdr3=mu_trr3=0;

// GELAP

Page 29: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

mu=(127-ldr[x])*10;

if (ldr[x]>127) {mu=0;};

mu=mu/127;

if (mu>0) {

GPR3=1;

mu_gpr3=mu;

};

// SEDANG

if (ldr[x]<128) {

mu=(ldr[x]*10)/127;

if (mu>0) {

SDR3=1;

mu_sdr3=mu;

}

}

// TERANG

else {

mu=((255-ldr[x])*10)/128;

if (mu>0) {

SDR3=1;

mu_sdr3=mu;

}

mu=((ldr[x]-127)*10)/128;

if (mu>0) {

TRR3=1;

mu_trr=mu;

};

};

}

Sedangkan untuk membaca besarnya sinyal dari LDR 0, LDR 2, dan LDR 4 dalam

program dituliskan sebagai berikut

ldr[x+1]=read_adc(x+1);

r5();

Sinyal-sinyal tersebut selanjutnya difuzzifikasi Berikut adalah penerjemahan

derajad keanggotaan input r5 (Gambar 3.13) kedalam bahasa pemrograman

Atmega8535.

void r5(void)

{

unsigned char y;

y=x+1;

GPR5= AGR5= RRR5= ATR5= TRR5= 0;

Page 30: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

mu_gpr5= mu_agr5= mu_rrr5= mu_atr5= mu_trr5= 0;

// GELAP

if (ldr[y]<=64) {

mu=((64-ldr[y])*10)/64;

if (mu>0) {

GP=1; mu_gp=mu;

}

// AGAK GELAP

mu=(ldr[y]*10)/64;

if (mu>0) {

AG=1; mu_ag=mu;

}

}

if (ldr[y]>64 && ldr[y]<=128) {

mu=((128-ldr[y])*10)/64;

if (mu>0) {

AG=1; mu_ag=mu;

}

// REMANG-REMANG

mu=((ldr[y]-64)*10)/64;

if (mu>0) {

RR=1; mu_rr=mu;

}

}

if (ldr[y]>128 && ldr[y]<=192) {

mu=((192-ldr[y])*10)/64;

if (mu>0) {

RR=1; mu_rr=mu;

}

// AGAK TERANG

mu=((ldr[y]-128)*10)/64;

if (mu>0) {

AT=1; mu_at=mu;

}

}

if (ldr[y]>192) {

mu=((255-ldr[y])*10)/64;

if (mu>0) {

AT=1; mu_at=mu;

}

//TERANG

mu=((ldr[y]-192)*10)/64;

Page 31: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

if (mu>0) {

TR=1; mu_tr=mu;

}

}

}

Setelah input difuzzifikasi kemudian dilakukan evaluasi aturan (inferensi)

menggunakan basis aturan yang telah dirancang. Output yang diperoleh dari inferensi

selanjutnya didefuzzifikasi untuk mendapatkan output dalam bentuk nilai tegas.

Penerj emahan derajad keanggotaan output, basis aturan, dan defuzzifikasi kedalam

bahasa pemrogramn Atmega8535 adalah sebagai berikut:

// Global variables

char buf[33];

// Variabel fungsi keanggotaan input

unsigned int mu, mu_gpr3, mu_sdr3, mu_trr3, mu_gpr5, mu_agr5,

mu_rrr5, mu_atr5, mu_trr5,

GPR3, SDR3, TRR3, GPR5, AGR5, RRR5, ATR5, TRR5,

ldr[6], xx;

long int ot[6];

unsigned char room, rom, flg, x, out_fuz[6];

// Variabel fungsi keanggotaan output

unsigned int mu_pdot, mu_atot, mu_rdot, mu_srot, mu_trot;

Program dimulai dengan inisialisasi variabel awal pada menu utama:

void main(void)

{

unsigned char j;

xx=flg=0;

room=0;

x=0;

ot[0]=ot[1]=ot[2]=0;

Selanjutnya LCD akan menampilkan informasi nama alat dan identitas pembuat,

dalam pemrograman dituliskan sebagai berikut:

#asm("cli") // Global disable interrupts

lcd_init(16); // LCD module initialization

lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf(" KENDALI LAMPU");

lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf("dgn LOGIKA FUZZY"); delay_ms(1500);

lcd_clear();

#asm("sei") // Global enable interrupts

while (1)

{

lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf(" D E D Y ");

Page 32: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf("== U N D I K S H A ==");

Proses pengendalian dimulai apabila switch 1 ditekan

j=0;

while (PIND.7==1) {}

while (PIND.7==0) {}

while (j==0) {

if (PIND.7==0) {j=1;};

Untuk membaca besarnya sinyal dari LDR 0, LDR 2, dan LDR 4 dalam

program dituliskan sebagai berikut

ldr[x]=read_adc(x);

r3();

Sinyal-sinyal tersebut selanjutnya difuzzifikasi. Berikut adalah penerjemahan

derajad keanggotaan input r3 (Gambar 3.8) kedalam bahasa pemrograman

Atmega8535.

void r3(void)

{

GPR3=SDR3=TRR3=0;

mu_gpr3=mu_sdr3=mu_trr3=0;

// GELAP

mu=(127-ldr[x])*10;

if (ldr[x]>127) {mu=0;};

mu=mu/127;

if (mu>0) {

GPR3=1;

mu_gpr3=mu;

};

// SEDANG

if (ldr[x]<128) {

mu=(ldr[x]*10)/127;

if (mu>0) {

SDR3=1;

mu_sdr3=mu;

}

}

// TERANG

else {

mu=((255-ldr[x])*10)/128;

if (mu>0) {

SDR3=1;

mu_sdr3=mu;

}

Page 33: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

mu=((ldr[x]-127)*10)/128;

if (mu>0) {

TRR3=1;

mu_trr=mu;

};

};

}

Sedangkan untuk membaca besarnya sinyal dari LDR 0, LDR 2, dan LDR 4

dalam program dituliskan sebagai berikut

ldr[x+1]=read_adc(x+1);

r5();

Sinyal-sinyal tersebut selanjutnya difuzzifikasi Berikut adalah penerjemahan

derajad keanggotaan input r5 (Gambar 3.13) kedalam bahasa pemrograman

Atmega8535.

void r5(void)

{

unsigned char y;

y=x+1;

GPR5= AGR5= RRR5= ATR5= TRR5= 0;

mu_gpr5= mu_agr5= mu_rrr5= mu_atr5= mu_trr5= 0;

// GELAP

if (ldr[y]<=64) {

mu=((64-ldr[y])*10)/64;

if (mu>0) {

GP=1; mu_gp=mu;

}

// AGAK GELAP

mu=(ldr[y]*10)/64;

if (mu>0) {

AG=1; mu_ag=mu;

}

}

if (ldr[y]>64 && ldr[y]<=128) {

mu=((128-ldr[y])*10)/64;

if (mu>0) {

AG=1; mu_ag=mu;

}

// REMANG-REMANG

mu=((ldr[y]-64)*10)/64;

if (mu>0) {

RR=1; mu_rr=mu;

Page 34: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

}

}

if (ldr[y]>128 && ldr[y]<=192) {

mu=((192-ldr[y])*10)/64;

if (mu>0) {

RR=1; mu_rr=mu;

}

// AGAK TERANG

mu=((ldr[y]-128)*10)/64;

if (mu>0) {

AT=1; mu_at=mu;

}

}

if (ldr[y]>192) {

mu=((255-ldr[y])*10)/64;

if (mu>0) {

AT=1; mu_at=mu;

}

//TERANG

mu=((ldr[y]-192)*10)/64;

if (mu>0) {

TR=1; mu_tr=mu;

}

}

}

Manfaat

Secara garis besar pembuatan alat ini bermaanfaat untuk mempelajari

penerapan metode fuzzy dalam pengendalian penerangan beberapa ruangan pada

sebuah rumah.

Kesimpulan

Berdasarkan perancangan dan pengujian yang telah dilakukan maka dapat

disimpulkan bahwa:

1. Pengendalian penerangan dalam ruang dengan memperhitungkan kontribusi

pencahayaan dari sumber luar kedalam ruangan dapat menghemat energi.

2. Sistem ATmega8535 berfungsi sebagai central processing unit yang

Page 35: Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

mengolah sinyal analog dari LDR menjadi suatu nilai keluaran yang berupa

waktu tundaan untuk pemicuan triac pada rancl mjgkaian solid state relay.

3. Jumlah ruangan yang dikendalikan oleh Sistem Pengendali Penerangan

Ruangan ini terbatas. Hal ini disebabkan oleh kapasitas ADC internal yang

berada di Port A Mikrokontroler ATmega8535 hanya terdiri dari 8 pin.

4. Mikrokontroller ATmega8535 dapat bekerja dengan baik karena hubungan

antara iluminasi dan tegangan mendekati linier.