RANCANG BANGUN SISTEM PENERANGAN LAMPU TAMAN …

RANCANG BANGUN SISTEM PENERANGAN LAMPU

TAMAN DENGAN TENAGA MATAHARI YANG

DILENGKAPI DENGAN JAM DIGITAL BERBASIS

MIKROKONTROLER ATMEGA 328

SKRIPSI

MAIMUNAH

170821025

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2019

Universitas Sumatera Utara

ii


TAMAN YANG DILENGKAPI DENGAN JAM DIGITAL

BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 328

SKRIPSI

DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI TUGAS DAN MEMENUHI SYARAT

MENCAPAI GELAR SARJANA SAINS

MAIMUNAH

170821025

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2019


iii


iv

PERNYATAAN



DILENGKAPI DENGAN JAM DIGITAL BERBASIS

MIKROKONTROLER ATMEGA328

SKRIPSI

Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa

kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juli 2019

Maimunah

170821025


v

PENGHARGAAN

Alhamdulillahirabbil’alamiin, puji dan syukur kepada Allah SWT, atas segala

nikmat, karunia, kesehatan dan kesempatan yang telah diberikan sehingga penulis

mampu menyelesaikan skripsi ini dengan judul “Rancang Bangun Sistem

Penerangan Lampu Taman Dengan Tenaga Matahari Yang Dilengkapi Dengan

Jam Digital Berbasis Mikrokontroler Atmega 328”.

Shalawat dan salam kepada junjungan kita Rasulullah Muhammad SAW,

semoga kita mendapatkan syafa’atnya dikemudian hari kelak. Aamiin.

Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan rasa hormat maupun ucapan

terimakasih yang sebesar-besarnya kepada pihak yang telah membantu hingga

terselesaikannya skripsi ini. Terimakasih penulis ucapkan terkhusus untuk kedua

orang tua tercinta Ayahanda Nasrul Bahri yang telah membesarkan dan

memberikan kasih sayang, doa, semangat, dukungan secara moral maupun materi

kepada penulis hingga saat ini, sampai penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

dan Ibunda khotni yanti , atas do’a, kepercayaan, dukungan, dan semangat,

yang telah diberikan kepada penulis, hingga terselesaikanya skripsi ini. Kepada

ibu samsiah , atas do’a , dukungan ,semangat yang telah diberikan sehingga

skripsi inni dappat terselesaikan . kakak Nurhayati , atas do’a, dukungan dan

semangat yang telah diberikan kepada penulis selama penulis menyelesaikan

skripsi ini. Kepada abang Sulaiman syuhdi, atas do’a, dukungan dan semangat

dalam membantu untuk terselesaikan nya skripsi ini. Dan kepada adik Khoirul

sukri dan Samsul fahrizal yang telah memberi semangat dan doa sehingga

penulis bisa menyelesaikan skripsi ini.

Dan tak lupa pula penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada :

1. Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, MS, sebagai ketua Departemen Fisika

FMIPA USU , sebagai pembimbing yang telah berkontribusi membantu

penulis dalam memberikan ide, saran, kritik dan bimbingannya kepada

penulis selama penulis mengerjakan skripsi ini

2. Bapak Kurnia Brahman M.Si sebagai pembimbing yang telah

bekontribusi membantu penulis dalam memberikan ide, saran, kritik dan

bimbingannya kepada penulis selama penulis mengerjakan skripsi ini


vi

3. Dosen-dosen di Departemen Fisika yang telah memberikan ilmu selama

penulis mengenyam perkuliahan.

4. Johaiddin Saragih, S.Si,M.Si, selaku staf pegawai departemen Fisika

FMIPA USU yang telah memberikan saran dan masukkan kepada penulis

dalam penyelesaian skripsi ini.

5. Syamsul Anwar yang berperan penting dalam memberikan nasehat, do’a

dan dukungan dan solusi kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan

skripsi ini dengan baik.

6. Sahabat Penulis Siti Halida , Amilin Syafitri, Ervina Widia Sari , dan

lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang berperan penting

dalam memberikan nasehat semangat untuk penulis.

7. Teman-teman sejawat dan seperjuangan Afmita Anggraini Pratiwi ,

Nuhayati Fitri, Miftahul Jannah, Noni Surtiana, Nurbaity , Yanti

Monalisa, dan seluruh teman fisika ekstensi 2017 dan Yang lainnya juga

memberikan nasehat dan motivasi kepada penulis dalam penulisan skripsi.

8. Teman - Teman dan adik kos berkah Melisa , Ayuni , Lizia , Riska ,

Nurul , Nadia , Salina, Latifah, Nia, kak Ayu . Yang Telah memberi

Motivasi serta semangat kepada penulis untuk dapat menyelesaikan

penulisan skripsi.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan skripsi ini masih jauh

dari kesempurnaan, untuk itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat

penulis harapkan dari para pembaca.Semoga hasil skripsi ini menjadi Ibadah

bagi penulis dan bermanfaat bagi pembaca. Aamiin Ya Rabbal’alamin.

Medan, Juli 2019

MAIMUNAH


vii



DILENGKAPI DENGAN JAM DIGITAL

BERBASIS MIKROKONTROLER

ATMEGA328

ABSTRAK

Pada massa sekarang ini energi merupakan salah satu masalah utama

yang dihadapi setiap warga negara didunia pada akhi- akhir ini, khususnya

masalah energi listrik. Sumber energi yang dapat dimanfaatkan menjadi energi

listrik adalah sinar matahari melalui solar cell. Dalam penelitian ini penulis telah

merancang sebuah lampu taman otomatis tanpa ada pemakai di dalamnya atau

dibuat secara otomatis. lampu taman ini dibuat otomatis untuk meringankan

pekerjaan manusia menghidupkan dan mematikan lampu sehari hari. Dari hasil

pengujian alat ini mampu mengubah energi matahari menjadi energi listrik

melalui solar cell yang kemudian energi tersebut akan mengalir ke charger

sehingga bisa mengisi baterai dari arus listrik yang di hantarkan, sehingga pada

siang hari bisa mengisi baterai dari arus listrik yang di hasilkan, yang kemudian

pada malam hari akan di gunakan untuk menghasilkan energi cahaya pada taman.

Dalam pemrograman mikrokontroler lampu akan menyala pada saat malam dan

akan mati pada saat pagi sesuai dengan settingan jam yag sudah di buat didalam

program. Tujuan alat ini di buat untuk mengotomatiskan lampu / penerangan yang

berada di dalam atau diluar ruangan.

Kata kunci : Mikrokontroler Atmega 328 ,solar cell ,Rtc,Driver


viii

BUILDING LIGHTING SYSTEM OF GARDEN LIGHTS WITH SOLAR

ENERGY EQUIPPED WITH DIGITAL CLOCK BASED

MICROCONTROLLER ATMEGA328

ABSTRACT

Once future time energy is one of the main program feced every citizen

country in the world on this lately, especially electrical energy. Energy saurces

which can be used electrical energy is sunlight throught the solar cell. In this

styudy the author havr designed a garden light automatic without there is user

inside it or made in a manner automatic. This garden light made in automatic for

lighten up the work humen to power on and off light every day. The test result of

this tool able to change solar energy into electrical energy throught solar cell into

the energy flow the charger , so that it can charger the battery of electrical

current delivered so day time can charge the buttery of electrical current

produced and evening will be used to produce light in the garden . in the

programming of microcontroller light will illuminate in a dark state and on in the

morning light will trun off automatically in accordance with the sett hour which

we already input in program . The purpose of this made tool is to automatic the

illumination lights that are in or out the room.

Keywords: Microcontroller Atmega 328, solar cell ,Rtc, Driver


ix

DAFTAR ISI

Halaman

PENGESAHAN iii

PERNYATAAN iv

PENGHARGAAN v

ABSTRAK vii

ABSTRACT viii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR TABEL xii

DAFTAR GAMBAR xiii

DAFTAR LAMPIRAN xiv

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Rumusan Masalah 3

1.3 Batasan Masalah 3

1.4 Tujuan Penelitian 4

1.5 Manfaat Penelitian 4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Solar cell 6

2.2 RTC (Real Time Clock ) 8

2.3 Mikrokontroler 9

2.4 Mikrokontroller Atmega 328 10

2.4.1 Arsitektur Atmega 328 11

2.4.2 Konfigurasi pin Atmega 328 12

2.5 Charger 14

2.6 Driver 16

2.7 Lampu Led 17

2.8 Baterai / Aki 19

2.9 LCD (Liquid Crystal Display ) 20

2.9.1 Konfigurasi pin LCD 22

BAB 3 METODE PENELITIAN

3.1 Perancangan Diagram Blok Sistem 25

3.1.1 Fungsi Setiap Blok 26

3.2 Perancangan Rangkaian Power Supply 28

3.3 Perancangan Rangakaian RTC 29

3.4 Perancangan Rangakain Mikrokontroller ATMega328 30

3.5 Perancangan Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display) 31

3.6 Perancangan Rangkaian Solar Cell 32

3.7 Perancangan Rangkaian Baterai / Aki 33


x

3.8 Perancangan Rangkaian Charger 34

3.9 Rangkaian Lengkap 35

3.10 flowchat system 37

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Rangkaian Power Supply 38

4.2 Pengujian Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display) 39

4.3 Pengujian rangkaian RTC 41

4.4 Pengujian Rangkaian Solar Cell 43

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan 45

5.2 Saran 45

DAFTAR PUSTAKA 46

LAMPIRAN 48


xi

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

Tabel

2.1 Konfigurasi pin Mikrokontrroler Atmega 328 12

2.2 Konfigurasi pin LCD 23

4.1 Pengujian Power Supply 40

4.2 Pengujian Pin Display LCD 41

4.4 Pengujian RTC 43

4.5 Pengujian Solar cell 44


xii

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul

Halaman Gambar

2.1 Struktur,bentk dan symbol 7

2.2 Gambar RTC 9

2.3 Konfigurasi pin Mikrokontroler 328 12

2.4 Gambar Charger Pwm 15

2.5 Gambar Lampu Led 19

2.6 Gambar LCD 21

2.7 Konfigurasi Pin LCD 23

3.1 Diagram Blok Lampu taman 27

3.2 Rangkaian Power Suplly 28

3.3 Rangkaian RTC 29

3.4 Rangkaian Mikrokontroller ATMega328 30

3.5 Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display) 31

3.6 Rangkaian Solar Cell 32

3.7 Rangkaian Baterai 33

3.8 Rangkaian Charger 34

3.9 Rangkaian Lengkap 35

3.10 flowchat system 37


xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Halaman

Lampiran

1. Skematik Keseluruhan Rangkaian 48

3. Program keseluruhan 50

4. Gambar Alat Secara Keseluruhan dan Saat Pengujian 55

5. Datasheet Mikrokontroller ATMega328 58

6. Datasheet solar cell 20 watt 60


1

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Energi merupakan salah satu masalah utama yang di hadapi oleh seluruh

negara di dunia pada akhir ini, Khususnya energi listrik. Hal ini mengingatkan

kita bahwa energi merupakan salah satu faktor utama bagi terjadinya pertumbuhan

ekonomi suatu negara. permasalahan energi menjadi semakin kompleks ketika

kebutuhan yang meningkat akan energi dari seluruh negara di dunia untuk

menopang pertumbuhan ekonominya [1]. Masalah energi juga tetap menjadi topik

utama untuk penelitian yang menarik disepanjang peradaban manusia, karena kita

tahu bahwa seluruh kehidupan kita pastinya sangat membutuhkan energi. Terlebih

lagi, kebutuhan semakin meningkatkan apalagi pertumbuhan ekonomi akan

cenderung meningkatkan kebutuhan energi di seluruh dunia.[2] Sejalan dengan

perkembangan pembangunan, jumlah kebutuhan daya listrik di Indonesia

cenderung naik pesat. Peningkatan kebutuhan daya listrik dapat diakibatkan oleh

penambahan beban baru, dapat juga disebabkan karena borosnya pemakaian daya

listrik. Pemborosan energi listrik harus dicegah, karena pasokan daya listrik PLN

semakin terbatas. Penghematan energi listrik dapat menguntungkan konsumen dan

produsen.[3]Melimpahnya energi di sekitar kita yang bisa didapatkan gratis bisa

dimaksimalkan untuk mendapatkan energi listrik. Adalah sinar matahari, sumber

energi yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan listrik. Sudah banyak bentuk

pemanfaatan sinar matahari untuk menghasilkan listrik. Penggunaan listrik secara

berlebihan bisa menimbulkan emisi karbon yang mencemari lingkungan. Sangat

diperlukan sumber energi terbarukan untuk memenuhi kebutuhan listrik saat ini

salah satunya menggunakan energi matahari (SolarPanel).[4]

Energi listrik juga sudah menjadi suatu kebutuhan primer dalam

menunjang segala aktifitas manusia sehari-hari. Penggunaan energi matahari

sebagai sumber energi listrik merupakan alternatif yang paling potensial dan tidak

dapat habis. Dari sisi pemakai, pemanfaatan dan penghematan energi pada saat ini

masih kurang efektif, banyak peralatan elektronik yang mengkonsumsi listrik

secara berlebihan. Hal tersebut disebabkan karena para pengguna alat elektronik

yang kurang menyadari akan pentingnya energi listrik. Salah satu peralatan


2

elektronik yangmengkonsumsi energi listrik adalah lampu.[5] Banyak orang yang

mengabaikan penggunaan lampu, sering kali lampu tersebut dibiarkan menyala

walaupun tidak digunakan, contohnya pada lampu taman. Sering kali kita melihat

lampu taman yang menyala saat siang hari. Hal tersebut merupakan salah satu

pemborosan energi listrik.[6]

Sebagaimana yang kita ketahui bersama bahwa energi matahari merupakan

pusat tata surya kita. Banyak pula sumber yang mengatakan bahwa salah satu

faktor yang membuat bumi kita ini dapat ditinggali adalah karena bumi

mendapatkan paparan sinar matahari yang cukup. Sinar matahari sendiri

mempunyai peran dan manfaat yang begitu penting bagi kelangsungan hidup

manusia di bumi. Energi matahari juga tersedia sangat cukup besar bagi

kehidupan kita, tidak bersifat polutif dan tentunya bisa kita nikmati secara gratis

sepanjang masa kehidupan. Meskipun kita tahu akan pentingnya matahari tetapi

kadang kita juga kurang menyadari fungsi dan manfaat matahari terhadap

kehidupan makhluk dan seolah-olah semuanya mengalir begitu saja tanpa kita

sadari.[7] Penulis disini ingin mengembangkan manfaat energi matahari untuk

membuat lampu taman otomatis yang dapat berdiri sendiri sehingga tidak

memerlukan adanya sumber daya energi dari luar, seperti jaringan listrik PLN

Banyak orang yang mengabaikan penggunaan lampu, sering kali lampu tersebut

dibiarkan menyala walaupun tidak digunakan, contohnya pada lampu taman.

Lampu taman ini di rancang sehingga user ( pemakai ) tidak perlu lagi untuk

mematikan atau menghidupkan lampu taman ini dengan menggunakan tombol,

melainkan dengan menggunakan jam di gital yang di setting untuk menghidupkan

atau mematikan lampu otomatis sesuai jam yang sudah di atur. [8] Walaupun

sudah banyak lampu Taman yang diterapkan di rumah-rumah penduduk namun

lampu-lampu tersebut masih di kontrol secara manual, baik untuk menghidupkan

lampuu tersebut maupun pada saat mematikan lampu tersebut. Dalam penelitian

ini Penulis berusaha untuk mengembangkan suatu sistem yang secara otomatis

dapat melakukan pengontrolan untuk mematikan dan menghidupkan cahaya dari

Lampu LED.[9]

Penerapan Lampu LED untuk lampu taman adalah hal yang umum digunakan

dalam rumah-rumah penduduk, yang membuat perbedaan adalah teknologi yang


3

digunakan pada penelitian ini. Teknologi otomatisasi yang digunakan adalah

menggunakan microcontroller atmega 328 dan beberapa alat lainnya.[10]

Sehingga penulis tertarik membuat skripsi dengan judul “ Rancang Bangun

Sistem Penerangan Lampu Taman Dengan Tenaga matahari Yang

Dilengkapi Dengan Jam Digital Berbasis Mikrokontroler AT Mega 328”.

1.2.Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang diatas, permasalah dalam perancangan ini

adalah

1. bagaimana merancang sebuah sistem yang dapat digunakan untuk

menghasilkan cahaya pada taman,Yang dapat mengubah energi matahari

pada siang hari, menyimpannya, dan mengubahnya kembali menjadi

energi cahaya pada malam hari.

1.3.Batasan Masalah

Dikarenakan keterbatasan waktu dan disiplin ilmu yang dikuasai penulis, dalam

perancangan dan laporan ini, penulis membatasi pembahasan hanya pada :

1. RTC yang mengatur lampu LED hidup pada saat waktu malam saja

2. Microcontroller Atmega 328 untuk memproses semua data-data analog yang

dikirimkan oleh RTC ,dan mengubahnya menjadi data-data elektronik digital.Dan

kemudian menghasilkan perintah untuk melakukan kendali pada driver

3. Sumber daya utama pada sistem adalah menggunakan sinar matahari

1.4.Tujuan Penulisan

1. Merancang sebuah lampu taman otomatis tanpa ada pemakai yang terlibat

didalamnya.

2. Memanfaatkan sinar matahari lewat solar cell sebagai sumber energi untuk

menghidupkan lampu LED taman

3. Mengetahui cara untuk merancang sebuah alat otomatisasi lampu agar

dapat berkomunikasi dengan perangkat lain (solar cell dengan

mikrokontroler atmega 328 dan RTC


4

1.5. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini sebagai berikut:

1. Membantu meringankan pekerjaan menghidupkan dan mematikan lampu

sehari-hari

2. Dapat menyalakan lampu rumah atau lampu taman jika sudah keadaan

mulai gelap dan kembali mencharger baterai ketika siang.

3. Mengatasi keterbatasan penghuni rumah untuk dapat meninggalkan rumah

dengan tetap tenang rumah dalam keadaan terang ketika malam tiba dan

mati ketika pagi hingga sore

1.6.Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat

sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari alat RANCANG

BANGUN SISTEM PENERANGAN LAMPU TAMAN DENGAN TENAGA

MATAHARI YANG DI LENGKAPI DENGAN JAM DIGITAL BERBASIS

MIKROKONTROLER ATMEGA 328 maka penulis menulis skripsi ini dengan

sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB 1 PENDAHULUAN

Bab ini berisikan pendahuluan yang menjelaskan mengenai latar belakang,

perumusan masalah, batasan masalah ,tujuan penulisan, serta sistematika

penulisan.

BAB 2 LANDASAN TEORI

Dalam bab ini dijelaskan tentang teori dasar dan teori pendukung yang

berhubungan dengan penelitian.

BAB 3 PERANCANGAN ALAT

Pada bab ini akan dibahas tentang perancangan alat, yaitu diagram blok dari

rangkaian, skematik dan sistem kerja dari masing-masing rangkaian.


5

BAB 4 HASIL DAN ANALISIS

Bab ini berisikan tentang pengujian alat dan juga analisis tugas akhir yang telah

dibuat.

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan bab penutup yang berisikan kesimpulan dan saran.


6

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 SOLAR CELL

Solar cell adalah suatu perangkat atau komponen yang dapat mengubah

energi cahaya matahari menjadi enegi listrik dengan menggunakan prinsip listrik

yang menggunakan prinsip efek photovoltaic. Yang dimaksud dengan efek

photovoltaic adalah suatu fenomena yang munculnya tagangan listrik karena

adanya hubungan atau kontak dua elektroda yang dihubungkan dengan sistem

padatan atau cairan saat mendapatkan energi cahaya. oleh karena itu sel surya atau

solar cell di sebut juga dengan photovoltaic (PV). arus listrik timbul karena

adanya energi foton cahaya matahari yang di terimanya berhasil membebaskan

elektron elektron dalam sambungan semikonduktor tife N dan tife P ntuk

mengalir. Sama seperti dioda foto (photodiode), sel surya atau solar sell ini

memiliki kaki positif dan kaki negatif yang terhubung ke rangkaian atau perangkat

yang memerlukan sumber listrik.

Solar cell juga merupakan pembangkit listrik yang mampu mengkonversi

sinar matahari menjadi arus listrik. Energi matahari sesungguhnya merupakan

sumber energi yang paling menjanjikan mengingat sifatnya yang berkelanjutan

(sustainable) serta jumlahnya yang sangat besar. Matahari merupakan sumber

energi yang diharapkan dapat mengatasi permasalahan kebutuhan energi masa

depan setelah berbagai sumber energi konvensional berkurang jumlahnya serta

tidak ramah terhadap lingkungan. Jadi perlu kita ketahui bahwa total kebutuhan

energi yang berjumlah 10 TW tersebut setara dengan 3 x 1020 J setiap

tahunnya.Sementara total energi matahari yang sampai di permukaan bumi adalah

sejumlah 2,6 x 1024 Joule setiap tahunnya.[11].

Saat ini, telah banyak yang mengapikasikan perangkat sel surya ini ke

berbagai macam penggunaan. Mulai dari sumber listrik untuk kalkulator ,

mainan, pengisi listrik dan baterai hingga ke pembangkit listrik dan bahkan

sebagai sumber listrik untuk menggerakan satelit yang mengorbit bumi kita .

Berikut ini adalah Struktur Dasar, Bentuk dan Simbol Sel Surya (Solar

Cell).[12]


7

Gambar 2.1 Struktur dasar ,Bentuk, dan Simbol

Prinsip kerja sel surya (solar cell)

Sinar matahari terdiri dari partikel sangat kecil yang disebut dengan foton.

Ketika terkena sinar matahari , foton yang merupakan partikel sinar matahari

tersebut menghantam atom semikonduktor silikon sel surya sehingga

menimbulkan energi yang cukup besar untuk memisahkan elektron dari struktur

atomnya. Elektron yang terpisah dan bermuatan Negatif (-) tersebut akan bebas

bergerak pada daerah pita konduksi dari material seikonduktor. Atom akan

kehilangan elektron tersebut akan menjadi ekosongan pada

strukturnya.kekosongan tersebut dinamakan dengan “hole” dengan muatan positif

(+). Daerah semikonduktor dengan elektron bebas ini bersifat negatife dan

bertindak sebagai pendonor elektron , daerah semikonduktor ini disebut dengan

semikonduktor tife N (N-tife ). Sedangkan daerah semikonduktor dengan hole

bersifat positif dan bertindak sebagai penerima (acceptor ) elektron yang yang

dinamakan dengan semikonduktor tipe P (P-type). Di persimpangan daerah

positif dan negatif (PN junction ), akan menimbulkan energi yang mendorong

elektron dan hole untuk bergerak ke arah yang berlawanan. Elektron akan

bergerak menjauhi daerah Negatif sedangkan hole akan bergerak menjauhi

daerah positif. Ketik di berikan sebuah beban berupa lampu maupun perangkat


8

listrik lainnya di persimpangan positif dan negatif (PN junction) ini, maka akan

menimbulkan arus listrik.

2.2 RTC Real Time Clock

Real time clock adalah jam elektronik berupa chip yang dapat menghitung

waktu (mulai detik hingga tahun) dengan akurat dan menjaga / menyimpan data

waktu tersebut secara real time. Karena jam tersebut bekerja real time , naka

setelah proses hitung waktu dilakukan output datanya langsung disimpan atau

dikirim ke device lain melalui sistem antarmuka.

Chip RTC sering di jumpai pada motherboard pc ( biasanya terletak dekat

dengan chip BIOS). Semua komputer menggunakan chip RTC karena berfungsi

menyimpan informasi jam terkini dari komputer yang bersangkutan. RTC

dilengkapi dengan baterai sebagai pensuplai daya pada chip , sehingga jam akan

tetao up-to-date walaupun komputer dimatikan. RTC di nilai cukup akurat sebagai

pewaktu (timer) karena menggunakan osilator kristal. RTC juga merupakan

komponen IC penghitung yang dapat difungsikan sebagai sumber data waktu baik

berupa data jam, hari, bulan maupun tahun. Komponen DS1307 berupa IC yang

perlu dilengkapi dengan komponen pendukung lainnya seperti crystal sebagai

sumber clock dan Battery External 3,6 Volt sebagai sumber energy cadangan agar

fungsi penghitung tidak berhenti.[13]

Gambar 2.2 RTC (Real Time Clock )


9

2.3 Mikrokontroller

Mikrokontroler merupakan sebuah prosesor yang digunakan untuk

kepentingan kontrol. Meskipun mempunyai bentuk yang jauh lebih kecil dari suatu

komputer pribadi dan komputer mainframe, mikrokontroler dibangun dari elemen-

elemen dasar yang sama. Seperti umumnya komputer, mikrokontroler adalah alat

yang mengerjakan instruksi–instruksi yang diberikan kepadanya. Artinya, bagian

terpenting dan utama dari suatu sistem terkomputerisasi adalah program itu sendiri

yang dibuat oleh seorang programer. Program ini mengisntruksikan komputer untuk

melakukan tugas yang lebih kompleks yang di inginkan oleh programmer.

Beberapa fitur yang umumnya ada di dalam mikrokontroler adalah sebagai

berikut:

1. ROM (Read Only Memory)

ROM berfungsi untuk tempat penyimpanan variable. Memori ini

bersifat volatile yang berarti akan kehilangan semua datanya jika

tidak memdapat catu daya.

2. RAM (Random Access Memory)

RAM digunakan oleh mikrokontroler untuk tempat penyimapan

program yang akan diberikan oleh user

3. Register

Merupakan tempat penyimpanan nilai – nilai yang akan digunakan

dalam proses yang telah disediakan oleh mikrokontroler.

4. Special Function Register

Merupakan register khusus yang berfungsi untuk mengatur jalanya

mikrokontroler. Register ini terletak pada RAM.

5. Input dan Output Pin

Pin input adalah bagian yang berfungsi sebagai penerima signal dari

luar, pin ini dapat dihubungkan ke berbagai media inputan seperti

keypad, sensor, dan sebagainya. Pin output adalah bagian yang

berfungsi untuk mengeluarkan signal dari hasil proses algoritma


10

mikrokontroler.

3. Interupt

Interupt adalah bagian mikrokontroler yang berfungsi sebagai bagian

yang dapat melakukan interupsi, sehinga ketika program utama

sedang berjalan, program utama tersebut dapat di interupsi dan

menjalankan program instrupsi terlebih dahulu.

Rata-rata mikrokontroler memiliki instruksi manipulasi bit, akses ke I/O

secara langsung dan mudah, dan proses interupt yang cepat dan efisien. Dengan kata

lain mikrokontroler adalah “Solusi satu Chip” yang secara drastis mengurangi

jumlah komponen dan biaya disain (harga relatif murah).

2.4 Mikrokontroller ATMega 328

2.4.1 Arsitektur ATMega 328

ATMega328 adalah mikrokontroler keluaran dari atmel yang mempunyai

arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang dimana setiap proses eksekusi

data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer).

Mikrokontroler ini memiliki beberapa fitur antara lain:

1. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu

siklus clock.

2. 32 x 8-bit register serba guna.

3. Kecepatan mencapai 16 MPS dengan clock 16 MHz.

4. 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang

menggunakan 2KB dari flash memori sebagai bootloader. Memiliki

EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)

sebesar 1 KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanent

karenaa EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya

dimatikan.

5. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse

Width Modulation) output.

6. Master / Slave SPI Serial interface.


11

Mikrokontroler ATMega328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu

memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data

sehingga dapat memaksimalkan kerja.

Instruksi-instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana

pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori

program. Konsep inilah yang memungkinkan instruksi-instruksi dapat dieksekusi dalam

satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi

pada ALU (Aritmatika Logic Unit) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari

register sebaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode

pengalamatan tak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data. Ketiga

register pointer 16-bit ini disebut dengan register X (gabungan R26 dan R27), register

Y (gabungan R28 dan R9), dan register Z (gabungan R30 dan R31).Hampir semua

instruksi AVR memiliki format 16-bit. Setiap alamat memori program terdiri dari

instruksi 16-bit atau 32-bit. Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang

terpetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini

digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register control Timer / Counter,

Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainya. Regiser-register ini

menempati memori pada alamat 0x20h – 0xFh.

2.4.2 Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATMega328


12

Gambar 2.4 Pin Mikrokontroler ATmega328

Konfigurasi pin ATMega328 dengan kemasan 28 pin DIP (Dual Inline Package) dapat

dilihat pada gambar di atas. Dari gambar di atas dapat dijelaskan fungsi dari masing-

masing pin ATMega328 sebagai berikut : ATMega328 memiliki 3 buah PORT utama

yaitu PORTB, PORTC, dan PORTD dengan total pin input/output sebanyak 23 pin.[14]

PORT tersebut dapat difungsikan sebagai input/output digital atau difungsikan sebagai

periperal lainnya.

1. Port B

Port B merupakan jalur data 8 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output.

Selain itu PORTB juga dapat memiliki fungsi alternatif seperti di bawah ini.

a. ICP1 (PB0), berfungsi sebagai Timer Counter 1 input capture pin.

b. OC1A (PB1), OC1B (PB2) dan OC2 (PB3) dapat difungsikan sebagai keluaran

PWM (Pulse Width Modulation).

c. MOSI (PB3), MISO (PB4), SCK (PB5), SS (PB2) merupakan jalur komunikasi

SPI. Selain itu pin ini juga berfungsi sebagai jalur pemograman serial (ISP).

d. TOSC1 (PB6) dan TOSC2 (PB7) dapat difungsikan sebagai sumber clock

external untuk timer.

e. XTAL1 (PB6) dan XTAL2 (PB7) merupakan sumber clock utama

mikrokontroler.

2. Port C

Port C merupakan jalur data 7 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output

digital. Fungsi alternatif PORTC antara lain sebagai berikut.

a. ADC6 channel (PC0,PC1,PC2,PC3,PC4,PC5) dengan resolusi sebesar

10 bit. ADC dapat kita gunakan untuk mengubah input yang berupa

tegangan analog menjadi data digital

b. I2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada

PORTC. I2C digunakan untuk komunikasi dengan sensor atau device


13

lain yang memiliki komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas,

accelerometer nunchuck.

3. Port D

Port D merupakan jalur data 8 bit yang masing-masing pin-nya juga dapat

difungsikan sebagai input/output. Sama seperti Port B dan Port C, Port D juga

memiliki fungsi alternatif dibawah ini.

a. USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serial

dengan level sinyal TTL. Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data

serial, sedangkan RXD kebalikannya yaitu sebagai pin yang

berfungsiuntuk menerima data serial.

b. Interrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai

interupsi hardware. Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari

program, misalkan pada saat program berjalan kemudian terjadi interupsi

hardware/software maka program utama akan berhenti dan akan

menjalankan program interupsi.

c. XCK dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk USART,

namun kita juga dapat memanfaatkan clock dari CPU, sehingga tidak

perlu membutuhkan external clock.

d. T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1 dan

timer 0.

e. AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan input untuk analog

comparator. [15]

2.5 Charger

Charger adalah suatu alat yang berfungsi untuk

mengisi battery dengan tegangan konstan hingga mencapai tegangan yang

ditentukan. Charger controller PWM (Pulse Width Modulation) adalah alat

pengontrol pengisian yang berfungsi mengecas aki dari panel surya dengan


14

mengunakan modulasi pulsa untuk mengendalikan keberlangsungan pengisian.

Ketika aki mendekati kondisi terisi penuh, alat PWM akan perlahan-lahan

menurunkan jumlah daya yang masuk ke baterai demi untuk mengurangi stres

pada aki tersebut. Alat pengecas PWM banyak terdapat di pasaran, harganya juga

lebih murah, dan tersedia dalam berbagai ukuran untuk aplikasi yang luas.

Keterbatasan kontroler PWM antara lain yaitu ukuran tegangan alat pengecas

harus sesuai dengan tegangan bank baterai, dan kapasitas alat PWM biasanya

terbatas pada 60 amper (maksimum). Controller tipe PWM ini tidak harus

digunakan padda saat panel baterai, sebuah perangkat pengontrol PWM 10 A,

dapat digunakan untuk mengatur muatan susunan panel surya yang dihubungkan

secara pararel dengan total 160W (atau arus total maksimal 10 A) . jika ingin

menggunakan controller PWM 20 A maka akan di dapatkan pengaturan panel

panel surya hingga 320W untuk baterai 12V dan 640W untuk baterai 24V , atau

dengan kata lain perhatikan arus yang dihasilkan tidak melebihi 20 A.

Gambar 2.5 charger controler pwm

Charger controller menerapkan teknologi Pulse Width Modulation (PWM)

untuk mengatur fungsi pengisian baterai dan pembebasan arus dari baterai ke

beban. Panel surya 12 volt umumnya memiliki tegangan output 16-21 volt. Jadi

tanpa charge controller, baterai akan rusak oleh overcharging dan ketidakstabilan

tegangan. Baterai umumnya diisi pada tegangan 14-14,7 volt. Fungsi dari charge

controller adalah mengatur arus untuk pengisian ke baterai agar tidak overvoltage,

mengatur arus yang dibebaskan/diambil dari baterai agar baterai tidak full

discharge dan overloading, dan monitoring temperatur baterai.Bila baterai sudah

penuh terisi maka secara otomatis pengisian arus dari panel sel surya berhenti.

Cara deteksi adalah melalui monitor level tegangan baterai. Charge


15

controller akan mengisi baterai sampai level tegangan tertentu, kemudian apabila

level tegangan drop, maka baterai akan diisi kembali.Charger controller biasanya

terdiri dari satu input (dua terminal) yang terhubung dengan output panel sel

surya, satu output (dua terminal) yang terhubung dengan baterai/aki dan

satu output (dua terminal) yang terhubung dengan beban. Arus listrik DC yang

berasal dari baterai tidak mungkin masuk ke panel surya karena biasanya ada

diode protection yang hanya melewatkan arus listrik DC dari panel surya ke

baterai, bukan sebaliknya.

2.6 Driver

Driver merupakan suatu software atau perangkat lunak namun memiliki

fungsi yang sedikit berbeda. Keberadaan driver dalam suatu perangkat komputer

adalah sebagai komponen penunjang yang bersifat khusus. Dikatakan khusus

karena dengan adanya driver maka terjadi interaksi antara suatu komputer dengan

hardware – hardware seperti WIFI, LAN, Printer, Mouse, Keyboard atau bahkan

dengan sistem – sistemnya seperti BIOS atau VGA.Hal ini dilakukan karena pada

dasarnya meskipun komputer memiliki kecerdasan dan aturan yang terstruktur

namun tetap harus disertai suatu panduan agar kinerjanya dapat berjalan lebih

optimal. Salah satu contoh penerapan driver adalah ketika mengoptimalkan

kinerja VGA atau Video Graphics. Sebelum terinstall driver VGA biasanya

komputer akan lebih boros karena setting VGA-nya kurang optimal, namun

setelah terinstall maka pencahayaan pada layar anda akan lebih redup atau

terkontrol sehingga laptop atau PC anda tidak terlalu boros. Mengingat driver

berinteraksi antara hardware, software dan sistem operasi maka pada setiap

spesifikasi komputer dan OS yang terpasang tentu memerlukan jenis driver yang

berbeda – beda. Biasanya anda dapat mendownload driver pada website resmi

merk komputer anda seperti ASUS, Lenovo, HP, Dell dan lain – lain. driver

memiliki fungsi khusus tersendiri yang berkaitan dengan hardware ataupun Os

komputer anda. Fungsi driver adalah sebagai panduan atau pengendali agar

komputer anda dapat mengenali serta menjalankan hardware yang sudah

terpasang sebelumnya. Kinerja driver dalam suatu komputer diibaratkan sebagai

sebuah buku panduan untuk masing – masing jenisnya, apabila driver LAN berarti

seperti buku panduan untuk menjalankan fungsi LAN secara optimal, jika yang


https://www.nesabamedia.com/pengertian-vga-card-dan-fungsi-vga-card/

16

diinstal adalah driver VGA berarti seperti buku panduan untuk mensetting VGA

secara optimal agar komputer tidak terlalu boros.[17]

2.7 Lampu LED

Lampu LED atau kepanjangannya Light Emitting Diode adalah suatu lampu

indikator dalam perangkat elektronika yang biasanya memiliki fungsi untuk

menunjukkan status dari perangkat elektronika tersebut. Lampu pijar

menghasilkan cahaya dengan memanaskan serabut pijar atau filamen sehingga

mengubah suhu yang tinggi menjadi berwarrna panas putih. Serabut pijar adalah

kawat loga yang halus yang mempunyi hambatan terhadap arus yang lewat, di

dalam filament tenaga listrik diubah menjadi panas dan bercahaya. Lampu pijar

berisikan gas dengan serabut gulungan berpilin . gas yang dipakai untuk lampu

pijar adalah gas argon.Misalnya pada sebuah komputer, terdapat lampu LED

power dan LED indikator untuk processor, atau dalam monitor terdapat juga

lampu LED power dan power saving.Lampu LED terbuat dari plastik dan dioda

semikonduktor yang dapat menyala apabila dialiri tegangan listrik rendah (sekitar

1.5 volt DC). Bermacam-macam warna dan bentuk dari lampu LED,disesuaikan

dengan kebutuhan danfungsinya. Adapun Fungsi Lampu LED Led (Light

Emitting Diode) merupakan sejenis lampu yang akhir-akhir ini muncul dalam

kehidupan kita. Led dulu umumnya digunakan pada gadget seperti ponsel atau

PDA serta komputer. Sebagai pesaing lampu bohlam dan neon, saat ini

aplikasinya mulai meluas dan bahkan bisa kita temukan pada korek api yang kita

gunakan, lampu emergency dan sebagainya.[18] Led sebagai model lampu masa

depan dianggap dapat menekan pemanasan global karena efisiensinya.

Lampu Led sekarang sudah digunakan untuk:

- penerangan untuk rumah

- penerangan untuk jalan

- lalu lintas

- advertising

- interior/eksterior gedung


http://usmanft.blogspot.com/2006/05/led-sebagai-sumber-cahaya-masa-depan.html

http://usmanft.blogspot.com/2006/05/led-sebagai-sumber-cahaya-masa-depan.html

http://www.ledreklame.co.cc/

17

Gambar 2.7 Lampu Led

Kualitas cahayanya memang berbeda dibandingkan dengan lampu TL atau

lampu lainnya. Tingkat pencahayaan LED dalam ruangan memang tak lebih

terang dibandingkan lampu neon, inilah mengapa LED dianggap belum layak

dipakai secara luas. Untungnya para ilmuwan di University of Glasgow

menemukan cara untuk membuat LED bersinar lebih terang. Solusinya adalah

dengan membuat lubang mikroskopis pada permukaan LED sehingga lampu bisa

menyala lebih terang tanpa menggunakan tambahan energi apapun. Sementara ini

beberapa jenis lampu LED sudah dipasarkan oleh Philips. Anda bisa menemui

beberapa model lampu LED bergaya bohlam yang hadir dalam warna putih susu

dan juga warna-warni. Daya yang diperlukan lampu jenis ini hanya sekitar 4-10

watt saja

2.8 Baterai / Aki

Baterai ( Accu/ Aki ) merupakan suatu komponen elektrokimia yang

menghasilkan tegangan dan menyalurkannya ke rangkaian listrik. Dewasa ini

baterai merupakan smber utama energi listrik yang digunakan pada kenderaan

dan alat- alat elektronik.sebagai catatan bahwa baterai tidak menyimpan listrik,

tetapi menampung zat kimia yang dapat menghasilkan energi listrik. Dua bahan

timah yang berbeda berada di dalam asam yang bereaksi untuk menghasilkan

tekanan listrik yang di sebut tegangan. Reaksi elektrokimia ini mengubah energi

kimia menjai energi listrik.


http://obengware.com/news/index.php?id=4027

18

Baterai juga disebut sebagai sebuah sel listrik dimana di dalamnya berlangsung

proses elektrokimia yang reversibel ( dapat berbalikan) dengan efisiensinya yang

tinggi. Yang dimaksud dengan proses elektrokimia reversibel, adalah di dalam

baterai dapat berlangsung proses pengubahan kimia menjadi tenaga listrik (

pengosongan ), dan sebaliknya dari tenaga listrik menjadi tenaga kimia (

pengisian kembali dengan cara regenerasi dari elektroda-elektroda yang di pakai,

yaitu dengan melewatkan arus listrik dalam arah ( polaritas ) yang berlawanan di

dalam sel.[19]

Baterai pembangkit listrik tenaga matahari pada umumnya hanya aktif pada saat

siang hari (pada saat sinar matahari ada). Sehingga untuk keperluan malam hari

solar cell tidak dapat digunakan. Untuk mengatasi hal tersebut, maka energy yang

dihasilkan solar cell pada siang hari disimpan sebagai energi cadangan pada saat

matahari tidak tampak. Untuk menyimpan energi tersebut dipakai suatu baterai

sebagai penyimpanan muatan energi. Baterai digunakan untuk system pembangkit

tenaga listrik matahari mempunyai fungsi yang ganda. Di suatu sisi baterai

berfungsi sebagai penyimpanan energi, sedang disisi lain baterai harus dapat

berfungsi sebagai satu daya dengan tegangan yang konstan untuk menyuplai

beban. Menurut penggunaan baterai dapat diklasifikasikan menjadi:

a. Baterai Primer

Baterai primer hanya digunakan dalam pemakaian sekali saja. Pada waktu baterai

dipakai, material dari salah satu elektroda menjadi larut dalam elektrolik dan tidak

dapat dikembalikan dalam keadaan semula.

b. Baterai Sekunder

Baterai sekunder adalah baterai yang dapat digunakan kembali dan kembali

dimuati. Pada waktu pengisian baterai elektroda dan elektrolik mengalami

perubahan kimia, setelah baterai dipakai, elektroda dan elektrolit dapat dimuati

kembali, kondisi semula setelah kekuatannya melemah yaitu dengan melewatkan

arus dengan arah yang berlawanan dengan pada saat baterai digunakan. Pada saat

dimuati energi listrik diubah dalam energi kimia. Jadi, dapat kita ketahui bahwa

fungsi baterai pada rancangan pembangkit tenaga surya ini adalah untuk

menyimpan energi yang dihasilkan solar cell pada siang hari, tujuannya adalah


19

untuk menyimpan energi listrik cadangan ketika cuaca mendung atau hujan serta

pada malam hari. Dengan demikian dapat

bekerja sesuai dengan kebutuhan. Baterai yang digunakan adalah jenis asam

timbal (baterai basah) yang dapat diisi ulang cairan kimia dan energi listrik.

2.9 LCD (Liquid Crystal Display)

Pada dasarny LCD bekerja dari tegangan rendah (biasanya 3 sampai 15

Vrms), frekuensi rendah (25 sampai 60 Hz) sinyal AC, dan memakai arus listrik

yang sangat kecil . LCD sering kali ditata sebagai tampilan 7 segment untuk

menampilkan angka.LCD membutuhkan arus listrik yang lebih sedikit dari pada

tampilan LED dan digunakan secara luas pada alat alat yang menggunakan baterai

seperti kalkulator , dan arloji. LCD tidak mengeluarkan cahaya seperti LED,

sehingga membutuhkan sumber cahay dari luar.Display elektronik adalah salah

satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik

karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu

jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja

dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di

sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD

(Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk

karakter, huruf, angka ataupun grafik

LCD (Liquid Crystal Display) sering diartikan dalam bahasa indonesia

sebagai tampilan kristal cair merupakan suatu jenis media tampilan yang

menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD dapat menampilkan

karakter ASCI sehingga kita bisa menampilkan campuran huruf dan angka

sekaligus bewarna ataupun tidak bewarna, hal ini disebabkan karena terdapat

banyak sekali titik cahaya (piksel) yang terdiri dari satu buah kristal cair sebagai

titik cahaya. Walau disebut sebagai titik cahaya namun kristal cair ini tidak

memancarkan cahaya sendiri. Sumber cahaya didalam sebuah perangkat LCD

adalah lampu neon bewarna putih dibagian belakang susunan kristal cair tadi.

Titik cahaya yang jumlahnya puluhan ribu bahkan jutaan inilah yang membentuk

tampilan citra. Kutub kristal cair yang dilewati arus listrik akan berubah karena


http://elektronika-dasar.web.id/komponen-elektronika/

20

pengaruh polarisasi medan magnetik yang timbul dan oleh karenanya akan hanya

membiarkan beberapa warna diteruskan sedangkan warna lainnya tersaring.

Dalam menampilkan karakter untuk membantu menginformasikan proses

dan kontrol yang terjadi dalam suatu program robot kita sering menggunakan

LCD. Ada beberapa jenis LCD perbedaanya hanya terletak pada alamat menaruh

karakternya. Salah satu LCD yang sering dipergunakan adalah LCD 16x2 artinya

LCD tersebut terdiri dari 16 kolom dan 2 baris. LCD ini sering dipergunakan

karena harganya relatif murah dan pemakaiannya yang mudah. LCD yang

digunakan masih membutuhkan agar dapat dikoneksikan dengan sistem minimum

dalam suatu mikrokontroller. Driver tersebut berisi rangkaian pengaman, pengatur

tingkat kecerahan backlight maupun data serta untuk mempermudah pemasangan

di mikrokontroller (portable-red). LCD Display 16 X 2 diperlihatkan pada gambar

6.

Gambar 2.9 LCD 16 x 2

Modul LCD memiliki karakteristik sebagai berikut:

1. Terdapat 16 x 2 karakter huruf yang bisa ditampilkan.

2. Setiap terdiri dari 5 x 7 dot-matrix cursor.

3. Terdapat 192 macam karakter.

4. Terdapat 80 x 8 bit display RAM ( maksimal 80 karakter ).

5. Memiliki kemampuan penulisan dengan 8 bit maupun dengan 4 bit.

6. Dibangun oleh osilator lokal.

7. Satu sumber tegangan 5 Volt.

8. Otomatis reset saat tegangan dihidupkan.

9. Bekerja pada suhu 0oC sampai 550C.


21

Keunggulan LCD adalah hanya menarik arus yang kecil (beberapa

microampere), sehingga alat atau sistem menjadi portable karena dapat

menggunakan catu daya yang kecil. Keunggulan lainnya adalah tampilan yang

diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah di bawah terang sinar matahari. Di

bawah sinar cahaya yang remang-remang dalam kondisi gelap, sebuah lampu

(berupa LED) harus dipasang dibelakang layar tampilan. Teknologi LCD

memberikan keuntungan dibandingkan dengan teknologi CRT, karena pada

dasarnya, CRT adalah tabung triode yang digunakan sebelum transistor

ditemukan.

Beberapa keuntungan LCD dibandingkan dengan CRT adalah konsumsi

daya yang relative kecil, lebih ringan, tampilan yang lebih bagus, dan ketika

berlama-lama di depan monitor, monitor CRT lebih cepat memberikan kejenuhan

pada mata dibandingkan dengan LCD.

LCD yang digunakan adalah jenis LCD yang menampilkan data dengan 2 baris

tampilan pada display. Keuntungan dari LCD ini adalah :

1. Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk

membuat program tampilan.

2. Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya mengunakan 8 bit data

dan 3 bit control.

3. Ukuran modul yang proporsional.

4. Daya yang digunakan relative sangat kecil.

2.9.1. Konfigurasi Pin LCD

Operasi dasar pada LCD terdiri dari empat, yaitu instruksi mengakses

proses internal, instruksi menulis data, instruksi membaca kondisi sibuk, dan

instruksi membaca data. ROM pembangkit sebanyak 192 tipe karakter, tiap

karakter dengan huruf 5 X 7 dot matrik. Kapasitas pembangkit RAM 8 tipe

karakter (membaca program), maksimum pembacaan 80 X 8 bit tampilan data.

Perintah utama LCD adalah Display Clear, Cursor Home, Display ON/OFF,


22

Display Character Blink, Cursor Shift, dan Display Shift. Dibawah ini dapat

terlihat gambar 7 konfigurasi dari LCD 16 X 2 :

Gambar 2.9.1 Konfigurasi Pin LCD

Pada gambar diatas terlihat bahwa LCD 16 X 2 terdapat pin yang memiliki

fungsi seperti yang tertera pada tabel 1.

Tabel 1. Konfigurasi Pin LCD

No Simbol Level Fungsi

1 Vss - 0 Volt

2 Vcc - 5+10 % Volt

3 Vee - Penggerak LCD

4 RS H/L H = Masukkan Data , L =

Masukkan Ins

5 R/W H/L H = Baca, L = Tulis

6 E H/L Enable Signal

7 DB0 H/L

Data Bus

8 DB1 H/L

9 DB2 H/L

10 DB3 H/L

11 DB4 H/L

12 DB5 H/L

13 DB6 H/L


23

14 DB7 H/L

15 V+ BL - Kecerahan Signal

16 V- BL -

Gambar 2.2 konfigurasi pin LCD


24

BAB 3 METODE PENELITIAN

3.1 Perancangan Diagram Blok Sistem

Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang adalah seperti yang

diperlihatkan pada gambar 6 berikutini :

Gambar 3.1 Diagram blok Lampu Taman

3.1.1 Fungsi Setiap Blok

1. RTC berfungsi sebagai pengatur waktu dan sebagai alat untuk memastikan

lampu hidup jika malam saja.

2. Mikrokontroler ATMega 328 berfungsi sebagai pemroses, penerima dan

pengirim data

3. Solar Cell berfungsi sebagai sumber energi dari matahari

4. Charger berfungsi sebagai mengecas baterai baik dalam keadaan panas

(terang) atau mendung (gelap)

RTC MIKROKONTROL

ATMEGA 328

DISPLAY

SETTING

DRIVER

SOLAR CELL

CHARGER

BATERAI

LAMPU LED


25

5. Baterai berfungsi sebagai penyimpan energi untuk menghidupkan lampu

6. Setting berfungsi sebagai tombol yg men setting kapan di On / Off nya

lampu

7. Driver berfungsi sebagai alat untuk menghidupkan dan mematikan lampu

8. Lampu LED berfungsi sebagai sumber cahaya / penerangan taman

Pada diagram blok diatas sinar matahari masuk ke solar cell dimana solar cell

berfungsi sebagai sumber energi dari matahari kemudian solar cell masuk ke ke

charger mengalirkan arus atau tegangan ke charger, dimana charger yang

digunakan ini adalah pwm charger yang berfungsi sebagai pengecas baterai yang

baik, charger ini bisa mengecas baterai baik dalam keadaan panas sinar matahari

ataupun dalam keadaan mendung atau tidak panas sinar matahari baterai ini tetap

bisa mengecas baterai dengan baik,kemudian dari charger masuk ke baterai ,

baterai yang di gunakan adalah baterai pwm dan baterai inilah yang menyimpan

daya atau energi untuk menghidupkan lampu ketika malam hari.

Kemudian RTC adalah singkatan dari Real Time Clock dimana RCT ini

berfungsi sebagai alat pengatur waktu sekaligus sebagai alat untuk memastikan

lampu Led hidupnya jika pada saat malam saja, RTC ini yang mengirimkan data

ke microkontroler Atmega 328 dan memberi tahu jam berapa sekarang sehingga

bisa di proses dan di olah oleh mikrokontroer Atmega 328, karena mikrokontroler

disini berfungsi sebagai pengontrol dan pemrosesan data dari keseluruhan

rangkaian, tapi sebelum mikrokontrol ini memberi perintah ke driver, ada lagi

tombol setting yang mana berfungsi sebagai tombol keaktifan rangkaian atau

sebagai tombol On /Off , jadi di tombol setting inilah kita mengatur dari jam

berapa lampu di hidupkan jika pada waktu malam hari , dan dari jam berapa pula

kita mematikan lampu jika pada pagi hari atau mulai terang karena adanya

matahari. Kemudian setelah jam sudah setting dan di kirimkan ke mikrokontroler

atmega 328 , mikirokontroler atmega 328 inilah yang akan mengirimkan perintah

ke driver , dimana driver ini berfungsi sebagai alat untuk menghidupkan dan

mematikan lampu sesuai jam yang sudah setting. Kemudian Jika sudah pada jam

yg di setting pada malam hari lampu led akan hidup secera otomatis tanpa ada


26

pemakai yang harus menghidupkan lampu led taman , begitu pula dengan pagi

hari jika sudah pagi hari dan sesuai jam yg di setting juga maka lampu led

tersebut akan mati secara otomatis juga tanpa ada pemakai yang terlibat

didalamnya. Kurang lebih seperti inilah cara kerja dari lampu otomatis yang akan

penulis buat.


27

3.2 perancangan rangkaian power supply

Rangkaian power supplay dapat ditunjukkan pada gambar

Gambar 3.2 rangkaian power Supply

Rangkaian ini bekerja sebagai regulator tegangan ICLM782

menghasilkan tegangan konstan 12 volt pada terjadinya Vinput dapat berkisar

dari 13 volt sampai 24 volt.

3.3. Perancangan Rangkaian RTC

Gambar 3.3 Rangkaian RTC

Rangkaian dari RTC D51307 untuk menghasilkan nilai waktu dalam

24 jam , sehingga data waktu dapat dipilih untuk mematikan lampu atau

menghidupkan lampu .mulainya dari malam jam 18:30 lampu akan hidup dan

pada saat pagi jam 05:30 lampu akan mati .


28

3.4. Rangkaian Mikrokontroler Atmega 328

Gambar 3.4 Rangkaian Mikrokontroler

Rangkaian Mikrokontroler membaca inputan waktu dari RTC 1307

untuk mematikan dan menghidupkan lampu. Pin yang di gunakan adalah pin A4

dan pin A5 sebagai SDA dan SCL ke IC D51307


29

3.5. Rangkaian Lcd

Gambar 3.5 Rangkaian LCD

LCD di hubungkan ke jalur socket yang di atas di jadikan pada

tegangan mikrokontroler, Sehingga nilai yang akan tampil pada LCD display akan

dapat dikendalikan oleh Mikrokontroller ATMega 328. LCD yang digunakan

dalam percobaan adalah LCD 2 x 16, lebar display 2 baris 16 kolom, yang

mempunyai 16 pin konektor, sehingga hanya mampu menampilkan angka, huruf,

dan simbol sebanyak 2 baris dan disetiap baris mampu menampilkan 16 karakter.

3.6. Rangkaian solar cell

Gambar 3.6 Rangkaian Solar Cell


30

Solar cell di hubungkan ke jalur Charger melalui rangkaian booster ,

rangkaian booster dihubungkan melalui socket yang sudah di pasang pada

rangkaian kontroler.

3.7. rangkaian baterai

Gambar 3.7 Rangkaian Baterai

Baterai di charger melalui system Trickle charger dengan driver utama adalah

FET IRTZ 44BZ.


31

3.8. Rangkaian charger

Gambar 3.8 Rangkaian Charger

Bude de to de conventer pada system pengecasan ini merupakan IC

XL 4016 yang dapat memberikan tegangan konstan 13,8 volt dengan

inputan mulai dari 14 volt sampai 20 volt DC.


32

3.9. Rangkian Lengkap

Gambar 3.9 Rangkaian Lengkap

Rangkaian ini adalah rangkaian kontroler dimana dengan

masukan dan keluaran melalui sheet –sheet yang sudah di persiapkan di papan

vcb.


33

3.9.1 Bagian Rangkaian Lengkap yang di kendalikan oleh Microkontroler

Gambar bagian yang di kendalikan Mikrokontroler

Rangkaian di atas dapat kita ketahui bahwa rangkaian ini adalah bosster

dengan IC XL 6009 sementara rangkaian yang di buat adalah rangkaian bude

dengan ICXL 4015.


34

3.10 Flowchart Sistem

Dalam membuat suatu alat ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, yaitu

bagaimana cara merancang sistem yang akan diimplementasikan pada alat. Dalam

perancangan sistem perlu dibuat flowchart dari sistem tersebut.

MULAI

SET WAKTU

MATIKAN

LAMPU

05:30

18:30

HIDUPKAN

LAMPU

TIDAK

TIDAK

YA

YA

18:30 dan

05:30


35

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian rangkaian Power supplay

Pengukuran rangkaian power supply dilakukan dengan

menggunakan multitester. Tegangan input yang tersedia dalam perancangan ini

adalah 5VDC, dan masukan yang diterima adalah 12VDC yang disearahkan oleh

rangkaian mikrokontroler yang kemudian melalui dioda penyearah agar mendapat

tegangan 5VDC digunakan untuk menjalankan rangkaian ATmega328. Hasil

pengukuran power supply tegangan input dan tegangan output, dapat dilihat pada

tabel 4.1 dibawah ini :

Tabel 4.1. Pengujian Power Supply

Vinput Vtegangan V charger

10 volt 15,8 v 13,8 v

15 volt 15,8 v 13,8 v

20 volt 15,8 v 13,8 v

22 volt 15,8 v 13,8 v

Regulator dapat menjaga tegangan konstan 15,8 volt , waktu pada inptan

besaran dari 10 volt sampai dengan 22 volt.

4.2 Pengujian Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display)

LCD dot matriks 2 x 16 karakter dapat dihubungkan langsung dengan

mikrokontroler ATMega 328, disini fungsi LCD adalah sebagai tampilah hasil

pengukuran dan diberi beberapa keterangan. Pada penelitian ini LCD

dihubungkan kemikrokontroler melalui PortC.0 ~ PortC.5 yang berfungsi bus

data. Adapaun data yang dikirimkan oleh mikrokontroler merupakan kode ASCII

data dalam bentuk bilangan biner, dimana data tersebut dapat diterjemahkan oleh


36

LCD ke bentuk karakter. Pengiriman data yang dari mikrokontroler diatur oleh

pin EN, RS dan RW. Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk

memberi tahu LCD bahwa ada data yang sedang dikirimkan. Untuk mengirim

data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat berlogika “low” dan set

(high) pada dua jalur kontrol yang lain (RS dan RW). Jalur RW adalah jalur

kontrol Read/write. Ketika RW berlogika low (0), maka informasi pada bus akan

dituliskan pada LCD. Ketika RW berlogika high (1), maka program melakukan

pembacaan memori dari LCD. Dalam penelitian ini umumnya pin RW selalu

diberikan logika low(0)

Pada bagian ini, mikrokontroller dapat memberi data langsung ke LCD.

Pada LCD sudah terdapat driver untuk mengubah ASCII output mikrokontroller

menjadi tampilan karakter. Pengujian pin yang ada pada LCD memiliki tegangan

seperti pada tabel 2.

Berikut program yang digunakan untuk menguji cara kerja LCD :

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(8, 6, 5, 4, 3, 2);

void setup() {

lcd.begin(16, 2);

}

void loop() {

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print("Tes LCD"); // carakter yang tampil

}

Program di atas akan menampilkan kata “Tes LCD” di baris pertama pada

display LCD 2x16. Pada alat dalam penelitian ini, Saat keseluruhan rangkaian

diaktifkan. Hasil gambar pengujian tertera pada lampiran.

Pengujian pin yang ada pada LCD memiliki tegangan seperti pada tabel

4.3


37

Tabel 4.3 Pengujian Pin Display LCD

Pin Tegangan Keluaran (V)

1 0,001

2 4,98

3 0,69

4 4,93

5 0,7

6 0,52

7 0

8 0

9 0

10 0

11 4,97

12 0,65

13 4,94

14 0,003

15 4,94

16 0,003

Tabel diatas merupakan hasil pengukuran pada display LCD, pengukuran

dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui apakah LCD bekerja dengan baik atau

tidak yaitu dengan membandingkan tegangan terukur dengan program maupun

data sheet.


38

4.3 Pengujian RTC

Pengujian RTC dapat dilihat dari tabel 4. 3

No Waktu Relay

1 18:30 On

2 05:30 Off

3 12:00 Off

4 24:00 On

Dalam pengujian RTC ini waktu hidup lampu sudah di setting dimana lampu

akan hidup jika sudah malam pada jam 18:30 , dan kembali mati jika sudah pagi

sesuai dengan settingan jam 05:30 yang sudah di program.

Berikuut adalah program yang di pakai untuk pengujian RTC

#include <Wire.h>

#include "DS1307.h"

DS1307 clock;//define a object of DS1307 class

clock.getTime();

switch (clock.hour)

{

case 5: //when the clock reads 5 <jam 5 pagi>

digitalWrite(RELAY, LOW); // turn the Relay off

delay(20000); // wait for 20 second

}

switch (clock.hour)

{

case 19: //when the clock reads 19 <jam 7 malam>

digitalWrite(RELAY, LOW); // turn the Relay on


39


}

}

4.5 Pengujian solar cell

Dalam pengujian solar cell dapat di lihat di tabel 4.5

NO Waktu Volt

1 Pagi 10,1 Volt

2 Cerah 19,2 Volt

3 Berawan 15 Volt

4 Sore 12,5 Volt

5 Hujan 10 Volt

Dalam pengujian solar cell ini, sinar matahari yg masuk ke solar cell mengalirkan

arus seperti yg terlihat dalam tabel di atas , sehingga dapat di simpulkan bahwa

semakin panas atau pun semakin cerah sinar matahari maka akan semakin besar

arus ataupun tegangan yang mengalir pada solar cell tersebut, dan begitu

sebaliknya semakin tidak ada sinar matahari atau pun keadaaan cuaca semakin

gelap maka arus ataupu tegangan masih tetap mengalir walau pun arus yang di

hasilkan semakin sedikit dari solar cell.


40

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil perancangan alat hingga pengujian dan pembahasan sistem

maka penulis dapat menarik kesimpulan, antara lain :

1. Sudah berhasil merancangan lampu taman tanpa ada pemakai yang terlibat

didalamnya atau secara otomatis, lampu taman ini sudah dikontrol

otomatis akan hidup pada waktu malam dan mati pada wakt pagi sesuai

settingan jam yang sudah di program.

2. Sudah berhasil memanfaatkan sinar matahari sebagai sumber energi listrik

melalui solar cell, sebagai sumber energi yg mengalirkan arus listrik ke

charger kemudian ke baterai, dan baterai akan menghidupkan lampu taman

pada saat malam hari.

3. Sudah berhasil merancang sebuah alat otomatisasi lampu dimana ada

beberapa komponen yang berkomunikasi dengan perangkat lain. seperti

solar cell mengalirkan arus listrik ke charger,kemudian dari charger ke

baterai, kemudian RTC mengirimkan data ke mikrokontroler sehingga data

itu diproses dan diolah, dengan pengolahan settingan waktu untuk

menghidupkan dan mematikan lampu.

5.2 Saran

Setelah melakukan penelitian, diperoleh beberapa hal yang dapat dijadikan

saran untuk dilakukan penelitian lebih lanjut yaitu :

1. Untuk pengembangan lebih lanjut, perlu dilakukan penambahan sensor

photo transistor sehingga respon sensor terhadap perubahan intensitas

cahaya dapat lebih cepat terjadi.

2. Untuk pengembangan lebih lanjut, perlu dilakukan penggatian bahan solar

cell dimana solar cell yg efisiensinya yg rendah diganti dengan solar cell

yg efisiensinya yang lebih tinggi sehingga menghasilkan daya yg cukup

besar.


41

DAFTAR PUSTAKA

[1]Daryanto. 2016 .”Teknik Pengerjan Listrik”. Jakarta :Bumi Aksara.

[2]Neide, Michael. 2008. “Teknologi Instalasi Listrik “. Jakarta :Erlangga.

[3]Santoso,Alb Joko.2004."Prinsip-Prinsip Elektronika" . Jakarta: Salemba

Teknik.

[4]Bishop,Owen.2002.”Dasar –Dasar Elektronika”. Jakarta : Erlangga.

[5]Eko Putra, Agfianto.2002."Teknik Antarmuka Komputer Konsep dan Aplikasi”

. Yogyakarta : Graha Ilmu

[6]Sutaya, I Wayan.2014."Sistem Mikroprosesor".Yogyakarta: Graha Ilmu

[7]Daryanto, Drs.2016 “ Konsep Dasar Tehnik Elektronika Kelistrikan“ Bandung

: Alfabeta

[8]Malvino, Albert Paul.1985.."Prinsip-Prinsip Elektronika" . Jakarta: Erlangga

[9]Rashid, Muhammad H.1999."Elektronika Daya".Yogyakarta: Aditya Media

[10]Rijono,Yon.2002."Dasar Teknik Tenaga Listrik".Yogyakarta: PT. ANDI

[11]Samuel,Ir H.tirtamihardja,Msc. 1996. Elektronika Digital “. Yogyakarta :

ANDI.

[12] M. D. Patabo, K. Riset, T. Dan, P. Tinggi, P. N. Manado, and J. T. Elektro,

“Pendeteksi arus netral pada trafo distribusi berbasis mikrokontroler,”

2016.

[13]and A. I. Fatoni Ahmad, Dany Dwi Nugroho, “Rancang Bangun Alat

Pembelajaran Microcontroller,” vol. 2, no. 1, 2015.

[14]R. Chen, W. Zhai, and Y. Qi, “Mechanism and technique of friction control

by applying electric voltage. (II) Effects of applied voltage on friction,”

Mocaxue Xuebao/Tribology, vol. 16, no. 3, pp. 235–238, 1996.

[15]Bejo,A.2008.C dan AVR Rahasia Kemudahan Bahasa C dalam

Mikrokontroler

ATMega Edisi I. Yogyakarta : Graha Ilmu.


42

[16]Setiawan,Afrie.2006. 20 Aplikasi mikrokontroller. Yogyakarta: ANDI.

[17]Setiawan, Iwan,2008.Aplikasi Mikrokontroller, Jakarta : Elex Media

Komputindo,.

[18]Permadi, Achmad Dimas . 2014 . “ Sistem Penyiraman Dan Penerangan

Taman

Menggunakan Soil Moisture Sensor Dan RTC Berbasis Arduino Uno

[19]Sulasno.2013."Teknik Konversi Energi Listrik dan Sistem Pengaturan “

Yogyakarta. : Graha Ilmu.

[20]Margolang,Anggi Rizkia. 2018 .“ Lampu Solar Panel Otomatis Hemat

Energi Bertenaga Matahari Menggunakan Sensor Light Dependent Resistor “ .

Medan . Universitas Sumatera Utara

[21]Simanjuntak, Michael , dkk. 2017. “ Rancang Bangun Penyiram Tanaman

Serta

Penerangan Taman Otomatis Menggunakan Catu Daya Sel Surya Berbasis PLC

LS XB -DR20E “ . Medan . Politeknik Negeri Medan

[22]Kurniawan, Eddi , dkk . 2013 . “ Sistem Penerangan Rumah Otomatis

Dengan Sensor Cahaya Berbasis Mikrokontroler “ . Pontianak . Universitas

Tanjungpura

[23]Hikmawan, Sugik Rizky,dan Eko Agus Suprayitno. 2018 . “ Rancang Bangun

Lampu Penerangan Jalan Umum Menggunakan Solar Panel Berbasis Android “ .

Sidoarjo . Universitas Muhammadiyah Sidoarjo

[24]Ardiansyah, Yuliza . 2016 . “ Perancangan Lampu Taman Solar Cell

Otomatis Untuk Menggunakan Microcontroller Arduino Uno “ . Jakarta .

Universitas Mercubuana

[25] Wicaksono, Fifin Surahman,dan Slamet Winardi . 2015 . “ Rancang Bangun

Control Otomatis Solar Cell Berbasis Arduino Uno Dengan Penampilan

Tegangan Accumulator “ Surabaya . Universitas Narotama Surabaya


43

LAMPIRAN


44


45

#include <Wire.h>

#include "DS1307.h"

DS1307 clock;//define a object of DS1307 class

const int RELAY = 4; //Relay set to digital pin 4

const int buzzer = 9; //Buzzer set to digital pin 9

void setup()

{

pinMode(RELAY, OUTPUT);

clock.begin();

pinMode(buzzer, OUTPUT); // Set buzzer - pin 9 as an output

}

void loop()

{

timedRelay();

tone(buzzer, 2000); // Send 2KHz sound signal...

delay(500); // ...for half sec

noTone(buzzer); // Stop sound...

delay(500); // ...for half sec

}

void timedRelay()

{

clock.getTime();


46

switch (clock.hour)

{

case 5: //when the clock reads 5 <jam 5 pagi>

digitalWrite(RELAY, LOW); // turn the Relay off


}

switch (clock.hour)

{

case 19: //when the clock reads 19 <jam 7 malam>

digitalWrite(RELAY, LOW); // turn the Relay on


}

}


47


RANCANG BANGUN SISTEM PENERANGAN LAMPU TAMAN …

Documents

Transcript of RANCANG BANGUN SISTEM PENERANGAN LAMPU TAMAN …