Rabu, 17 Februari 2016

KONTROL KIPAS DC BERBASIS MIKROKONTROLER ARM CORTEXM0

Posted by Elektronika Polines on 9:26 AM , Tidak ada komentar
KONTROL KIPAS DC BERBASIS MIKROKONTROLER ARM CORTEXM0
Azhar Firdaus1, Faris Faishol Auryn2, Noval Rivaldi3, Samuel Beta4, Teknik Elektronika, Politeknik Negeri Semarang
Intisari - Untuk mengontrol kipas secara otomatis, dibutuhkan sistem otomatis guna menjalankan perintah tersebut. Kipas akan berputar apabila melebihi suhu yang dikehendaki, dan kipas mati apabila dibawah suhu yang dikehendaki. Maka demi menunjang alat tersebut, dibutuhkan sensor LM35 untuk membaca suhu dan ARM guna pemrosesan data alat tersebut.
Kata Kunci :  ARM, Sensor Suhu, Buzzer, LCD.
Abstract – To control the fan automatically , the automatic system is required to run the command. The fan will rotate when exceeding the desired temperature , and fan died when below the desired temperature. So in order to support the tool, required to read temperature sensor LM35 and ARM to the data processing apparatus.

I.     Pendahuluan

Pada era modern ini, perkembangan teknologi elektronika berkembang dengan pesat. Salah satunya adalah sensor dan pengendali mikrokontroller. Meskipun terdapat beraneka ragam sensor, kebanyakan sensor suhu memiliki rentang terukur yang sempit serta akurasi yang rendah namun memiliki biaya yang tinggi. Serta banyak pengendali mikrokontroller yang tidak berbasis open source sehingga sangat sulit untuk membuatnya. Maka dalam pembuatan proyek ARM ini penulis menggunakan sensor suhu dengan LM35 dimana range suhu yang terukur cukup lebar dan memiliki akurasi yang cukup tinggi. Penulis menggunakan ARM sebagai pengendali mikrokontroller yang bersifat open source, dan LCD  sebagai display serta kipas sebagai penurun suhu ruangan.

II.     Tinjauan Pustaka

Untuk mengetahui berbagai komponen dan peralatan yang dibutuhkan, maka disusunlah tinjauan pustaka sebagai acuan dalam merancang dan membuat aplikasi menggunakan  ARM.

A.     Sensor Suhu ( LM35)

Sensor suhu IC LM 35 merupkan chip IC produksi Natioanal Semiconductor yang berfungsi untuk mengetahui temperature suatu objek atau ruangan dalam bentuk besaran elektrik, atau dapat juga di definisikan sebagai komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah perubahan temperature yang diterima dalam perubahan besaran elektrik. Sensor suhu IC LM35 dapat mengubah perubahan temperature menjadi perubahan tegangan pada bagian outputnya. Sensor suhu IC LM35 membutuhkan sumber tegangan DC +5 volt dan konsumsi arus DC sebesar 60 µA dalam beroperasi.

Gambar. Sensor LM35
Karakteristik Sensor suhu IC LM35 :
  1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
  2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC seperti terlihat pada gambar 2.2.
  3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
  4.  Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
  5. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
  6. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

B.     Kipas DC 12V

Kipas yang digunakan adalah kipas komputer, yaitu kipas yang biasanya digunakan sebagai pendingin didalam CPU. Kipas ini memiliki 2 input yaitu + dan -. Kipas ini adalah kipas DC. Membutuhkan suplai tegangan 12Volt dan daya 2 W. Kipas ini berputar satu arah.

C.     LCD

LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan).
Gambar. LCD

D.     ARM CortexM0

ARM adalah prosesor dengan arsitektur set instruksi 32­bit RISC (Reduced Instruction Set Computer) yang dikembangkan oleh ARM Holdings. ARM merupakan singkatan dari Advanced RISC Machine.
Gambar 3. Keluarga Mikroprosesor ARM

Mikroprosesor ARM mempunyai beberapa keluarga untuk menjangkau berbagai aplikasi, salah satunya adalah ARM Cortex Prosesor Embedded (ARM Cortex Embedded Processors). Prosesor­-prosesor di keluarga seri Cortex­M telah dikembangkan khusus untuk domain mikrokontroler, dimana permintaan untuk kecepatan, determinasi waktu proses, dan manajemen interrupt bersama dengan jumlah gate silikon minimum (luas silikon yang minimum menentukan harga akhir prosesor) dan konsumsi daya yang minimum sangat diminati, seperti ARM Cortex­M0 yang merupakan prosesor untuk menggantikan aplikasi mikrokontroler 8­/16­bit dengan tipe ARM NUC120
ARM NUC120 merupakan sebuah modul mikronkontroler 32-bit berbasis ARM CortexM0.  ARM NUC 120 BOARD dilengkapi dengan program bootloader sehingga tidak membutuhkan divais programmer terpisah. NUC120 dapat beroperasi dengan kecepatan CPU sampai 48MHz. Telah dilengkapi dengan Full Speed USB 2.0 Device Controller yang sangat fleksibel dan dapat dikonfigurasi untuk berbagai aplikasi berbasis USB.
Gambar 4. DT-ARM NUC120
Spesifikasi       :
  1. Berbasis NUC120RD2BN dengan Flash memory APROM sebesar 64 Kbyte, 8 Kbyte SRAM, 4 Kbyte Data Flash.
  2. Memiliki kemampuan IAP (In Applicaton Programming) dan ISP (In System Programming) melalui bootloader software pada LDROM.
  3. Tersedia jalur SWD (Serial Wire Debug) yang dapat digunakan untuk debugging serta programming.
  4. Dapat diprogram langsung melalui jalur USB.
  5. Mendukung Peripheral DMA mode.
  6. Memiliki 8 channel ADC dengan resolusi 12 bit.
  7. Memiliki 4 buah timer 32 bit.
  8. Memiliki fungsi Watchdog dan RTC.
  9. Dilengkapi dengan 4 buah hardware PWM dengan resolusi 16 bit.
  10. Memiliki masing-masing 2 kanal jalur komunikasi UART, SPI, dan I2C.
  11. Memiliki 1 channel I2C.
  12. Tersedia antarmuka USB dan UART RS-485.
  13. Terdapat sensor suhu built-in dengan range -40 - 125°C  dengan resolusi 1°C. Sensor ini memiliki gain -1.76mV/°C dan offset 720 mV pada suhu 0°C.
  14. Memiliki hingga 45 jalur GPIO yang masing-masing dapat dikonfigurasi pull-up/ pull-down resistor, repeater mode, input inverter, dan open-drain mode.
  15. Terdapat 22 MHz internal osilator.
  16. Frekuensi osilator eksternal sebesar 12 MHz dan fitur PLL sampai dengan 48 MHz.
  17. Frekuensi osilator eksternal sebesar 32.768 KHz yang dapat digunakan untuk fungsi RTC dan Low Power Mode.
  18. Tersedia rangkaian reset manual.
  19. Bekerja pada tegangan 3,3 – 5,5 V.
  20. Dilengkapi dengan regulator 3,3 V dan 5 V dengan arus maksimum 800 mA
  21. Tersedia pilihan catu daya input : catu daya eksternal 6,5 – 12 VDC (via regulator), catu daya eksternal 3,3 – 5,5 VDC (tanpa melalui regulator), atau menggunakan sumber catu daya dari jalur USB.

E.     Potensiometer

Potensiometer jarang digunakan untuk mengendalikan daya tinggi (lebih dari 1 Watt) secara langsung. Potensiometer digunakan untuk menyetel taraf isyarat analog (misalnya pengendali suara pada peranti audio), dan sebagai pengendali masukan untuk sirkuit elektronik. Sebagai contoh, sebuah peredup lampu menggunakan potensiometer untuk menendalikan pensakelaran sebuah TRIAC, jadi secara tidak langsung mengendalikan kecerahan lampu.
Potensiometer yang digunakan sebagai pengendali volume kadang-kadang dilengkapi dengan sakelar yang terintegrasi, sehingga potensiometer membuka sakelar saat penyapu berada pada posisi terendah.

F.     Lampu Pijar

Lampu pijar adalah sumber cahaya buatan yang dihasilkan melalui penyaluran arus listrik melalui filamen yang kemudian memanas dan menghasilkan cahaya. Kaca yang menyelubungi filamen panas tersebut menghalangi udara untuk berhubungan dengannya sehingga filamen tidak akan langsung rusak akibat teroksidasi.


Lampu pijar dipasarkan dalam berbagai macam bentuk dan tersedia untuk tegangan (voltase) kerja yang bervariasi dari mulai 1,25 volt hingga 300 volt.  Energi listrik yang diperlukan lampu pijar untuk menghasilkan cahaya yang terang lebih besar dibandingkan dengan sumber cahaya buatan lainnya seperti lampu pendar dan diode cahaya, maka secara bertahap pada beberapa negara peredaran lampu pijar mulai dibatasi.

III.     PERANCANGAN ALAT

A.     Perangkat Keras dan Rangkaian Elektronika

Adapun sistem yang digunakan yaitu :
1.      Sensor suhu ruangan (LM35)
2.      LCD
3.      Lampu
4.      Potensiometer
5.      Kipas

B.     Blok Diagram Hubungan Komponen Utama

Blok diagram aplikasi Arduino Uno dan ARM menggunakan masukan sensor suhu dengan luaran kipas, bolam, dan LCD dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
Gambar. Blok Diagram Komponen Utama


C.     Perangkat Lunak

Untuk diagram alir, program aplikasi Arduino UNO menggunakan masukan sensor suhu LM35 dan keluaran kipas, bolam lampu, dan LCD.








 





IV.     Pengujian Alat

A.     Pengujian Sensor Suhu LM35

Pengujian ini bertujuan untuk mengahui kepekaan sensor suhu dalam mengukur suhu yang ada di dalam box serta bertujuan untuk menentukan set point yang akan diatur pada program dengan keluaran kipas dan tampilan pada LCD.

V.     KESIMPULAN

Setelah melakukan percobaan, pengambilan data, dan penganalisaan terhadap data yang telah didapat pada penelitian ini, maka didapatkan kesimpulan yaitu sebagai berikut:
1.      Sensor Suhu (LM35) berfungsi untuk mengukur suhu yang ada di dalam suatu ruangan. Suhu yang di set adalah 33ºC
2.       Penggunaan kipas sebagai output bertujuan agar apabila suhu yang di ukur melebihi set point, maka kipas akan berputar sampai suhu turun.

REFERENSI
[1]     http://elektronika-dasar.web.id/komponen/sensor-tranducer/sensor-suhu-ic-lm35/ diakses pada tanggal 14 Januari 2016
[2]     http://sinaga18.blogspot.com/2013/04/motor-ac.html diakses pada tanggal 14 Januari 2016
[3]     https://yefrichan.wordpress.com/category/kipas-angin-seperti-ac/ diakses pada tanggal 14 Januari 2016
[4]     http://id.wikipedia.org/wiki/Lampu_pijar diakses pada tanggal 14 Januari 2016

Nama penulis Azhar Firdaus. Penulis dilahirkan di Jepara tanggal 5 Maret 1995. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD Muhammadiyah Blimbingrejo,  MTs Muhammadiyah Kudus, dan MA Muhammadiyah Kudus. Tahun 2013 penulis telah menyelesaikan pendidikan MA. Pada tahun 2013 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.13.2.04. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui via email: kotaksurat.azhar@gmail.com

Nama penulis Faris Faishol Auryn. Penulis dilahirkan di kota Semarang tanggal 29 agustus 1995. Penulis telah menempuh pendidikan formal di TK Trisula, SDN  Karanganyar Gunung, SMPN 11 Semarang, dan SMAN 4 Semarang. Tahun 2013 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2013 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.13.2.08. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi farisfaishol01@gmail.com

Nama penulis Noval Rivaldi. Penulis dilahirkan di Pemalang tanggal 11 November 1994. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN 1 Sidorejo Comal 05, SMPN 1 Comal, dan SMA Muhammadiyah 1 Pekalongan. Tahun 2013 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2013 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.13.2.15. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi novela@gmail.com

Tidak ada komentar :

Posting Komentar

Langganan: Posting Komentar ( Atom )