View
220
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
44
BAB III
PERANCANGAN
Perancangan dan Pembuatan sistem pengontrol layar proyektor via wifi
berbasis android merupakan solusi yang tepat untuk kemudahan pengontrolan
layar proyektor secara dinamis dan efisien dalam proses presentasi, khususnya
pada ruang rapat, sidang, lelang dan acara perkantoran maupun pedidikan. Dengan
menggunakan alat ini, proses pengaturan dan pengontrol layar dapat dikontrol
secara mudah dan hanya dapat diakses oleh orang tertentu saja yang telah disertai
aplikasi android pengontrol. Selain itu alat ini sangat efisien karena dapat
dikendalikan oleh smartphone android yang telah banyak digunakan diberbagai
kalangan. Adapun perancangan system dari alat ini akan dijabarkan sebagaimana
perancangan Hardware dan Software berikut:
3.1 Perencanaan Hardware
Agar sistem yang dirancang dapat berjalan dengan baik, maka sistem dan
alur kerja dari suatu hardware harus dirancang dengan baik dan dapat berfungsi
sebagaimana mestinya. Perancangan hardware dari sistem pengaman dan
pengontrol layar proyektor mengacu pada blok diagram sebagaimana gambar 3.1:
Gambar3.1 Blok Diagram
Buzzer
Keypad
Switch
pintu
(buka)
Optoco
upler
Tombol
ATMEGA
32
Driver Hbridge
2 arah
MOTOR DC
LCD 16X2
Smart phone
Modul WIFI
ESP8266
45
3.1.1 Perancangan Konstruksi Layar Proyektor
Pada blok diagram sebagaimana gambar 3.1, posisi motor DC, magnetic
door switch untuk layar tertutup dan optocoupler untuk layar terbuka ditempatkan
pada konstruksi mekanik dari layar yang dikendalikan. Magnetic door switch
layar difungsikansebagai detektor agar mikrokontroller AT-mega32 mengetahui
apakah layar tersebut telah tertutup rapatsaat motor digerakkan untuk menggulung
layar, sementara untuk posisi terbuka penuh digunakan optocoupler sebagai rotari
encoder untuk mengetahui seberapa besar layar terbuka sehingga dalam keadaan
tersebut mikrocontroller AT-Mega32 dapat menghentikan putaran Motor DC
untuk menghindari kerusakan pada Motor akibat overload atau overcurrent.
Adapun perancangan konstruksi mekanik ditunjukkan pada gambar 3.2:
Gambar 3.2Perencanaan Konstruksi Mekanik
3.1.2 Perencanaan Konstruksi Mekanik Layar Proyektor
Berdasarkan block diagram sebagaimana Gambar 3.1 dan perancangan
Mekanik pada gambar 3.2, maka prinsp kerja dari sistem adalah sebagai
berikut:Saat pertama kali power suplay dinyalakan, maka mikrokontroler AT-
mega32 melakukan inisialisasi terhadap port input-output, seperti halnya
komunikasi serial asynchrounus untuk keperluan komunikasi dari smartphone ke
Opto Coupler / disk
MOTOR
GEARBOX
Magnetic
Switch
Magnet
SCREEN
Lacker
Tuas Roller
Casing
BOX ALAT
46
modul wifi, inisialisai port LCD, port input magnetic door swich, keypad dan port
pengendali driver. Saat inisialisai dilakukan, maka selanjutnya MCU
mikrokontroller AT-mega32 menampilkan status layar pada LCD, pada kondisiini
MCU siap menerima data masukan dari modul wifi, apabila ada perintah yang
dikirimkan dari smartphone android berupa kode pengaktifan pengontrolan layar
melalui jaringan Wifi. Jika perintah yang dikirim sesuai, maka selanjutnya akan di
proses oleh mikrokontroller untuk di eksekusi pada motor agar dapat membuka
atau menutup layar sesuai perintah yang dipilih pada menu android. Sementara itu
keypad digunakan untuk memasukan password user dan SSID (sevice set
identifire) yang nantinya akan di proses oleh mikrokontroler serta pengoperasian
layar secara manual melalui tombol.
3.1.3 Perancangan Modul WifiMenggunakan Modul ESP8266
Untuk dapat berkomunikasi secara wireless antara sistem dengan
smartphone android, maka pada perancangan ini digunakan perangkat Wifito
serial menggunakan modul ESP8266 yang dihubungkan ke rangkaian kontroller.
ESP8266 merupakan piranti elektronik yang bekerja pada protokol wireless
IEEE802.11.4/b/g/n atau yang umum dikenal dengan Wifi. Modul ini bekerja
dengan komunikasi serial UART dengan variable baudrate 9600, 19200, 57600,
115200 dan diakses melalui protokol ATcommand sehingga dapat dihubungkan
langsung ke serial mikrokontroller. Adapun hubungan pin AT-Mega32 dengan
ESP8266 ditunjukkan pada gambar 3.3:
Gambar 3.3 Rangkaian modul Wifi ESP8266
ANTENNA
ANT
TXD
RXD
Gnd
ESP8266 WIFIPD0/RXD
14
PD1/TXD15
PD2/INT016
PD3/INT117
PD4/OC1B18
PD5/OC1A19
PD6/ICP120
PD7/OC221
PC0/SCL22
PC1/SDA23
PC2/TCK24
PC3/TMS25
PC4/TDO26
PC5/TDI27
PC6/TOSC128
PC7/TOSC229
AREF32
AVCC30
47
3.1.4 Perancangan Rangkaian LCD
Bagian penampil informasi pada perancangan block diagram adalah
menggunakan LCD 16X2, agar sistem yang dikendalikan oleh mikrocontroller
AT-Mega32 dapat diketahui dan dimengerti oleh audiens, maka diperlukan
sebuah penampil informasi LCD. LCD digunakan untuk menampilkan menu-
menu registrasi pada sistem dan perintah-perintah yang dipantau audiens dalam
melakukan pengontrolan terhadap layar yang dikontrol. LCD yang digunakan
adalah LCD M1632 yang mampu menampilkan karakter 2 baris 16 Karakter.
Adapun pin koneksi rangkaian LCD terhadap kontroller (MCU) ditunjukkan pada
Gambar 3.4:
Gambar 3.4 Rangkaian LCD
Nilai R1 ditentukan 33K hal ini mengacu pada ketentuan datasheet AT-
mega32, dimana resistor pullup untuk reset adalah 30K hingga 60K yang
disarankan.
3.1.5 Perancangan rangkaian Driver Buzzer
Pada perancangan ini Buzzer yang digunakan mempunyai tegangan suplay
sebesar 12Volt DC, sementara itu tegangan sistem AT-mega32 yang bertindak
sebagai pengendali Buzzer adalah 5V, maka untuk mengontrol Buzzer diperlukan
rangkaian Driver yang pada rancangan ini menggunakan perantara Optocoupler
sebagai pemisah beda tegangan antara rangkaian driver Buzzer dan minimum
sistem AT-mega32.Pada perencanaan Driver Buzzer dari alat yang akan
dirancang, Buzzer yang digunakan mempunyai resistansi coil sekitar 50Ω dan
PA0/ADC040
PA1/ADC139
PA2/ADC238
PA3/ADC337
PA4/ADC436
PA5/ADC535
PA6/ADC634
PB0/XCK/T01
PB1/T12
PB2/INT2/AIN03
PB3/OC0/AIN14
PB4/SS5
PB5/MOSI6
PB6/MISO7
PB7/SCK8
PA7/ADC733
RESET9
XTAL113
XTAL212
PC0/SCL22
PC1/SDA23
PC2/TCK24
PC3/TMS25
PC4/TDO26
PC5/TDI27
PC6/TOSC128
PC7/TOSC229
PD0/RXD14
PD1/TXD15
PD2/INT016
PD3/INT117
PD4/OC1B18
PD5/OC1A19
PD6/ICP20
PD7/OC221
AVCC30
AREF32
MCU ATMEGA32
R1
33K
5V
5V
D7
14D
613
D5
12D
411
D3
10D
29
D1
8D
07
E6
RW
5R
S4
VS
S1
VD
D2
VE
E3
LCD1LM016L
5V
48
membutuhkan catu daya sebesar 12Volt DC, dengan demikian, maka arus yang
diperlukan buzzer adalah :
I = BuzzerRcoil
VCC
_ =
50
12 = 0,24 Amper.
Sementara itu perancangan rangkaian driver buzzer ditunjukkan dalam
Gambar 3.5
Gambar 3.5 Rangkaian Driver Buzzer
Alasan pengunaan IC optocoupler ini adalah untuk pengisolasian rangkaian
kontrol dengan beban supaya tidak terjadi gangguan pada saat sistem bekerja.
Dalam rangkaian ini juga terdapat dioda yang berfungsi untuk melewatkan arus
balik Coil Buzzer pada saat perubahan kondisi dari keadaan ON ke OFF supaya
tidak merusak transistor 2N222A. Dioda yang digunakan sebaiknya yang
mempunyai kemampuan melewatkan arus lebih besar dari besarnya arus balik
Coil Buzzer yang akan melewatinya.
Transistor yang digunakan sebagai driver dipilih dengan pertimbangan
arus collector maksimum yang besarnya 3 kali. Dengan kebutuhan arus tersebut
maka dipilih transistor type 2N222A sebagai driver Buzzer. Dari datasheet
diketahui bahwa transistor tipe 2N222A memiliki arus kolektor sebesar 800mA.
Dalam perencanaannya kedua transistor 2N222A didarlington untuk penguatan
yang besar yakni perkalian dari penguatan kedua transistor tersebut .
Ditetapkan drop tegangan pada Vce opto = 0,3V (saturation).
Maka R2 atau Rb dapat dicari dengan rumus:
49
R2= Ib
VbeoptoVceVcc .2)(
Dimana Ib= Ic opto
untuk Ic dapat dicari dengan menetapkan berapa Ib / β dari tiap- tiap
transistor.
Ic= Ib. (β1. β2)
Sedangkan Iin dapat dicari dengan :
Iin= Rin
Vcc
Untuk semua perencanaannya dapat dilihat sebagai berikut:
Dalam pengukuran diketahui Rin= 50 Ω
Maka:
Iin= 50
12V = 0,24 A= 240mA
Maka kita harus mencari transistor yang mempunyai Ic lebih besar dari Iin.
Untuk itu dipilih transistor 2N222 yang memiliki Ic = 800mA.
Karena Ib = Ic TR1, Maka:
Ic TR1=
2IcTR
=50
800mA = 0,016A
Ib TR1 =
1IcTR
=50
016,0 A = 0,00032A
Dengan demikian nilai Rb dapat ditentukan dengan rumus:
Rb = 1
2)(
IbTR
VbeoptoVceVcc
=A
V
00032,0
)2,1*23,012(
= A
V
00032,0
3,9 = 29,062 Ω ≈ 27KΩ (harga R dipasaran)
50
Untuk nilai R1 dapat dicari dengan rumus:
R1 =LED
LED
I
VVoh
Dimana nilai VLED =1,5 V,
VOH =4,2V (untuk kondisi IOH=20mA padategangan 5V)
dan ILED sebesar 16mA
Maka R1 = mA
V
16
)5,12,4( = 168. 75Ω ≈ 180Ω
sehingga didapat nilai R1 = 180Ω (dipasaran).
3.1.6 Perancangan Driver Pengontrol Motor
Untuk dapat mengendalikan arah putaran motor dalam membuka dan
menutup layar proyektor, maka diperlukan ragkaian driver motor DC. Dengan
demikian maka driver motor yang digunakan adalah driver 2 arah yang mana
fungsinya dapat membalik polaritas tegangan motor DC penggerak mekanik layar.
Pada perancangan ini driver motor yang digunakan adalah IC driver L298N yang
dapat difungsikan sebagai driver motor 2 arah dengan kemampuan maksimum
4Amper serta dapat diparalel hingga 8 Amper pada tiap drivernya. Adapun
perancangan rangkaian driver 2 arah ditunjukkan sebagaimana gambar 3.6:
Gambar 3.6 Rangkaian driver motor L298
Dengan mengacu pada prinsip kerja sebagaimana datasheet, maka untuk
mengakses driver L298N ditunjukkan sebagaimana tabel 3.1:
PA0/ADC040
PA1/ADC139
PA2/ADC238
PA3/ADC337
PA4/ADC436
PA5/ADC535
PA6/ADC634
PB0/XCK/T01
PB1/T12
PB2/INT2/AIN03
PB3/OC0/AIN14
PB4/SS5
PB5/MOSI6
PB6/MISO7
PB7/SCK8
PA7/ADC733
RESET9
XTAL113
XTAL212
PC0/SCL22
PC1/SDA23
PC2/TCK24
PC3/TMS25
PC4/TDO26
PC5/TDI27
PC6/TOSC128
PC7/TOSC229
PD0/RXD14
PD1/TXD15
PD2/INT016
PD3/INT117
PD4/OC1B18
PD5/OC1A19
PD6/ICP20
PD7/OC221
AVCC30
AREF32
MCU ATMEGA32R1
33K
5V
IN15
IN27
ENA6
OUT12
OUT23
ENB11
OUT313
OUT414
IN310
IN412
SENSA1
SENSB15
GND
8
VS
4
VCC
9 U2
L298
MOTOR SCREEN
12V
5V12V
R2
0.1
51
Tabel 3.1 Tabel kebenaran Driver Relay
No. Input Driver
IN1
Input
Driver IN2
Kondisi
Motor
1. 0 0 Stop
2. 0 1 Putar Kanan
3. 1 0 Putar Kiri
4. 1 1 Stop
3.1.7 Perancangan Mikrokontroller ATMEGA32
Pada perancangan alat ini, kontroller yang digunakan adalah AT-Mega32.
mikrokontroller AT-mega32 merupakan pengontrol utama dari sistem pengontrol
dan pengaman layar menggunakan Magnetic door switch, dimana semua proses
pembacaan data serial dari optocoupler, modul wifi, magnetic door swith,
pengontrolan ke driver, pembacaan keypad serta penampil informasi pada LCD
dilakukan sepenuhnya oleh AT-Mega32. Adapun konfigurasi pin-pin yang
dipakai dan rangkaian microcontroller AT-Mega32 ditunjukkan pada Gambar 3.7
Gambar 3.7 Rangkaian Kontrol AT-Mega32
Agar sistem dapat beroperasi dengan benar, maka diperlukan software AT-
Mega32 yang didownloadkan pada memori flash didalamnya.
3.2 Perancangan Software
Agar seluruh hardware yang dirancang dapat dikontrol dan dimonitor oleh
mikrokontroller, maka diperlukan software pengendali yang didownloadkan pada
D714
D613
D512
D411
D310
D29
D18
D07
E6
RW5
RS4
VSS
1
VDD
2
VEE
3
U3_VCC
R1
33K
1 2 3
654
8 9
=
7
++CON 0
A
B
C
D
1 2 43
PB0/T0/XCK1
PB1/T12
PB2/AIN0/INT23
PB3/AIN1/OC04
PB4/SS5
PB5/MOSI6
PB6/MISO7
PB7/SCK8
RESET9
XTAL212
XTAL113
PD0/RXD14
PD1/TXD15
PD2/INT016
PD3/INT117
PD4/OC1B18
PD5/OC1A19
PD6/ICP120
PD7/OC221
PC0/SCL22
PC1/SDA23
PC2/TCK24
PC3/TMS25
PC4/TDO26
PC5/TDI27
PC6/TOSC128
PC7/TOSC229
PA7/ADC733
PA6/ADC634
PA5/ADC535
PA4/ADC436
PA3/ADC337
PA2/ADC238
PA1/ADC139
PA0/ADC040
AREF32
AVCC30
U3
ATMEGA32 +88.8
MOTOR SREENIN1
5
IN27
ENA6
OUT12
OUT23
ENB11
OUT313
OUT414
IN310
IN412
SENSA1
SENSB15
GND
8
VS
4
VCC
9 U1
L298
5VR3
10k
R4
10k
B112V
SW1
SW-SPST
SW2
SW-SPST
R1
270
6
5
4
1
2
OPTOCOUPLER
4N35
D11N4001
R2
27k
Q12N2222A
Q22N2222A
BUZ1
BUZZER
12V
5V
ANTENNA
ANT
TXD
RXD
Gnd
ESP8266 WIFI
52
mikrokontroller tersebut. Perancangan software pada sistem pengaman dan
pengontrol layar dirancang menggunakan software BASCOM-AVR. Sedangkan
proses dari kerja masing-masing software mengacu pada algoritma kerja sistem
sebagaiamana pembahasan berikut:
3.2.1 Algoritma Pembacaan Matrix Keypad
Pembacaan keypad matrix 4X4 dalam perancangan ini menggunakan
metode scan, adapun prosesnya ditunjukkan sebagaimana flowchart pada Gambar
3.8:
A
Scan baris 1
Kolom1=0 ? Data keypad = ‘1’ Y
T
Kolom 2=0 ? Data keypad = ‘2’ Y
T
Kolom 3=0 ? Data keypad = ‘3’ Y
T
Kolom 4=0 ? Data keypad = COR Y
T
Inisialisasi
PC.7 = baris 1/output
PC.6 = baris 2/output
PC.5 = baris 3/output
Start
Scan baris 2
Kolom1=0 ? Data keypad = ‘4’ Y
T
Kolom 2=0 ? Data keypad = ‘5’ Y
T
Kolom 3=0 ? Data keypad = ‘6’ Y
T
B
53
Gambar 3.8Algoritma pembacaan Keypad dengan sistem matrik
Kolom 4=0 ? Data keypad = MEN Y
T
A
Scan baris 3
Data baris = 11011111
Kolom1=0 ? Data keypad = ‘7’ Y
T
Kolom 2=0 ? Data keypad = ‘8’ Y
T
Kolom 3=0 ? Data keypad = ‘9’ Y
T
Kolom 4=0 ? Data keypad = UP Y
T
Scan baris 4
Data baris = 11101111
Kolom1=0 ? Data keypad = CAN Y
T
Kolom 2=0 ? Data keypad = ‘0’ Y
T
Kolom 3=0 ? Data keypad = ENT Y
T
Kolom 4=0 ? Data keypad = DOWN Y
T
END
B
54
Proses scanning keypad matrix 4x4 pada perancangan sebagaimana
ditunjukkan pada flowchat gambar 3.8 merupakan proses pencarian data
penekanan tombol yang diakses secara terus menerus, dimana proses yang
dilakaukan adalah dengan memberikan data baris yang hanya memebrikan logika
nol pada salah satu baris sementara baris lainnya 1 (high), kemudian jika ada
penekenan tombol pada area kolom 1 hingga kolom 4, maka nilai input pada
kolom tersebut akan ikut berlogika nol, hasil input tersebut selanjutnya
dihubungkan dengan nomor matrix dari keypad untuk mendapatkan data dari
masukan keypad, contoh untuk scan baris 1, data yang diberikan pada
PORTB=01111111B, dimana baris 1 ditempati port B.7 yang berlogika 0, jika
pada saat tersebut terdapat penekanan tombol, maka salah satu dari input kolom
akan berlogika 0 akibat short ke 0 dari port B.7, seuatu kolom 1 ditekan (tombol 1
atau baris 1 kolom 1), maka port B.3 yang ditempati kolom 1 akan berlogika 0
dana data port B menjadi 01110111B yaitu port B.3 short dengan port B.7, hasil
ini selanjutnya digunakan sebagai acuan data penekanan tombol dari baris 1
kolom 1 dan memberikan hasil data keypad 1 sebagai tanda angka 1 ditekan.
Begitu seterusnya untuk scan baris 2 dan selanjutnya.
3.2.2 Algoritma Tulis Instruksi LCD
Prinsip kerja dari proses penampil LCD ditunjukkan pada flowchart dalam
Gambar 3.9
Gambar 3.9 Algoritma penulisan LCD
55
Sementara itu proses penampil angka pada LCD saat menampilkan hasil daya,
arus,tegangan maupun setting memerlukan beberapa tahapan proses sebagaimana
ditampilkan pada Gambar 3.10
Gambar 3.10Algoritma tulis data numeric pada LCD
3.2.3 Algoritma Seting Komunikasi WLAN Pada Modul Wifi
Agar modul wifi ESP8266 dapat bekerja pada jaringan LAN, maka perlu
dilakukan inisialisasi berupa seting IP, mode WLAN, SSID dan lain sebagainya
dengan mangacu pada datasheet. Adapun perancangan seting komunikasi pada
ESP8266 ditunjukkan pada gambar 3.11
END
Start
Register A di isi Nomor/angka
Simpan isi Register A ke Register B
Ambil data nible MSB (Byte
Tertinggi )
konversi ke ASCII
( A di-Orkan dengan 30 Heksa)
Register A di isi data register B
Ambil data nible MSB
(Byte terrendah )
Tulis data register A pada LCD
Tulis Data Register A pada LCD
56
Start
Inisialisasi serial baudrate 57600
Kirim command MODE WLAN=server(AT+WM=2)
Kirim command MODE Authentikasi=WEPKEY
(AT+WAUTH=2)
Kirim command Kunci pasword
(AT+WWEP=”pasword”)
Kirim command Set IP(AT+NSET=”IP”,”Subnetmask”)
Kirim command Set SSID name(AT+WA=”nama server”)
Kirim command Set Aktif WLAN+port(AT+NAUTO=1,3000)
Kirim command Set WLAN ON
(ATA=2)
Wlan aktif siap kirim terima data
Ret
Gambar 3.11 Algoritma seting wifi pada modul ESP8266
3.2.4 Algoritma Perangkat Lunak Keseluruhan
Adapun peracangan perangkat lunak secara keseluruhan mengacu pada
flowchart sistem sebagaimana gambar 3.12
Recommended