APLIKASI FUZZY LOGIC UNTUK PENGENDALI PENERANGAN RUANGAN BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535
Skripsi Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajad Sarjana Teknik Program Studi S1 Teknik Elektro
Oleh: Netika Purwaningrum NIM. 5350402020
Kepada
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2007
SKRIPSI
APLIKASI FUZZY LOGIC UNTUK PENGENDALI PENERANGAN RUANGAN BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535 Di persiapkan dan disusun oleh : NETIKA PURWANINGRUM NIM. 5350402020 Telah dipertahankan dipertahankan di depan Dewan Penguji Pada Tanggal 9 April 2007
Susunan Dewan Penguji,
Pembimbing Utama
Angot a Dewan Penguji
Ir. Litasari, M.Sc.
Drs. Noor Hudallah, M .T
NIP. 131 122 534
NIP. 131 813 663
Pembimbing Pendamping
Tatyantoro Andrasto, S.T, M.T
NIP. 132 232 153
Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu peryaratan Untuk memperoleh derajat pendidikan Sarjana Teknik Tanggal : April 2007
Drs. Djoko Adi Widodo, M.T
NIP. 131 570 064 Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Negeri Semarang
SKRIPSI
APLIKASI FUZZY LOGIC UNTUK PENGENDALI PENERANGAN RUANGAN BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535 Di persiapkan dan disusun oleh : NETIKA PURWANINGRUM NIM. 5350402020 Telah dipertahankan dipertahankan di depan Dewan Penguji Pada Tanggal 9 April 2007
Susunan Dewan Penguji,
Pembimbing Utama
Angot a Dewan Penguji
Ir. Litasari, M.Sc.
Drs. Noor Hudallah, M .T
NIP. 131 122 534
NIP. 131 813 663
Pembimbing Pendamping
Tatyantoro Andrasto, S.T, M.T
NIP. 132 232 153
Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu peryaratan Untuk memperoleh derajat pendidikan Sarjana Teknik Tanggal : April 2007
Drs. Djoko Adi Widodo, M.T
NIP. 131 570 064 Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Negeri Semarang
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanan di suatu perguruan tinggi, dan sepengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau deterbitkan orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Semarang, 4 April 2007 Penulis
Netika Purwaningrum NIM. 5350402020
INTISARI
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. Kata kunci: Pengendali Fuzzy, Iluminasi, Mikrokontroler ATmega8535 ABSTRACT
A room illumination require by human to identify object in a visual manner. Illumination has influence to function of room. Thus require lamp is primary illumination source which can support room function. Generally to adjust room illumination use on-off principal. Illumination control use on-off principal just based on dark or bright inside room without consider contribution from outside. The think often result in uncomfortable and inefficiency making use of electric current. This require light intensity control which produce by lamp. The control principle is fuzzy control. Fuzzy inference system use Mamdani Method. Rule composition use OR operator (union), while defuzzification use MOM method. As primary control an system use Microcontroller ATmega8535 with input from Light censor (LDR). Output from this control system display by LCD M1632 and as input use regulation circuit. This system working indoor use house scale model with three room as model. In hardware and software testing, know that illumination control system be economize energy. From light censor testing get relationship between illumination and voltage approach linier, so controlled that microcontroller ATmega8535 can work well. Key word: Fuzzy Control, Illumination, Microcontroler ATmega8535 MOTTO DAN PERSEMBAHAN
Do all the goods you can, All the best you can, In all times you can, In all places you can, For all the creatures you can.
Be positive thinking and keep smile
Tempat untuk berbahagia itu di sini. Waktu untuk berbahagia itu kini. Cara untuk berbahagia ialah dengan membuat orang lain berbahagia. - Robert G. Ingersoll
Persembahan: Untuk Ibu, Bapak, dan Adiku, serta teman-teman yang senantiasa mengiringi langkahku
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya, sehingga pelaksanaan skripsi dan penyusunan laporan ini dapat terselesaikan. Shalawat dan salam semoga senantiasa tercurah atas Nabi Muhammad SAW dan para sahabatnya yang taat sampai akhir zaman. Dalam penyusunan skripsi yang berjudul ”Aplikasi Fuzzy Logic Untuk Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler ATmega8535”, penyusun telah dibantu oleh berbagai pihak. Atas kelancaran pembuatan skripsi, maka penyusun mengucapkan terima kasih yang tulus kepada: 1. Drs. Djoko Adi Widodo, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang. 2. Ir. Litasari, M.Sc., selaku dosen pembimbing utama jurusan Teknik Elektro Universitas Gajah Mada (UGM) yang memberi bimbingan dan pengarahan. 3. Tatyantoro Andrasto, S.T, M.T, selaku dosen pembimbing pendamping jurusan Teknik Elektro Universitas Negeri Semarang (UNNES) yang memberi bimbingan dan pengarahan. 4. Drs. Noor Hudallah, MT, selaku dosen penguji jurusan Teknik Elektro Universitas Negeri Semarang (UNNES) yang memberi pengarahan. 5. Ibu, Bapak, dan keluargaku yang selalu memberikan do’a, kasih sayang, serta dukungan, baik material maupun spiritualnya. 6. H6284NE dan SEJ210i yang mengiringi setiap langkahku. 7. Bima, Azis, Joko, Yoyok, Amirudik, Maya, Pipin, Renny, Kotho, Wawan atas bantuan, saran dan dukungan selama ini.
8. Anita, Heni, Rina, Indi, Siska, Mbak Atik, Sulis, Asih atas bantuan dan dukungan selama ini. 9. Teman-teman mahasiswa seperjuangan TE’02 Universitas Negeri Semarang. 10. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu hingga terselesainya tugas akhir dan laporan tugas akhir ini. Penyusun menyadari bahwa masih terdapat kekurangan dalam laporan Skripsi ini. Untuk itu, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penyusun harapkan dari semua pihak. Semoga laporan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan ilmu kontrol pada khususnya dan seluruh pihak yang berkepentingan.
Semarang,
April 2007
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman Judul ............................................................. ...................................
i
Halaman Pengesahan ............................................................................ ..........
ii
Halaman Pernyataan .............................................................. .........................
iii
Intisari ...................................................................... ......................................
iv
Abstract ...........................................................................................................
v
Motto dan Persembahan.................................. .................................................
vi
Kata Pengantar .......................................................................... ......................
vii
Daftar Isi .............................................................. ...........................................
ix
Daftar Gambar ............................................................... ..................................
xii
Daftar Tabel........................................................................................... ..........
xv
Daftar Lampiran ..................................................... .........................................
xvi
BAB I PENDAHULUAN ...................................................................... ........
1
1.1. Latar Belakang ...........................................................................
1
1.2. Permasalahan ..............................................................................
2
1.3. Tujuan ........................................................................................
3
1.4. Batasan Masalah .........................................................................
3
1.5. Metodologi Penelitian .................................................................
3
1.6. Sistematika Penulisan .................................................................
4
BAB II LANDASAN TEORI ............................................................... ..........
6
2.1. Intensitas Penerangan (Iluminansi) ...............................................
6
2.2. Fuzzy Logic .................................................................................
7
2.2.1.Notasi Himpunan Fuzzy.............................................. ........
7
2.2.2.Fungsi Keanggotaan............................................................
8
2.2.3.Operasi Himpunan Fuzzy ....................................................
11
2.2.4.Pengendali Fuzzy Logic ......................................................
12
2.3. Mikrokontroler ATmega8535 ......................................................
18
2.3.1.Arsitektur ATmega8535......................................................
19
2.3.2.Konfigurasi Pin ATmega8535.............................................
20
2.3.3.Peta Memori. ..................................................................... .
21
2.3.4.Status Register (SREG).......................................................
23
2.4. LDR ............................................................................................
24
2.5. Triac............................................................................................
26
BAB III PERANCANGAN SISTEM .............................................................
30
3.1. Perancangan Perangkat Keras......................................................
33
3.1.1.Sensor Cahaya .................................................................. ..
33
3.1.2.Rangkaian Penampil ....................................................... ....
35
3.1.3.Modul pengatur tegangan.................................................. ..
37
3.1.4.Mikrokontroler ATmega8535 .............................................
39
3.2. Perancangan Perangkat Lunak .....................................................
40
3.2.1.Perancangan Fuzzy Logic ....................................................
42
3.2.2.Pemrograman......................................................................
48
BAB IV PENGUJIAN PERANGKAT KERAS DAN LUNAK........................
52
4.1. Pengujian Perangkat Keras ..........................................................
52
4.1.1.Pengujian Sensor Cahaya ....................................................
52
4.1.2.Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATmega8535............
54
4.1.3.Pengujian LCD M1632 .......................................................
55
4.1.4.Pengujian Rangkaian Solid State Relay (SSR).....................
56
4.2. Pengujian Perangkat Lunak .........................................................
57
4.2.1.Pengujian Pemrograman Pengendali Logika Fuzzy .............
57
4.2.2.Pengujian Tampilan ............................................................
59
4.2.3.Pengujian Sistem Pengaturan Penerangan Ruangan.............
60
BAB V PENUTUP ...................................................................... ....................
61
5.1. Kesimpulan ................................................................................
61
5.2. Saran ...........................................................................................
61
DAFTAR PUSTAKA .................................................. ...................................
62
LAMPIRAN ...................................................................... .............................
63
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Skema Perumusan Iluminasi (E) ..................................................
1
Gambar 2.2. Representasi Linear Naik ...................................................... .......
9
Gambar 2.3. Representasi Linear Naik ...................................................... .......
9
Gambar 2.4. Kurva Segitiga ...................................................................... .......
9
Gambar 2.5. Kurva Trapesium ............................................................... ..........
9
Gambar 2.6. Kurva-S PERTUMBUHAN.........................................................
10
Gambar 2.7. Kurva-S PENYUSUTAN ............................................................
10
Gambar 2.8. Kurva Bentuk Lonceng ............................................................ ....
11
Gambar 2.9. Struktur dasar pengendali Fuzzy ..................................................
13
Gambar 2.10. Metode Max-min ....................................................... ................
15
Gambar 2.11. Metode Max-Dot ............................................................ ...........
16
Gambar 2.12. Metode Centroid ........................................................................
17
Gambar 2.13. Metode Bisektor .........................................................................
17
Gambar 2.14. Metode MOM ( Mean of Maximum ) ..........................................
18
Gambar 2.15. Metode LOM ( Largest of Maximum) .........................................
18
Gambar 2.16. Metode SOM (Smallest of Maximum) ........................................
18
Gambar 2.17. Diagram Blok Fungsional ATmega8535 ....................................
19
Gambar 2.18. Konfigurasi Pin ATmega8535....................................................
20
Gambar 2.19. Konfigurasi Memori Data ATmega8535 ....................................
22
Gambar 2.20. Memori Program ATmega8535..................................................
23
Gambar 2.21. Status Register ATmega8535 .....................................................
23
Gambar 2.22. Simbol LDR ...................................................................... ........
25
Gambar 2.23. Grafik hubungan antara resistansi dan luminansi.......................
25
Gambar 2.24. Rangkaian pengontrol gelombang penuh satu fasa .....................
26
Gambar 2.25. Bentuk gelombang pengontrol gelombang penuh satu fasa.........
27
Gambar 2.23. Rangkaian ekivalen triac............................................................
28
Gambar 2.24. Simbol triac .................................................................. .............
28
Gambar 2.25. Karakteristik triac ......................................................................
29
Gambar 3.1. Blok diagram sistem Pengendalian Penerangan Ruangan ............
30
Gambar 3.2. Denah Maket Rumah ................................................................. ..
32
Gambar 3.3. Maket Rumah Tampak Depan......................................................
32
Gambar 3.4. Blok diagram sistem perangkat keras ..........................................
34
Gambar 3.5. Rangkaian sensor cahaya ........................................................ .....
35
Gambar 3.6. Modul LCD M1632 ............................................................ .........
36
Gambar 3.7. Hubungan HD44780 dengan LCD ...............................................
36
Gambar 3.8. Rangkain LCD M1632............................................ .....................
37
Gambar 3.9. Rangkaian Solid State Relay ........................................................
39
Gambar 3.10 . Rangkaian mikrokontroller ATmega8535 .................................
40
Gambar 3.11. Diagram alir ( flow chat ) sistem pengendali penerangan ruangan
41
Gambar 3.12. Diagram alir timer untuk PWM..................................................
42
Gambar 3.12. Fungsi keanggotaan input r3 ......................................................
43
Gambar 3.13. Parameter fungsi keanggotaan Segitiga ......................................
44
Gambar 3.14. Fungsi keanggotaan input r5 ......................................................
44
Gambar 3.15. Fungsi keanggotaan output LDR dalam ruangan ........................
45
Gambar 3.16. Parameter fungsi keanggataan Trapesium...................................
45
Gambar 4.1. Grafik Hubungan Antara Tegangan dan Luminansi......................
55
Gambar 4.2. Grafik Hubungan Antara Defuzzifikasi Sistem dan Perhitungan...
58
Gambar 4.3. Tampilan nama alat................................................................. .....
59
Gambar 4.4. Tampilan idantitas pembuat .........................................................
59
Gambar 4.5. Tampilan Ruang Keluarga ...........................................................
59
Gambar 4.6. Tampilan Ruang Tidur.................................................................
59
Gambar 4.7. Tampilan Ruang Baca..................................................................
59
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Basis aturan (rule base) ..................................................................
46
Tabel 4.1. Hasil Pengujian Rangkaian Sensor ..................................................
54
Tabel 4.2. Hasil Pengujian Rangkaian SSR ......................................................
57
Tabel 4.3. Data Pengujian Pemrograman Logika Fuzzy ...................................
58
Tabel 4.4. Hasil Pengujian Sistem Pengaturan Penerangan Ruangan ................
60
DAFTAR LAMPIRAN
A. Listing Program B. Data Sheet C. Gambar Rangkaian Keseluruhan D. Kalibrasi Rangkaian Sensor
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Perkembangan teknologi kontrol saat ini mulai bergeser kepada otomatisasi sistem kontrol yang menuntut pengunaan komputer, sehingga campur tangan manusia dalam pengontrolan sangat kecil. Bila dibandingkan dengan pengerjaan secara manual, sistem peralatan yang dikendalikan oleh komputer akan memberikan keuntungan dalam hal efisiensi, keamanan, dan ketelitian. Kemampuan komputer, baik perangkat keras maupun perangkat lunak, dapat dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi pengendalian, seperti pengendalian suhu, kecepatan motor, penerangan, dan lain-lain 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, dimana pada saat ruangan gelap lampu dinyalakan dan akan dimatikan apabila ruangan terang. Dengan prinsip on-off , pengaturan penerangan
hanya
berdasarkan
pada
kondisi
gelap
terang
ruangan
tanpa
menghiraukan kontribusi dari luar seperti cahaya matahari. Pada saat kondisi di luar ruangan mendung dan lampu dalam keadaan off , berarti dalam ruangan agak gelap. Akan tetapi jika lampu dinyalakan maka di dalam ruangan menjadi terlalu terang bahkan menyilaukan. Hal ini sering mengakibatkan ketidaknyamanan. Disamping itu, pemakaian kualitas penerangan yang berlebihan juga berhubungan dengan efisiensi penggunaan energi listrik. Oleh karena itu diperlukan pengaturan
penerangan, baik untuk faktor kenyamanan maupun efisiensi pemakaian energi listrik . Pengaturan tersebut sering disebut peredup. Peredupan menggunakan perinsip-prinsip: pengaturan tegangan masukan, pengaturan arus, atau pengaturan sudut fase. Dengan pengaturan penerangan dimungkinkan penghematan energi listrik. Mengingat pentingnya pengaturan penerangn, dalam tugas akhir ini dirancang pengendali penerangan ruang-ruang yang secara fungsional berbeda, misalnya ruang tidur, ruang keluarga, dan ruang baca, dalam sebuah rumah. Sebagai pengendali intensitas
cahaya
digunakan
mikrokontroler
Atmega8535
dengan
metode
pengendalian berbasiskan logika fuzzy. Fuzzy Logic pertama kali dikenalkan oleh Lotfi Zadeh, seorang profesor di University of California di Berkeley. Logika fuzzy menawarkan alternatif lain dalam
perancangan dimana aksi kontrolnya dinyatakan dengan ungkapan bahasa, bukan menggunakan nilai - nilai tajam (crisp) seperti pada aksi kontrol konvensional.
1.2. Permasalahan
Dari
uraian
diatas,
dapat
disimpulkan
permasalahan
sebagai
berikut:
Bagaimana menerapkan metode fuzzy logic dalam pengaturan penerangan dalam sebuah rumah, untuk beberapa ruangan yang berbeda.
1.3. Tujuan
Secara garis besar pembuatan alat ini bertujuan untuk mempelajari penerapan metode fuzzy dalam pengendalian penerangan beberapa ruangan pada sebuah rumah.
1.4. Batasan Masalah
Dalam skripsi ini permasalahan akan dibatasi sebagai berikut : 1. Pengendalian dilakukan secara simulatif, untuk lampu-lampu didalam sebuah maket rumah dengan tiga ruangan yang fungsinya berbeda, dan dengan satu lampu pijar dalam setiap ruang. 2. Metode yang digunakan untuk pengendalian penerangan ruangan ini adalah metode Fuzzy Logic 3. Perangkat keras pengendali menggunakan Mikrokontroler Atmega8535
1.5. Metodologi Penelitian
Metodologi penelitian yang digunakan dalam pembuatan skripsi terdiri dari beberapa tahapan sebagai berikut: 1. Studi Pustaka/Literatur Studi ini dilakukan dengan cara mencari dan membaca literature serta karyakarya “Pengendalian Penerangan Ruangan” yang sudah dibuat sebelumnya dan data-data yang berhubungan dengan alat yang akan dibuat.
2. Studi Lapangan
Studi ini dilakukan untuk memperoleh alat dan bahan yang diperlukan untuk merancang dan membuat modul pengendalian penerangan ruangan pada sebuah maket rumah. 3. Perancangan dan Pengembangan Sistem Pengendali Penerangan Pada tahap ini dilakukan perancangan dan pengembangan hardware maupun software untuk Sistem Pengendali Penerangan
4. Pengujian Sistem Pengendali Penerangan Studi ini meliputi pengujian sistem yang dirancang pada tahap 3, dengan menggunakan beberapa parameter pengujian sehingga diperoleh data hasil pengujian yang selanjutnya dapat dianalisis. 5. Penulisan laporan Hasil
dari
studi
pustaka/literature,
studi
lapangan,
perancangan
dan
pengembangan sistem pengendali penerangan ruangan, serta pengujian sistem pengendali penerangan ruangan akan dituangkan dalam laporan.
1.6. Sistematika Penulisan
Agar skripsi ini lebih mengarah pada permasalahan dan membuat keteraturan dalam penyusunan dan penulisannya maka dibuat dalam beberapa bab, sebagai berikut : BAB
I. PENDAHULUAN Bab ini berisi latar belakang, permasalahan, tujuan, pembatasan masalah, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II. DASAR TEORI
Bab ini berisi dasar teori mengenai intensitas penerangan dan iluminasi, fuzzy logic, perangkat keras utama yaitu mikrokontroler Atmega8535 dan
perangkat keras pendukung seperti sensor, dan aktuator. BAB III. PERANCANGAN Bab ini berisi rancangan perangkat keras maupun perangkat lunak. BAB IV. PENGUJIAN DAN ANALISIS Bab ini berisi hasil pengujian perangkat keras maupun lunak disertai analisis hasil pengujian. BAB V. PENUTUP Bab ini berisi kesimpulan dan saran.
BAB II
DASAR TEORI
2.6. 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: E =
I h2
lx ........................................................................
(2.1)
Pada skema dibawah ini X sebagai sumber cahaya, sehingga besarnya E pada titik P dan Q adalah:
Gambar 2.1. Skema perumusan iluminasi (E) I Kuat penerangan pada titik P (Ep): E p = 2 ........................................ h Kuat penerangan pada titik Q (EQ): 2.7. Fuzzy Logic
E Q
=
I h
sin α .................................
(2.2)
(2.3)
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 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 )
µF
yang mewakili nilai dalam interval
[0,1] untuk tiap u dalam U dinyatakan sebagai µF = U
à
[0,1]
Himpunan fuzzy F dalam U biasanya dinyatakan sebagai himpunan pasangan berurutan u dan derajat keanggotaan. F = {( u , µ f (u )) u ∈ U} ..........................................
(2.4)
Jika U kontinyu, himpunan fuzzy F dapat ditulis sebagai:
F=
µ f (u )
∫ u
u
..........................................................
(2.5)
Jika U diskrit, himpunan fuzzy F dinyatakan sebagai:
F=
∑ µ u(u ) ........................................................... n
f
i =1
i
(2.6)
i
2.7.2. Fungsi Keanggotaan Fungsi keanggotaan (membership function ) adalah suatu kurva yang menunjukkan pemetaan titik-titik input data ke dalam nilai keanggotaannya yang memiliki interval antara 0 sampi 1. Salah satu cara yang dapat digunakan untuk mendapatkan nilai keanggotaan adalah dengan melalui pendekatan fungsi. Ada beberapa fungsi yang dapat digunakan, yaitu: 1. Representasi Linier Ada dua keadaan himpunan fuzzy linier. Pertama kenaikan himpunan dimulai pada nilai domain yang memiliki derajad keanggotaan nol (0) bergerak ke kanan menuju ke nilai domain yang memiliki derajad keanggotaan lebih tinggi (Gambar 2.2). Kedua, merupakan kebalikan dari yang pertama. Garis lurus dimulai dari nilai tertinggi kemudian bergerak turun ke nilai yang lebih rendah (Gambar 2.3)
1
1
Derajad keanggotaan µ(x)
Derajad keanggotaan µ(x)
0
a
0
b
domain
a
Gambar 2.2. Representasi Linear Naik
domain
b
Gambar 2.3. Representasi Linear Turun
1. Representasi Kurva Segitiga Kurva segitiga pada dasarnya merupakan gabungan antara dua garis (linear ) seperti terlihat pada Gambar 2.4.
1 Derajad keanggotaan µ(x)
0
b
a
c
domain Gambar 2.4. Kurva Segitiga 2. Representasi Kurva Trapesium Kurva trapesium pada dasarnya seperti bentuk segitiga hanya saja ada beberapa titik yang memiliki nilai keanggotaan 1 (Gambar 2.5) 1 Derajad keanggotaan µ(x)
0
a
b
c domain
Gambar 2.5. Kurva Trapesium
d
3. Representasi Kurva-S Kurva-S atau sigmoid berhubungan dengan kenaikan dan penurunan secara tak linear. Kurva PERTUMBUHAN dan PENYUSUTAN merupakan kurva-S. Kurva-S untuk PERTUMBUHAN akan bergerak dari sisi paling kiri (nilai keanggotaan = 0) ke sisi paling kanan (nilai keanggotaan = 1) seperti pada Gambar 2.6. Sedangkan Kurva-S PENYUSUTAN akan bergerak dari sisi paling kanan (nilai keanggotaan = 1) ke sisi paling kiri (nilai keanggotaan = 0) seperti terlihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.6. Kurva-S PERTUMBUHAN
Gambar 2.7. Kurva-S PENYUSUTAN 4. Representasi Kurva Bentuk Lonceng Gambar 2.8 menunjukkan kurva bentuk lonceng (bell curve). Kurva bentuk lonceng ini terbagi atas tiga kelas, yaitu: kurva PI, beta, dan Gauss.
Gambar 2.8. Kurva Bentuk Lonceng 2.7.3. Operasi Himpunan Fuzzy Jika A dan B adalah dua buah himpunan Fuzzy dalam semesta pembicaraan U dengan fungsi keanggotaan µA (u) dan
µB (u), maka pada kedua himpunan Fuzzy
tersebut dapat berlaku operasi : 1. Kesamaan (equality) Dua buah himpunan Fuzzy A dan B dapat dinyatakan sama jika :
µ A (u ) = µ B (u) ; untuk semua u ∈ U...............................................
(2.7)
2. Gabungan (union) Fungsi keanggotaan dari gabungan dua buah himpunan Fuzzy A dan B,
µAUB, dapat dinyatakan sebagai : µ AUB (u ) = max{µ A (u ), µ B (u )
; untuk semua u ∈ U........................
(2.8)
3. Irisan (intersection) Fungsi keanggotaan dari irisan dua buah himpunan Fuzzy A dan B, dapat dinyatakan sebagai :
µB,
µ A∩B (u) = min {µ A (u), µ B (u)
; untuk semua u ∈ U ........................
(2.9)
4. Komplemen (complement) Fungsi keanggotaan dari komplemen himpunan Fuzzy A,
µA ,
dapat
dinyatakan sebagai :
µ A (u ) = 1 − µ A (u ) ; untuk semua u ∈ U..........................................
(2.10)
2.7.4. 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
2.2.4.1. 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 masingmasing. 2.2.4.2. 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
2.2.4.3. Evaluasi Aturan ( Inference) Berdasarkan basis aturan yang telah dibuat, variabel-variabel masukan fuzzy diolah lebih lanjut untuk mendapatkan suatu penyelesaian. Dengan demikian dapat diambil suatu keputusan berupa variabel fuzzy keluaran, yaitu himpunan-himpunan keluaran fuzzy dengan fungsi keanggotaan yang ditetapkan berdasarkan metode yang digunakan.suatu keputusan. Metode yang digunakan dalam proses pengambilan keputusan ini adalah: 1. Metode Max-Min
Pada metode Max-Min, pengambilan keputusan didasarkan pada aturan operasi menurut Mamdani. Keputusan yang diambil berdasarkan aturan ke-i dapat dinyatakan dengan i
∧
ci(z), sehingga keanggotaan C
adalah titik yang diberikan oleh: c(z) = (1
∧ c1(z)) ∨
(2
∧ c2(z)) ∨
...
∨
(i ∧ ci(z))
atau c(z) = max {min (1, c1(z)), min (2, c2(z)),..., min (i, ci(z))} dimana: 1 = A1(x)
∧ B1(x) = min {A1(x), B1(x)}
2 = A2(x)
∧ B2(x) = min {A2(x), B2(x)}
3 = A3(x)
∧ B3(x) = min {A3(x), B3(x)}
· · i = Ai(x)
∧ Bi(x) = min {Ai(x), Bi(x)}
Proses pengambilan keputusan Max-Min dapat dilukiskan seperti pada Gambar 2.10.
Gambar 2.10. Metode Max-min 2. Metode Max-Product (Max-Dot)
Keputusan yang diambil berdasarkan aturan ke i dapat dinyatakan dengan i
•
ci(z), sehingga keanggotaan C adalah titik yang diberikan
oleh: c(z) = (1 • c1(z))
∨
( 2
• c2(z)) ∨
...
∨
(i • ci(z))
atau c(z) = {min (1, c1(z)), min (2, c2(z)),..., min (i, ci(z))} Proses pengambilan keputusan dengan metode Max-Dot dapat dilukiskan pada Gambar 2.11.
Gambar 2.11. Metode Max-Dot 2.2.4.4. Defuzzifikasi Defuzzifikasi dapat didefinisikan sebagai proses pengubahan besaran fuzzy yang disajikan dalam bentuk himpunan-himpunan fuzzy keluaran dengan fungsi keanggotaannya untuk mendapatkan kembali bentuk tegasnya (crisp). Hal ini diperlukan sebab dalam aplikasi nyata yang dibutuhkan adalah nilai tegas (crisp). Ada beberapa metode defuzzifikasi yang bisa dipakai pada komposisi aturan MAMDANI (Kusumadewi 2004:44), antara lain: 1. Metode Centroid
Metode centroid ini juga dikenal sebagai metode COA (Center of Area) atau metode Center of Gravity . Pada metode ini nilai tegas
keluarannya diperoleh berdasarkan titik berat dari kurva hasil proses pengambilan keputusan (inference). µ C
Gambar 2.12. Metode Centroid 2. Metode Bisektor
Pada metode ini nilai tegas keluarannya diperoleh dengan cara mengambil nilai pada domain fuzzy yang memiliki nilai keanggotaan setengah dari jumlah total nilaikeanggotaan pada daerah fuzzy. µ C
Z Gambar 2.13. Metode Bisektor 3. Metode MOM ( Mean of Maximum)
Pada metode ini nilai tegas keluarannya diperoleh berdasarkan rata-rata semua aksi kontrol fuzzy yang mempunyai fungsi keanggotaan maksimum. µ C
Z Gambar 2.14. Metode MOM ( Mean of Maximum ) 4. Metode LOM ( Largest of Maximum)
Pada metode ini, nilai tegas keluarannya diperoleh berdasarkan tingkat keanggotaan terbesar (c(z) maksimum).
µ C
Z Gambar 2.15. Metode LOM ( Largest of Maximum ) 5. Metode SOM (Smallest of Maximum )
Pada metode ini, nilai tegas keluarannya diperoleh berdasarkan tingkat keanggotaan terkecil (c(z) minimum). µ C
Z Gambar 2.16. Metode SOM (Smallest of Maximum) 2.8. 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 clock. 2.3.1. Arsitektur ATmega8535
Gambar 2.17. Diagram Blok Fungsional ATmega8535 (diambil dari data sheet ATmega8535) Gambar 2.17. 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.
6. SRAM sebesar 512 byte. 7. Memori Flash sebesar 8 Kb dengan kemampuan Read While Write. 8. Unit interupsi internal dan eksternal. 9. Port antarmuka SPI. 10. EEPROM ( Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. 11. Antarmuka komparator analog. 12. Port USART untuk komunikasi serial dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps. 13. Sistem mikroprosessor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz. 2.3.2. Konfigurasi Pin ATmega8535
Gambar 2.18. Konfigurasi Pin ATmega8535 (diambil dari data sheet ATmega8535)
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. 2.3.3. 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 2.19.
Gambar 2.19. 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 2.20. Memori Program ATmega8535 (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 2.21. 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 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. 2.9. 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 2.22. Simbol LDR (diambil dari data sheet LDR)
Gambar 2.23. Grafik hubungan antara resistansi dan iluminasi (diambil dari data sheet LDR)
2.10.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 T 1 dan sudut pemicuan thyristor T 2. Selama tegangan masukan setengah siklus positif, daya yang mengalir dikontrol oleh beberapa sudut tunda dari thyristor T 1, dan thyristor T 2 mengontrol daya selama tegangan masukan setengah siklus negatif. Pulsa-pulsa yang dihasilkan pada T 1 dan T 2 terpisah 180°.
Gambar 2.24. Rangkaian pengontrol gelombang penuh satu fasa Bentuk gelombang untuk tegangan masukan, tegangan keluaran, dan sinyal gerbang untuk T 1 dan T 2 ditunjukkan pada Gambar 2.25.
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 2.23. Triac mempunyai tiga terminal; terminal utama 2 (MT2), terminal utama 1 atau (MT 1), dan gerbang (G). Gambar 2.24 menunjukan symbol triac.
Gambar 2.23. Rangkaian ekivalen triac
Gambar 2.24. 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 2.25. 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).
Gambar 2.25. Karakteristik triac
BAB III 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. sumber penerangan luar
Gambar 3.1. 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
30
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. Masingmasing 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, 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
Gambar 3.3. Maket Rumah Tampak Depan Alat dan Komponen Perancangan
Pada perancangan “Aplikasi Fuzzy Logic untuk Pengendali Penerangan Berbasis Mikrokontroler ini digunakan alat dan komponen sebagai berikut:
1. Personal
Computer (PC),
digunakan
untuk
membuat
program
dan
mendownload kannya ke mikrokontroler ATmega8535. 2. Downloader ATmega8535 untuk mendownload program dari PC ke mikrokontroler ATmega8535. 3. Sensor Cahaya (LDR) sebagai tranduser. 4. Mikrokontroler ATmega8535 sebagai pengendali fuzzy 5. LCD sebagai penampil iluminasi ruang. 6. Solid State Relay (SSR) 7. Maket rumah yang memiliki tiga ruangan untuk memodelkan ruangan-ruangan yang akan dikendalikan penerangannya Maket tersebut menggunakan lampu pijar dengan daya yang berbeda untuk masing-masing ruangan. 3.3. Perancangan Perangkat Keras
Perancangan perangkat keras meliputi perancangan, rangkaian sensor cahaya, 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.
Gambar 3.4. Blok diagram sistem perangkat keras
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.
VCC L0 LDR LD R
VCC L1 LDR LD R
LDR.0 R0 1k
VCC L2 LDR LD R
LDR.1 R1 1k
VCC L3 LDR
LDR.2 R2 1k
VCC L4 LDR LD R
LDR.3 R3 1k
VCC L5 LDR LD R
LDR.4 R4 1k
LDR.5 R5 1k
Gambar 3.5. Rangkaian sensor cahaya 3.3.2. 3.3.2. Rangkai Rangkaian an Penamp Penampil il Penampil pada sistem Pengendali Penerangan Ruangan ini menggunakan modul penyaji kristal cair (LCD) dengan tingkat kecerahan tinggi. Modul ini 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 baris pixel dan 5 kolom pixel (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 3.6. Modul LCD M1632
Gambar 3.7. Hubungan HD44780 dengan LCD (diambil dari data sheet HD44780) Rangkaian ini berfungsi untuk menampilkan informasi sebagai berikut: 1. Nama alat Setelah sistem dihubungkan dengan jala-jala PLN, pada baris pertama LCD akan menampilkan ” KENDALI LAMPU ” dan baris kedua akan menampilkan "dgn "dgn LOGIKA FUZZY" 2.
Iden Identi tita tass pem pemb buat uat 1,5 detik setelah menampilkan 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 ilumina iluminasi, si, output output dari pengendali fuzzy, fuzzy, dan periode periode pemicuan 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. LCD
PORTC[0..7] VCC
VR 5k
Pin LCD JLCD
0 . 1 . 2 . C C C T T T R R R O O O P P P
4 . 5 . 6 . 7 . C C C C T T T T R R R R O O O O P P P P
1 2 3 4 5 6 7 8 0 9 1 2 3 4 5 6 1 1 1 1 1 1 1
Gambar 3.8. Rangkain LCD M1632 3.3.3. 3.3.3. Modul Modul pengat pengatur ur tega tegang ngan an 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. 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.
VCC IN
10 BD139 MOC3041 10
56 0 1
6 MT2
29/2W 220 VAC
Q4008L4/TO 2
4
G
ZERO CROSS
10nF/400V 33 0
MT1
CIRCU IT
LOAD
Gambar 3.9. Rangkaian Solid State Relay 3.3.4. 3.3.4. Mikrokon Mikrokontrol troler er ATmega85 ATmega8535 35 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 P in 3 Port D terhubung 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 sistem mikrokontroller ATmega8535 seperti terlihat pada gambar 3.10.
1 2
PWM Lamp PORTB[0..2] PORTB[0. .2]
U1 PB0 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7 RST X2 X1
ZCD (PD.2) SW0 (PD.3)
SW1 (PD.7)
PD0 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD6 PD7
1 2 3 4 5 6 7 8 9 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
PB0 (XCT/T0) PB1 (T1) PB2 (INT2/AIN0) PB3 (OC0/AIN1) PB4 (SS) PB5 (MOSI) PB6 (MISO) PB7 (SCK)
(ADC0) PA0 (ADC1) PA1 (ADC2) PA2 (ADC3) PA3 (ADC4) PA4 (ADC5) PA5 (ADC6) PA6 (ADC7) PA7
RESET AREF X2 AVCC
40 39 38 37 36 35 34 33
PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PA6 PA7
LDR.0 (PA.0) LDR.1 (PA.1) LDR.2 (PA.2) LDR.3 (PA.3) LDR.4 (PA.4) LDR.5 (PA.5)
32 30
LCD PORTC[0..7]
X1 PD0 (RXD) PD1 (TXD) PD2 (INT0 (INT0)) PD3 (INT1 (INT1)) PD4 (OC1B) PD5 (OC1A) PD6 (ICP1) PD7 (OC2)
(TOSC2) PC7 (TOSC1) PC6 PC5 PC4 PC3 PC2 (SDA) PC1 (SCL) PC0 P C0
29 28 27 26 25 24 23 22
PC7 PC6 PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PC0
ATMEGA8535
Gambar 3.10 . Rangkaian mikrokontroller ATmega8535
3.4. Peranca Perancangan ngan Peran Perangkat gkat Lunak Lunak
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.
Perancangan Perancanga n
.
) terlebih dahulu. software dilakukan dengan membuat diagram alir ( flow chart flow chart ) seperti yang Setelah itu, program dibuat dengan mengikuti diagram alir ( flow
ditunjukkan pada gambar 3.11. Sedangkan diagram alir timer untuk PWM ditunjukkan pada gambar 3.12..
flow chat ) sistem pengendali penerangan ruangan Gambar 3.11. Diagram alir ( flow
Gambar 3.12. Diagram alir timer untuk PWM
3.4.1. Perancangan Fuzzy Logic
Sistem inferensi fuzzy yang digunakan pengendali penerangan ruangan ini adalah Metode Mamdani. Pada metode mamdani, untuk mendapatkan output diperlukan 4 tahapan, yaitu: Pembentukan himpunan fuzzy (fuzzifikasi), aplikasi fungsi implikasi (aturan), komposisi aturan, dan penegasan (defuzzifikasi). Komposisi
aturan menggunakan operato OR (union), sedangkan untuk defuzzifikasi digunakan metode Centroid . Sinyal input dari LDR 0, LDR 2, dan LDR 4 yang berupa nilai tegas (crisp) difuzzifikasi
menjadi himpunan-himpunan fuzzy GELAP, SEDANG, dan
TERANG dengan fungsi kenggotaan segitiga. Fungsi keanggotaan dengan tiga variabel dari sinyal input (Fungsi keanggotaan input r3) adalah sebagai berikut:
) µ ( n a a t o g g n a e k d a j a r e D
Gambar 3.13. Fungsi keanggotaan input r3 Dari fungsi keanggotaan diatas, dapat diketahui derajad keanggotaan (µ) masingmasing variabel dalam himpunan fuzzy GELAP, SEDANG dan TERANG. Untuk menghitung derajad keanggotaan segitiga tersebut digunakan rumus 3.1 (perhatikan gambar 3.14).
0 x − a c − a µ A ( x) = b − x b − c 0
( x ≤ a )
( a < x ≤ c ) .............................................................
( c < x ≤ b ) ( x ≥ b )
3.1
1 Derajad keanggotaan µ(x)
0
a
c
b
domain Gambar 3.14. Parameter fungsi keanggotaan Segitiga Sinyal dari LDR 0, LDR 2, dan LDR 4 yang telah dikonversi dari sinyal analog menjadi bentuk digital kemudian difuzzifikasi. Fungsi keanggotaan dengan 5 variabel dari sinyal input (Fungsi keanggotaan input r5) adalah sebagai berikut:
) µ ( n a a t o g g n a e k d a j a r e D
Gambar 3.15. Fungsi keanggotaan input r5 Untuk menghitung derajad keanggotaan input r5 digunakan rumus 3.1 (perhatikan gambar 3.14).
n a a t o g g n a e k d a j a r e D
Gambar 3.16. Fungsi keanggotaan output LDR dalam ruangan Fungsi keanggotaan untuk nyala lampu (output ) seperti ditunjukkan gambar 3.15. Untuk menghitung derajad keanggotaan dari variabel REDUP menggunakan rumus 3.1 (perhatikan gambar 3.14). Rumus 3.2 (perhatikan gambar 3.16) digunakan untuk menghitung derajad keanggotaan dari variabel PADAM, SANGAT-REDUP, AGAK-TERANG, dan TERANG. ( x ≤ a)
0 x − a b − a µ A ( x) = 1 d − x d − c 0
( a < x ≤ c ) ( b ≤ x ≤ c )............................................................ ( c < x ≤ d ) ( x ≥ d ) 1
Derajad keanggotaan µ(x)
0
a
b
c domain
d
Gambar 3.17. Parameter fungsi keanggataan Trapesium
3.2
Basis aturan (rule base) untuk pengendali penerangan ruangan ini ditunjukkan oleh tabel 3.1. Tabel 3.1. Basis aturan (rule base) R5 GPR5 AGR5 R3 GPR3 TROT ATOT SDR3
ATOT
TRR3
RDOT SROT
RRR5
ATR5
ATOT
ATOT RDOT
RDOT RDOT RDOT SROT SROT
SROT
Keterangan: INPUT R5
: untuk fungsi keanggotaan dengan lima variabel GPR5 : gelap AGR5 : agak gelap RRR5 : remang-remang ATR5 : agak terang T RR5 : terang
R3
: untuk fungsi keanggotaan dengan tiga variabel GPR3 : gelap SDR3 : sedang T RR3 : terang
OUTPUT PDOT : padam (output ) SROT : sangat redup (output ) R DOT : redup (output ) ATOT : agak terang (output ) T ROT : terang (output )
TRR5
PDOT
Dari tabel 3.1. dapat dituliskan 15 aturan sebagai berikut: 1. If (r3
is
GELAP)
and (r3
is
GELAP) then
GELAP) and (r3
is
SEDANG)
(Nyala Lampu is
TERANG) 2. If (r5
is
then
(Nyala Lampu is
TERANG) 3. If (r5 is
GELAP)
and (r3
is
TERANG)
then
(Nyala
Lampu is
TERANG) 4. If (r5 is AGAK GELAP) and (r3 is GELAP) then (Nyala Lampu is AGAK TERANG) 5. If (r5 is AGAK GELAP) and (r3 is SEDANG) then (Nyala Lampu is REDUP) 6. If (r5 is AGAK GELAP) and (r3 is TERANG) then (Nyala Lampu is SANGAT REDUP) 7. If (r5 is REMANG-REMANG) and (r3 is TERANG) then (Nyala Lampu is SANGAT REDUP) 8. If (r5 is REMANG-REMANG) and (r3 is SEDANG) then (Nyala Lampu is REDUP) 9. If (r5 is REMANG-REMANG) and (r3 is GELAP) then (Nyala Lampu is AGAK TERANG) 10. If (r5 is AGAK TERANG) and (r3 is GELAP) then (Nyala Lampu is AGAK TERANG) 11. If (r5 is AGAK TERANG) and (r3 is SEDANG) then (Nyala Lampu is REDUP)
12. If (r5 is AGAK TERANG) and (r3 is TERANG) then (Nyala Lampu is SANGAT REDUP) 13. If (r5 is TERANG) and (r3 is TERANG) then (Nyala Lampu is PADAM) 14. If (r5 is TERANG) and (r3 is SEDANG) then (Nyala Lampu is PADAM) 15. If (r5 is TERANG) and (r3 is GELAP) then (Nyala Lampu is PADAM) 3.4.2. Pemrograman
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: // 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") lcd_init(16);
// Global disable interrupts // LCD module initialization
lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf(" KENDALI LAMPU"); lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf("dgn LOGIKA FUZZY"); lcd_clear(); #asm("sei") // Global enable interrupts while (1) { lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf(" N E T I K A "); lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf("== U N N E S ==");
delay_ms(1500);
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; } 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; } } 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; } } }
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. Penerjemahan derajad keanggotaan output, basis aturan, dan defuzzifikasi kedalam bahasa pemrogramn Atmega8535 adalah sebagai berikut: void fuzz_out(void) { unsigned int mu_xx,zz,mu_xz; mu_pdot= mu_atot= mu_rdot= mu_srot= mu_trot = mu_xx= 0; zz=mu_xz=0; out_fuz[x]=0;
//SANGAT REDUP if ((AG==1) && (TRR==1)) {mu_srot=min(mu_ag, mu_trr);} if ((RR==1) && (TRR==1)) {mu_xx =min(mu_rr, mu_trr); mu_srot=max(mu_srot, mu_xx);} if ((AT==1) && (TRR==1)) {mu_xx =min(mu_at, mu_trr); mu_srot=max(mu_srot, mu_xx);} if (mu_srot>0) { mu_xz=mu_xz + (((30*mu_srot)+250)/10)*mu_srot; zz =zz+mu_srot; mu_xz=mu_xz + (((35*(10-mu_srot))+850)/10)*mu_srot; zz =zz+mu_srot; } //REDUP if ((AG==1) && (SDR==1)) {mu_rdot=min(mu_ag, mu_sdr);}// mu_rdot=max(mu_rdot, mu_xx);} if ((RR==1) && (SDR==1)) {mu_xx =min(mu_rr, mu_sdr); mu_rdot=max(mu_rdot, mu_xx);} if ((AT==1) && (SDR==1)) {mu_xx =min(mu_at, mu_sdr); mu_rdot=max(mu_rdot, mu_xx);} if (mu_rdot==10) { mu_xz=mu_xz + (128*mu_rdot); zz =zz+mu_rdot; } if ((mu_rdot>0) && (mu_rdot<10)) { mu_xz=mu_xz + (((63*mu_rdot)+650)/10)*mu_rdot; zz =zz+mu_rdot; mu_xz=mu_xz + (((62*(10-mu_rdot))+1280)/10)*mu_rdot; zz =zz+mu_rdot; } //AGAK TERANG if ((AG==1) && (GPR==1)) {mu_atot=min(mu_ag, mu_gpr);} if ((RR==1) && (GPR==1)) {mu_xx =min(mu_rr, mu_gpr); mu_atot=max(mu_atot, mu_xx);} if ((AT==1) && (GPR==1)) {mu_xx =min(mu_at, mu_gpr); mu_atot=max(mu_atot, mu_xx);} if (mu_atot>0) { mu_xz=mu_xz + (((35*mu_atot)+1350)/10)*mu_atot; zz =zz+mu_atot; mu_xz=mu_xz + (((25*(10-mu_atot))+2000)/10)*mu_atot; zz =zz+mu_atot; } out_fuz[x]=mu_xz/zz; //PADAM if ((TR==1) && (TRR==1)) {mu_pdot=min(mu_tr, mu_trr);} if (mu_pdot>0) { mu_xz=(((20*(10-mu_pdot))+250)/10)*mu_pdot; zz =mu_pdot; } //TERANG if ((GP==1) && (GPR==1)) {mu_trot=min(mu_gp, mu_gpr);} if (mu_trot>0) { mu_xz=mu_xz + (((39*mu_trot)+1950)/10)*mu_trot; zz =zz+mu_trot; }
BAB IV PENGUJIAN PERANGKAT KERAS DAN LUNAK
4.1. Pengujian Perangkat Keras
Pengujian perangkat keras dilakukan untuk mengetahui apakah perangkat keras yang telah dirancang dapat bekerja atau berfungsi dengan baik sebagaimana yang diinginkan. Pengujian yang dilakukan terhadap perangkat keras meliputi beberapa blok rangkaian perangkat keras yang telah dirancang. Terdapat beberapa pengujian yang dilakukan terhadap perangkat keras, diantaranya: 4.2.1. Pengujian Sensor Cahaya Untuk pengujian sensor cahaya digunakan voltmeter digital. Pengujian dilakukan dengan menjalankan system dan menghubungkan output rangkaian sensor cahaya dengan voltmeter digital. Agar dapat dideteksi perubahan keluaran tegangan LDR terhadap perubahan cahaya, mula-mula LDR diberi cahaya hingga pada LCD menunjukkan nilai iluminasi sebesar 230. Kemudian intensitas cahaya diturunkan hingga menunjukkan iluminasi sebesar 50. Untuk setiap penurunan iluminasi sebesar 10, dicatat besarnya iluminasi dan tegangan keluaran LDR. Hasil pengujiannya ditunjukkan pada Tabel 4.1. Hasil pengujian sensor cahaya menggunakan lux meter dan volt meter digital sebagai kalibrasi terlampir
52
Tabel 4.1. Hasil Pengujian Rangkaian Sensor Iluminasi
Tegangan
(lux)
(Volt)
230
0,53
220
0,66
210
0,87
200
0,99
190
1,23
180
1,42
170
1,69
160
1,92
150
2,04
140
2,16
130
2,46
120
2,71
110
2,84
100
3,05
90
3,31
80
3,4
70
3,57
60
3,8
50
4,06
40
4,21
30
4,35
20
4,53
10
4,77
Berdasarkan data pada Tabel 4.1 dapat dibuat grafik hubungan antara iluminasi dengan tegangan keluaran LDR yaitu seperti ditunjukkan pada Gambar 4.1. Dari grafik pada Gambar 4.1 terlihat bahwa hubungan antara iluminasi dengan tegangan keluran LDR mendekati linier sesuai dengan gambar 2.23.
6 5 ) t 4 l o V ( n 3 a g n a g 2 e t
1 0 0
50
100
150
200
250
luminansi Keluaran nilai (lux) digital ADC
Gambar 4.1. Grafik Hubungan Antara Tegangan dan Iluminasi 4.2.2. Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATmega8535 Pengujian minimum mikrokontroler dilakukan untuk mengetahui apakah mikrokontroler dapat bekerja sesuai dengan fungsi semestinya. Pengujian dilakukan dengan menjalankan program yg akan membuat lampu ping-pong (nyala-mati secara bergantian). Setiap port dihubungkan dengan LED untuk mengetahui
apakah
masing-masing
kaki
berfungsi
dengan
baik.
Pada
CodeWizartAVR dilakukan pengaturan Port A, Port B, Port C, dan Port D sebagai
output. Kemudian pada CodeVisionAVR dituliskan program ping-pong sebagai berikut: #include void main(void) { while (1) { PORTA=0xaa; PORTB=0xaa; PORTC=0xaa; PORTD=0xaa; }; }
4.2.3. Pengujian LCD M1632 Pengujian LCD ini untuk mengetahui apakah LCD dapat dipakai atau rusak. Pengujian pertama yang dilakukan dengan memberi tegangan pada pada kaki catu daya (kaki 2 dan 15). Maka LCD akan menyala, namun demikian tidak berarti LCD akan bekerja dengan. Pengujian selanjutnya adalah menjalankan program ke dalam sistem minimum ATmega8535 yang akan di tampilkan oleh LCD melalui Port C. Sebagai contoh perintah untuk menampilkan tulisan “TEKNIK ELEKTRO UNNES”. Pada CodeWizartAVR dilakukan pengaturan Port C untuk LCD. Selanjutnya pada CodeVisionAVR dituliskan program sebagai berikut: #include #asm .equ __lcd_port=0x15 #endasm #include void main(void) { #asm("sei") lcd_init(16); lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf(" TEKNIK ELEKTRO "); lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf(" U N N E S "); }
4.2.4. Pengujian Rangkaian Solid State Relay (SSR) Pengujian rangkaian SSR bertujuan untuk mengetahui apakah rangkaian ini dapat menghasilkan output sesuai dengan input yang didapat dari rangkaian mikrokontroller ATmega8535. Pengujian pada rangkaian ini delakukan dengan menjalankan
system
dan
memberikan
tegangan
dari
jala-jala
PLN
serta
menghubungkan output rangkaian dengan wattmeter. Pada saat pengujian, ruang keluarga (R0) menggunakan lampu pijar 20 watt, ruang tidur (R1) menggunakan
lampu pijar 5 watt, sedangkan ruang baca (R3) menggunakan lampu pijar 15 watt. Dari pengujian tersebut, diperoleh hasil seperti pada tabel 4.2. Tabel 4.2. Hasil Pengujian Rangkaian SSR Kondisi lampu
Daya (Watt) R0
R1
R2
padam
0
1
0
agak redup
0
11
7
redup
3
12
8
agak terang
3
14
9
terang
4
19
13
Dari hasil pengujian rangkaian SSR, pada saat kondisi lampu terang tidak dapat mencapai daya maksimal. Hal ini dikarenakan tegangan dari jala-jala PLN ketika pengukuran kurang dari 220 V. 4.2. Pengujian Perangkat Lunak
Pengujian perangkat lunak ini dilakukan pada beberapa sub rutin program. Tujuan pengujian adalah untuk memastikan sub rutin bekerja sesuai dengan yang direncanakan. Untuk sub rutin yang menerima input dan meneruskan output dapat dicobakan secara langsung pada mikrokontroler sehingga hasilnya dapat dilihat. Misalnya sub rutin pada LCD maka akan dapat dilihat secara langsung pada LCD. 4.2.1. Pengujian Program Pengendali Logika Fuzzy Pengujian pemrograman pengendali logika fuzzy bertujuan untuk mengetahui apakah pemrograman sudah sesuai dengan perhitungan atau belum. Pengujian dilakukan dengan membandingkan antara defuzzifikasi yang ditampilkan pada LCD dengan
defuzzifikasi
perhitungan.
pemrograman logika fuzzy.
Tabel
4.3.
menunjukan
data
pengujian
Tabel 4.3. Data Pengujian Program Kendali Fuzzy Hasil Defuzzifikasi Input r5
pada output
Input r3
Error
hasil
Sistem
(%)
Perhitungan
20
10
234
200
23,5
65
10
170
175
2,9
65
125
123
129
4,9
65
230
87
86
1,1
130
10
169
175
3,6
130
125
125
129
3,2
130
230
87
86
1,1
190
10
170
175
2,9
190
125
128
129
0,8
190
230
84
86
2,4
240
230
0
45
17,6
Dari tabel 4.3. dapat dibuat grafik hubungan antara hasil defuzzifikasi oleh sistem dan hasil defuzzifikasi berdasarkan perhitungan, seperti ditunjukkan Gambar4.2. 300 250 200 Sistem
150
Perhitungan
100 50 0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Gambar 4.2. Grafik Hubungan Antara Defuzzifikasi Sistem dan Perhitungan
Dari tabel 4.3 dan grafik 4.2, dapat dilihat pada saat input r5 20 lux dan 240 lux, errornya sangat besar, sehingga sistem dapat bekerja dengan baik pada r5 antara 65 – 190 lux. 4.2.2. Pengujian Tampilan Pengujian tampilan bertujuan untuk melihat apakah tampilan pada LCD sudah sesuai dengan pemrograman. Tampilan-tampilan pada LCD seperti terlihat pada gambar-gambar berikut:
K EN DA LI L AMPU d n LOGIKA FUZZY Gambar 4.3. Tampilan nama alat
N E T I K A P 5 35 0 40 2 02 0 U N NE S Gambar 4.4. Tampilan idantitas pembuat
Rg0: Defuzz:
^^
Gambar 4.5. Tampilan Ruang Keluarga
Rg1: Defuzz:
^^
Gambar 4.6. Tampilan Ruang Tidur
Rg2: Defuzz:
^^
Gambar 4.7. Tampilan Ruang Baca
Gambar 4.3. menunjukkan tampilan pertama setelah sistem dijalankan. Setelah 1,5 detik akan muncul tampilan identitas pembuat seperti ditunjukkan Gambar 4.4. LCD akan menampilkan tampilan Ruang Keluarga
seperti pada
Gambar 4.5. apabila switch 1 ditekan. Jika switch 0 ditekan 1 kali, LCD akan menampilkan tampilan Ruang Tidur seperti Gambar 4.6. Namun jika pada LCD ditampilkan informasi Ruang Baca seperti Gambar 4.7., berarti telah ditekan 2 kali. Apabila switch 1 ditekan sekali lagi, maka LCD akan kembali menampilkan identitas pembuat dan sistem berhenti bekerja. 4.3. Pengujian Sistem Pengaturan Penerangan Ruangan
Pengujian sistem pengaturan penerangan ruangan bertujuan untuk mengetahui apakah sistem dapat mempertahankan iluminasi dalam ruangan. Pengujian ini dilakukan dengan cara menjalankan sistem dan mengukur iluminasi masing-masing ruangan dengan lux meter. Pengujian dilakukan pada tiga kondisi lampu yaitu padam, redup, dan terang. Tabel 4.4 menunjukkan hasil pengujian sistem Tabel 4.4. Hasil pengujian sistem Pengaturan Penerangan Ruangan Kondisi
Stndr. Iluminasi (lux)
Hasil Pengukuran (Lux)
Ruang
Ruang
Kel.
Tidur
Baca
Kel.
Tidur
Baca
Kel.
Tidur
padam
300
70
200
340
65
190
13,3
7,1
5
redup
300
70
200
290
65
200
3,33
7,1
0
terang
300
70
200
300
70
200
0
0
0
Lampu
Ruang Ruang
Error (%)
Ruang Ruang Ruang Ruang Ruang Baca
BAB V PENUTUP
5.3. 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 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 o leh 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.
5.4. Saran
1. Jumlah dan peletakan LDR disesuaikan dengan ukuran ruangan, sehingga didapatkan pengendalian penerangan yang maksimal. 2. Jika pada suatu ruangan digunakan banyak sensor, sebaiknya digunakan sistem multiplexing.
DAFTAR PUSTAKA
________. HD44780U (LCD II) (Dot Matrix Liquid Crystal Controller/Driver) HITACHI . www.sparkfun.com/datasheets/lcd
Display
________. Light Dependent Resistors. www.google.com ________. 1987. Liquid Crystal Display Module M1632 User Manual . Seiko Instrumens Inc 15 Juni 2006 Fellow IEE. 1999. Rangkaian, Devais, dan Aplikasinya Jilid 1. Jakarta: PT. Prenhallindo. Kusumadewi, Sri. 2003. Artificial Intelligence Teknik dan Aplikasi. Yogyakarta: Graha Ilmu. Kusumadewi, Sri dan Hari Punomo. 2004. Aplikasi Logika Fuzzy Untuk Pendukung Keputusan . Yogyakarta: Graha Ilmu. Kusumadewi, Sri. 2002. Analisis dan Desain Sistem Fuzzy Menggunakan Tool Box Matlab. Yogyakarta: Graha Ilmu. Muhaimin. 2001. Teknologi Pencahayaan . Bandung: PT. Refika Aditama Nalwan, Paulus Andi.2004. Panduan Praktis Penggunaan dan Antarmuka Modul LCD M1632 . Jakarta : PT Elex Media Komputindo Petruzella, Frank D. 2001. Elektronik Industri. Yogyakarta : Andi Wardhana, Lingga. 2006. Baca Sendiri Mikrokontroller AVR Seri ATMega8535 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi. Yogyakarta: Andi
LAMPIRAN A
/***************************************************** This program was produced by the CodeWizardAVR V1.25.1 Evaluation Automatic Program Generator © Copyright 1998-2006 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l. http://www.hpinfotech.com Project : Version : Date : Author : Company : Comments:
Fuzzy Lamp 1 24/12/2006 Netika UNNES
Chip type : ATmega8535 Program type : Application Clock frequency : 4.000000 MHz Memory model : Small External SRAM size : 0 Data Stack size : 128 *****************************************************/ #include #include #include #include
// Alphanumeric LCD Module functions #asm .equ __lcd_port=0x15 ;PORTC #endasm #include
// Global variables char buf[33]; unsigned int mu, mu_gpr, mu_sdr, mu_trr, mu_gp, mu_ag, mu_rr, mu_at, mu_tr, GPR, SDR, TRR, GP, AG, RR, AT, TR, ldr[6], xx; long int ot[6]; unsigned char room, rom, flg, x, out_fuz[6]; unsigned int mu_pdot, mu_atot, mu_rdot, mu_srot, mu_trot;
#define ADC_VREF_TYPE 0x60 // fungsi 8 bit ADC unsigned char read_adc(unsigned char adc_input) { ADMUX=adc_input|ADC_VREF_TYPE; ADCSRA|=0x40; while ((ADCSRA & 0x10)==0); ADCSRA|=0x10;
return ADCH; } // External Interrupt 0 service routine interrupt [EXT_INT0] void ext_int0_isr(void) { flg=1; PORTB.0=1; PORTB.1=1; PORTB.2=1; xx=0; } // External Interrupt 1 service routine interrupt [EXT_INT1] void ext_int1_isr(void) { room=room+1; if (room>2) {room=0;} } // Timer 2 overflow interrupt service routine interrupt [TIM2_OVF] void timer2_ovf_isr(void) { if (flg==1) { if (xx>ot[0]) {PORTB.0=0;} if (xx>ot[1]) {PORTB.1=0;} if (xx>ot[2]) {PORTB.2=0;} xx=xx+1; } } void fuzz_out(void); void r5(void); void r3(void);
void main(void) { unsigned char j; // Input/Output Ports initialization // Port A initialization PORTA=0x00; // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In DDRA=0x00; // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T // Port B initialization PORTB=0x00; // Func7=Out Func6=Out Func5=Out Func4=Out Func3=Out Func2=Out Func1=Out Func0=Out DDRB=0xFF; // State7=Low State6=Low State5=Low State4=Low State3=Low State2=Low State1=Low State0=Low // Port C initialization PORTC=0x00; // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In DDRC=0x00; // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T // Port D initialization
PORTD=0xFF; // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In DDRD=0x00; // RPull-UP // 0xF0; // Timer/Counter 0 initialization TCCR0=0x00; // Clock source: System Clock TCNT0=0x00; // Clock value: Timer 0 Stopped OCR0=0x00; // // Mode: Normal top=FFh // OC0 output: Disconnected
TCCR1A=0x00; TCCR1B=0x00; TCNT1H=0x00; TCNT1L=0x00; ICR1H=0x00; ICR1L=0x00; OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00;
ASSR=0x00; TCCR2=0x01; TCNT2=0x00; OCR2=0x00;
// Timer/Counter 1 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 1 Stopped // Mode: Normal top=FFFFh // OC1A output: Discon. // OC1B output: Discon. // Noise Canceler: Off // Input Capture on Falling Edge // Timer 1 Overflow Interrupt: On // Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off // Timer/Counter 2 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: 4000.000 kHz // Mode: Normal top=FFh // OC2 output: Disconnected
// External Interrupt(s) initialization GICR|=0xC0; // INT0: On MCUCR=0x0A; // INT0 Mode: Falling Edge MCUCSR=0x00; // INT1: On GIFR=0xC0; // INT1 Mode: Falling Edge // INT2: Off TIMSK=0x44;
// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization
// Analog Comparator initialization ACSR=0x80; // Analog Comparator: Off SFIOR=0x00; // Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off // ADMUX=ADC_VREF_TYPE; ADCSRA=0x82; SFIOR&=0xEF; // // // xx=flg=0; room=0; x=0; ot[0]=ot[1]=ot[2]=0;
ADC initialization // ADC Clock frequency: 1000.000 kHz // ADC Voltage Reference: AVCC pin // ADC High Speed Mode: Off ADC Auto Trigger Source: None Only the 8 most significant bits of the AD conversion result are used
#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(); //lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf(" N E T I K A "); //lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf("== U N N E S =="); //delay_ms(2000); lcd_clear(); //*/ #asm("sei") // Global enable interrupts
//lcd_clear(); while (1) { lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf(" N E T I K A "); lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf("== U N N E S =="); j=0; while (PIND.7==1) {} while (PIND.7==0) {}
while (j==0) { if (PIND.7==0) {j=1;}; ldr[x]=read_adc(x); // ldr r3(); // 3 fungsi keanggotaan lcd_gotoxy(0,0); sprintf(buf,"Rg%i: %i",room,ldr[rom]); lcd_puts(buf); // tampil_fuzz_in_r3(); ldr[x+1]=read_adc(x+1); // ldr r5(); // 5 fungsi keanggotaan lcd_gotoxy(10,0); sprintf(buf,"^^ %i ",ldr[rom+1]); lcd_puts(buf); // tampil_fuzz_in_r5(); fuzz_out(); ot[x]=out_fuz[x]; ot[x]=((ot[x]*314)/234); //ot[0]=ot[1]=ot[2]=314; // test pwm, ot=0..314 lcd_gotoxy(0,1); sprintf(buf,"Defuzz: %i %u ",out_fuz[rom],ot[rom]); lcd_puts(buf); //tampil_fuzz_out(); x=x+2; if (x>4) {x=0;} if (room==0) {rom=0;} if (room==1) {rom=2;} if (room==2) {rom=4;} delay_ms(100); lcd_clear();
//lcd_gotoxy(0,1); sprintf(buf,"%i %i %i",out_fuz[0],out_fuz[1],out_fuz[2]); lcd_puts(buf); */ } } // end of while (1) } void fuzz_out(void) { unsigned int mu_xx,zz,mu_xz; mu_pdot= mu_atot= mu_rdot= mu_srot= mu_trot = mu_xx= 0; zz=mu_xz=0; out_fuz[x]=0;
//SANGAT REDUP if ((AG==1) && (TRR==1)) {mu_srot=min(mu_ag, mu_trr);} if ((RR==1) && (TRR==1)) {mu_xx =min(mu_rr, mu_trr); mu_srot=max(mu_srot, mu_xx);} if ((AT==1) && (TRR==1)) {mu_xx =min(mu_at, mu_trr); mu_srot=max(mu_srot, mu_xx);} //if ((TR==1) && (SDR==1)) {mu_xx =min(mu_tr, mu_sdr); mu_srot=max(mu_srot, mu_xx);} if (mu_srot>0) { mu_xz=mu_xz + (((30*mu_srot)+250)/10)*mu_srot; zz =zz+mu_srot; mu_xz=mu_xz + (((35*(10-mu_srot))+850)/10)*mu_srot; zz =zz+mu_srot; } //REDUP //if ((GP==1) && (TRR==1)) {mu_rdot=min(mu_gp, mu_trr);} if ((AG==1) && (SDR==1)) {mu_rdot=min(mu_ag, mu_sdr);}// mu_rdot=max(mu_rdot, mu_xx);} if ((RR==1) && (SDR==1)) {mu_xx =min(mu_rr, mu_sdr); mu_rdot=max(mu_rdot, mu_xx);} if ((AT==1) && (SDR==1)) {mu_xx =min(mu_at, mu_sdr); mu_rdot=max(mu_rdot, mu_xx);} //if ((TR==1) && (GPR==1)) {mu_xx =min(mu_tr, mu_gpr); mu_rdot=max(mu_rdot, mu_xx);} if (mu_rdot==10) { mu_xz=mu_xz + (128*mu_rdot); zz =zz+mu_rdot; } if ((mu_rdot>0) && (mu_rdot<10)) { mu_xz=mu_xz + (((63*mu_rdot)+650)/10)*mu_rdot; zz =zz+mu_rdot; mu_xz=mu_xz + (((62*(10-mu_rdot))+1280)/10)*mu_rdot; zz =zz+mu_rdot; } //AGAK TERANG if ((AG==1) && (GPR==1)) {mu_atot=min(mu_ag, mu_gpr);} if ((RR==1) && (GPR==1)) {mu_xx =min(mu_rr, mu_gpr); mu_atot=max(mu_atot, mu_xx);} if ((AT==1) && (GPR==1)) {mu_xx =min(mu_at, mu_gpr); mu_atot=max(mu_atot, mu_xx);}
//if ((GP==1) && (SDR==1)) {mu_xx =min(mu_gp, mu_sdr); mu_atot=max(mu_atot, mu_xx);} if (mu_atot>0) { mu_xz=mu_xz + (((35*mu_atot)+1350)/10)*mu_atot; zz =zz+mu_atot; mu_xz=mu_xz + (((25*(10-mu_atot))+2000)/10)*mu_atot; zz =zz+mu_atot; } out_fuz[x]=mu_xz/zz; //PADAM if ((TR==1) && (TRR==1)) {mu_pdot=min(mu_tr, mu_trr);} if (mu_pdot>0) { mu_xz=(((20*(10-mu_pdot))+250)/10)*mu_pdot; zz =mu_pdot; } //if (TR==1) {out_fuz[x]=0;} //TERANG if ((GP==1) && (GPR==1)) {mu_trot=min(mu_gp, mu_gpr);} if (mu_trot>0) { mu_xz=mu_xz + (((39*mu_trot)+1950)/10)*mu_trot; zz =zz+mu_trot; } //if (GP==1) {out_fuz[x]=255;} } void r5(void) { unsigned char y; y=x+1; GP= AG= RR= AT= TR= 0; mu_gp= mu_ag= mu_rr= mu_at= mu_tr= 0; if (ldr[y]<=64) { mu=((64-ldr[y])*10)/64; if (mu>0) { GP=1; mu_gp=mu; } 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; } 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; } 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; } mu=((ldr[y]-192)*10)/64; if (mu>0) { TR=1; mu_tr=mu; } } } void r3(void) { GPR=SDR=TRR=0; mu_gpr=mu_sdr=mu_trr=0; mu=(127-ldr[x])*10; if (ldr[x]>127) {mu=0;}; mu=mu/127; if (mu>0) { GPR=1; mu_gpr=mu; }; if (ldr[x]<128) { mu=(ldr[x]*10)/127; if (mu>0) { SDR=1; mu_sdr=mu; } } else { mu=((255-ldr[x])*10)/128; if (mu>0) { SDR=1; mu_sdr=mu; } mu=((ldr[x]-127)*10)/128; if (mu>0) { TRR=1; mu_trr=mu; }; }; }
LAMPIRAN C
Gambar Rangkaian Keseluruhan
LAMPIRAN D
LAMPIRAN D
Kalibrasi Rangkaian Sensor
Kalibrasi dilakukan dengan mengambil data sampel antara hasil pengukuran luxmeter penera dengan keluaran nilai digital ADC {X} dihitung menggunakan regresi. Hasil pengukuranan rangkaian sensor menggunakan lux meter dan volt meter digital Keluaran nilai digital ADC
Tegangan (Volt)
Iluminasi (lux) Pengukuran
190
1,23
3000
180
1,42
2400
170
1,69
1600
160
1,92
900
150
2,04
700
140
2,16
450
130
2,46
370
120
2,71
260
110
2,84
160
100
3,05
110
90
3,31
100
80
3,4
60
70
3,57
50
60
3,8
30
Grafik hubungan antara iluminasi dan keluaran nilai digital ADC ditunjukkan oleh gambar berikut:
3500 3000 ) 2500 x u l ( i 2000 s a n 1500 i m u l I 1000
500 0 0
50
100
150
200
Keluaran nilai digital ADC
Dari grafik diatas ditentukan persamaan dengan menggunakan regresi exponensial, karena trand grafik tersebut sesuai dengan tipe regresi exponensial. Dengan regresi exponensial diperoleh grafik seperti ditunjukkan oleh gambar berikut:
3500 y = 3,7008e0,0352x
3000
R2 = 0,9954
2500 2000
m u L 1500
1000 500 0 0
50
100
150
200
ADC
Jadi persamaan regresi luxmeter penera dengan rangkaian sensor adalah sebagai berikut: y = 3,7008 e 0,0352x
