skripsi perancangan traffic light berbasis mikrokontroller

60
SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER DAN TRIAC Oleh : MUHAMMAD HASFAR JASRIL ADIWARSA 10582107212 10582103012 PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR 2018

Upload: others

Post on 05-Oct-2021

6 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

SKRIPSI

PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS

MIKROKONTROLLER DAN TRIAC

Oleh :

MUHAMMAD HASFAR JASRIL ADIWARSA

10582107212 10582103012

PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR

2018

Page 2: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS

MIKROKONTROLLER DAN TRIAC

SKRIPSI

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat

Untuk Menyelasaikan Stara Satu (S1)

Program Studi Teknik Listrik

Jurusan Teknik Elektro

Oleh :

MUHAMMAD HASFAR JASRIL ADIWARSA

10582107212 10582103012

PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR

2018

Page 3: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER
Page 4: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER
Page 5: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER
Page 6: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

iv

PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER DANTRIAC

Muhammad HasfardanJasrilAdiwarsaMahasiswa ProgramStudiTeknikElektroUnismuh Makassar

[email protected][email protected]

ABSTRAKPeranccangan Traffic Light Berbasis Mikrokontroller Dan Triac. Dibimbing oleh HafsahNirwana dan Abdul Hafid. Traffic light adalah lampu yang digunakan untuk mengaturkelancaran lalulintas disuatu persimpangan jalan dengan cara member kesempatan penggunajalan dari masing-masing arah untuk berjalan secara bergantian. Dalam perancangan inimikrokontroller berfungsi sebagai control waktu pada lampu dan triac berfungsi sebagai salahsatu komponen yang menyuplai tegangan keluaran 220V. Tujuan dalam perancangan iniadalah Untuk mengetahui kinerja serta kelayakan komponen triac pada traffic light yangberbasis mikrokontroler serta untuk mengetahui sistem instalasi pada lampu yang dikontrololeh mikrokontroller atmega 328P dengan menggunakan beberapa komponen agar mampumenyuplai tegangan 220VAC. Hasil dari pengujian perancangan ini adalah mengetahuirangkaian triac dan komponen tambahannya, serta mengetahui instalasi pada traffic lightyang menggunakan komponen triac. Dengan sumber tegangan dari PLN yakni 220V dan diubah melalui power supply menjadi 5V yang masuk ke mikrokontroller, serta keluaran darikomponen tria cadalah 220V, yang sebelumnya arus phasa dari sumber tegangan dihubungkan dengan keluaran pada komponen triac.

Kata Kunci : Traffic Light, Mikrokontroler, Triac.

ABSTRACTTraffic Lighting Based On Microcontroller AndTriac. Guided by HafsahNirwana and AbdulHafid. Traffic light is the light used to adjust the smoothness of traffic in a crossroads bygiving the user a way of each direction to walk in turns. In this design microcontroller servesas a control time on the lamp and triac serves as one component that supplies 220V outputvoltage. The purpose of this design is to know the performance and feasibility of triaccomponents on microcontroller based light traffic and to know the installation system on thelight controlled by microcontroller atmega 328P by using some components to be able tosupply 220VAC voltage. The result of this design testing is to know the triac circuit and itsadditional components, and to know the installation on traffic light using triac component.With a voltage source of PLN that is 220V and is converted through a power supply into 5Vinto the microcontroller, and the output of the triac component is 220V, the previous phasecurrent from the voltage source is connected to the output on the triac component.

Keywords :Traffic Light, Mikrokontroler, Triac.

Page 7: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

v

KATA PENGANTAR

Puji syukur Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, karana

Rahmat dan Hidayahnyalah sehingga penulis dapat menyusun skripsi ini, dan dapat

kami selesaikan dengan baik.

Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu persyaratan akademik untuk

menyelasaikan program studi pada jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Makassar. Adapun judul tugas akhir ini adalah : “

Perancangan Traffic Light Berbasis Mikrokontroller Dan Triac “

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa penulisan skripsi ini masih banyak

terdapat kekurangan-kekurangan, sebab itu penulis sebagai manusia biasa tidak luput

dari kesalahan dan kekurangan baik dari segi teknik penulisan maupun dari segi

perhitungan. Oleh karena itu penulis menerima dangan iklas dan lapang dada atas

segala koreksi serta perbaikan guna menyempurnakan tulisan ini agar kelak dapat

bermanfaat bagi kita semua.

Skripsi ini dapat terwujud atas berkat bantuan, arahan, dan bimbingan dari

berbagai pihak. Oleh karena itu dengan segala ketulusan dan keerendahan hati, kami

mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada :

1. Ibunda dan saudara-saudara yang tercinta, penulis mengucapkan terima kasih yang

sebesar-besarnya atas segala limpahan kasih sayang, doa dan pengorbanan.

Page 8: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

vi

2. Bapak Hamzah Al Imran, ST.,MT. sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Makassar

3. Bapak Dr. Umar katu, ST.,MT. sebagai Ketua Jurusan dan Ibu Adriani, ST.,MT.

sebagai Sekertaris Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Makassar.

4. Ibu Dr.Ir.Hj.Hafsah Nirwana, M.T selaku Pembimbing I dan Bapak Ir.Abd.Hapid,

MT. selaku pembimbing II, yang telah banyak meluangkan waktunya dalam

bimbingan kami.

5. Bapak dan Ibu Dosen serta staf pegawai pada Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Makassar atas segala waktunya yang telah mendidik dan

melayani penulis selama mengikuti proses belajar mengajar di Universitas

Muhammadiyah Makassar.

6. Saudara-saudaraku serta rekan-rekan mahasiswa Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Makssar terkhusus angkatan 2012 yang dengan keakraban dan

persaudaraan banyak membantu dalam menyelasaikan tugas akhir ini.

Semoga semua pihak tersebut diatas mendapat pahala yang berlipat ganda di

sisi Allah dan skripsi yang sederhana ini dapat bermanfaat bagi penulis, rekan-rekan,

masyarakat serta bangsa dan Negara. Amin.

Makassar, 19 Januari 2018

Penulis

Page 9: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

vii

DAFTAR ISI

SAMPUL......................................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................... ii

ABSTRAK ...................................................................................................... iv

KATA PENGANTAR.................................................................................... v

DAFTAR ISI................................................................................................... vii

DAFTAR GAMBAR...................................................................................... x

DAFTAR TABEL .......................................................................................... xii

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang ............................................................................... 1

B. Batasan Masalah ........................................................................... 2

C. Tujuan Penelitian ........................................................................... 2

D. Rumusan Masalah.......................................................................... 3

E. Manfaat Penelitian ......................................................................... 3

F. Sistematika Penulisan .................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

A. Traffic light (lampu lalulintas) ....................................................... 5

1. Pengertian Umum .................................................................... 5

2. Jenis-jenis Lampu Lalulintas ................................................... 5

Page 10: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

viii

3. Tujuan Adanya Lampu Lalulintas ........................................... 6

4. Sistem Lampu Lalulintas ......................................................... 7

B. Mikrokontroler 328P Arduino Uno ............................................... 8

1. Mikrokontroler ......................................................................... 8

2. Arduino .................................................................................... 8

3. Arduino Uno ............................................................................ 9

4. Deskripsi Arduino Uno ............................................................ 10

C. Komponen Penyuplai Tegangan 220V .......................................... 12

1. Resistor .................................................................................... 12

2. Kapasitor .................................................................................. 13

3. MOC ........................................................................................ 17

4. Triac ......................................................................................... 19

D. Komponen Indikator Tegangan 5V ............................................... 23

E. Software Arduino Uno................................................................... 24

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

A. Waktudan Tempat Penelitian......................................................... 28

B. Tahapan Penelitian......................................................................... 28

C. Alat dan Bahan Penelitian.............................................................. 29

D. Diagram Alir (Flowchart) .............................................................. 31

BAB VI HASIL DAN ANALISIS

A. Umum ............................................................................................ 33

Page 11: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

ix

B. Rangkaian Skematik Mikrokontroler Arduino Atmega 328P ....... 35

C. Kontrol Traffic light Menggunakan Sofware Arduino .................. 39

D. Pengujian Alat dan Analisa............................................................ 42

BAB V PENUTUP

A. Kesimpulan .................................................................................... 45

B. Saran .............................................................................................. 45

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

Page 12: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

x

DAFTAR GAMBAR

Nomor Gambar Halaman

Gambar 2.1 Traffic Light............................................................................... 7

Gambar 2.2 Mikrokontroler Arduino Uno Atmega 328P.............................. 9

Gambar 2.3 Resistor....................................................................................... 12

Gambar 2.4 Plat yang Dibatasi Udara............................................................ 15

Gambar 2.5 Kapasitor 400 VAC 0,1 mf ........................................................ 16

Gambar 2.6 MOC 3012.................................................................................. 17

Gambar 2.7 Simbol Opto Isolator .................................................................. 18

Gambar 2.8 Simbol dan Bentuk Triac ........................................................... 21

Gambar 2.9 Kurva Grafic Triac ..................................................................... 22

Gambar 2.10 Triac BTA 12 ............................................................................. 23

Gambar 2.11 Bahasa Programan Arduino Berbasis Bahasa C ........................ 25

Gambar 3.1 Blok Diagram Alat ..................................................................... 29

Gambar 3.2 Flowchart Penelitian .................................................................. 31

Gambar 4.1 Instalasi Traff Light Menggunakan Komponen Triac .............. 34

Gambar 4.2 Rangkaian Suplay 220VAC ....................................................... 34

Page 13: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

xi

Gambar 4.3 Rangkaian Alat Secara Fisik ...................................................... 35

Gambar 4.4 Skematik Arduino 328P ............................................................. 36

Gambar 4.5 Rangkaian Indikator LED .......................................................... 37

Gambar 4.6 Power Supply ............................................................................. 38

Gambar 4.7 Aplikasi IDE Arduino ................................................................ 41

Gambar 4.8 Rangkaian Triac dan Komponen Tambahannya........................ 42

Gambar 4.9 Rangkaian Komponen Triac keMasing-masing Lampu ............ 43

Page 14: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

xii

DAFTAR TABEL

Nomor Tabel Halaman

Tabel 2.1 Contoh Konstanta........................................................................... 14

Tabel 2.2 Karasteristik Optoisolator Tipe MOC 3021 dan MOC 3041 ........ 19

Tabel 3.1 Alat yang Digunakan Dalam Percobaan ........................................ 29

Tabel 3.2 Bahan yang Digunakan Dalam Penelitian ..................................... 30

Tabel 4.1 Data dan Hasil Percobaan Triac dan Komponen Tambahannya.... 42

Page 15: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Traffic light adalah lampu yang digunakan untuk mengatur kelancaran lalu

lintas disuatu persimpangan jalan dengan cara memberi kesempatan pengguna

jalan dari masing-masing arah untuk berjalan secara bergantian. Karena fungsinya

yang begitu penting maka lampu lalu lintas harus dapat dikendalikan atau

dikontrol semudah dan seefesien mungkin guna memperlancar arus lalu lintas di

persimpangan jalan. Seiring dengan berkembangnya zaman yang juga disertai

dengan perkembangan teknologi, jumlah kendaraan yang ada terus bertambah

banyak sehingga lalu lintas dijalan juga semankin bertambah padat, akan teteapi

hal tersebut tidak diikuti dengan perkembangan infrastruktur yang ada.

Perkembangan tersebut membawa dampak terhadap sistem lalu lintas yang ada

yaitu dalam sistem pengaturan waktu penyalaan lampu Traffic light.

Sebagian besar pengendalian pewaktuan sistem Traffic light yang ada pada

saat ini masih menggunakan sistem waktu yang sudah terpasang pada sistemnya

dan tidak memiliki fitur pengaturan pewaktuan penyalaan. Hal itu operator tidak

dapat mengubah-ubah waktu nyala lalu lintas pada tiap-tiap arah setiap saat,

Untuk menyesuaikan kondisi jalan dan keadatan kendaraan yang ada pada tiap-

tiap ruas jalan. Hal itu adalah sebagian kekurangan dari pengendalian tarffic light

pada saat ini.

Contoh pengendalian yang ada pada saat ini dengan menggunakan

Page 16: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

2

Program Logic Control (PLC), pengaturan Traffic light dengan PLC memiliki

kekurangan dalam pengaturan pewaktunya karena sulit diatur dengan real time.

Jika mengurangi penggunaan pewaktuan dan pengendalian yang menggunakan

PLC dengan lebih memilih penggunakan Traffic light yang berbasis

mikrokontroller maka dapat lebih efisien dan juga bisa lebih ekonomis. Oleh

karena itu dikesempatan ini penulis mencoba membuat perancangan yang

sekaligus sebagai tugas akhir yang berjudul “Perancangan Traffic light Berbasis

Mickrokontroller dan TRIAC”.

B. RUMUSAN MASALAH

Berdasarkan latar belakang dapat ditarik rumusan masalah sebagai berikut :

1. Bagaimana kelayakan dan hasil pengujian terhadap komponen TRIAC jika

digunakan pada tegangan 220 VAC

2. Bagaimana instalasi Traffic light berbasis mikrokontroler menggunakan

TRIAC.

C. TUJUAN PENELITIAN

Pembuatan tugas akhir ini mempunyai tujuan yaitu :

1. Untuk memperoleh kinerja serta kelayakan komponen TRIAC pada Traffic

light yang berbasis mikrokontroler.

2. Untuk mengetahui sistem instalasi pada lampu yang dikontrol oleh

mikrokontroller atmega 328P dengan menggunakan TRIAC dan beberapa

komponen agar mampu menyuplai tegangan 220 VAC.

Page 17: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

3

D. MANFAAT PENELITIAN

Manfaat yang diharapkan ialah:

1. Meningkatkan pengetahuan dan pengalaman terhadap mahasiswa tentang

pengontrolan Traffic light pada mikrokontroler.

2. Dengan adanya kelayakan komponen TRIAC jika digunakan pada trafic light

berbasis mikrokontroller, dapat menjadi acuan kedepannya untuk bisa lebih

memanfaatkannya.

3. Menambah wawasan bagi penulis agar menjadi bekal untuk terjun di dunia

kerja

E. BATASAN MASALAH

Untuk menghindari ruang lingkup pembahasan yang terlalu luas dan jauh

dari sasaran yang ingin dicapai, maka dipandang perlu membatasi permasalahan

yang akan dibahas adalah :

1. Menggunakan TRIAC sebagai salah satu komponen untuk menyuplai

tegangan yang lebih besar

2. Sumber tegangan yang digunakan adalah PLN 220 VAC.

Mikrokontroller yang digunakan Atmega 328P

F. SISTEMATIKA PENULISAN

Untuk memberikan gambaran umun dari keseluruhan penelitian ini, maka

kami membuat dengan sistematika penulisan sebagai berikut :

Page 18: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

4

BAB I. PENDAHULUAN

Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, rumusan masalah,

tujuan penulisan, batasan masalah, manfaat penelitian serta sistematika

itu sendiri.

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

Berdasarkan tentang pokok pembahasan teori atau materi yang

mendasari dalam pelaksanaan proses penelitian ini.

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

Berdasarkan tentang tempat pelaksanaan penelitian serta metode yang

diterapkan dalam tugas akhir ini.

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Dalam bab ini akan dibahas tentang perancangan dan hasil perancangan

dari alat tersebut, serta hasil pengujian yang telah penulis lakukan.

BAB V. PENUTUP

Dalam bagian ini akan dibahas pembahasan atau kesimpulan dan saran

ahir dari hasil perakitan dan pengujian alat.

Page 19: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

5

BAB II

TUJUAN PUSTAKA

A. Traffic light (Lampu lalu lintas)

1. Pengertian umum

Lampu lalu lintas (menurut UU no. 22/2009 tentang Lalu lintas dan

Angkutan Jalan: alat pemberi isyarat lalu lintas atau APILL) adalah lampu yang

mengendalikan arus lalu lintas yang terpasang di persimpangan jalan, tempat

penyeberangan pejalan kaki (zebra cross), dan tempat arus lalu lintas lainnya.

Lampu ini yang menandakan kapan kendaraan harus berjalan dan berhenti secara

bergantian dari berbagai arah. Pengaturan lalu lintas di persimpangan jalan

dimaksudkan untuk mengatur pergerakan kendaraan pada masing-masing

kelompok pergerakan kendaraan agar dapat bergerak secara bergantian sehingga

tidak saling mengganggu antar-arus yang ada.

Lampu lalu lintas telah diadopsi di hampir semua kota di dunia ini. Lampu

ini menggunakan warna yang diakui secara universal; untuk menandakan berhenti

adalah warna merah, hati-hati yang ditandai dengan warna kuning, dan hijau yang

berarti dapat berjalan.

2. Jenis-jenis lampu lalu lintas

a. Berdasarkan cakupannya

1. Lampu lalu lintas terpisah merupakan pengoprasian lalu lintas yang

pemasangannya didasarkan pada suatu tempat persimpangan saja tanpa

mempertimbangkan persimpangan lain.

Page 20: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

6

2. Lampu lalu lintas terkordinasi merupakan pengoprasian lampu lalu lintas

yang pemasangannya mempertimbangkan beberapa persimpangan yang

terdapat pada arah tertentu.

3. Lampu lalu lintas jaringan merupakan pengoprasian lampu lalu lintas yang

pemasangannya mempertimbangkan beberapa persimpangan yang terdapat

dalam suatu jaringan yang masih dalam satu kawasan.

b. Berdasarkan cara pengoperasiannya

1. Fixed time traffic signal — lampu lalu lintas yang pengoperasiaannya

menggunakan waktu yang tepat dan tidak mengalami perubahan.

2. Actuated traffic signal — lampu lalu lintas yang pengoperasiaannya dengan

pengaturan waktu tertentu dan mengalami perubahan dari waktu ke waktu

sesuai dengan kedatangan kendaraan dari berbagai persimpangan.

3. Tujuan adanya lampu lalu lintas

1. Menghindari hambatan karena adanya perbedaan arus jalan bagi

pergerakan kendaraan.

2. Memfasilitasi persimpangan antara jalan utama untuk kendaraan dan

pejalan kaki dengan jalan sekunder sehingga kelancaran arus lalu lintas

dapat terjamin.

3. Mengurangi tingkat kecelakaan yang diakibatkan oleh tabrakan karena

perbedaan arus jalan.

Page 21: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

7

4. Sistem lampu lalu lintas

Sistem pengendalian lampu lalu lintas dikatakan baik jika lampu-lampu

lalu lintas yang terpasang dapat berjalan baik secara otomatis dan dapat

menyesuaikan diri dengan kepadatan lalu lintas pada tiap-tiap jalur. Sistem ini

disebut sebagai actuated controller. Namun, para akademisi Indonesia telah

menemukan sistem baru untuk menjalankan lampu lalu lintas. Sistem ini dikenal

sebagai Logika fuzzy. Metode logika fuzzy digunakan untuk menentukan lamanya

waktu lampu lalu lintas menyala sesuai dengan volume kendaraan yang

sedang mengantre pada sebuah persimpangan. Hasil pengujian sistem logika

fuzzy ini menunjukkan bahwa sistem lampu dengan logika ini dapat menurunkan

keterlambatan kendaraan sebesar 48,44% dan panjang antrean kendaraan sebesar

56,24%; jika dibandingkan dengan sistem lampu konvensional.

Gambar 2.1 Traffiig light

Page 22: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

8

B. Mikrokontroler 328P Arduino uno

1. Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah

chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil

RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input output. Dengan

kata lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai

masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus

dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis

data. Mikrokontroler merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk

mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya.

Secara harfiahnya bisa disebut “pengendali kecil” dimana sebuah sistem

elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen

pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya

terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini.

2. Arduino

Arduino merupakan rangkaian elektronik yang bersifat open source, serta

memiliki perangkat keras dan lunak yang mudah untuk digunakan. Arduino dapat

mengenali lingkungan sekitarnya melalui berbagai jenis sensor dan dapat

mengendalikan lampu, motor, dan berbagai jenis aktuator lainnya. Arduino

mempunyai banyak jenis, di antaranya Arduino Uno, Arduino Mega 2560,

Arduino Fio, dan lainnya. (www.arduino.cc) .

Page 23: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

9

3. Arduino uno

Arduino uno adalah sebuah board mikrokontroller yang berbasis

ATmega328. Arduino memiliki 14 pin input/output yang mana 6 pin dapat

digunakan sebagai output PWM, 6 analog input, crystal osilator 16 MHz, koneksi

USB, jack power, kepala ICSP, dan tombol reset. Arduino mampu men-support

mikrokontroller; dapat dikoneksikan dengan komputer menggunakan kabel

USB..(FeriDjuandi, 2011)

.

Gambar 2.2 Mikrokontroler arduiono atmega 328P

Arduino memiliki kelebihan tersendiri dibanding board mikrokontroler

yang lain selain bersifat open source, arduino juga mempunyai bahasa

pemrogramanya sendiri yang berupa bahasa C. Selain itu dalam board arduino

sendiri sudah terdapat loader yang berupa USB sehingga memudahkan kita ketika

kita memprogram mikrokontroler didalam arduino. Sedangkan pada kebanyakan

Page 24: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

10

board mikrokontroler yang lain yang masih membutuhkan rangkaian loader

terpisah untuk memasukkan program ketika kita memprogram mikrokontroler.

Port USB tersebut selain untuk loader ketika memprogram, bisa juga

difungsikan sebagai port komunikasi serial. Arduino menyediakan 20 pin I/O,

yang terdiri dari 6 pin input analog dan 14 pin digital input/output. Untuk 6 pin

analog sendiri bisa juga difungsikan sebagai output digital jika diperlukan output

digital tambahan selain 14 pin yang sudah tersedia. Untuk mengubah pin analog

menjadi digital cukup mengubah konfigurasi pin pada program. Dalam board kita

bisa lihat pin digital diberi keterangan 0-13, jadi untuk menggunakan pin analog

menjadi output digital, pin analog yang pada keterangan board 0-5 kita ubah

menjadi pin 14-19. dengan kata lain pin analog 0-5 berfungsi juga sebagi pin

output digital 14-16.

Sifat open source arduino juga banyak memberikan keuntungan tersendiri

untuk kita dalam menggunakan board ini, karena dengan sifat open source

komponen yang kita pakai tidak hanya tergantung pada satu merek, namun

memungkinkan kita bisa memakai semua komponen yang ada dipasaran. Bahasa

pemrograman arduino merupakan bahasa C yang sudah disederhanakan syntax

bahasa pemrogramannya sehingga mempermudah kita dalam mempelajari dan

mendalami mikrokontroller.

4. Deskripsi Arduino Uno

Arduino dapat diberikan power melalui koneksi USB atau power supply.

Powernya diselek secara otomatis. Power supply dapat menggunakan adaptor DC

Page 25: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

11

atau baterai. Adaptor dapat dikoneksikan dengan mencolok jack adaptor pada

koneksi port input supply. Board arduino dapat dioperasikan menggunakan supply

dari luar sebesar 6 – 20 volt. Jika supply kurang dari 7V, kadangkala pin 5V akan

menyuplai kurang dari 5 volt dan board bisa menjadi tidak stabil. Jika

menggunakan lebih dari 12 V, tegangan di regulator bisa menjadi sangat panas

dan menyebabkan kerusakan pada board. Rekomendasi tegangan ada pada 7

sampai 12 volt.

Penjelasan pada pin power adalah sebagai berikut :

a. Vin

Tegangan input ke board arduino ketika menggunakan tegangan dari luar

(seperti yang disebutkan 5 volt dari koneksi USB atau tegangan yang

diregulasikan). Pengguna dapat memberikan tegangan melalui pin ini, atau jika

tegangan suplai menggunakan power jack, aksesnya menggunakan pin ini.

b. 5V

Regulasi power supply digunakan untuk power mikrokontroller dan

komponen lainnya pada board. 5V dapat melalui Vin menggunakan regulator

pada board, atau supply oleh USB atau supply regulasi 5V lainnya.

c. 3V3

Suplai 3.3 volt didapat oleh FTDI chip yang ada di board. Arus

maximumnya adalah 50mA

d. Pin Ground

berfungsi sebagai jalur ground pada arduino

Page 26: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

12

e. Memori

ATmega328 memiliki 32 KB flash memori untuk menyimpan kode, juga 2

KB yang digunakan untuk bootloader. ATmega328 memiliki 2 KB untuk SRAM

dan 1 KB untuk EEPROM.

C. Komponen tambahan pada rangkaian TRIAC

1. Resistor

Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan

didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik, dengan resistansi

tertentu (tahanan) dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin, nilai

tegangan terhadap resistansi berbanding lurus dengan arus yang mengalir,

berdasarkan hukum Ohm:

V = I.R

I = V/R

Resistor yang akan digunakan adalah resistor resistor 1k Ω

Gambar 2.3 Resistor

Page 27: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

13

2. Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan

menyimpan electron-elektron selama waktu yang tidak tertentu. Kapasitor berbeda

dengan akumulator dalam menyimpan muatan listrik terutama tidak terjadi

perubahan kimia pada bahan kapasitor, besarnya kapasitansi dari sebuah kapasitor

dinyatakan dalam farad. Pengertian lain Kapasitor adalah komponen elektronika

yang dapat menyimpan dan melepaskan muatan listrik. Struktur sebuah kapasitor

terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-

bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas,

elektrolit dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka

muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya

dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal

yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif

dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif, karena

terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini

“tersimpan” selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Kemampuan

untuk menyimpan muatan listrik pada kapasitor disebuat dengan kapasitansi atau

kapasitas.

Kapasitansi didefenisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk

dapat menampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1

coulomb = 6.25 x 1018 elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat

bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan

Page 28: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

14

tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulombs. Dengan

rumus dapat ditulis :

Q = CV

Dimana :

Q = muatan elektron dalam C (coulombs)

C = nilai kapasitansi dalam F (farads)

V = besar tegangan dalam V (volt)

Dalam praktek pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan mengetahui luas

area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal (tebal dielektrik) dan

konstanta (k) bahan dielektrik. Dengan rumusan dapat ditulis sebagai berikut :

C = (8.85 x 10-12) (k A/t)

Berikut adalah tabel contoh konstanta (k) dari beberapa bahan dielektrik yang

disederhanakan

Tabel 2.1 Contoh konstanta

Udara vakum k = 1

Aluminium oksida k = 8

Keramik k = 100 – 1000

Gelas k = 8

Polyethylene k = 3

Page 29: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

15

1) Prinsip Pembentukan Kapasitor

a) Jika dua buah plat atau lebih yang berhadapan dan dibatasi oleh isolasi,

kemudian plat tersebut dialiri listrik maka akan

terbentuk kondensator (isolasi yang menjadi batas kedua plat tersebut

dinamakan dielektrikum).

b) Bahan dielektrikum yang digunakan berbeda-beda sehingga penamaan

kapasitor berdasarkan bahan dielektrikum. Luas plat yang berhadapan

bahan dielektrikum dan jarak kedua plat mempengaruhi nilai

kapasitansinya.

c) Pada suatu rangkaian yang tidak terjadi kapasitor liar. Sifat yang demikian

itu disebutkan kapasitansi parasitic. Penyebabnya adalah adanya

komponen-komponen yang berdekatan pada jalur penghantar listrik yang

berdekatan dan gulungan-gulungan kawat yang berdekatan.

Gambar 2.4

Gambar diatas menunjukan bahwa ada dua buah plat yang dibatasi udara. Jarak

kedua plat dinyatakan sebagai d dan tegangan listrik yang masuk.

Page 30: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

16

2) Besaran Kapasitansi

Kapasitas dari sebuah kapasitor adalah perbandingan antara banyaknya muatan

listrik dengan tegangan kapasitor.

C = Q / V

Jika dihitung dengan menggunakan rumus C =0,0885 D/d maka

kapasitasnya dalam satuan piko farad D =luas bidang plat yang saling berhadapan

dan saling mempengaruhi dalam satuan cm2. d = jarak antara plat dalam satuan

cm. Bila tegangan antara plat 1 volt dan besarnya muatan listri.

Pada plat 1 coulomb, maka kemampuan menyimpan listriknya disebut 1

farad.Dalam kenyataannya kapasitor dibuat dengan satuan dibawah 1 farad.

Kebanyakan kapasitor elektrolit dibuat mulai dari 1 mikrofarad sampai beberapa

milifarad.

(http:jonke 1610.files.wordpress.com/2009/12/aluminiumelectrolyticcapoo

1.jpg,2010)

Gambar 2.6 Kapasitor 400 VAC 0,1 mf

Page 31: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

17

3. MOC 3021

MOC3021 adalah Optocoupler / Optoisolator TRIAC Driver yang

dirancang untuk mengarah-kendalikan rangkaian elektronika bertegangan 220

Volt AC (listrik PLN) dalam kemasan standar DIP 6-pin.

Aplikasinya meliputi pengendali katup solenoid, ballas lampu, sebagai antarmuka

antara MCU / rangkaian bertegangan rendah searah low voltage DC circuit

dengan peralatan arus bolak-balik alternating current bertegangan hingga 240

Volt AC, pengarah-kendali motor elektrik AC motor driver, sebagai

pengatur intensitas cahaya lampu bohlam incandescent lamp dimmer.

Komponen elektronika saklar ganda bilateral switch ini menawarkan isolasi

hingga 7500 Volt (kondisi puncak) dengan sertifikasi UL bernomor berkas

E65085.

Gambar 2.6 MOC 3021

Optoisolator merupakan komponen semikonduktor yang tersusun

atas LED infra merah dan sebuah photo TRIAC yang digunakan sebagai

pengendali TRIAC. Optoisolator biasanya digunakan sebagai antar muka

Page 32: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

18

(interface) antara rangkaian pengendali dengan rangkaian daya (TRIAC) dan juga

sebagai pengaman rangkaian kendali, karena antara LED infra merah dan photo

TRIAC tidak terhubung secara elektrik, sehingga bila terjadi kerusakan pada

rangkaian daya (TRIAC) maka rangkaian pengendali tidak ikut

rusak. Optoisolator biasanya terdiri dari dua macam yaitu optoisolator yang

terintegrasi dengan rangkaian zero crossing detector dan optoisolator yang tidak

memiliki rangkaian zero cossing detector. Optoisolator yang terintegrasi

dengan zero crossing detector biasanya menggunakan TRIAC sebagai solid state

relay (SSR), sedangkan pada optoisolator yang tidak terintegrai dengan zero

crossing detector biasanya menggunakan TRIAC untuk mengendalikan tegangan.

Simbol dari optoisolator ini terlihat seperti pada gambar berikut.

Simbol Optoisolator

Gambar 2.7 Simbol opto isolator

Hal-hal yang diperlukan dalam menggunakan optoisolator adalah

besarnya arus pada diode infra merah untuk membuat photo TRIAC terkunci

Page 33: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

19

(latch), juga besarnya arus maksimum yang mampu dilewati photo TRIAC untuk

mengalirkan arus gate pada TRIACdaya.

Kemampuan Optoisolator tipe MOC302x dan MOC304x dalam

mengisolasi tegangan antara rangkaian kontrol dan rangkaian daya, arus driver

maksimum yang boleh diberikan ke komponen Optoisolator MOC302x dan

MOC304x dan tegangan maksismum yang dapat di kontrol

menggunakan Optoisolator tersebut dapat dilihat pada tabel berikut :

Tipe PenggerakLED

TeganganpuncakTRIAC

Teganganisolasi

Keterangan

MOC 3021 15 Ma 400 V 7500 V -

MOC 3022 10 mA 400 V 7500 V -

MOC 3033 5 Ma 400 V 7500 V -

MOC 3041 15 mA 400 V 7500 V Zero crozz circuit

MOC 3042 10 Ma 400 V 7500 V Zero crozz circuit

MOC 3043 5 Ma 400 V 7500 V Zero crozz circuit

Tabel 2.2 Karakteristik optoisolator tipe MOC302x dan MOC304x

4. TRIAC

TRIAC adalah perangkat semikonduktor berterminal tiga yang berfungsi

sebagai pengendali arus listrik. Nama TRIAC ini merupakan singkatan

dari TRIode for Alternating Current (Trioda untuk arus bolak balik). Sama

seperti SCR, TRIAC juga tergolong sebagai Thyristor yang berfungsi sebagai

pengendali atau Switching. Namun, berbeda dengan SCR yang hanya dapat

Page 34: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

20

dilewati arus listrik dari satu arah (unidirectional), TRIAC memiliki kemampuan

yang dapat mengalirkan arus listrik ke kedua arah (bidirectional) ketika dipicu.

Terminal Gate TRIAC hanya memerlukan arus yang relatif rendah untuk

dapat mengendalikan aliran arus listrik AC yang tinggi dari dua arah terminalnya.

TRIAC sering juga disebut dengan Bidirectional Triode Thyristor.Pada dasarnya,

sebuah TRIAC sama dengan dua buah SCR yang disusun dan disambungkan

secara antiparalel (paralel yang berlawanan arah) dengan Terminal Gerbang atau

Gate-nya dihubungkan bersama menjadi satu. Jika dilihat dari strukturnya,

TRIAC merupakan komponen elektronika yang terdiri dari 4 lapis semikonduktor

dan 3 Terminal, Ketiga Terminal tersebut diantaranya adalah MT1, MT2 dan

Gate. MT adalah singkatan dari Main Terminal.

TRIAC, atau Triode for Alternating Current (Trioda untuk arus bolak-

balik) adalah sebuah komponen elektronik yang kira-kira ekivalen dengan

2 SCR yang disambungkan antiparalel dan kaki gerbangnya disambungkan

bersama. Nama resmi untuk TRIAC adalah Bidirectional Triode Thyristor. Ini

menunjukkan sakelar dwiarah yang dapat mengalirkan arus listrik ke kdua arah

ketika dipicu (dihidupkan). Ini dapat disulut baik dengan tegangan positif ataupun

negatif pada elektrode gerbang.

a. Pemilihan TRIAC

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pemilihan TRIAC adalah :

1. Tegangan breakover maju dan mundur

2. Arus maksimum ( IT maks)

3. Arus genggam minimum (Ih min)

Page 35: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

21

4. Tegangan dan arus picu gate yang diperlukan

5. Kecepatan pensaklaran

6. Tegangan maksimum dV/dt

7. Tegangan blocking TRIAC (VDRM)

b. Simbol dan Bentuk TRIAC

Gambar 2.8 Simol serta bentuk TRIAC

Keterangan :

Anode adalah elektrode bisa berupa logam maupun penghantar listrik lain,

pada sel elektrokimia yang terpolarisasi jika arus listrik mengalir ke dalamnya

Gate (gerbang logika) adalah dasar pembentuk Sistem elektronika Digital

yang berfungsi untuk mengubah satu atau beberapa Input (masukan) menjadi

sebuah sinyal Output.

Page 36: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

22

c. Kurva Grafik TRIAC

Berikut ini adalah gambar kurva grafik dari komponen TRIAC.

Gambar 2.9 Kurva grafic TRIAC

d. Prinsip Kerja TRIAC

Ketika berada di quadran I yaitu saat arus positif kecil melewati terminal

gate ke MT1,dan polaritas MT2 lebih tinggi dari MT1, saat TRIAC terhubung dan

rangkaian gate tidak memegang kendali, maka TRIAC tetap tersambung selama

polaritas MT2 tetap lebih tinggi dari MT1 dan arus yang mengalir lebih besar dari

arus genggamnya (holding current/Ih).

TRIAC juga akan tersambung saat arus negatif melewati terminal gate ke

MT1,dan polaritas MT1 lebih tinggi dari MT2, dan TRIAC akan tetap terhubung

walaupun rangkaian gate tidak memegang kendali selama polaritas MT1 lebih

tinggi dari MT2 dan arus yang mengalir lebih besar dari arus genggamnya

(holding current/Ih).

Page 37: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

23

Selain dengan cara memberi pemicuan melalui teminal gate, TRIAC juga

dapat dibuat tersambung (on) dengan cara memberikan tegangan yang tinggi

sehingga melampaui tegangan breakover-nya terhadap terminal MT1 dan MT2,

namun cara ini tidak diizinkan karena dapat menyebabkan TRIAC akan rusak.

Pada saat TRIAC tersambung (on) maka tegangan jatuh maju antara terminal

MT1 dan MT2 sangatlah kecil yaitu berkisar antara 0.5 volt sampai dengan 2 volt.

TRIAC yang akan digunakan pada komponen ini adalah TRIAC BTA 12

Gambar 2.10 TRIAC BTA 12

D. Komponen indikator tegangan 5V

Indikator merupakan petunjuk atau keterangan, dalam hal ini kita akan

membahas indikatror pada rangkaian simulasi yang akan dibuat dengan tegangan

input 5V, maka komponen yang diperlukan dalam rangkaian indikator tersebut

adalah :

1. Resistor 470 Ω,

2. Lampu led

Page 38: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

24

3. Kabel jumper

4. Papan PCB berlubang

E. Software Arduino

Arduino Uno dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino . Pada

ATMega328 di Arduino terdapat bootloader yang memungkinkan Anda untuk

meng-upload kode baru untuk itu tanpa menggunakan programmer hardware

eksternal.

IDE Arduino adalah software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan

Java. IDE Arduino terdiri dari:

1. Editor program, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis

dan mengeditprogram dalam bahasa Processing.

2. Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa

Processing) menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah mikrokontroler

tidak akan bisa memahami bahasa Processing. Yang bisa dipahami oleh

mikrokontroler adalah kode biner. Itulah sebabnya compiler diperlukan

dalam hal ini.

3. Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam

memory didalam papan Arduino.

Sebuah kode program Arduino umumnya disebut dengan istilah

sketch. Kata“sketch” digunakan secara bergantian dengan “kode program”

dimana keduanya memiliki arti yang sama. (http://www.arduino.cc)

Page 39: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

25

Gambar 2.11 Bahasa pemograman arduino berbasis bahasa C

Seperti yang telah dijelaskan diatas program Arduino sendiri

menggunakan bahasa C. walaupun banyak sekali terdapat bahasa pemrograman

tingkat tinggi (high level language) seperti pascal, basic, cobol, dan lainnya.

Walaupun demikian, sebagian besar dari paraprogramer profesional masih tetap

memilih bahasa C sebagai bahasa yang lebih unggul, berikut alasan-alasannya:

Bahasa C merupakan bahasa yang powerful dan fleksibel yang telah

terbukti dapat menyelesaikan program-program besar seperti pembuatan

sistem operasi, pengolah gambar (seperti pembuatan game) dan juga

pembuatan kompilator bahasa pemrograman baru.

Page 40: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

26

Bahasa C merupakan bahasa yang portabel sehingga dapat dijalankan di

beberapa sistem operasi yang berbeda. Sebagai contoh program yang kita

tulis dalam sistem operasi windows dapat kita kompilasi didalam sistem

operasi linux dengan sedikit ataupun tanpa perubahan sama sekali.

Bahasa C merupakan bahasa yang sangat populer dan banyak digunakan

oleh programer berpengalaman sehingga kemungkinan besar library

pemrograman telah banyak disediakan oelh pihak luar/lain dan dapat

diperoleh dengan mudah.

Bahasa C merupakan bahasa yang bersifat modular, yaitu tersusun atas

rutin-rutin tertentu yang dinamakan dengan fungsi (function) dan fungsi-

fungsi tersebut dapat digunakan kembali untuk pembuatan program-

program lainnya tanpa harus menulis ulang implementasinya.

Bahasa C merupakan bahasa tingkat menengah (middle level language)

sehingga mudah untuk melakukan interface (pembuatan program antar

muka) ke perangkat keras.

Struktur penulisan program dalam bahasa C harus memiliki fungsi utama,

yang bernama main(). Fungsi inilah yang akan dipanggil pertama kali pada

saat proses eksekusi program. Artinya apabila kita mempunyai fungsi lain

selain fungsi utama, maka fungsi lain tersebut baru akan dipanggil pada

saat digunakan.

Oleh karena itu bahasa C merupakan bahasa prosedural yang

menerapakan konsep runtutan (program dieksekusi per baris dari atas ke

bawah secara berurutan), maka apabila kita menuliskan fungsi-fungsi lain

Page 41: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

27

tersebut dibawah fungsi utama, maka kita harus menuliskan bagian

prototipe (prototype), hal ini dimaksudkan untuk mengenalkan terlebih

dahulu kepada kompiler daftar fungsi yang akan digunakan di dalam

program. Namun apabila kita menuliskan fungsi-fungsi lain tersebut diatas

atau sebelum fungsi utama, maka kita tidak perlu lagi untuk menuliskan

bagian prototipe diatas. (Djuandi, Feri. (2011) )

Selain itu juga dalam bahasa C kita akan mengenal file header, biasa

ditulis dengan ekstensi h(*.h), adalah file bantuan yang yang digunakan untuk

menyimpan daftar-daftar fungsi yang akan digunakan dalam program. Bagi anda

yang sebelumnya pernah mempelajari bahasa pascal, file header ini serupa dengan

unit. Dalam bahasa C, file header standar yang untuk proses input/output adalah

<stdio.h>.

Perlu sekali untuk diperhatikan bahwa apabila kita menggunakan file

header yang telah disediakan oleh kompilator, maka kita harus menuliskannya

didalam tanda‘<’ dan ‘>’ (misalnya <stdio.h>). Namun apabila menggunakan file

header yang kita buat sendiri, maka file tersebut ditulis diantara tanda “ dan ”

(misalnya “cobaheader.h”). perbedaan antara keduanya terletakpada saat

pencerian file tersebut. Apabila kita menggunakan tanda <>, maka file tersebut

dianggap berada pada direktori deafault yang telah ditentukan oleh kompilator.

Sedangkan apabila kita menggunakan tanda “”, maka file header dapat kita dapat

tentukan sendiri lokasinya.

Page 42: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Penelitian

1. Waktu Penelitian

Waktu yang dicapai pada penelitian ini selama 1 bulan untuk

Perancangan Traffic Light Berbasis Mikrokontroler dan TRIAC.

2. Tempat Penelitian

Tempat penelitian ini dilakukan di labolatorium teknik elektro Universitas

B. Tahapan Penelitian

Tahapan yang dilakukan dalam perancangan Traffic Light berbasis

mikrokontroler dan TRIAC, yaitu;

1. Studi Pendahuluan

Mengadakan bimbingan dengan dosen pembimbing mengenai

judul dan topik pembahasan yang diarahka untuk dapat merancang Traffic

Light berbasis Mikrokontroler dan TRIAC.

2. Data kepustakaan

Pengupulan data-data dengan jalan dan membaca dan mempelajari

berbagai literatur-literatur, tulisan-tulisan, dan baha-bahan kuliah yang

diperoleh selama mengikuti perkuliahan guna memperoleh landasan teori

yang berkaitan dengan materi yang menjadi pembahasan dalam penulisan

tugas akhir ini.

28

Page 43: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

3. Penelitian lapangan (field research)

Penelitian yang dilakukan secara langsung terhadap objek

penelitian yaitu dapat merancang Traffic Light berbasis Mikrokontroler

dan TRIAC.

4. Tahapan perancangan

Dalam perancangan alat tugas akhir yang berjudul “perancangan

Traffic Light berbasis Mikrokontroler dan TRIAC” maka dibuat blok

diagram ditunjukkan pada gambar dibawah ini :

Gambar 3.1 Blok diagram alat

C. Alat dan Bahan Penelitian

Adapun alat-alat yang sangat penting pada perancangan Traffic Light

berbasis Mikrokontroler dan TRIAC adalah sebagai berikut :

a. Alat

Tabel 3.1 Alat yang digunakan dalam penelitian

NO Alat Jumlah

1 Obeng 1

2 Tang kombinasi 1

3 Avometer 1

TeganganPLN

Adaptor Mikrokontroller

LEDIndikator

KomponenTRIAC

TrafficLight

29

Page 44: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

4 Gergaji kayu 1

5 Solder dan Timah 1

b. Bahan

Tabel 3.2 Bahan yang diguanakan dalam penelitian

No Bahan Jumlah

1 MCB 1 Buah

2 Stop kontak 1 Buah

3 Papan PCB berlubang 2 Buah

4 Arduino uno 1 Buah

5 Lampu LED 12 Buah

6 Lampu pijar 12 Buah

7 Resistor 470 ohm 6 Buah

8 Resistor 1 K ohm 24 Buah

9 MOC 3041 6 Buah

10 TRIAC BTA 12 6 Buah

11 Kapasitor 400 V 6 Buah

12 Kabel jumper 14 Buah

13 Kabel tinggal 5 Meter

14 Adaptor 12 V DC 1 A 1 Buah

15 Pitting 12 Buah

30

Page 45: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

D. Diagram alir (Flowchart)

Flowchart adalah suatu metode untuk menggambarkan tahap-tahap

pemecahan masalah dengan mempresentasikan simbol-simbol tertentu yang

mudah dimengerti. Tujuan utama dari penggunaan flowchart adalah untuk

menggambarkan suatu tahapan penyelasaian masalah secara sederhana, terurai

dan jelas menggunakan simbol-simbol yang standar.

Tidak YA

YA

Gambar 3.2 Flowchart penelitian

Start

Selesai

Perancangan Driver

Pemilihan komponen

Pengujian programdan rancangan

31

Page 46: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

32

BAB IV

HASIL DAN ANALISIS

A. UMUM

Langkah awal dalam melakukan perancangan traffic light berbasis

mikrokontroller dan TRIAC adalah merancang sistem instalasi pada traffic light dan

merancang komponen TRIAC dan komponen tambahannya. Selanjutnya melakukan

control melalui aplikasi arduino.

1. Sistem instalasi pada trafic light yang mengunakan TRIAC.

Trafic light dapat bekerja 24 jam non stop selama tidak terjadi kerusakan

dalam program maupun kerusakan-kerusakan yang bersifat mekanis. Instalasi pada

trafic light merupakan salah satu objek yang bersifat mekanis, maka perlu

diperhatikan pemasangan instalasi yang sesuai standar. Hal ini merupakan langkah

awal dalam perancangan traffic light berbasis mikrokontroller dan TRIAC.

Perancangan ini mengabil contoh atau simulasi pada jalan simpang empat,

dimana pada kondisi jalur yang saling berhadapan perintah lampu akan sama,

begitupun dengan arah yang ada disebelah kiri dan kanan, jalur yang berlawanan

tersebut akan sama perintahnya. Maka instalasi yang digunakan adalah

menggunakan rangkaian seri paralel pada setiap jalur yang berhadapan.

Page 47: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

33

Gambar 4.1 instalasi traffic light menggunakan komponen TRIAC

2. Rangkaian TRIAC dan komponen tambahannya

Untuk menunjang suplai tegangan 220 VAC, maka harus menghubungkan

output pada pin arduino ke input rangkaian TRIAC serta komponen tambahannya.

TRIAC membutuhkan komponen tambahan di antaranya :

1. Resistor 1k Ohm

2. IC MOC 3041

3. Kapasitor 400 VAC

4. Serta TRIAC yang digunakan adalah BTA 12

R 1k R 1k

TRIAC BTA 12 R 1k

C

+

R 1k

Gambar 4.2 Rangkaian suplai tegangan 220 V

TRIAC3041

Page 48: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

34

Gambar 4.3 Rangkaian alat secara fisik

Pada gambar 4.3 diatas yaitu rangakaian suplai tegangan 220 V menjelaskan

bahwa input tegangan yaitu 5 V dari enam keluaran pin arduino yang masuk ke kaki

MOC 3041 akan melalui resistan 1K Ohm dan kaki 2 dari MOC 3041 adalah

keluaran dari ground arduino. output atau keluaran pada rangkaian ini saat setelah

arus melalu TRIAC dan kapasitor, untuk masing-masing keluaran yang berasal dari

MT2 pada TRIAC yang sebelumnya dihubungkan melalui arus phasa pada keluaran

PLN yang akan menjadi keluaran negative dan di jumper pada masing masing

keluaran MT2. Sedangkan MT1 pada TRIAC akan menjadi output atau keluaran

positif setelah melalui kapasitor.

B. Rangkaian skematik mikrokontroller arduino atmega 328

ATmega 328 merupakan chip mikrokontroller 8-bit berbasis AVR-RISC

buatan Atmel. Chip ini memiliki 32 kb memoei ISP flash dengan kemampuan baca-

tulis atau read write, 1 KB EEPROM, dan 2 KB SRAM. Dari kapasitas memori flash

nya yang sebesar 32 KB itulah chip ini diberi nama ATmega328.

Page 49: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

35

Gambar 4.4 Skematik arduino 328P

Page 50: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

36

Dengan melakukan percobaan ini maka, keluaran atau output pada

mikrokontroller yang digunakan adalah menggunakan 6 keluaran pin dan 1 kuluaran

pin ground, pin 13 untuk lampu merah1, pin 12 untuk lampu kuning1, pin 11 untuk

lampu hijau1, pin 10 untuk lampu merah2, pin 9 untuk lampu kuning2, serta pin 7

untuk lampu hijau2.

1. Indikator Led

Indikator dibutuhkan pada setiap bahan alat yang ingin dirancang, karena

merupakan petunjuk atau keterangan tertentu, untuk keluaran pin arduino maka perlu

memasangkan led indikator.

Gambar 4.4 Rangkaian indikator LED

Page 51: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

37

C. Kontrol traffic light menggunakan sofware arduino

Untuk mengatur delay dan led delay pada lampu maka harus menggunakan

integrated devolepment enviroment, merupakan perangkat lunak yang disiapkan oleh

arduino untuk perancangan. Perangakat lunak ini disediakan secara gratis dan bisa

didapat secara langsung pada halaman resmi arduino yang bersifat open-scure.

Pada perancangan ini, perintah program untuk durasi lampu hijau dan merah

menyala yaitu 10 detik dan perintah program untuk lampu kuning menyala yaitu 2

detik. dan berikut merupakan listing program yang disertai keterangan pada tiap-tiap

perintah program :

1. int ledDelay = 10000; // lampu menyala 10 detik

2. int redPin = 10; // pin keluaran lampu merah 1

3. int yellowPin = 9; // pin keluaran lampu kuning 1

4. int greenPin = 7; // pin keluaran lampu hijau 1

5. int merah = 13; // pin keluaran lampu merah 2

6. int kuning = 12; // pin keluaran lampu kuning 2

7. int hijau = 11; // pin keluaran lampu hijau 2

8. void setup()

//lampu 2

9. pinMode(merah,OUTPUT);

10. pinMode(kuning,OUTPUT);

11. pinMode(hijau,OUTPUT);

Page 52: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

38

//lampu 1

12. pinMode(redPin,OUTPUT);

13. pinMode(yellowPin,OUTPUT);

14. pinMode(greenPin,OUTPUT);

15. void loop()

16. digitalWrite(redPin,HIGH); // lampu merah 1 menyala

17. digitalWrite(hijau,HIGH); // lampu hijau 2 menyala

18. delay(ledDelay); // delay

19. digitalWrite(hijau,LOW); // lampu hijau 2 mati

20. digitalWrite(kuning,HIGH); // lampu kuning 2 menyala

21. delay(2000); // delay 2 detik

22. digitalWrite(redPin,LOW); // lampu merah 1 mati

23. digitalWrite(kuning,LOW); // lampu kunign 2 mati

24. digitalWrite(merah,HIGH); // lampu merah 2 menyala

25. digitalWrite(yellowPin,HIGH); // lampu kuning 1 menyala

26. delay(2000); // delay 2 detik

27. digitalWrite(yellowPin,LOW); // lampu kuning 1 mati

28. digitalWrite(greenPin,HIGH); // lampu hijau 1 menyala

29. delay(ledDelay); // delay

30. digitalWrite(greenPin,LOW); // lampu hijau 1 mati

31. digitalWrite(yellowPin,HIGH); // lampu kuning 1 menyala

32. delay(2000); // delay 2 detik

33. digitalWrite(merah,LOW); // lampu merah 2 mati

34. digitalWrite(yellowPin,LOW); // lampu kuning 1 mati

35. digitalWrite(redPin,HIGH); // lampu merah 1 menyala

Page 53: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

39

36. digitalWrite(kuning,HIGH); // lampu kuning 2 menyala

37. delay(2000); // delay 2 detik

38. digitalWrite(kuning,LOW); // lampu kuning 2 mati

39. digitalWrite(hijau,HIGH); // lampu hijau 2 menyala

40. delay(2000); // delay 2 detik

Listing program diatas kemudian diinput ke perangkat lunak arduino yaitu

integrated devolepment enviroment.

Gambar 4.6 Aplikasi IDE arduino

Pada gambar 4.6 diatas menjelaskan tentang proses upload telah selesai dan

sudah tidak ada koreksi, sesuai pada keterangan “Done complling” yang telah terterah

pada gambar.

Page 54: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

40

D. Pengujian alat dan analisa

D.1 Pengujian alat komponen TRIAC dan komponen tambahannya sesuai prosedur

dan data hasil percobaan.

Gambar 4.7 Gambar rangkaian TRIAC dan komponen tambahannya

Pada pengujian alat ini kita dapat mengetahui keluaran dan masukan tegangan

pada tiap-tiap rangkaian TRIAC dan komponen tambahannya. Komponen yang

terdiridari 4 buah resistor 1k Ω TRIAC BTA 12, kapasitor 400 V, dan MOC 3041.

Tabel 4.1 data hasil percobaan rangkaian TRIAC dan komponen tambahannya.

Komponen TRIAC Tegangan Input Tegangan output

1 5 V DC 220 V AC

2 5 V DC 220 V AC

3 5 V DC 220 V AC

4 5 V DC 220 V AC

5 5 V DC 220 V AC

6 5 V DC 220 V AC

Page 55: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

41

Arus PLN

ᴓ N

Gambar 4.8 Rangkaian komponen TRIAC ke masing-masing lampu

Page 56: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

42

Hasil analisa menunjukkan bahwa Sumber tegangan dari PLN 220V yang

diubah melalui power supplay adaptor 12V dan masuk kedalam input tegangan

mikrokontroller arduino ATmega 328P, dimana mikrokontroller tersebut

menghasilkan tegangan keluaran 5V yang dihubungkan kedalam input rangkaian

komponen TRIAC dan komponen tambahannya. Lalu keluaran pada komponen

TRIAC yang mampu menyalakan lampu 10 W adalah keluaran tegangan 220V,

dimana sebelumnya komponen TRIAC tersebut dilalui arus phasa pada sumber

tegangan 220V pada keluaran komponen itu.

Page 57: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

44

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

Kesimpulan yang diambil pada perancangan traffic ligh berbasis

microkontroler dan TRIAC, setelah pengujian adalah:

1. Traffic light yang menggunakan mikrokontroller sebagai kontrolnya, serta

TRIAC sebagai penyuplai tegangan yang layak digunakan, karena mampu

mengangkat beban hingga 2600 WATT.

2. Sistem instalasi pada traffic light yang berbasis mikrokontroller dikontrol

menggunakan mikrokontroller atmega 328P, dan TRIAC serta komponen

tambahannya menjadi penyuplai tegangan 220 VAC.

B. Saran

Setelah melakukan penelitian diperoleh beberapa hal yang dapat dijadikan

untuk melakukan penelitian lebih lanjut, yaitu :

1. Masih perlu diadakan riset lebih lanjut tentang perbandingan pengoprasian traffic

light yang berbasis mikrokontroller dan yang berbasis PLC.

Page 58: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

45

2. Untuk sumber tegangan yang lebih baik kedepannya, maka sebaiknya

menggunakan solar cell, disamping instalasi yang mudah, juga mampu

menghemat energi.

3. Mengembangkan smart trffic light dengan tetap menggunakan mikrokontroller

sebagai kontrol dan tetap menggunakan TRIAC BTA 12 sebagai penyuplai

tegangan, sebab dalam keluaran komponen tersebut mampu mengangkat beban

2600 VAC.

Page 59: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

46

DAFTAR PUSTAKA

Atabiq Fauzan. 2008. Pengatur Beban Elektronis (Electronic Load Controller).

Makalah Skripsi. Yogyakarta. UGM.

Bejo, Agus. 2007. C & AVR Rahasia kemudahan Bahasa C dalam

mikrokontroler ATMega8535. Yogyakarta: Graha Ilmu.

Budiharto, widodo, Gamayel, Rizal. 2007. Belajar Sendiri 12 Proyek

Mikrokontroler Untuk Pemula. Jakarta: Elex media komputindo.

Djuandi, Feri, 2011. Pengenalan Arduino. Jakarta: Penerbit Elexmedia.

Eko Putra, Agfianto. 2006. Belajar Mikrokontroler AT89S51/52/55 Teori dan

Aplikasi. Yogyakarta : Gava Media

Fungsi kaki-kaki Triac, dan Grafik karakteristik Triac.

http://elektronikadasar.web.id/komponen/definisi-dan-prinsip-kerja-triac/.

Diakses pada tanggal 1 Juni 2014.

Pankaj kapoor, Lobzang Phunchok, Sunandan Kumar. 2012. Frequency Control

Of Micro Hydro Power Plant Using Electronic Load Controller.

International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA) .

Department of Electrical Engineering, NIT Hamirpur

Page 60: SKRIPSI PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT BERBASIS MIKROKONTROLLER

LAMPIRAN

Proses perakitan rangkaian serta instalasi pada lampu

Rangkaian alat secara utuh