rancang bangun kontrol peralatan listrik otomatis berbasis at89s51

RANCANG BANGUN KONTROL PERALATAN LISTRIK OTOMATIS
BERBASIS AT89S51
Isa Hamdan1), Slamet Winardi2)
1)Teknik
Elektro, Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
2)Sistem
Komputer, Universitas Narotama Surabaya
ABSTRAK
Penggunaan mikrokontroller terutama untuk fungsi yang berbasis waktu (Time) sebagai
pembanding menjadi sangat relevan dengan peralatan yang akan difungsikan berdasarkan waktu
juga. Kontrol peralatan listrik yang mengenal dua kondisi ON/OFF bisa digunakan sebagai salah
satu aplikasi dari pemanfaatan mikrokontroller sebagai pusat kontrolnya. Pemanfaatan
mikrokontroller yang dikombinasikan dengan kontrol ON/OFF menjadi sangat dibutuhkan saat
mobilitas
pengguna
menjadi
semakin
meningkat,
sehingga
kemampuan
pengontrolan
peralatanpun harus diusahakan lebih fleksibel dalam pengaturannya. Pemanfaatan mikrokontroller
yang digunakan sebagai pusat kendali dari peralatan listrik yang penyalaannya berdasarkan waktu
untuk menentukan ON/OFF nya menjadi sangat menarik untuk terus menerus dikembangkan.
Kata Kunci : Waktu, Mikrokontroller, On/Off
peralatan listrik yang mempunyai dua
PENDAHULUAN
kondisi yaitu ON dan OFF.
Peralatan listrik adalah peralatan
dan
Kebutuhan akan kontrol listrik yang
berkembang sesuai dengan mobilitas
dapat diprogram ON/OFF sesuai dengan
penggunanya. Keberadaan kontrol dari
kebutuhan
peralatan listrik yang dapat diprogram
masalah. Sementara pemanfaatan dari
dengan
mikrokontroller
yang
senantiasa
berubah
mengambil
konsep
pengguna
adalah
untuk fungsi
suatu
tersebut
sudah memungkinkan.
pemrograman dan pembuatan aplikasi
dari mikrokntroller adalah sesuatu yang
Untuk keperluan itu akan dibuat
sangat diharapkan keberadaanya guna
kontrol peralatan listrik yang dapat di
menunjang
program ON/OFF nya sesuai dengan
peralatan
ON/OFF
mobilitas
listrik
adalah
diaplikasikan
pengguna
tersebut.
kontrol
pada
yang
hampir
keinginan
Kontrol
menggunakan
bisa
penggunanya
microkontroller
dengan
MCS
89S51 sebagai pusat kontrol peralatan.
semua
11
Jurnal Monitor, Vol. 1, No. 1, Juli 2012
peralatan listrik tersebut sesuai dengan
BLOK DIAGRAM SISTEM
Tahapan
awal
dari
jam
proses
dahulu
blok
diagram
telah
diprogram
sebelum
meningggalakan rumah.
perancangan alat adalah menentukan
terlebih
yang
dari
peralatan tersebut untuk memudahkan
Fungsi dari masing-masing diagram blok
penentuan detail dari pengerjaan alat
adalah sebagai berikut :
tersebut.
1. Mikrokontroler AT89S51
Mikrokontroler
menerima
berfungsi
untuk
perintah-perintah
dari
keypad serta menampilkan data ke
LCD
2. Tampilan LCD
Tampilan
LCD
menampilkan
digunakan
pilihan
untuk
output
dan
output yang sedang dijalankan.
3. Keypad
Keypad
Gambar 1. Blok Diagram Sistem
berfungsi
memasukkan
pilihan
untuk
output
dan
output yang akan dijalankan.
Cara kerja alat adalah, jika penghuni
4. Transistor Unit
rumah inigin meninggalkan rumah dalam
Transistor
jangka waktu kurang atau sama dengan
hubungkan
dua bulan maka dapat mengaktifkan
dan relay 12 V
kontrol peralatan tersebut dengan cara
unit
berfungsi
antara
meng-
mikrokontroller
5. Relay
mengeset peralatan yang iningin di
Relay berfungsi memberikan switch
hidupkan dalam jangka waktu tertentu.
ke
Misalnya;
memberikan tegangan 220 V
seorang
X
pergi
meninggalakan rumah dalam jangka 15
peralatan
listrik
dengan
6. Power Supply Unit
hari, pada hari ke 7, X ingin lampu
Power Supply unit akan memberikan
kamarnya menyala dari jam 6 sore
catu daya 5V ke mikrkontroller dan
sampai jam 6 pagi, sementara dia juga
catu daya relay. Indicator LED yang
ingin agar pompa penyiram tanamannya
mungkin
menyala setiap jam 4 sampai jam 5 sore.
menggunakan catu daya dari power
Di sisnilah alat pengendali peralatan
supply unit ini.
listrik tersebut bekerja untuk mengatur
12
terpasang
juga
Isa Hamdan, dkk : Rancang Bangun Kon …..
AT89S51) ini adalah untuk stabilitas
Mikrokontroler AT89S51
resonansi dari clock oscillator.
Dalam perancangan sistem ini
mikrokontroler sebagai otak dari seluruh
sistem dan rangkaian ditunjukkan pada
Power On-Reset
gambar dibawah ini dengan pembagian
Power
On-Reset
maksudnya
fungsi dari masing-masing port sebagai
adalah mikrokontroler akan melakukan
berikut :
reset pada saat power (catu daya)
diaktifkan (di On-kan). Rangkaian reset
+5 V
47 uF
terdiri dari sebuah kapasitor 10F dan
+
AT8 9 S5 1
EA/VP
RESET
10 K
30 pF
X1
12 MHZ
30 pF
X2
P30
P31
P32
P33
P34
P35
P36
P37
KEYPAD
sebuah resistor 10K dan sebuah switch
DATALCD
P00
P01
P02
P03
P04
P05
P06
P07
push button. Reset terjadi pada saat
transisi dari ‘high’ selama dua siklus
menuju ke ‘low’ yang dikenakan pada pin
P25
P26
P27
reset. Satu siklus mesin pada rangkaian
adalah
P20
P21
P22
P10
P11
P12
P13
P14
P15
P16
P17
=
OUTPUT
.
ALE/P
PSEN
2 siklus = 2 s
Dengan
2/3 RC = 0,6 x 10.000 x 10 . 10-6
mikrokontroler
= 0,06 detik = 60 ms
yang
digunakan adalah AT89S51 dengan seri
Waktu 60 ms sudah melebihi dari
24PC, yang berarti mikrokontroler ini
dapat
bekerja
sampai
minimum waktu ‘high’ yang diperlukan
frekuensi
untuk reset.
maksimal 24 MHz. Pada rangkaian
mikrokontroler
menggunakan
osilator
Tampilan LCD
internal (on chip oscillator) yang dapat
LCD dalam sistem ini digunakan
digunakan sebagai sumber clock CPU
dan
dirancang
untuk
bekerja
untuk
pada
data
pilihan
user
dalam
output
yang
diiinginkan. Pada saat sistem bekerja
buah kondensator bernilai 30 pF (nilai
dengan
mempermudah
menentukan
frekuensi (kristal) 12 MHz. Fungsi dari 2
disesuaikan
bernilai
adalah :
Pewaktuan Mikrokontroler
IC
kapasitor
10F dan resistor 10K, maka waktu high
Gambar 2. Minimum Sistem AT89S51
Chip
12
12
=
= 1 s
f kristal
12.000.000
LCD akan menampilkan pilihan output
sheet
yang sedang dijalankan serta waktu /
Jam yang terus bekerja. Rangkaian LCD
13
Jurnal Monitor, Vol. 1, No. 1, Juli 2012
dan hubungan dengan mikrokontroler
DOT MATRIK LCD
BACK LIGHT
A
DATA BUS
K
+5 V
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
VEE
VLCD
VCC
VSS
dari rangkaian LCD adalah sebagai
R /W
E
RS
DOT MATRIK LCD
ditunjukkan pada gambar 3. Penjelasan
berikut:
 Pin data LCD dihubungkan dengan
1K
1N001
port 0 mikrokontroler.
 Pin Vcc adalah catu daya positip
+5 V
DATA LCD
rangkaian LCD dihubungkan ke +5
Volt.
Gambar 3. Rangkaian LCD
 Pin Vss adalah ground rangkaian
LCD, dihubungkan ke ground power
Keypad
supply.
Keypad
digunakan
sebagai
 Pin Vee adalah pin yang berfungsi
interface antara user dan system. User
untuk mengatur tingkat kecerahan
akan memberikan pilhan output yang
LCD dengan menggunakan variable
diinginkan serta menampilkan
resistor 1K.
tersebut ketika sedang dijalankan.
 Pin
E
(enable)
berfungsi
untuk
mengontrol aktif tidaknya LCD yang
dihubungkan ke mikrokontroler port
1.5.
 Pin RS berfungsi untuk seleksi data
bus
sebagai
‘kontrol’,
‘data’
dan
atau
sebagai
dihubungkan
1
2
3
4
5
6
7
8
9
*
0
#
pilihan
P3.0 - P3.6
ke
mikrokontroler port 2.7
 Pin A adalah catu positip untuk lampu
Gambar 4. Konfigurasi Keypad 3X4
belakang LCD dihubungkan ke +5
Volt melalui dioda sebagai proteksi.
Dari rangkaian diatas dapat
 Pin K adalah ground untuk lampu
belakang
LCD,
dihubungkan
diperoleh 16 kemungkinan output
ke
yang dapat dilhat pada tabel berikut:
ground power supply.
Tabel 1. Coding Keypad 4X3
14
Isa Hamdan, dkk : Rancang Bangun Kon …..
Transistor Unit
Relay 12V DC
Transistor Unit adalah rangkaian
Relay
12
V
digunakan
untuk
gabungan antara transistor dan resistor
mengontrol tegangan yang lebih besar,
serta pengaman dioda yang digunakan
yaitu dari tegangan tegangan
220 V.
sebagai saklar ke relay, sehingga setiap
output yang dikirim dari mikrokontroller
dapat
menyalakan
relay
melalui
transistor unit.
DARI RELAY 5 V
IN 4001
IN 4001
330 OHM
Gambar 7. Rangkaian Relay 12V DC
A 733
A 733
A 733
330 OHM
330 OHM
Power Supply Unit
Power supply unit ini digunakan
DARI P2.0 - P2.2
untuk memberikan catu daya ke semua
Gambar 5. Rangkaian Transistor Driver
rangkaian yang terkait. Catu daya dibuat
stabil dengan cara menambahkan IC
Relay 5V DC
7805 untuk catu 5 Volt dan 7812 untuk
Relay merupakan switch magnetic
yang
di
gunakan
untuk
catu
mengontrol
12
digunakan
tegangan yang lebih besar, yaitu dari
Volt.
Transformer
yang
dalam
pembuatan
power
supply unit ini adalah Transformer AC
tegangan 12 V mengontrol tegangan
220 V pada bagian Primernya dan 12 V
220 V.
dengan center tapenya pada bagian
DARI POWER SUPPLY
+ 5 V DC
sekundernya.
DC 12 V
DC 12 V
C1
C1
KE R1
DC 12 V
C1
KE R1
KE R1
KE TRANSISTOR UNIT
Gambar 6. Rangkaian Relay 5V DC
Gambar 8. Power Supply Unit
15
Jurnal Monitor, Vol. 1, No. 1, Juli 2012
Kestabilan
catu
daya
sangat
menentukan kehandalan dari pembuatan
system
proses
yang
akan dibuat sehingga
perancangan
mebutuhkan
yang
beberapa
dibuat
percobaan
sebelum dibuat suatu rangkaian baku
yang sudah teruji.
Perangkat Lunak Sistem
Perangkat lunak menggunakan
bahasa tingkat rendah assembly
MCS
– 51. Agar program yang di buat sesuai
dengan perangkat keras yang telah di
buat, maka kiranya perlu di buat suatu
alur
program
sehingga
algoritma
program dapat terstruktur dan jelas. Alur
perancangan
perangkat
lunak
yang
dibuat hanya berdasarkan subrutin yang
akan digunakan mengingat keterbatasan
dari pemakaian flowchart itu sendiri yang
terbatas pada bagian – bagian yang
bersinggungan dengan input dan output
saja. Pemakaian flowchart yang terlalu
rumit justru sering menyulitkan kita untuk
memahami maksud dari program yang
Gambar 9. Flowchart Sistem
akan kita buat, karena keterbatasan dari
penggunaan
flowchart
itulah
penulis
Pengujian keypad
hanya membuat alur subrutinnya saja.
Pengujian keypad bisa dilakukan
diagram alur perancangan perangkat
dengan menggunakan software,
lunak sebagai berikut :
bila
tombol keypad di tekan, maka software
akan
membaca
data
dari
keypad,
misalnya angka 1 yang di tekan, maka
data #00 akan berubah menjadi #EE dan
bila ditabelkan sebagai berikut :
16
Isa Hamdan, dkk : Rancang Bangun Kon …..
Tabel 2. Data Keypad
Pengujian Relay 5V dan 12V
Pengujian relay / kontaktor di
lakukan dengan memberikan tegangan
kerja
pada
relay
/
kontaktor
dan
kemudian di lakukan pengujian pada
kontak – kontaknya.
Pengujian Transistor Unit
Pengujian
Transistor
Unit
di
lakukan dengan memberikan logic 1
pada base transistor dan ground pada
collectornya.
+ 12 V Dc
Gambar 11. Pengujian Relay
Tabel 4. Tabel Hasil Pengujian
IN 4001
Relay
A 733
330 OHM
Base
Collector
Gambar 10. Pengujian Transistor Driver
Pengujian Sistem
Tabel 3.Tabel Hasil Pengujian
Pengujian
Transistor
Input
Collector
0
Ground
Connect
1
Ground
Disconnect
di
lakukan
dengan memasang semua komponen
Switch
Base
Sistem
dalam sistem dan melakukan pengujian
pada tegangan operasional listrik yang
akan digunakan daam rumah tangga.
17
Jurnal Monitor, Vol. 1, No. 1, Juli 2012
peralatan
AT89S51
listrik
yang
otomatis
berbasis
merupakan
peralatan
bantu yang dapat digunakan sebagai
kontrol listrik otomatis yang menekankan
pada fungsi dan efisiensi dari penggunaan
sumber listrik dapat disimpulkan sebagai
berikut:
1.
Integrasi
dari
hardware
dan
software yang diaplikasikan pada
peralatan
untuk
fungsi
tertentu
ternyata cukup memberi manfaat
yang
bisa
digunakan
untuk
perbaikan kwalitas kehidupan.
2.
Gambar 12. Rangkaian Lengkap
Elektronika
digital
menitikberatkan
digiatalisasi
yang
pada
proses
sistem
yang
Pengujian satu sistem lengkap, diuji
menggunakan model logika 0 dan
dengan memberikan beban listrik yang
1, ternyata telah semakin handal
sebenarnya. Pengujian sistem dilakukan
dengan
dengan jalan membuat tabel uji yang
hardware dan software (Embeded)
kemudian dimasukkan sebagai bahan
secara lebih mudah dan murah.
untuk menguji apakah sistem yang telah
3.
Kontrol
dapat
diintegrasikannya
peralatan
listrik
yang
dibuat dapat berjalan dengan baik atau
memadai dan handal serta pintar
tidak.
juga semakin dibutuhkan terutama
demi
Tabel 5. Hasil Pengujian Sistem
meningkatkan
efisiensi
penggunaan energi listrik tersebut.
Set
Mulai
Sampai
Mulai
Sampai
Output
ON dari
hari ke
jam
jam
DAFTAR PUSTAKA
Hari ke
1
2
15
18
5
2
4
40
5
15
3
10
20
20
5
Bishop, Owen, 2004, Dasar - dasar
Elektronika.
Penerbit
PT.
Gelora
Aksara Pratama, Jakarta.
Kesimpulan
Malvino, P.A., 1995, Prinsip - prinsip
Dalam Penelitian ini telah di bahas
Elektronika,
Perancangan dan Pembuatan pengendali
Surabaya.
18
Penerbit
Erlangga,
Isa Hamdan, dkk : Rancang Bangun Kon …..
Putra, A. E., 2002, Belajar Mikrokontroler
AT 89C51/52/55 (Teori dan Aplikasi),
Penerbit Gava Media, Yogyakarta.
Deddy
S.,
48
Jam
Kupas
Mikrokontroler
MCS51
Tirtamihardja,
1996,
Tuntas
&
AVR
Elektronika
Digital, Penerbit Andi, Yogyakarta.
Wasito,
S.,
Elektronika
1995,
edisi
Vademekum
kedua,
Penerbit
Gramedia, Jakarta.
Sulhan S., Mudah dan Menyenangkan
Belajar Mikrokontroler, Penerbit Andi,
Yogyakarta, 2006
19