1 MIKROKONTROLER AT89C51 SEBAGAI KENDALI OTOMATIS

iteks Intuisi Teknologi dan Seni ISSN 1978‐2497 MIKROKONTROLER AT89C51 SEBAGAI KENDALI OTOMATIS MESIN
MEMBUAT CERIPING
Oleh:
Priyono Yulianto
Jurusan Teknik Elektro FT- Unwiku Purwokerto
e-mail [email protected]
ABSTRACT
Microcontroller applications are consumer products or factory machines consist
of a small board that contains the microcontroller and support chips for controlling the
mechanism.
The intelligence system of a microcontroller and a memory for the program and
designed peculiarly for the application of control system. One the application example
is to controlling process cutting of potato, banana, cassava and others to be made
ceriping. Controller of this system can be operation manually and automatically and
can be controlled from long distance use control remote. Components controller the
used is : microcontroller AT 89C51, optocoupler, control remote, counter circuit and
interfacing a 7-segment display with hardware decoding, reset circuit and also directcurrent motor for the movement of cutter knife and the movement konveyor.
This system is designed can be setting to slice potato raw material, banana,
cassava counted 10, 50, 100 and 150 cutting of ceriping.
Key words: microcontroller, optocoupler, control remote, counter circuit and
interfacing a 7-segment display
I.
PENDAHULUAN
Untuk mendapatkan kemudahan dalam proses pekerjaan manusia, pemanfaatan
alat elektronik secara digital sangat cocok untuk dikembangkan dalam berbagai aspek
kehidupan. Salah satunya penerapan sistem digital ini dalam alat pemotong kentang,
pisang dan ubi kayu untuk dibuat ceriping yang saat ini masih menggunakan peralatan
konvensional yaitu secara manual dan hasilnya terbatas. Peralatan pemotong ceriping
konvesional disini akan dikembangkan dengan menambahkan rangkaian elektronik
yang berbasis sistem digital. Dengan sistem digital ini kita dapat melakukan
pemotongan tanpa harus takut jarinya terpotong dengan kata lain lebih aman digunakan.
Dan dengan sistem ini juga dapat memperoleh kemudahan dalam pengoperasiannya
karena berbasis sistem kendali secara otomatis.Proses pembuat ceriping dapat
dioperasikan secara manual dan dapat dikendalikan secara otomatis mengunakan
remote sebagai pengendali jarak jauh dan serta segmen seven sebagai penampil jumlah
irisan ceriping.
Penelitian ini bertujuan untuk membuktikan bahwa mikrokontroler 89C51 dapat
digunakan sebagai kendali otomatis pada mesin pembuat sriping sehingga diharapkan
dapat membantu usaha kecil dan menengah ( UKM ) dalam meningkatkan
produksinya.
1
iteks Intuisi Teknologi dan Seni II.
ISSN 1978‐2497 METODELOGI PENELITIAN
Penelitian ini diharapkan dapat diselesaikan melalui tahap-tahap sebagai berikut :
• Proses perancangan alat yang dilakukan tiap-tiap blok dan secara keseluruhan
dalam bentuk suatu sistem kendali.
• Membuat diagram alir dan program untuk mengendalikan sistem,
mendownload program tersebut kedalam mikrokontroler AT89C51
• Pengujian dan menganilisis ujuk kerja alat.
Secara umum mesin pembuat ceriping otomatis ini terdiri dari 2 bagian utama,
yaitu bagian mekanik dan bagian elektronis. Bagian mekanik mesin ini terdiri dari
pisau pemotong yang berfungsi untuk mengiris pisang, kentang atau ubi dan konveyor
untuk membawa hasil pemotongan ke tempat tempat penggorengan. Bagian elekrtonis
berfungsi sebagai pengendali yang terdiri dari serangkain komponen elektronik.
Blok diagram mikrokontroler AT89C51 sebagai kendali otomatis mesin membuat
ceriping dapat ditunjukan pada Gambar 1.
Sensor
Rangakaian kendali
Output
optokopler
(remot & mokrokontroler)
( motor )
Reset
Gambar 1. Blok diagram rangkaian pengendali membuat ceriping
Optokopler
optocoupler merupakan suatu sensor yang bekerja berdasarkan picu cahaya dan
terdiri dari dua bagian yaitu transmitter dan receiver. Dasar rangkaian optocoupler
dapat ditunjukkan seperti pada Gambar 2.
Gambar 2. Rangakaian optocoupler
2
iteks Intuisi Teknologi dan Seni ISSN 1978‐2497 Bagian pemancar atau transmitter dibangun dari sebuah led infra merah untuk
mendapatkan ketahanan yang lebih baik dari pada menggunakan led biasa dan
phototransistor sebagai penerima atau receiver cahaya
Phototransistor sebagai saklar yang dikendalikan oleh cahaya dipancarkan oleh
LED. Output dari optocoupler ini hanya dua macam tegangan, bila tegangan input yang
masuk lebih besar dari tegangan referensi maka keluaran dari optocoupler adalah
sebesar Vcc. Tetapi apabila Vin lebih kecil dari tegangan referensi optocoupler , maka
optocoupler tersebut akan mengeluarkan tegangan sebesar 0 Volt.
Remote kontrol
Remote kontrol terdiri dari 2 bagian utama yaitu Transmitter dan receiver.
Rangkaian transmitter gelombang radio digunakan untuk mengirimkan sinyal analog
dan digital, berupa gelombang elektromagnetik yang dibawa oleh sebuah pembawa
frekuensi untuk selanjutnya dimodulasikan pada sebuah modulator yang diproses
dengan menumpangkan sinyal - sinyal informasi terhadap gelombang pembawa yaitu
berupa gelombang AM dan FM..
Untuk meningkatkan daya pancar maka dilakukan dengan menambahkan
rangkaian penguat sinyal modulasi. Rangkaian AM hanya mampu memodulasikan
frekuensi tengah / middle, pemodulasian ini dilakukan pada akhir rangkaian bukan awal
rangkaian seperti halnya pada sistem FM.
Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah suatu untai terintegrasi ( IC ) atau chip yang bekerja
dengan program, dirancang secara khusus untuk aplikasi sistem kendali.
89C51 terdapat 32 jalur port yang dikelompokkan dalam 4 buah port masingmasing 8 bit dan dapat diprogram secara individual maupun bebas sebagai input atau
output dan dapat dikonfigurasikan secara dinamis lewat perangkat lunak.
Memori chip berisi sejumlah lokasi memori dimana data dalam bentuk bit
tersimpan. Secara normal setiap lokasi akan menyimpan bilangan atau kata 8-bit (1
byte). Meskipun dua memory chip 4-bit, empat memori chip 2-bit atau delapan memori
chip 1-bit dapat digunakna secara paralel. Setiap lokasi memiliki alamat untuk 16-bit (
2 byte ) sehingga mempunyai kapasitas alamat 0000 sampai ffff, atau 216 = 65536 = 64
K alamat. Satu byte tertinggi dari alat, yaitu bit A8 sampai bit A15 (dua digit
heksadesimal disebelah kiri) disebut sebagai halaman ( page ). Contoh, alamat 002F ada
pada alamat 00 ( halaman nol ) dan alamat 2B53 pada halaman 2B dengan demikian
terdapat 28 = 256 halaman memori yang setiap halamannya berisi 28 = 256 lokasi.
Rangkaian Sensor
Sensor penghitung pada pisau pemotong ceriping merupakan hal yang penting
untuk mencacah, terdiri dari optocopler, hambatan, sumber tegangan dan Schmitt
trigger, optocoupler ini berfungsi untuk mendeteksi berapa kali pisau bergerak
memotong bahan. Jika cahaya pada sensor tidak terhalang maka bagian sensitif cahaya
akan menurunkan hambatannya seakan-akan terhubung singkat dengan ground dan
berlogika “0”. Saat pemancar dan penerima cahaya terhalang pada bagian penerima
berhambatan besar sehingga output akan berlogika “1”. Rangkaian sensor dapat
ditunjukkan seperti pada gambar 4.
3
iteks Intuisi Teknologi dan Seni ISSN 1978‐2497 +5V
IN V E R T E R
1K
K e IC 7 4 L S 9 0
O PTO C O UPLER
1K
Gambar 4. Rangkaian sensor
Remote kontrol
Remote kontrol yang digunakan terdiri dari sebuah saklar on/off dan 4 buah
tombol, fungsi dari tombol – tombol tersebut adalah untuk memberi inputan berapa
banyak jumlah potongan yang harus dikerjakan oleh mesin pemotong ceriping tersebut.
Yang pertama adalah tombol test berfungsi untuk mencoba kondisi pisau apakah telah
siap untuk digunakan dan apakah potongannya sempurna.jumlah potongan yang
dilakukan pada perintah tombol ini adalah sebanyak 10 kali potongan. Tombol ke-2
sampai ke-4 adalah jumlah banyaknya potongan dari 50,100 sampai 150 potongan.
Rangkaian pemancar AM
Rangkaian osilator menggunakan komponen osilasi yaitu sebuah kristal. agar
mempunyai rentang frekuensi yang baik dan lebar harmonik yang cukup pendek.
Penguat osilator dapat diumpamakan seperti sebuah boster yang mampu
memperbesar daya pancar dari suatu pemancar. Dalam istilah radio komunikasi dikenal
dengan istilah boster. Rangkaian pemancar dapat ditunjukkan seperti pada gambar 5.
+3 V
3K9
330
IN4002
LED
S1
47pF
OSCILATOR
471pF
9
18 pF
100
5
S2
IC
TX-2B
Y5F2S
IN4001
IN4001
33
120K
14
IN4001
C945
11
100
S3
120K
39pF
1K
8
4
ANT
C945
103pF
3
3.3
33
473pF
IN4001
100
660
473 pF
12
1
100
S4
Gambar 5. Rangkaian pemancar
4
2pF
iteks Intuisi Teknologi dan Seni ISSN 1978‐2497 Penerima radio frekuensi
Bagian ini berfungsi untuk menerima pancaran frekuensi 32 Mhz dari remote
control dan medemodulasikannya hingga mampu dideteksi oleh bagian detector kode
atau pendekode untuk membagi dalam keluaran logika.
Penerima radio ini mempunyai satu buah transistor yang digunakan sebagai
penerima atau pendeteksi yang dikendalikan oleh sebuah koker osilator untuk menala
besar frekuensi yang dikehendaki oleh pengguna. Rangkaian ini mendeteksi frekuensi
32 MHz pada pemancar dan akan mendemodulasikan sinyal yang dipancarkan oleh
pemancar. Sebagai osilasi pendeteksi frekuensi adalah lilitan osilator yang mempunyai
jumlah lilitan sebanyak 5 lilitan dengan inti ferit dan dapat diset sampai frekuensi
setinggi 50 MHZ dan frekuensi bawah sampai 30 MHz sehingga untuk pemakaian
frekuensi diatas atau di bawah 32 MHz masih dimungkinkan. Rangkaian pemancar
dapat ditunjukkan seperti pada gambar 6.
Gambar 6. Rangkaian penerima
Rangkaian Pencacah dan Penampil
Rangkaian pencacah yang digunakan adalah IC 7490 tipe TTL mempunyai
tegangan kerja 6 Volt. Pin 14 dihubungkan ke Vcc dan pada pin 7 ke ground. IC ini
memberikan output pada IC Pendekode berupa sinyal yang sering disebut BCD melalui
pin 4,7,9 dan 12. IC ini mendapatkan input berupa detakan yang berasal dari clock
pewaktu melalui pin 1 dan juga tersedia sebuah input untuk reset, yaitu akan mereset
seluruh memori yang ada sehingga akan kembali pada keadaan awal yaitu angka biner
0000. Jika ditampilkan dalam bentuk desimal maka akan terlihat sebuah angka nol (0).
Rangkaian pencacah dapat ditunjukkan seperti pada gambar 7.
Rangkaian penampil menggunakan IC 74LS47, konfigurasi 7 segmen untuk
menghasilkan karakter-karakter desimal 0 s.d. 9. dibutuhkan suatu pendekode untuk
mengubah suatu bilangan dari bentuk biner menjadi desimal.
Dekoder BCD to 7 segmen digunakan untuk mengambil input BCD 4 bit dan
menghasilkan output yang akan melewatkan arus melalui segmen-segmen yang sesuai
untuk menampilkan digit desimal sehingga diharapkan jumlah irisan ceriping dapat
diketahui. Rangkaian Pencacah dan Penampil dapat ditunjukkan seperti pada gambar 7
dan gambar 8.
5
iteks Intuisi Teknologi dan Seni ISSN 1978‐2497 +5V
+5V
1
12
9
To
Counter
74LS90
Ke IC 74LS47
8
11
14
2
3
5
9
Ke IC 74LS47
8
7
10
11
14
2
3
5
To
Counter
74LS90
74LS90
Ke m ikrokontroler
A
B
C
D
3
4
5
7
1
2
6
8
16
13
12
11
10
9
15
14
A
B
C
D
E
F
G
DIGIT PULUHAN
1
12
9
Ke IC 74LS 47
8
7
10
A
B
C
D
E
F
G
DIGIT SATUAN
1
12
11
To
Counter
74LS90
Ke m ikrokontroler
A
B
C
D
3
4
5
7
1
2
6
8
16
13
12
11
10
9
15
14
74LS47
74LS90
Ke m ikrokontroler
16
13
12
11
10
9
15
14
74LS47
7
10
A
B
C
D
3
4
5
7
1
2
6
8
74LS47
5
74LS90
14
2
3
A
B
C
D
E
F
G
DIGIT RATUSAN
Gambar 7. Rangkaian Pencacah 74LS90
Gambar 8 Rangakaian Penampil
Mikrokontroler AT89C51
Mikrokontroler AT89C51 digunakan untuk mengendalikan secara otomatis
mesin pemotong ceriping. Hubungan rangkaian mikrokontroler 89C51 dan perlatan
yang lain dapat ditunjukan seperti pada Gambar 9.
+5V
Counter 74LS90
Counter 74LS90
vcc
A
B
C
D
A
B
C
D
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
Manual/Auto
P0.0
P0.1
P0.2
P0.3
P0.4
P0.5
P0.6
A
T
8
P3.0
P3.1 9
P3.2
P3.3 C P2.7
P3.4
P2.6
P3.5 5 P2.5
P2.4
P3.6
P3.7 1 P2.3
P2.2
P2.1
P2.0
Reset
A
B
C
D
10
100
50
150
Counter 74LS90
Gambar 9. Rangkaian mikrokontroler
6
iteks Intuisi Teknologi dan Seni ISSN 1978‐2497 Rangkaian penggerak motor ini memanfaatkan prinsip kerja sebuah transistor
yaitu transistor sebagai saklar. Tansistor berfungsi untuk mengaktifkan relay sesuai
dengan perintah dari mikrokontroler yang selanjutnya akan menggerakkan motor, baik
motor penggerak pisau pemotong maupun motor konveyor. Transistor yang digunakan
adalah tipe C9013. transistor ini terpasang secara paralel.
Gambar 10. Skematik alat membuat ceriping
Diagram alir
Pada alat pemotong ceriping ini terdapat suatu proses yang memiliki alur yang
dapat digambarkan dalam sebuah diagram alir dimana proses ini dimulai Diagram alir
cara kerja alat dapat ditunjukkan seperti pasa Gambar 11.
Prinsip kerja pemotong ceriping ini sangat sederhana yaitu power on maka
semua sistem dalam keadaan ready, pada posisi ini motor konveyor telah aktif bekerja.
Untuk memulai suatu perintah pemrosesan maka tekan tombol pemilih antara auto atau
manual. Apabila dipilih posisi auto maka program akan mejalankan proses pengerjaaan
secara otomatis. Pemilihan tombol pemilih akan menentukan jumlah potongan ceriping.
misal ditekan tombol test maka pisau pemotong akan memotong bahan pembuatan
ceriping sebanyak 10 potongan, hal ini dapat dilihat pada penampil. Kemudian mikro
akan memproses perintah selanjutnya apakah akan diulang atau delay 10 detik. Proses
tersebut akan berulang terus sanpai ditekan tombol reset.
Variasi jumlah potongan dilengkapi 3 tombol pemilihan yaitu 50 potongan, 100
potongan dan 150 potongan, semua sistem kerja sama seperti tombol test hanya jumlah
potongannya yang berbeda karena counter akan mencacah lebih banyak. Apabila
tombol reset ditekan maka ada dua pilihan yaitu dapat memilih jumlah potongan yang
lain atau mengakhiri proses auto dengan mengganti dengan proses manual.
7
iteks Intuisi Teknologi dan Seni ISSN 1978‐2497 Gambar 11 Diagram alir sistem kerja alat
III. ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Pengujian Sensor
Dalam pengujian rangkaian sensor membutuhkan ketelitian dalam mengatur
tegangan maupun arus, karena kepekaan sensor dalam menangkap atau mendeteksi
cahaya tergantung dari tegangan maupun arus pada optocoupler dan variabel resistor.
Bila sensor mendapatkan cahaya sesuai dengan kepekaannya maka sensor akan
aktif. Pada saat aktif sensor tersebut memberi inputan kepada counter untuk mulai
melakukan pencacahan. Setelah proses pencacahan selesai dilakukan oleh rangakain
counter maka motor akan berhenti.
8
iteks Intuisi Teknologi dan Seni ISSN 1978‐2497 Pengujian remote kontrol
Pengujian remote kontrol dilakukan untuk mengukur berapa tegangan yang
dihasilkan oleh keluaran pengkode sebelum masuk pada rangkaian penguat, Hasil
pengkuran menunjukkan 3,23 volt
Jangkauan remote kontrol sangat dipengaruhi oleh battery, semakin kecil arus
maka semakin pendek jangkauannya. Pengendalian menggunakan remote control akan
berhasil jika jarak remote terhadap penerima tidak lebih dari 10 meter.
Pengujian Receiver
Receiver atau rangkaian penerima merupakan sebuah blok yang akan menerima
pancaran gelombang elektromagnetik yang berisi data-data informasi untuk
memerintahkan berapa banyak jumlah potongan yang akan dilakukan. Untuk
menterjemahkan data-data tersebut maka dimemerlukan rangkaian yang difungsikan
untuk mengubah data informasi menjadi perintah untuk mengendalikan switch yang
dihubungkan dengan pendekode.
Pada proses pengujian melibatkan rangkaian pengkode yang terdapat pada blok
remote kontrol. Keluaran rangkaian pendekode adalah tegangan sebesar 5 Volt yang
akan dimanfaatkan sebagai masukan pada rangkaian switching. Keluaran dari
pendekode ditentukan oleh tombol yang ditekan pada remote control, setiap tombol
mempunyai pasangan keluaran pada pendekode.
Pengujian Blok 7-Segment
Pengujian 7- Segment bertujuan untuk mengetahui apakah 7-Segment dapat
berfungsi dengan baik atau tidak yaitu dengan menghubungkan pin-pinnya ke port yang
diberikan program ke rangkaian BCD 7-segment untuk menampilkan berapa jumlah
potongan yang dilakukan oleh pisau pemotong sesuai yang diinginkan. Rangkaian BCD
ini memiliki tegangan sebesar 5 volt tetapi pada saat pengukuran dengan AVO meter
tegangan menunjukan sebesar 4,78 Volt. Dari pengukuran tersebut menunjukan bahwa
rangkaian dalam keadaan baik. Proses penampilan data dari rangakaian BCD pun dalam
keadan baik karena LED dapat menyala dengan sempurna.
Pengujian Mikrokontroler
Pengujian tegangan mikrokontroler dilakukan dengan cara mengukur tegangan di
titik-titik catu daya dengan menggunakan AVO meter digital, yaitu pada Vcc
dihubungkan dengan positif sedangkan pada ground dengan sisi negatif dengan
besarnya tegangan setelah diukur adalah + 5 Volt.
Pengujian port bertujuan mengetahui cara kerja dari masing-masing port dan
beberapa arus dari mikrokontroler yang digunakan sebagai output. pada port 0
dihasilkan arus 1,2 mA sedangkan pada port 1,2,3 arusnya 1,5 mA, data hasil pengujian
port-port mikrokontroler jika port digunakan sebagai port output.
Pengujian Alat
Pengujian Alat ini dilakukan untuk mengatuhui kerja dari alat secara keseluruhan.
Pengujian alat ini dilakukan dengan cara melakukan percobaan melakukan pemotongan
9
iteks Intuisi Teknologi dan Seni ISSN 1978‐2497 bahan yang akan dibuat ceriping. Sebagai contoh disini bahan baku kentang disetting
pada pemotongan 50x dan dilakukan 5x percobaan, jumlah potongan yang dihasilkan
adalah : 49, 48, 50, 50, 50. Jadi tingkat errornya adalah :
Tabel 1. Data hasil penelitian
Jumlah potongan
Yang diinginkan
10
50
100
120
n
∑
=
∑
=
Percobaan
Ke
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
Tampilan
7 - segmen
11
10
10
10
10
50
50
50
50
50
100
100
100
100
100
150
150
150
150
150
Jumlah potongan
Yang dihasilkan
11
9
10
10
9
49
48
50
50
50
99
100
98
99
100
148
149
147
149
150
x1 − y1 + x2 − y2 + x3 − y3 + ...... + x5 − y5
∑y
1
× 100%
50 − 49 + 50 − 48 + 50 − 50 + 50 − 50 + 50 − 50
250
× 100%
1+ 2 + 0 + 0 + 0
× 100%
250
= 1,2%
=
IV. KESIMPULAN
Hasil pengujian rangkaian dan alat maupun melalui simulasi program
mikrokontroler , memberikan kesimpulan sebagai berikut :
a. Sistem kendali mikrokontroler AT89C51 tersebut diatas yang dikembangkan
selama penelitian dapat menjalankan dan mengendalikan mesin pembuat
ceriping dengan effesien dan efektif
b. Dapat mengurangi tenaga kerja dan waktu proses pemotongan ceriping yang
signifikan dibandingkan dengan cara – cara yang konvensional. Faktor inilah
10
iteks Intuisi Teknologi dan Seni ISSN 1978‐2497 yang nantinya sangat diperhitungkan bagi pemakai terutama jika dikembangkan
dalam home industri.
DAFTAR PUSTAKA
Andi Nalwan, Paulus 2004, Panduan praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman
Mikrokontroler AT89C51, PT., Elek Media Komputindo, Jakarta.
Hodges, D.A.,1987. Analisis dan Dessain Rangkaian Terpadu Digital. Jakarta:
Penerbit Erlangga
Roger L. Tokheim, 1988, Digital Principle, McGraw Hill
Thompkins,WJ, 1992. Interfacing Sensors to IBM PC . Prentice Hall
Tocci and Widmer, 1998, Digital Systems: Principles and Applications, Prentice Hall,
7th ed
11