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 10F 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
10F 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
