Sensor Optik Sebagai Saklar Otomatis Dalam Pengisian Sampel Gula Kedalam Box Dengan Menggunakan Mikrokontroller AT89S52

(1)

SENSOR OPTIK SEBAGAI SAKLAR OTOMATIS DALAM

PENGISIAN SAMPEL GULA KEDALAM BOX DENGAN

MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER AT89S52

TUGAS AKHIR

KHAIRUL ARIO UJANG 052408091

PROGRAM STUDI DIPLOMA III FISIKA INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

SENSOR OPTIK SEBAGAI SAKLAR OTOMATIS DALAM

PENGISIAN SAMPEL GULA KEDALAM BOX DENGAN

MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER AT89S52

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya

KHAIRUL ARIO UJANG 052408091

PROGRAM STUDI DIPLOMA III FISIKA INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(3)

PERNYATAAN

SENSOR OPTIK SEBAGAI SAKLAR OTOMATIS DALAM

PENGISIAN SAMPEL GULA KEDALAM BOX DENGAN

MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER AT89S52

TUGAS AKHIR

Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing - masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juli 2008

(4)

PERSETUJUAN

Judul : SENSOR OPTIK SEBAGAI SAKLAR OTOMATIS DALAM

PENGISIAN GULA KEDALAM BOX DENGAN

MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER AT89S52

Nama : KHAIRUL ARIO UJANG

Nomor Induk Mahasiswa : 052408091 Program Studi : DIPLOMA III FISIKA INSTRUMENTASI

Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA (FMIPA USU)

Diluluskan di Medan, Juli 2008

Diketahui

Ketua Program Studi Instrumentasi Pembimbing

(5)

PENGHARGAAN

Puji syukur penulis panjatkan kepada ALLAH SWT yang Maha Pemurah dan Maha Penyayang,dengan limpah karunia-Nya kertas kajian ini berhasil di selesaikan dalam waktu yang telah di tetapkan.

Dalam kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : Bapak Dr.Eddy Marlianto.M.Sc, selaku Dekan FMIPA USU dan Bapak DR.Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika FMIPA USU dan Bapak Drs.Syahrul Humaidi.M.Sc, Selaku Ketua Program Studi D3 Fisika Instrumentasi FMIPA USU dan Bapak Drs.M Firdaus,Msi, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir dan Seluruh Dosen dan pegawai pada Program Studi D3 Fisika Instrumentasi FMIPA USU dan Kepada kedua Orang Tua yang kami cintai yang senantiasa memberikan dukungan baik moril maupun materil dan selalu mendo’akan kami dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini sehingga dapat terlaksana dengan baik dan Kepada seluruh teman-teman mahasiswa Fisika Instrumentasi dan teman-teman mahasiswa di UKMI Al-Falak FMIPA USU atas dukungannya kepada penulis dalam menyelesaikan Laporan Praktek Proyek ini.

(6)

ABSTRAK

(7)

DAFTAR ISI

LEMBAR PERSETUJUAN ... i

PERYATAAN ... iii

PENGHARGAAN ... iv

ABSTRAK ... v

DAFTAR ISI ... vi

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... ix

BAB I. PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang Masalah ... 1

1.2. Rumusan Masalah ... 2

1.3. Tujuan Penulisan ... 3

1.4. Batasan Masalah ... 3

1.5. Sistematika Penulisan ... 4

BAB II. LANDASAN TEORI ... 6

2.1.Mikrokontroler AT89S52 ... 6

2.1.1. Gambaran Umum ... 6

2.1.2. Karakteristik Mikrokontroler AT89S52 ... 8

2.1.3. Fungsi pin-pin pada mikrokontroler AT89S52 ... 9

2.1.4. Register Pada Mikrokontroler AT89S52 ... 12

2.2.Perangkat Lunak ... 16

2.2.1. Bahasa Assembly MCS-51 ... 16

2.2.2. Software 8051 Editor,Assembler,Simulator (IDE) ... 21

2.2.3. Software Downloader ... 22

2.3.PhotoDioda ... 23

2.3.1 Mode Oprasi ... 23

(8)

BAB III. PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN .. 26

3.1 Diagram Blok ... 26

3.2 Diagram Rangkaian ... 28

3.3 Keterangan Diagram rangkaian ... 28

3.3.1 Power Suppplay (PSA) ... 28

3.3.2 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 ... 29

3.3.3 Rangkaian Driver Motor Stepper ... 31

3.3.4 Rangkaian Sensor ... 32

3.4 Flowchart Pengisian Gula dengan menggunakan sensor optik sebagai saklar otomatis dan motor stepper sebagai penggerak konveyor dengan menggunakan mikrokontroller AT89S52 ... 34

3.5 Program dan keterangan ... 36

BAB IV. PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM ... 50

4.1 Pengujian Rangkaian Power Supplay (PSA) ... 50

4.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller AT89S52 ... 50

4.3 Rangkaian Pemancar Infra Merah ... 53

BAB IV. KESIMPULAN DAN SARAN ... 55

5.1 Kesimpulan ... 55

5.2 Saran ... 56

(9)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 : Konfigurasi pin (kaki) pada mikrokontroler AT89S52 9

Gambar 2.2 : 8051 Editor,Assembler,Simulator(IDE) 21

Gambar 2.3 : ISP-Flash Programer 22

Gambar 2.4 : Photodioda dan Simbolnya 24

Gambar 2.5 : Simbol Dan Rangkaian Dasar sebuah Infra merah 25

Gambar 3.1 : Diagram Blok 26

Gambar 3.2 : Diagram Rangkaian 28

(10)

DAFTAR TABEL

(11)

ABSTRAK

(12)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Dewasa ini, manusia sudah tak bisa lagi di pisahkan dari peralatan elektronik yaitu komputer mulai dari tugas kantor, kuliah semua di kerjakan dalam komputer .Padahal komputer juga bisa di gunakan untuk mengendalikan peralatan-peralatan elektronik.

Dimana computer untuk mengendalikan suatu peralatan-peralatan elektronik harus bisa stanbay (siap) dalam waktu kerja yang lama, Kita ketahui komputer tidak mampu untuk bekerja dalam waktu yang lama, Maka digunakananlah suatu prosesor kecil atau yang biasa di sebut mikrocontroller adalah sistem komputer yang ringkas, dapat menggantikan fungsi komputer dalam pengendalian kerja dan disain yang jauh lebih ringkas dari pada komputer. Dengan ukurannya yang kecil.

(13)

AT89S52 adalah chip mikrokontroler produksi Atmel Inc. merupakan keluarga dari MCS-51 rancangan Intel. AT89S52 mempunyai fitur dasar yang cukup lengkap untuk suatu pemrosesan input-output. Bahasa pemrograman yang digunakan AT89S52 hampir tidak berbeda jauh dengan instruksi set pada mikroprosesor Intel yang sudah dipelajari pada perkuliahan.

Pada Tugas Akhir ini dibangun sebuah pengisian gula kedalam box dengan manfaatkan infra merah dan photo dioda sebagai saklar otomatis apabila ada benda atau box yang menghalanginya.

1.2. Rumusan Masalah

• Pemancar yang digunakan adalah infra merah dan penerimanya adalah potodioda, sehingga jarak yang dekat sudah bisa berfungsi sebagai saklar otomatis .

• Sensor hanya mengetahui bahwa ada box di depannya, jika box menghalangi sensor.

(14)

1.3 Tujuan Penulisan

Tujuan dilakukan penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Studi awal dalam pembuatan pengisian gula ke dalam box dimana infrah merah sebagai pemancar dan photo dioda sebagai saklar otomatis

2. Memanfaatkan mikrokontroler AT89S52 sebagai tempat pemrosesan data (otak) dari sebuah pengisian kedalam box.

3. Studi awal tentang sistem kecerdasan pembuatan alat pengisian gula ke dalam box.

1.4 Batasan Masalah

Penulisan tugas akhir ini dibatasi pada:

1. Studi cara kerja rangkaian yang meliputi diagram blok dan menguraikan secara umum fungsi dari masing-masing komponen utama dalam blok tersebut

2. Sensor menggunakan infra merah dan photo dioda.Digunakan satu buah sensor yang satu akan ditempatkan di sebelah kiri sisi pengisian gula Mikrokontroler yang digunakan yaitu AT89S52, jadi hanya mikrokontroler ini yang akan diuaraikan cara kerjanya dan cara pemrogramannya

(15)

1.5 Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari pengisian gula ke dalam box dimana infrah merah sebagai pemancar dan photo dioda sebagai saklar otomatis, maka penulis menulis Tugas Akhir ini sebagai berikut:

BAB I. PENDAHULUAN

Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan.

BAB II. LANDASAN TEORI

Landasan teori, dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian Teori pendukung itu antara lain tentang mikrokontroler AT89S52 (hardware dan software), bahasa program yang digunakan, serta cara kerja dari pemancar infra merah, cara kerja potodioda dan rangkaian penerimanya.

BAB III. ANALISA RANGKAIAN DAN KERJA SISTEM

(16)

BAB IV. KESIMPULAN DAN SARAN

(17)

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1 Mikrokontroler AT89S52

2.1.1 Gambaran umum

Mikrokontroler AT89S52 adalah mikrokomputer CMOS 8 bit yang memiliki 8 KB Programmable and Erasable Read Only Memory (PEROM). Mikrokontroler berteknologi memori non-volatile (tidak kehilangan data bila kehilangan daya listrik). Set instruksi dan kaki keluaran AT89S52 sesuai dengan standar industri 80C51 dan 80C52.

Atmel AT89S52 adalah mikrokontroler yang sangat bagus dan fleksibel dengan harga

yang relatif murah untuk banyak aplikasi sistem kendali berkerapatan tinggi dari Atmel

ini sangat kompatibel dengan mikrokontroler MCS-51 misalnya mikrokontroler AT80S52 yang terkenal dan banyak digunakan dan telah menjadi standar industri baik dalam jumlah pin IC maupun set instruksinya.

(18)

Tabel 2.1 Kapasitas Memori Mikrokontroler seri AT89XX

(Agfianto Eko Putra, "BELAJAR MIKROKONTROLER AT89C51/52/55", Penerbit Gava Media, Edisi pertama, Yogyakarta, 2002)

Mikrokontroler AT89S52 memiliki fasilitas-fasilitas pendukung yang membuatnya menjadi mikrokontroler yang sangat banyak digunakan dalam berbagai aplikasi. Fasilitas-fasilitas yang dimiliki oleh mikrokontroler AT89S52 adalah :

a. Sesuai dengan produk-produk MCS-51.

b. Terdapat memori flash yang terintegrasi dalam sistem. Dapat ditulis ulang

hingga 1000 kali.

c. Beroperasi pada frekuensi 0 sampai 24MHz.

d. Tiga tingkat kunci memori program.

e. Memiliki 256 x 8 bit RAM internal.

(19)

f. Terdapat 32 jalur masukan/keluaran terprogram.

g. Tiga pewaktu/pencacah 6-bit (untuk AT89S52) & dua pewaktu/pencacah

16-bit (untuk AT89S51)

h. Memiliki 8 sumber interupsi(untuk AT89S52) & 6 sumber instruksi untuk

AT89S51

i. Kanal serial terprogram.

j. Mode daya rendah dan mode daya mati.

2.1.2 Karakteristik mikrokontroler AT89S52

AT89S52 mempunyai memori yang terdiri dari RAM internal dan Special

Function Register. RAM internal pada mikrokontroler AT89S52 memiliki ukuran 256

byte dan beralamatkan 00H-7FH serta dapat di akses menggunakan RAM address

register. RAM internal terdiri dari delapan buah register (R0-R7) yang membentuk

register banks. Special Function Register yang berjumlah 21 buah berada di alamat

(20)

IC AT89S52 mempunyai pin sebanyak 40 buah yang sesuai dengan mikrokontroler 8031 dan memiliki susunan pin seperti gambar di berikut ini ini :

Gambar 2.1 Konfigurasi pin (kaki) pada mikrokontroler AT89S52

2.1.3 Fungsi Pin-Pin pada mikrokontroler AT89S52

1. Pin 1 sampai pin 8

(21)

. 2. Pin 9

Merupakan masukan reset (aktif tinggi). Pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan me-reset mikrokontroler ini.

Pin 10 – pin 17 merupakan saluran atau bus I/O 8 bit dua arah dengan internal

pull-ups yang memiliki fungsi pengganti. Bila fungsi pengganti tidak dipakai maka dapat

digunakan sebagai port paralel 8 bit serbaguna. Selain itu, sebagian port 3 dapat berfungsi sebagai sinyal kontrol saat proses pemrograman dan verifikasi.

4. Pin 18 dan pin 19

Pin-pin ini merupakan jalur masukan ke penguat osilator berpenguat tinggi. Mikrokontroler ini memiliki seluruh rangkaian osilator yang diperlukan pada chip, kecuali rangkaian kristal yang mengendalikan frekuensi osilator. Oleh karena itu, pin 18 dan 19 ini sangat diperlukan untuk dihubungkan dengan kristal. Selain itu XTAL 1 juga dapat digunakan sebagai input untuk inverting osilator amplifier dan input rangkaian internal clock, sedangkan XTAL 2 merupakan output dari inverting

(22)

5. Pin 20

Pin 20 merupakan ground sumber tegangan dan diberi simbol “gnd”. 6. Pin 21 sampai pin 28

Pin-pin ini adalah port 2 yang merupakan saluran atau bus I/O 8 bit dua arah dengan

internal pull-ups. Saat pengambilan data dari program memori eksternal atau selama

pengaksesan data memori eksternal yang menggunakan alamat 16 bit (MOVX@DPTR), port 2 berfungsi sebagai saluran /bus alamat tinggi (A8-A15). Akan tetapi, saat mengakses data memori eksternal yang menggunakan alamat 8 bit (MOVX@DPTR), port 2 mengeluarkan isi P2 pada special function register.

7. Pin 29

Pin 29 merupakan program Store Enable (PSEN) merupakan sinyal pengontrol untuk mengakses program memori eksternal agar masuk ke dalam bus selama proses pemberian/pengambilan instruksi (fetching).

8. Pin 30

Pin 30 sebagai Adress Lacth Enable (ALE)/PROG merupakan penahan alamat memori eksternal (pada port 1) selama mengakses ke memori. Pin ini juga berfungsi sebagai pulsa/sinyal input pemograman (PROG) selama proses pemograman.

(23)

Pin 31 adalah External Access Enable (EA) merupakan sinyal kontrol untuk pembacaan memori program. Apabila diset rendah (L) maka mikrokontroler akan melaksanakan seluruh instruksi dari memori program eksternal, sedangkan jika diset tinggi (H) maka mikrokontroler akan melaksanakan seluruh instruksi dari memori program internal ketika isi program counter kurang dari 4096. Port ini juga berfungsi sebagai tegangan pemograman (Vpp=+12V) selama proses pemograman.

Pin 32-pin 39 adalah port 0 yang merupakan saluran bus I/O 8 bit open collector, dapat juga digunakan sebagai multipleks bus alamat rendah dan bus data selama adanya akses ke memori program eksternal. Saat proses pemograman dan verifikasi, port 0 digunakan sebagai saluran/bus data. Pull-up eksternal diperlukan selama proses verifikasi.

11. Pin 40

Pin 40 merupakan sumber tegangan positif yang diberi simbol Vcc.

2.1.4 Register pada Mikrokontroler AT89S52

(24)

a. .Register A ( Accumulator)

Accumulator ialah sebuah register 8 bit yang merupakan pusat dari semua operasi

accumulator, termasuk dalam operasi aritmatika dan operasi logika.

b. Register B

Register ini memiliki fungsi yang sama dengan register A.

c. Program counter (PC)

Program counter (Pencacah program) merupakan sebuah register 16 bit yang

selalu menunjukkan lokasi memori instruksi yang akan diakses.

d. Data pointer

Data pointer atau DPATR merupakan register 16 bit yang terletak di alamat 82H

untuk DPL dan 83H untuk DPH. Biasanya Data pointer digunakan untuk mengakses data atau source kode yang terletak di memori eksternal.

e. Stack Pointer (SP)

Stack Pointer adalah register 8 bit yang mempunyai fungsi khusus sebagai penu

(25)

Pointer terletak di alamat 81H. Penunjuk penumpukan selalu berkurang dua tiap

kali data didorong masuk kedalam lokasi penumpukan dan selalu bertambah dua tiap kali data ditarik keluar dari lokasi penumpukan.

f. Program Status Word

Program Status Word merupakan register yang berisi beberapa bit status yang

mencerminkan keadaaan mikrokontroler.

g. Bit Carry Flag (CY)

Bit carry merupakan bit ke 8 yang memiliki dua fungsi :

1. Carry akan menunjukkan apakah operasi penjumlahan mengandung carry

(sisa) atau apakah operasi pengurangan mengandung borrow (kurang). Apabila operasi ini mengandung carry, bit ini akan diset agar bernilai satu, sedangkan jika mengandung borrow, bit ini akan di set agar bernilai nol (0).

2. Carry dimanfaatkan sebagai bit ke-8 untuk operasi pergeseran (shift) atau

perputaran.

(26)

Bit ini menunjukkan adanya carry (bawaan) dari bit ketiga menuju bit keempat atau dari empat bit rendah ke empat bit tinggi pada operasi aritmatika. Bit ini jarang digunakan dalam program, tetapi digunakan oleh mikrokontroler secara implisit pada operasi aritmatika bilangan BCD.

i. Bit Flag 0 (F0)

Bit ini menunjukkan apakah hasil operasi bernilai nol atau tidak. Apabila hasil operasi adalah nol (0), bit ini akan diset agar bernilai 1, sedangkan apabila hasil operasinya bukan nol (0) maka bit ini akan di-reset. Bit ini juga digunakan pada perbandingan dua buah data. Jika kedua data bernilai sama maka bit ini akan diset agar bernilai satu, sedangkan jika kedua data itu berbeda maka bit ini akan direset agar bernilai nol (0).

j. Bit Register Select (RS)

RS0 dan RS1 digunakan untuk memilih bank register. Delapan buah register ini merupakan register serbaguna. Lokasinya pada awal 32 byte RAM internal yang memiliki alamat dari 00H sampai 1FH. Register ini dapat diakses melalui simbol

(27)

2.2 PERANGKAT LUNAK

2.2.1 Bahasa Assembly MCS-51

Bahasa yang digunakan untuk memprogram IC mikrokontroler AT89S51 adalah bahasa assembly untuk MCS-51. angka 51 merupakan jumlah instruksi pada bahasa ini hanya ada 51 instruksi. Dari 51 instruksi, yang sering digunakan orang hanya 10 instruksi. Instruksi –instruksi tersebut antara lain :

1. Instruksi MOV

Perintah ini merupakan perintah untuk mengisikan nilai ke alamat atau register tertentu. Pengisian nilai dapat secara langsung atau tidak langsung.

(28)

MOV R0,#20h

Perintah di atas berarti : isikan nilai 20 Heksadesimal ke register 0 (R0). Tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah nilai. Contoh pengisian nilai secara tidak langsung

MOV 20h,#80h

...

MOV R0,20h

Perintah di atas berarti : isikan nilai yang terdapat pada alamat 20 Heksadesimal ke register 0 (R0).

Tanpa tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah alamat.

2. Instruksi DJNZ

Decreament Jump If Not Zero (DJNZ) ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register tertentu dengan 1 dan lompat jika hasil pengurangannya belum nol. Contoh ,

(29)

Loop: ...

...

DJNZ R0,Loop

...

R0 -1, jika belum 0 lompat ke loop, jika R0 = 0 maka program akan meneruskan ke perintah pada baris berikutnya.

3. Instruksi ACALL

Instruksi ini berfungsi untuk memanggil suatu rutin tertentu. Contoh :

...

ACALL TUNDA

...

TUNDA:

...

(30)

Instruksi RETURN (RET) ini merupakan perintah untuk kembali ke rutin pemanggil setelah instruksi ACALL dilaksanakan. Contoh,

ACALL TUNDA

...

TUNDA:

...

RET

5. Instruksi JMP (Jump)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu. Contoh,

Loop:

...

JMP Loop

6. Instruksi JB (Jump if bit)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang dimaksud berlogika high (1). Contoh,

(31)

JB P1.0,Loop

...

7. Instruksi JNB (Jump if Not bit)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang dimaksud berlogika Low (0). Contoh,

Loop:

JNB P1.0,Loop

...

8. Instruksi CJNZ (Compare Jump If Not Equal)

Instruksi ini berfungsi untuk membandingkan nilai dalam suatu register dengan suatu nilai tertentu. Contoh,

Loop:

...

CJNE R0,#20h,Loop

...

(32)

9. Instruksi DEC (Decreament)

Instruksi ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register yang dimaksud dengan 1. Contoh,

MOV R0,#20h R0 = 20h

...

DEC R0 R0 = R0 – 1

...

10. Instruksi INC (Increament)

Instruksi ini merupakan perintah untuk menambahkan nilai register yang dimaksud dengan 1. Contoh,

MOV R0,#20h R0 = 20h

...

INC R0 R0 = R0 + 1

...

11. Dan lain sebagainya

2.2.2 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE)

(33)

Gambar 2.2 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE)

Setelah program selesai ditulis, kemudian di-save dan kemudian di-Assemble (di-compile). Pada saat di-assemble akan tampil pesan peringatan dan kesalahan. Jika masih ada kesalahan atau peringatan, itu berarti ada kesalahan dalam penulisan perintah atau ada nama subrutin yang sama, sehingga harus diperbaiki terlebih dahulu sampai tidak ada pesan kesalahan lagi.

Software 8051IDE ini berfungsi untuk merubah program yang kita tuliskan ke dalam bilangan heksadesimal, proses perubahan ini terjadi pada saat peng-compile-an. Bilangan heksadesimal inilah yang akan dikirimkan ke mikrokontroller.

2.2.3 Software Downloader

(34)

Gambar 2.3 ISP- Flash Programmer

Cara menggunakannya adalah dengan meng-klik Open File untuk mengambil file heksadesimal dari hasil kompilasi 8051IDE, kemudian klik Write untuk mengisikan hasil kompilasi tersebut ke mikrokontroller.

2.3 Photodioda

Pengertian : piranti semikonduktor dengan struktur p-n atau p-i-n untuk mendeteksi cahaya.

(35)

potodioda. Cahaya diserap di daerah pengambungan atau daerah intrinsik menimbulkan pasangan elektron-hole, kebanyakan pasangan tersebut menghasilkan arus yang berasal dari cahaya.

2.3.1 Mode operasi

Potodioda dapat dioperasikan dalam 2 mode yang berbeda:

1. Mode potovoltaik: seperti solar sel, penyerapan pada potodioda menghasilkan tegangan yang dapat diukur. Bagaimanapun, tegangan yang dihasilkan dari tenaga cahaya ini sedikit tidak linier, dan range perubahannya sangat kecil.

2. mode potokonduktivitas : disini, potodioda diaplikasikan sebagai tegangan revers (tegangan balik) dari sebuah dioda (yaitu tegangan pada arah tersebut pada dioda tidak akan menhantarkan tanpa terkena cahaya) dan pengukuran menghasilkan arus poto. ( hal ini juga bagus untuk mengaplikasikan tegangan mendekati nol). Ketergantungan arus poto pada kekuatan cahaya dapat sangat linier .

Karakteristik bahan potodioda:

1. silikon (Si) : arus lemah saat gelap, kecepatan tinggi, sensitivitas yang bagus antara 400 nm sampai 1000 nm ( terbaik antara 800 sampai 900 nm).

(36)

3. Indium Gallium Arsenida (InGaAs): mahal, arus kecil saat gelap, kecepatan tinggi sensitivitas baik pada jarak 800 sampai 1700nm (terbaik antara 1300 sampai 1600nm).

Gambar Photodioda ditunjukkan pada gambar berikut:

Gambar 2.4 Photodioda

2.4 Dioda Pemancar Cahaya Infra Merah (LED infra Merah)

LED adalah dioda yang menghasilkan cahaya saat diberi energi listrik. Dalam bias maju sambungan p-n terdapat rekombinasi antara elektron bebas dan lubang (hole). Energi ini tidak seluruhnya diubah kedalam bentuk energi cahaya atau photon melainkan dalam bentuk panas sebagian.

(37)

untuk menghasilkan cahaya tampak. Jenis lain dari LED digunakan untuk menghasilkan energi tidak tampak seperti yang dipancarkan oleh pemancar laser atau inframerah.

Gambar 2.5 Simbol dan rangkaian dasar sebuah LED

Pemancar inframerah adalah dioda solid state yang terbuat dari bahan Galium Arsenida (GaAs) yang mampu memancarkan fluks cahaya ketika dioda ini dibias maju. Bila diberi bias maju elektron dari daerah-n akan menutup lubang elektron yang ada didaerah-p. Selama proses rekombinasi ini, energi dipancar keluar dari permukaan p dan

n dalam bentuk photon. Photon-photon yang dihasilkan ini ada yang diserap lagi dan ada

yang meninggalkan permukaan dalam betuk radiasi energi. 330฀

(38)

BAB 3

PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN

3.1 Diagram blok

Mikrokontroller AT89S52 Penguat sinyal

Sensor Driver motor

stepper

Driver motor

stepper Buka/tutup

conveyor

Buka/tutup Driver motor

stepper Power suplay

(39)

dari sensor akan dikuatkan kebali oleh penuat sinyal sebelum masuk ke mikrokontroller. Hasil penguatan sensor yang telah di olah oleh penguat sinyal inilah yang akan di kirimkan oleh mikrokontroller.

Mikrokontroller AT89S52 yang merupakan otak dari keseluruhan system berfungsi utnuk mengolah semua data yang masuk. Driver motor stepper berfungsi untuk mengendalikan motor stepper. Motor steper digunakan untuk menggerakan conveyor.dari sensor akan dikuatkan kebali oleh penuat sinyal sebelum masuk ke mikrokontroller. Hasil penguatan sensor yang telah di olah oleh penguat sinyal inilah yang akan di kirimkan oleh mikrokontroller.

(40)

3.2 Diagram Rangkaian

3.3 Keterangan diagram rangkaian

3.3.1 Power Supplay (PSA)

(41)

Trafo CT merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan diratakan oleh kapasitor 2200

μF. Regulator tegangan 5 volt (LM7805CT) digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Transistor PNP TIP 32 disini berfungsi untuk mensupplay arus apabila terjadi kekurangan arus pada rangkaian, sehingga regulator tegangan (LM7805CT) tidak akan panas ketika rangkaian butuh arus yang cukup besar. Tegangan 12 volt DC langsung diambil dari keluaran 2 buah dioda penyearah.

3.3.2 Rangkaian Mikrokontroler AT89S52

Rangkaian ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh system yang ada. Pada rangkaian mikrokontroler terdapat kaki – kaki yang terhubung ke Psa,Sensor,Motor stepperr adalah sebagai berikut:

Motor Stepper Untuk Menggerakan Conveyor

Bit P0.0 pada kaki no 39 untuk data ke motor stepper Bit P0.1 pada kaki no 38 untuk data ke motor stepper Bit P0.2 pada kaki no 37 untuk data ke motor stepper Bit P0.3 pada kaki no 36 untuk data ke motor stepper

(42)

Bit P0.4 pada kaki no 35 untuk data ke motor stepper Bit P0.5 pada kaki no 34 untuk data ke motor stepper Bit P0.6 pada kaki no 33 untuk data ke motor stepper Bit P0.7 pada kaki no 32 untuk data ke motor stepper

Motor Stepper Untuk Membuka Sekat Bawah Dan Menutup Sekat Bawah Bit P2.4 pada kaki no 28 untuk data ke motor stepper

Bit P2.5 pada kaki no 27 untuk data ke motor stepper Bit P2.6 pada kaki no 26 untuk data ke motor stepper Bit P2.7 pada kaki no 25 untuk data ke motor stepper

Sensor Photo Dioda Sebagai Saklar

Bit P2.2 pada kaki no 23 untuk data ke Sensor

Tegangan Vcc 5 Volt Pada Kaki 40 Negatif Pada Kaki 20

(43)

Untuk mengendalikan perputaran motor stepper dibutuhkan sebuah driver. Driver ini berfungsi untuk memutar motor stepper searah dengan jarum jam atau berlawanan arah dengan jarum jam. Rangkaian driver motor stepper ini terdiri dari empat masukan dan empat keluaran, dimana masing-masing masukan dihubungkan dengan mikrokontroler AT89S51 dan keluarannya dihubungkan ke motor stepper. Rangkaian ini akan bekerja memutar motor stepper jika diberi sinyal high (1) secara bergantian pada ke-4 masukannya.:

Rangkaian ini terdairi dari 4 buah transistor NPN TIP 122. Masing-masing transistor dihubungkan ke P0.0, P0.1, P0.2 dan P0.3 pada mikrokontroler AT89S51. Basis dari masing-masing transistor diberi tahanan 10 Kohm untuk membatasi arus yang masuk ke transistor. Kolektor dihubungkan dengan kumparan yang terdapat pada motor stepper, kemudian kumparan dihubungkan dengan sumber tegangan 12 volt.dan emitor dihubungkan ke ground.

(44)

Jika kemudian P0.0 di beri logika low (0), yang berarti transistor tidak aktip dan tidak ada arus yang mengair pada kumparan, sehingga tidak ada medan magnet pada kumparan. Dan disisi lain P0.1 diberi logika high (1), sehingga kumparan yang terhubung ke P0.1 akan menghasilkan medan magnet. Maka motor akan beralih kearah kumparan yang terhubung ke P0.1 tersebut. Seterusnya jika logika high diberikan secara bergantian pada input dari driver motor stepper, maka motor stepper akan berputar sesuai dengan arah logika high (1) yang diberikan pada inputnya.

Untuk memutar dengan arah yang berlawanan dengan arah yang sebelumnya, maka logika high (1) pada input driver motor stepper harus diberikan secara bergantian dengan arah yang berlawanan dengan sebelumnya.

3.3.4 Rangkaian Sensor

Sensor ini berfungsi untuk mengetahui ketika ada box yang melintas . Pada alat ini sensor yang digunakan adalah sebuah pemancar infra merah, sebuah potodioda dan sebuah rangkaian penerima sinyal infra merah.

Pada rangkaian di atas digunakan sebuah LED infra merah yang diserikan dengan sebuah resistor 18 ohm. Resistor ini berfungsi untuk membatasi arus yang masuk ke LED infra merah agar LED infra merah tidak rusak. Resistor yang digunakan adalah 18 ohm

(45)

5

Dengan besarnya arus yang mengalir ke LED infra merah, maka intensitas pancaran infra merah akan semakin kuat, yang menyebabkan jarak pancarannya akan semakin jauh.

Pancaran dari sinar infra merah akan diterima oleh potodioda, kemudian akan diolah oleh rangkaian penerima agar menghasilkan sinyal tertentu, dimana jika potodioda menerima pancaran sinar infra merah maka output dari rangkaian penerima ini akan mengeluarkan logika low (0), namun jika potodioda tidak menerima pancaran sinar infra merah, maka output dari rangkaian penerima akan mengeluarkan logika high (1).

Potodioda memiliki hambatan sekitar 15 s/d 20 Mohm jika tidak terkena sinar infra merah, dan hambatannya akan berubah menjadi sekitar 80 s/d 300 Kohm jika terkena sinar infra merah tergantung dari besarnya intensitas yang mengenainya. Semakin besar intensitasnya, maka hambatannya semakin kecil.

(46)

Start

Putar konveyor

Buka Sekat Bawah/tutup sekat bawah

Buka Sekat Atas/tutup sekat atas

Stop Konveyor

Putar Konveyor Box Berada pada Posisi

Yang Benar ?

Tidak

Ya

Flowchart pengisian sampel gula dengan menggunakan sensor photo dioda dan motor stepper sebagai penggerak

(47)

Mulai conveyor berputar dan box di letakan di atas conveyor box kemudian mengenai atau menghalangi sensor kemudian sensor membaca bahwa ada benda yang menghalangi kemudian sinyal atau data di kirim ke mikrokontroler kemudian mikrokontroler mengirim data ke motor stepper untuk berhentikan conveyor,lalu conveyor ke dua membuka sekat atas dan gula masuk kedalam tempat takaran sampai penuh kemudian sekat atas menutup kembali dan mikrokontroler memberikan data lagi kepada motor stepper yang ketiga untuk membuka sekat bawah setelah box penuh kemudian sekat bawah kembali menutup lalu mikrokontroler memberikan data kepada stepper untuk memutar konveyor dan konveyor siap berjalan kembali.

(48)

Program untuk menjalankan sensor photo dioda sebagai saklar dan motor stepper sebagai penggerak conveyor,program yang digunakan adalah program Asembly yang di tulis pada editor 8051 dan mengirim program ke mikrokontroller dengan menggunakan ISP Program.

St11 Bit P0.0

stepper 11 Isi nilai dan hubungkan pada port 0.0 St12 Bit P0.1

stepper 32 Isi nilai dan hubungkan pada port 2.5

St33 Bit P2.6

(49)

St34 Bit P2.7

stepper 34 Isi nilai dan hubungkan pada port 2.7 sensor Bit P2.0

sensor Isi nilai dan hubungkan pada port 2.5 mov p0,#0

isi nilai 0 keregister 0 (p0) Mov P1,#0

isi nilai 0 keregister 0 (p1) mov P3,#0

isi nilai 0 keregister 0 (p3) clr St31

isi nilai 0 ke sttepeer 31 clr St32

isi nilai 0 ke sttepeer 34

Utama:

(50)

memanggil untuk mutar roller jnb Sensor,Utama

perintahkan sensor untuk membaca apakah ada benda yang menghalangi Acall Sekat_Atas_Buka

memanggil untuk sekat atas buka acall tunda

memanggil secara rutin untuk sekat atas buka Acall Sekat_Atas_Tutup

memanggil untuk sekat atas tutup acall delay

memanggil untuk melakukan perintah selanjutnya Acall Sekat_Bawah_Buka

memanggil untuk sekat bawah buka acall tunda

memanggil secara rutin untuk sekat bawah buka Acall Sekat_Bawah_Tutup

memanggil untuk sekat bawah tutup

(51)

acall Putar_Roller

memanggil untuk mutar roller jb Sensor,Utama1

perintahkan sensor ke utama 1 acall Putar_Roller_Dikit

memanggil untuk mutar roller dikit sjmp utama

isi nilai 40 keregister 0 (r0) Loop_Sekat_Bawah_Buka:

setb St34

isi nilai 1 pada stepper 34

Clr St31

Isi nilai 0 pada stepper 31 acall delay

memanggil untuk melakukan perintah selanjutnya setb St33

Clr St34

(52)

acall delay

isi nilai 1 pada stepper 32 Clr St33

memanggil untuk melakukan perintah selanjutnya djnz r0,Loop_Sekat_Bawah_Buka

meneruskan perintah sekat bawah buka clr St31

Isi nilai 0 pada stepper 31 ret

lakukan perintah kembali

(53)

isi nilai 40 keregister 0 (r0) Loop_Sekat_Bawah_Tutup:

setb St31

Clr St34

Clr St31

memanggil untuk melakukan perintah selanjutnya

setb St34

(54)

Clr St33

isi nilai 40 keregister 0 (r0) Loop_Sekat_Atas_Tutup:

setb St21

Clr St24

memanggil untuk melakukan perintah selanjutnya

setb St22

(55)

Clr St21

Isi nilai 0 pada stepper 24

ret

(56)

Sekat_Atas_Buka:

mov r0,#40

isi nilai 40 keregister 0 (r0) Loop_Sekat_Atas_Buka:

setb St24

Clr St21

Clr St24

(57)

setb St21

memanggil untuk melakukan perintah selanjutnya djnz r0,Loop_Sekat_Atas_Buka

meneruskan perintah sekat Atas buka clr St21

lakukan perintah kembali

Putar_Roller:

setb St14

Clr St11

Clr St14

(58)

acall delay

memanggil untuk melakukan perintah selanjutnya clr St11

isi nilai 5 keregister 0 (r0) Loop_Putar_Roller_Dikit

(59)

Clr St11

Clr St14

(60)

memanggil untuk melakukan perintah selanjutnya djnz r0,Loop_Putar_Roller_Dikit

isi nilai 70 keregister 7 (r7) dly:

selanjutnya mov r6,#255

isi nilai 255 keregister 6 (r6) djnz r6,$

melanjutkan register 6 (r6),$

djnz r7,dly

melanjutkan register r7, melakukan perintah selanjutnya ret

lakukan perintah kembali Tunda:

(61)

mov r7,#10

isi nilai 10 keregister 7 (r7) tnd:

rutin

mov r6,#255

isi nilai 255 keregister 6 (r6) td:

rutin

mov r5,#255

isi nilai 255 keregister 5 (r5) djnz r5,$

melanjutkan register 5 (r5),$ djnz r6,td

melanjutkan register 6 (r6),rutin djnz r7,tnd

melanjutkan register 7 (r7),rutin ret

(62)

BAB 4

PENGUJIAN RANGKAIAN DAN PROGRAM

4.1 Pengujian Rangkaian Power Supplay (PSA)

Pengujian pada bagian rangkaian power supplay ini dapat dilakukan dengan mengukur tegangan keluaran dari rangkaian ini dengan menggunakan volt meter digital. Dari hasil pengujian diperoleh tegangan keluaran sebesar + 5,1 volt.dan +12,2 volt Tegangan ini dipergunakan untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian. Mikrokontroler AT89S52 dapat bekerja pada tegangan 4,0 sampai dengan 5,5 volt, sehingga tegangan 5,1 volt ini cukup untuk mensupplay tegangan ke mikrokontroler AT89S52. Dengan demikian rangkaian ini sudah dapat bekerja dengan baik.

4.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller AT89S52

(63)

Loop:

Program di atas bertujuan untuk menghidupkan LED yang terhubung ke P0.0 selama ± 0,13 detik kemudian mematikannya selama ± 0,13 detik secara terus menerus. Perintah Setb P0.0 akan menjadikan P0.0 berlogika high yang menyebabkan LED menyala. Acall tunda akan menyebabkan LED ini hidup selama beberapa saat. Perintah Clr P0.0 akan menjadikan P0.0 berlogika low yang menyebabkan LED akan mati. Perintah Acall tunda akan menyebabkan LED ini mati selama beberapa saat. Perintah Sjmp Loop akan menjadikan program tersebut berulang, sehingga akan tampak LED tersebut tampak berkedip.

Lamanya waktu tunda dapat dihitung dengan perhitungan sebagai berikut :

Kristal yang digunakan adalah kristal 12 MHz, sehingga 1 siklus mesin membutuhkan

waktu = 12 1

(64)

Mnemonic Siklus Waktu Eksekusi

MOV Rn,#data 2 2 x 1 μd = 2 μd

DJNZ 2 2 x 1 μd = 2 μd

RET 1 1 x 1 μd = 1 μd

Tunda:

mov r7,#255 2

Tnd: mov r6,#255 2

djnz r6,$ 255 x 2 = 510 x 255 = 130.054 = 130.058 = 130.059 μd

djnz r7,loop3 2

djnz r2,loop8 2

ret 1

Jadi waktu yang dibutuhkan untuk mengerjakan program di atas adalah 130.059 μdetik atau 0,130059 detik dan dapat dibulatkan menjadi 0,13 detik.

(65)

4.3 Rangkaian Pemancar Infra Merah

Pengujian pada rangkaian sensor ini dapat dilakukan dengan cara menghubungkan rangkaian ini dengan sumber tegangan 5 volt, kemudian meletakkan potodioda dan infra merah secara berhadapan. Ketika diletakkan secara berhadapan, maka pancaran sinar infra merah akan mengenai potodioda, sehingga menyebabkan LED indikator pada rangkaian penerima akan menyala, dan tegangan output rangkaian sebesar 0,2 volt. Namun ketika antara infra merah dan potodioda diberi suatu penghalang (Box), yang menyebabkan pancaran infra merah tidak mengenai potodioda, hal ini menyebabkan LED indikator pada rangkaian penerima tidak menyala dan tegangan output dari rangkaian ini sebesar 4,8 volt.. Rangkaian pemancar infra merah tampak seperti gambar di bawah ini,

Pancaran infra merah

Peneriman photo dioda

330฀ VCC

5V

(66)

Gambar 4.1 Rangkaian Pemancar dan penerima infra merah

Pengujian selanjutnya dilakukan dengan cara menghubungkan rangkaian ini dengan rangkaian mikrokontroler AT89S52, dan memberikan program tertentu pada mikrokontroler AT89S52.Untuk mendeteksi adanya sinyal yang dikirimkan oleh sensor, maka mikrokontroler harus diprogram untuk untuk dapat mengecek sinyal apa yang dikirimkan oleh sensor. Jika sinyal yang dikirimkan adalah sinyal high (1), berarti tidak ada mobil yang lewat, namun jika sinyal yang dikirimkan adalah sinyal low, maka ini berarti ada Box yang lewat. Program untuk mendeteksi pengiriman sinyal dari rangkaian sensor ini adalah,

Sensor Bit P1.3

Cek_Sensor:

Jnb sensor,Cek_Sensor Clr P3.7

. . .

(67)

(68)

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Setelah dilakukan studi dalam pengisian gula kedalam box infrah merah bekerja dengan baik sesuai dengan fungsinya sebagai saklar otomatis.

2. pada mikrokontroller AT89S52 sebagai tempat meroses data mikrokontroller sangat cepat mengirim data, dan AT89S52 didukung memory yang dua kali lipat dari pada mikrokontroller sejenisnya,sehingga tidak ada gangguan untuk mengirim data ke sensor dan ke motor Stepper.

(69)

5.2 Saran

1. Agar sistem atau rangkaian yang digunakan tidak terganggu,sebaiknya alat ini dikemas dalam bentuk yang lebih aman dan terlindung sehingga penggunaanya lebih efektif.

2. Untuk di masa yang akan datang,agar alat ini lebih di tingkatkan dan dikembangkan, seperti penggunaan sensor yang berbeda karena fotodioda sangat mudah terganggu jika ada cahaya di sekelilingnya.

(70)

DAFTAR PUSTAKA

Robert F. Coughlin, Frederick F. Driscoll, Herman Widodo Soemitro, "PENGUAT

OPERASIONAL DAN RANGKAIAN TERPADU LINEAR", Penerbit Erlangga,

Edisi kedua, 1994.

Agfianto, Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 teori dan Aplikasi, Edisi Kedua, Penerbit Gava Media, Yogyakarta, 2004.

A.K.jain, Fundamental of Digital Image Procesing, Prentice-Hal Internasional, Inc 1989. Andi,Panduan Praktis Antar Muka dan Pemograman Mikrokontroler AT89C51, Penerbit

PT Elex Media Komputindo,Jakarta 2003.

Cooper, David William, nstrumentasi Elektronik Dan Teknik Pengukuran, Penerbit: Erlangga, Jakarta, 1994.

Malvino, Albert paul, Prinsip-prinsip Elektronika, Jilid 1 dan 2, Edisi pertama, penerbit: Salemba Teknika, Jakarta 2003.

Roger L.Thokem , Elektronika Digital,Edisi Ketiga, penerbit Erlangga, Jakarta, 1995. Smith, C. Kenneth, Rangkaian Mikroelektronik, Jilid 1 Penerbit Erlangga, Jakarta, 1990. Suhata, Aplikasi Mikrokontroler Sebagai Pengendali Peralatan Elektrronik via Line

Telepon, Penerbit PT Elex Media Komputindo, Jakarta 2004.

(71)

Sensor Optik Sebagai Saklar Otomatis Dalam Pengisian Sampel Gula Kedalam Box Dengan Menggunakan Mikrokontroller AT89S52

SENSOR OPTIK SEBAGAI SAKLAR OTOMATIS DALAM

PENGISIAN SAMPEL GULA KEDALAM BOX DENGAN

MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER AT89S52

SENSOR OPTIK SEBAGAI SAKLAR OTOMATIS DALAM

PENGISIAN SAMPEL GULA KEDALAM BOX DENGAN

MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER AT89S52

SENSOR OPTIK SEBAGAI SAKLAR OTOMATIS DALAM

PENGISIAN SAMPEL GULA KEDALAM BOX DENGAN

MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER AT89S52

DAFTAR ISI

Gambar Pengisian gula dengan menggunakan sensor optik sebagai

saklar dan motor Stepper sebagai penggerak conveyor dengan