Prototype Kontrol Temperatur Pada Sebuah Inkubator Penetas Telur Berbasis Mikrokontroler AT89S52
SKRIPSI
DERI KURNIAWAN 060801003
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Prototype Kontrol Temperatur Pada Sebuah Inkubator Penetas Telur Berbasis Mikrokontroler AT89S52
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelas Sarjana Sains
DERI KURNIAWAN 060801003
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : PROTOTYPE KONTROL TEMPERATUR PADA
SEBUAH INKUBATOR PENETAS TELUR BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52
Kategori : SKRIPSI
Nama : DERI KURNIAWAN
NIM : 060801003
Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA Departemen : FISIKA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di : Medan, Mei 2011
Diketahui/disetujui oleh
Ketua Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing
PENGHARGAAN
Segala puji dan sukur saya ucapkan kepada Allah SWT Yang Maha Pemurah dan Maha Penyayang, dengan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaiakan skripsi ini.
Ucapan terimakasih saya sampaikan kepada Bpk Drs.Nasir Saleh M.Eng.Sc, selaku dosen pembimbing saya yang telah banyak membimbing dan memberi masukan serta koreksi kepada saya dalam menyelesaikan skripsi ini. Ucapan terimakasih juga saya ajukan kepada Bpk Dr.Marhaposan Situmorang selaku ketua departemen fisika Universitas Sumatera Utara.
Kepada Ibu Dra. Sudiati M.Si selaku dosen wali saya selama mengikuti perkuliahan,terima kasih telah banyak memberikan masukan dan nasehat, dan terimakasih kepada Ibu Dra. Yustinon MS, Dekan dan Pembantu Dekan FMIPA Universitas Sumatera Utara, serta semua dosen dan Staf pada Departemen Fisika FMIPA USU.
Pada kesempatan ini penulis juga mengucapkan terimakasih kepada sahabat sahabatku fisika 2006 : Anderson, Gilang, Riri, Indra, Handri, Hakim, Erik, Leo, Candra, Mardiah, Nova, Anie, Novi, Roslina, Gina, Kata, Elisda, Ima, Mey, Despa, Rini, Elfrida dan yang lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu, kumpulan makarios.net, kepada adik-adikku fisika 2009 : Agus botak, Fitri, Ade, Villa, Gusning, Silvi, Helen, Stevani, Ferdi, Jannah, Monora, dan yang terkhusus kepada Sukria Novianti yang telah banyak memberikan dukungan moril dan materil kepada penulis.
Buat Bang Rudje Azrael Sihombing, Suci Ramadhani, Julia Fadila, Eva Panggabean, Juli Harni, Rusdalena, Mangara dan Roni terimakasih atas dukungan dan doanya kepada penulis.Buat Bang Bryan, Kak Risma, Bang Daniel‟03 yang selalu memberikan dorongan dan bantuan selama penulis menyelesaikan tugas akhir ini.
Prototype Kontrol Temperatur Pada Sebuah Inkubator Penetas Telur Berbasis Mikrokontroller AT89S52
ABSTRAK
Dengan perkembangan teknologi, menuntut adanya inovasi untuk menciptakan alat penetas telur sebagai pengganti penetasan telur secara manual yaitu dengan cara mengunakan lampu sebagai pemberi suhu yang tidak bias diubah-ubah. Satu IC AT89S52 digunakan sebagai pengontrol dalam proses pengontrol suhu secara elektronik. Hal ini akan lebih mudah untuk menetaskan telur tanpa harus mengganti-ganti elemen pemanasnya . Dalam alat ini akan ditampilkan suhu dalam ruang inkubator pada display.
Dengan menggunakan alat ini inkubator akan diberikan suhu sebesar 37oC. Selain itu alat ini akan mengontrol secara otomatis berdasarkan suhu dalam ruang pemanas.
Prototype Temperature Control In An Incubator incubator Egg-Based Microcontroller AT89S52
ABSTRACT
With developments in technology, requires innovation to create the tool as a substitute for egg incubator hatching eggs manually, by way of using light as a conduit of an unbiased temperature changed. AT89S52 one IC is used as a controller in the process of electronic temperature controller. This will be easier to incubate the eggs without having to fiddle heating element. In this tool will display the temperature in the incubator space on the display.
By using this tool will be given an incubator at 37 ° C temperature. In addition this tool will automatically based on temperature control in the furnace room.
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan ii
Pernyataan iii
Penghargaan iv
Abstrak v
Abstract vi
Daftar Isi vii
Daftar Tabel viii
Daftar Gambar ix
BAB I PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang 1
1.2Batasan Masalah 2
1.3Tujuan Penelitian 2
1.4Manfaat Penelitian 2
1.5Tempat Penelitian 2
1.6Sistematika Penulisan 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sensor Suhu 4
2.1.1 Pengertian Umum Sensor 4
2.1.2 Sensor Suhu LM 35 5
2.1.3 Prinsip Kerja Sensor LM35 5
2.1.4 Karakteristik Sensor 6
2.2.1 Motor dc 7
2.2.2 Prinsip Kerja Motor dc 9
2.2.3 Karakteristik Motor dc 12
2.3 Mikrokontroller 12
2.3.1 Mikrokontroller AT89S52 13
2.3.2 Instruksi Transfer Data 17
2.3.3 Instruksi Aritmatik 18
2.3.4 Instruksi Logika 18
2.3.5 Instruksi Percabangan 19
2.4 Analog To Digital Converter (ADC) 0804 20
2.5 RELAY 21
BAB III PERANCANGAN ALAT
3.1 Diagram Blok Rangkaian 22
3.2 Rangkaian Power Supplay (PSA) 23
3.3 Rangkaian Mikrokontroler AT89S52 24
3.4 Rangkaian ADC 0804 26
3.5 Display Seven Segment 27
3.6 Rangkaian Pengendali Heater 28
3.7 Rangkaian pengendali Motor 28
3.8 Rangkaian Keypad 30
3.9 Diagram alir 31
BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM
4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler AT89S52 33
4.2 Pengujian Display Seven Segmen 35
4.3 Pengujian Rangkaian ADC 37
4.4 Pengujian Rangkaian relay 39
4.5 Pengujian sensor LM35 39
4.6 Hasil pengamatan 42
4.7 Analisa data 42
4.9 Analisis Pengujian 44
4.9.1 PengukuranTemperatur Terhadap Waktu 44
4.92 Hubungan Temperatur Vs Waktu 45
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 46
5.2 Saran 46
DAFTAR PUSTAKA 47
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1 Fungsi Khusus Port 3 16 Tabel 4.1 Data hasil pengujian ADC 38 Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian sensor 40 Tabel 4.3 Pengukuran Suhu Sebanyak 5 Kali 43 Tabel 4.4 Penyimpangan antara Tteori dengan Tterukur 44
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Bentuk fisik LM35 5
Gambar 2.2 Struktur Motor DC Sederhana 8
Gambar 2.3 Motor DC 8
Gambar 2.4 Medan Magnet yang Membawa Arus Mengelilingi Konduktor 9
Gambar 2.5 Medan megnet mengelilingi konduktor diantara dua kutub 9
Gambar 2.6 Reaksi garis fluks 10
Gambar 2.7 Prinsip kerja motor dc 11
Gambar 2.8 Kurva torsi vs kecepatan motor dc 12
Gambar 2.9 Blok diagram fungsional AT89S52 13
Gambar 2.10 Konfigurasi pin AT89S52 15
Gambar 2.11 Pin konfigurasi ADC 0804 20
Gambar 2.12 Relay 21
Gambar 3.1.1 Diagram blok rangkaian 22
Gambar 3.1.2 Gambar Perancangan Alat 22
Gambar 3.2 Rangkaian power supplay (PSA) 23
Gambar 3.3 Rangkaian mikrokontroller AT89S52 23
Gambar 3.4 Rangkaian ADC 25
Gambar 3.5 Rangkaian display seven segment 26
Gambar 3.6 Rangkaian pengendali heater 27
Gambar 3.7 Rangkaian pengendali motor 28
Gambar 3.8 Rangkaian keypad 30
Gambar 3.9 Diagram alir 31
Gambar 4.1 Rangkaian pengujian seven segment 34
Gambar 4.2 Rangkaian pengujian ADC 37
Prototype Kontrol Temperatur Pada Sebuah Inkubator Penetas Telur Berbasis Mikrokontroller AT89S52
ABSTRAK
Dengan perkembangan teknologi, menuntut adanya inovasi untuk menciptakan alat penetas telur sebagai pengganti penetasan telur secara manual yaitu dengan cara mengunakan lampu sebagai pemberi suhu yang tidak bias diubah-ubah. Satu IC AT89S52 digunakan sebagai pengontrol dalam proses pengontrol suhu secara elektronik. Hal ini akan lebih mudah untuk menetaskan telur tanpa harus mengganti-ganti elemen pemanasnya . Dalam alat ini akan ditampilkan suhu dalam ruang inkubator pada display.
Dengan menggunakan alat ini inkubator akan diberikan suhu sebesar 37oC. Selain itu alat ini akan mengontrol secara otomatis berdasarkan suhu dalam ruang pemanas.
Prototype Temperature Control In An Incubator incubator Egg-Based Microcontroller AT89S52
ABSTRACT
With developments in technology, requires innovation to create the tool as a substitute for egg incubator hatching eggs manually, by way of using light as a conduit of an unbiased temperature changed. AT89S52 one IC is used as a controller in the process of electronic temperature controller. This will be easier to incubate the eggs without having to fiddle heating element. In this tool will display the temperature in the incubator space on the display.
By using this tool will be given an incubator at 37 ° C temperature. In addition this tool will automatically based on temperature control in the furnace room.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Incubator merupakan suatu tempat yang dirancang untuk mempertahankan
keadaan temperatur tertentu. Inkubator banyak dijumpai pada rumah sakit dan
peternakan. Pada rumah sakit, incubator berfungsi untuk menghangatkan bayi yang
baru lahir, atau bayi yang lahir prematur. Pada peternakan, inkubator ini biasanya
digunakan untuk penetas telur dan sebagai tempat dari anak ayam yang baru menetas.
Incubator biasanya berbentuk ruangan atau box (kotak) dengan ukuran
tertentu. Incubator yang ada saat ini, biasanya sudah tertentu temperaturnya, tidak
dapat di ubah. Sehingga ketika pengguna membutuhkan ruangan atau box dengan
temperatur lain, maka pengguna harus menggunakan incubator yang lain. Biasanya
untuk mengendalikan temperatur pada sebuah incubator, digunakan lampu atau
elemen pemanas. Sehingga ketika pengguna membutuhkan temperatur yang berbeda,
maka pengguna harus mengganti lampu atau elemen pemanas yang digunakan
sebelumnya dengan elemen pemanas yang lain.
Akan lebih berguna, jika incubator dilengkapi dengan sensor temperatur dan
control terhadap suhu, sehingga pengguna tidak perlu mengganti elemen atau lampu
pada incubator ketika hendak mengganti temperaturnya. Pengguna cukup mensetting
temperatur pada settingan incubator, maka incubator sendiri yang akan mengontrol
1.2 Batasan Masalah
Permasalahan – permasalahan dalam pengontrolan suhu untuk inkubator penetas telur menggunakan mikrokontroler dapat dirumuskan sebagai berikut :
a. Bagaimana mikrokontroler dapat mengontrol system kerja rangkaian pada
incubator penetas telur.
b. Bagaimana cara mengetahui berapa besarnya suhu dalam ruang penetas telur.
c. Bagaiman cara meratakan aliran suhu panas dalam ruang penetasan.
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
a. Membuat desain alat untuk penetas telur
b. Dapat mengatur suhu penetasan sesuai yang diinginkan
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dengan adanya alat tersebut adalah:
Pemakai dapat membalikkan telur secara otomatis tanpa harus membalikkan
sendiri, sehingga dapat menghemat tenaga dan waktu
1.5 Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Digital, Jl. Bioteknologi No.1 Kampus USU
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat
sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari alat ini sebagai
berikut:
Bab I Pendahuluan
Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, batasan masalah,
tujuan penelitian, manfaat penelitian , tempat penelitian, dan
sistematika penulisan.
Bab II Tinjauan Pustaka
Bab ini membahas tentang landasan teori yang menjadi acuan dalam
pembahasan dan cara kerja rangkaian.
Bab III Perancangan Sistem
Berisi tentang tahap- tahap perancangan system, sampai diperoleh
suatu diagram blok yang merupakan gambaran dari keseluruhan system
sehingga dapat menjalankan fungsi yang kita inginkan.
Bab IV Pengujian dan Analisa Sistem
Berisi tentang pengujian dan analisa sistem/ rangkaian pada penelitian
ini.
Bab V Kesimpulan dan Saran
Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari
pembahasan yang dilakukan dari tugas akhir ini serta saran apakah
rangkaian ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan
perakitannya pada suatu metode lain yang mempunyai system kerja
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 SENSOR
2.1.1 Pengertian Umum Sensor
Secara umum sensor didefenisikan sebagai alat yang mampu menangkap fenomena
fisika atau kimia kemudian mengubahnya menjadi sinyal electrik baik arus listrik
ataupun tegangan. Fenomena fisik yang mampu menstimulus sensor untuk
menghasilkan sinyal electrik meliputi temperatur, tekanan, gaya, medan magnet
cahaya, pergerakan dan sebagainya.
Sensor suhu adalah alat yang digunakan untuk merubah besaran panas menjadi
besaran listrik yang dapat dengan mudah dianalisis besarnya.
Karakteristik sensor suhu ditentukan dari sejauh mana sensor tersebut
memiliki kemampuan yang baik dalam mendeteksi setiap perubahan suhu yang ingin dideteksinya. Kemampuan mendeteksi perubahan suhu meliputi:
1. Sensitifitas, yaitu ukuran seberapa sensitif sensor terhadap suhu yang dideteksinya. Sensor yang baik akan mampu mendeteksi perubahan suhu meskipun kenaikan suhu tersebut sangat sedikit. Sebagai gambaran sebuah inkubator bayi yang dilengkapi dengan sensor yang memiliki sensitifitas yang tinggi
3. Stabilitas dan daya tahan, yaitu sejauh mana sensor dapat secara konsisten
memberikan besar sensitifitas yang sama terhadap suhu , serta seberapa lama
sensor tersebut dapat terus digunakan.
2.1.2 Sensor Suhu (LM 35)
Gambar 2.1 Bentuk Fisik LM 35
Pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah
digunakan sebagai tegangan keluaran atau Vout dengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt
2.1.3 Prinsip Kerja Sensor LM 35
Mula-mula vcc sebesar 12v digunakan untuk menghidupkan sensor LM35 yang akan mendeteksi suhu. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut :
VLM35 = Suhu*10mV
permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya .
Untuk lebih meningkatkan keakurasian dan kepresisian pengukur suhu, maka perlu dilakukan pengesetan yang optimal pada tegangan referensi ADC yang
digunakan sehingga jika menggunakan ADC 8-bit misalnya, maka jangkauan 0-255 haruslah merepresentasikan nilai minimum dan maksimum suhu yang dapat diukur oleh rangkaian sensor suhu. Jangan sampai memberikan tegangan referensi yang salah pada rangkaian ADC, sehingga jangkauan ADC melebihi atau kurang dari jangkauan tegangan masukannya.
2.1.4 Karakteristik Sensor
Berikut ini adalah karakteristik dari sensor suhu LM35.
Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC.
Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
2.2 Motor
Motor merupakan perangkat elektromagnetik yang dapat mengubah energi
listrik menjadi energi mekanik. Perubahan ini dilakukan dengan merubah tenaga
listrik menjadi magnet yang disebut sebagai elektromagnit. Sebagaimana kita ketahui
bahwa : kutub-kutub dari magnet yang senama akan tolak-menolak dan kutub-kutub
tidak senama, tarik-menarik. Maka kita dapat memperoleh gerakan jika kita
yang lain pada suatu kedudukan yang tetap. Dengan cara inilah energi listrik dapat
diubah menjadi energi mekanik.
Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya memutar impeler pompa, fan
atau blower, menggerakkan kompresor, mengangkat bahan, dll. Motor listrik
digunakan juga dirumah (mixer, bor listrik, kipas angin) dan industri. Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban total industri.
Secara umum motor listrik dapat dibagi menjadi motor ac dan motor dc,
bembagian ini berdasarkan pada arus listrik yang digunakan untuk menggerakkannya.
Namun penulis pada bagian ini kita hanya membahas mengenai motor dc
2.2.1 Motor DC
Motor arus searah (motor dc) merupakan salah satu jenis motor listrik yang
bergerak dengan menggunakan arus searah. Kumparan medan pada motor dc disebut
stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang
berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet,
maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arahnya pada setiap setengah
putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip kerja arus searah adalah
membalik phasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan
menggunakan komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan
jangkar yang berputar dalam medan magnet. Bentuk motor yang paling sederhana
memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas diantara kutub-kutub magnet
Gambar 2.2 Struktur Motor DC Sederhana
Catu tegangan cd dari baterai menuju lilitan melalui sikat menyentuh komutator dua
segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan pada gambar
diatas disebut angker dinamo(rotor). Angker dinamo (rotor) adalah sebutan untuk
komponen yang berputar diantara medan magnet.
Motor ini memiliki keunggulan dari motor ac yaitu mudah dalam mengatur
dan mengontrol kecepatan putarnya. Ada bebarapa cara untuk dapat mengendalikan
kecepatan motor dc, antara lain dengan mengatur lebar pulsa tegangan setiap detiknya
yang diberikan pada motor dc atau secara manual yaitu mengatur jumlah arus dan
tegangan yang diberikan pada motor dc. Pada penelitian ini penulis akan
mengendalikan kecepatan putar motor dc dengan mengatur tegangan yang diberikan
pada motor dc
Gambar 2.3 Motor DC
Motor dc tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya dibatasi untuk
seperti peralatan mesin dan rolling mills, sebab sering terjadi masalah dalam
perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih basar. Juga, motor
tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan diarea yang bersih dan tidak berbahaya
sebab resiko percikan api pada sikatnya.
2.2.2 Prinsip Kerja Motor DC
Jika arus lewat pada suatu konduktor, timbul medan magnet disekitar konduktor. Arah
medan magnet ditentukan oleh arah aliran arus pada konduktor.
Gambar 2.4 Medan Magnet yang Membawa Arus Mengelilingi Konduktor Aturan Genggaman Tangan kanan dapat dipakai untuk menentukan arah garis fluks
disekitar konduktor. Genggam konduktor dengan tangan kanan dengan jempol
mengarah ada aliran arus, maka jari-jari anda akan menunjukkan arah garis fluks.
Medan magnet hanya terjadi disekitar sebuah konduktor jika ada arus yang mengalir
pada konduktir tersebut. Pada motor listrik, konduktor berbentuk U disebut angker
dinamo.
Gambar 2.5 Medan Megnet Mengelilingi Konduktor di antara Dua Kutub Jika konduktor berbentuk U (angker dinamo) diletakkan diantara kutub utara dan
selatan yang kuat dalam medan magnet konduktor akan berinteraksi dengan magnet
Gambar 2.6 Reaksi Garis Fluks
Lingkaran A dan B merupakan ujung konduktor yang dilengkungkan (looped
conductor). Arus mengalir masuk melalui ujung A dan keluar melalui ujung B.
Medan konduktor A yang searah jarum jam akan menambah medan pada kutub
dan menimbulkan medan yang kuat dibawah konduktor. Konduktor akan berusaha
bergerak kearah atas untuk keluar dari medan kuat ini. Medan konduktor B yang
berlawanan arah jarum jam akan menambah medan pada kutub dan menimbulkan
medan yang kuat diatas konduktor. Konduktor akan berusaha bergerak turun agar
keluar dari medan yang kuat tersebut. Gaya-gaya tersebut akan membuat angker
dinamo berputar searah jarum jam.
Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor dc secara umum:
* Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya
* jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/ loop,
maka kedua sisi loop, yaitu yaitu sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan
gaya pada arah yang berlawanan.
* Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/ torque untuk memutar kumparan.
* Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga
putar yang lebih seragam dan medan magnet yang dihasilkan oleh susunan
elektromagnetik yang disebut kumparan medan
Pada motor dc, daerah kumparan medan yang dialiri arus listrik akan
menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah
tertentu. Konversi dari energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun
sebaliknya berlangsung melalui medan magnet, dengan demikian medan magnet disini
selain berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan energi sekaligus sebagai tempat
berlangsungnya proses perubahan energi, daerah tersebut dapat dilihat pada gambar
Gambar 2.7 Prinsip Kerja Motor DC
Agar proses perubahan energi mekanik dapat berlangsung secara sempurna,
maka tegangan sumber harus dari pada tegangan gerak yang disebabkan reaksi lawan.
Dengan memberi arus pada kumparan jengkar yang dilindungi oleh medan makan
menimbulkan perputaran motor.
Dalam memahami sebuah motor dc, penting dimengerti apa yang dimaksud
dengan beban motor. Beban dalam hal ini mengacu kepada keluaran tegangan putar/
torque sesuia dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat
dikatagorikan dalam tiga kelompok:
Beban torque konstan
Adalah beban dimana keluaran energinya bervariasi dengan kecepatan operasinya
namun torquenya tidak bervariasi. Contoh beban dengan torque konstan adalah
corveyors, rotary kilns, dan pompa displacement konstan
Beban dengan variabel torque
Adalah beban dengan torque bervariasi dengan kecepatan operasinya. Contoh
beban dengan variabel torque adalah pompa sentrifugal dan fan (torque bervariasi
sebagai kuadrat kecepatan)
Beban dengan energi konstan
Adalah beban dengan permintaan torque yang berubah dan berbanding terbalik
dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan adalah
2.2.3 Karakteristik Motor DC
Karakteristik yang dimiliki suatu motor DC dapat digambarkan melalui kurva
daya dan kurva torsi/kecepatannya, dari kurva tersebut dapat dianalisa batasan-batasan
kerja dari motor serta daerah kerja optimum dari motor tersebut.
Gambar 2.8 Kurva Torsi VS Kecepatan Motor DC
Dari grafik terlihat hubungan antara torsi dan kecepatan untuk suatu motor dc
tertentu. dari grafik terlihat bahwa torsi berbanding terbalik dengan kecepatan putaran,
dengan kata lain terdapat tradeoff antara besar torsi yang dihasilkan motor dengan
kecepatan putaran motor. Dua karakteristik penting terlihat dari grafik yaitu:
a. Stall torque, menunjukkan titik pada grafik dimana torsi maksimum, tetapi
tidak ada putaran pada motor.
b. No load speed,,menunjukkan titik pada grafik dimana terjadi kecepatan
putaran maksimum, tetapi tidak ada beban pada motor
2.3 Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah singel chip yang memiliki kemampuan untuk
diprogram dan dirancang khusus untuk aplikasi kontrol serta dilengkapi dengan ROM,
RAM dan fasilitas I/O pada satu chip. Mikrokontroler merupakan satu hasil dari
kemampuan komputasi yang sangat cepat dengan bentuk yang sangat kecil dan harga
kebutuhan pasar terhadap alat-alat elektronik dengan perangkat cerdas, cepat sebagai
pengontrol dan pemroses data.
2.3.1 Mikrokontroler AT89S52
Mikrokontroler AT89S52 adalah satu anggota dari keluarga MCS-51seri
8052 merupakan pengembangan dari seri 8051, dirancang oleh atmel yang paling
banyak digunakan karena dilengkapai dengan internal 8 Kbyte Flash PEROM
(Prigrammable and Erasable Read Only Memory), yang memungkinkan memori
program untuk dapat diprogram berkali-kali (1000 siklus baca/tulis).
Gambar 2.9 Blok Diagram Fungsional AT89S52 Mikrokontroler AT89S52 memiliki spesifikasi sebagai berikut:
1. Read Only Memory (ROM) sejumlah 8 Kbyte
ROM atau Read Only memory merupakan memori penyimpan data yang isinya
tidak dapat diubah atau dihapus (hanya dapat dibaca). ROM biasanya diisi dengan
program untuk menjalankan mikrokontroler setelah power dinyalakan dan berisi
data-data konstanta/ kode yang diperlukan oleh program. Kapasitas memori yang
2. Random Access Memory (RAM) sejumlah 256 byte
RAM atau Random Access Memory merupakan memori penyimpanan data yang
isinya daoat diubah dan dihapus. RAM biasanya berisi data-data variabel dan
register. Data yang tersimpan pada RAM bersifat votile (hilang jika catu daya
yang terhubung dimatikan/diputuskan).
3. Empat buah port I/O, yang masing-masing terdiri dari 8 bit
I/O (Input/Output) port merupakan sarana yang dipergunakan oleh mikrokontroler
untuk mengakses peralatan-peralatan lain, berupa pin-pin yang dapat berfungsi
untuk mengeluarkan data-data digital atau berfungsi untuk mengimput data.
Selain itu, dapat digunakan sebagai terminal komunikasi paralel, serta komunikasi
serial (pin 10 dan pin 11)
4. Tiga buah 16 bit timer/couter/time
16 bit (2 byte) timer/couter merupakan salah satu register khusus yang berfungsi
sebagai pencacah/ penghitung eksekusi program mikrokontroler.
5. Interface Komunikasi Serial
Interface kmunikasi serial merupakan suatu fungsi port yang terdapat dalam
mikrokontroler dalam melakukan antarmuka (interface) serial yaitu pada p3.0 dan
p3.1
6. Memiliki kemampuan Arithmatic and Logic Unit (ALU)
Arithmatic and Logic Unit (ALU) memiliki kemampuan mengerjakan
proses-proses aritmatika (penyumlahan, pengurangan, pengalian, pembagian) dan operasi
logika (AND, OR, XOR, NOT) terhadap bilangan bulat 8 atau 16 bit.
Arsitektur hardware mikrokontroler AT89S52 dari perspektif luar atau biasa
Gambar 2.10 Konfigurasi Pin AT89S52
Berikut ini penjelasan mengenai fungsi dari tiap-tiap pin (kaki) yang ada pada
mikrokontroler AT89S52:
a. Port 0 (Pin 39 – Pin 32)
Merupakan dual-purpose port (port yang memiliki dua kegunaan), pada disain
yang minimum (sederhana), port 0 digunakan sebagai port Input/output (I/0).
Sedangkan pada desain lebih lanjut pada perancangan dengan memori eksternal
digunakan sebagai data dan address (alamat) yang di-multiplex.
b. Port 1 (Pin 1 – Pin 8)
Port 1 berfugsi sebagai I/O biasa, pada kaki ke 6, ke 7 dan ke 8 terdapat Mos I,
Mis 0 dan Sck sebagai masukan dari ISP Programmer yang terhubung ke
komputer. Tanpa adanya port ini maka mikrokontroler tidak dapat diprogram oleh
ISP programer.
c. Port 2 (Pin 21 – Pin 28)
Merupakan dual-purpose port. Pada desain minimum digunakan sebagai port I/O
(Input/Output). Sedangkan pada desain lebih lanjut digunakan sebagai high byte
dari address (alamat)
d. Port 3 (Pin 10 – Pin 17)
Merupakan dual-porpuse port. Selain sebagai port I/O (Input/Ouput), port 3 juga
Tabel 2.1 Fungsi Khusus Port 3
e. PSEN (Pin 29)
PSEN (Program Store Enable) madalah sinyal kontrol yang mengizinkan untuk
mengakses program (code) memori eksternal. Pin ini dihubungkan ke pin OE (output Enable) dari EPROM. Sinyal PSEN akan „0‟ (low) pada tahap fetch (penjemputan) instrusi. PSEN akan sellau bernilai „1‟ (high) pada pembacaan program memori internal.
f. ALE (Pin 30)
ALE (Addres Latch Enable) digunakan untuk men-demultiplex address (alamat)
data bus. Ketika menggunakan program memori eksternal, port 0 akan berfungsi
sebagai address (alamat) dan data bus. Pada setengah paruh pertama memori cycle ALE akan bernilai „1‟ (high) sehingga akan mengizinkan penulisan address (alamat) pada register eksternal. Pada setenah paruh berikutnya akan bernilai „1‟ (high) sehingga port 0 dapat digunakan sebagai data bus.
g. EA (Pin 31)
EA (xternal Access) pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu
mikrokontroler akan menjalankan program ayang ada pada memori eksternal
setelah sistem di-reset. Jika kondisi high, pin ini akan berfungsi untuk
menjalankan program yang ada pada memori internal. No. Pin Port
pin
Nama
Port
Fungsi
10 P3.0 RXD Menerima data untuk port serial
11 P3.1 TXD Mengirim data untuk port paralel
12 P3.2 INT 0 Interrupt 0 eksternal
13 P3.3 INT 1 Interrupt 1 eksternal
14 P3.4 T0 Timer 0 input eksternal
15 P3.5 T1 Timer 1 input eksertal
16 P3.6 WR Memori data eksternal write strobe
h. RST (Pin 9)
Jika pin ini diberi input „1‟ (high) selama minimal 2 cycle, maka sistem akan di-reset (kembali keawal)
i. On-Chip oscillator
j. AT89S52 telah memiliki on-chip oscilator yang dapat bekerja jika didrive
menggunakan kristal. Tambahan kapasitor diperlukan untuk menstabilkan sistem.
Nilai kristal yang biasa digunakan pada AT89S52 ini aalah 12 MHz. On-chip
oscillator pada AT89S52 terdiri dari XTAL1 (pin 19) input untuk clock internal
dan XTAL2 (pin 18) output dari osilator.
k. Koneksi Power
AT89S52 beroperasi pada tegangan 5 volt. Pin Vcc terdapat pada pin 40,
sedangkan ground (gnd) terdapat pada pin 20.
Instruksi-instruksi mikrokontroler
Instruksi-instruksi yang dimaksud merupakan seperangkat instruksi yang
disusun menjadi sebuah program untuk memerintahkan mikrokontroler melakukan
sesuatu pekerjaan. Sebuah instruksi selalu berisi kode operasi (op-code), kode
pengoperasian inilah yang disebut dengan bahasa mesin yang dapat dimengerti oleh
mikrokontroler. Inastruksi-instruksi yang digunakan dalam memogram suatu program
yang diisikan AT98S52 adalah instruksi bahasa pemograman assembler.
2.3.2 Instruksi Transfer Data
Instruksi tranfer data terbagi menjadi dua kelas operasi sebagai berikut:
Tranfer data umum (General Purpose Transfer), yaitu : MOV, PUSH dan POP
Transfer spesifik akumulator (Accumulator Specific Transfer), yaitu :XCH, XCHD, dan MOVC
Instruksi transfer data adalah instruksi pemindahan/ pertukaran data antara
oprand sumber dengan opran tujuan. Operand-nya dapat berupa register, memori atau
lokasi suatu memori. Penjelasan instruksi transfer data dapat dijelasan sebagai berikut.
Mov : Transfer dari register satu ke register yang laian, antara register dengan
memori
Yang alamatnya ditunjuk oleh register penunjuk.
Pop : Transfer byte atau dari dalam strack ke operan tujuan
Xch : Pertukaran data antara operand akumulator dengan operand sumber
Xcdh : Pertukaran nibble orde rendah antara RAM internal (lokasinya
ditunjukkan oleh r0 dan r1)
Movc : Pertukaran data dengan menjumlahkan isi data pointer dengan isi
akumulator
2.3.3 Instruksi Aritmatik
Operasi dasar aritmatik seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian dan
pembagian dimiliki oleh AT89S52 dengan mnemonic : Inc, Add, subb, Dec, Mul dan
Div. Penjelasan dari operasi mnemonic tersebut dijelaskan sebagai berikut :
Inc : Menambahkan satu isi sumber operand dan menyiman hasilnya ke
operand tersebut
Add : Penjumlahan antara akumulator dengan sumber operand dan hasilnya
disimpan di akumulator
Subb : Pengurangan akumulator dengan sumber operand, hasilnya disimpan
dalam operand tersebut
Dec : Mengurangi sumber operand dengan 1, dan hasilnya dismpan pada
operan tersebut
Mul : Perkalian antara Akumulator dengan Register B
Div : Pembagian antara Akumulator dengan Register B dan hasilnya disimpan
dalam Akumulator, sisanya di Register B
2.3.4 Instruksi Logika
Mikrokontroler AT98S52 dapat melakukanoperasi logika bit maupun operasi
logika byte. Operasi logika tersebut terbagi atas dua bagian yaitu:
Operasi logika operan tunggal, yaitu terdiri dari clr, setb, cpl, rl dan rr
Oprasi logika dua operand seperti : anl, orl dan xlr
Operasi yang dilakukan oleh AT89S52 dengan pembacaan instruksi logika tersebut
dijelaskan dibawah ini:
Crl : Menhhapus byte atau bit menjadi nol
Cpl : Mengkomplemenkan akumulator
Rl : Rotasi akumulator 1 bit kekiri
Rr : Rotasi akumulator 1 bit kekanan
Anl : Meng-and kan data bit secara langsung dengan isi akumulator
Orl : Meng-or kan data bit secara langsung dengan isi akumulator
Xrl : Meng-xor kan data bit secara langsung dengan isi akumulator
2.3.5 Instruksi Percabangan
Instruksi percabangan terdiri dari (3) tiga kelas oprasi, yaitu:
Lompatan tak bersyarat (unconditional Jump) seperti : sjmp, ajmp, ljmp
Lompatan bersyarat (Conditional Jump) seperti : jb, jnb jz, jnz, jc, jnc, cjne, dan djnz
Insterupsi seperti: ret dan reti
Penjelasan dari instruksi diatas sebagai berikut :
Sjmp : Lompatan untuk percabangan dengan jankauan masumum 1 Kbyte
Ajmp : Lompatan untuk percabangan masimum 2 Kbyte
Lcall : Pemanggilan subroutine yang mempunyai alamat antara 2 Kbyte – 64 Kbyte.
Jb : Percabangan yang akan lompat ke label atau alamat yang dituju jika
dalam keadaan bit
Jnb : Percabangan yang akan lompat ke label atau alamat yang dituju jika
dalam keadaan tidak bit
Jz : Percabangan akan dilakukan jika akumulator adalah nol
Jnz : Percabangan akan dilakukan jika akumulator adalah tidak nol
Jc : Percabangan terjadi jika CF (Carry Flag) diset „1‟ Jne : Percabangan terjadi jika CF (Carry Flag) diset „0‟
Cjne : Operasi perbandingan Operand pertama dengan operand kedua, jika
tidak sama akan dilakukan percabangan
Djnz : Mengurangi nilai operand sumber dengan satu dan percabangan akan
dilakukan bila hasilnya tidak nol
Ret : Kembali ke subrutine.
2.4 Analog To Digital Converter (ADC) 0804
ADC banyak tersedia dipasaran, tetapi dalam perancangan ini digunakan ADC
0804. Gambar 2.11 menunjukkan susunan kaki ADC tersebut. Beberapa karakteristik
ADC 0804 adalah sebagai berikut:
Memiliki 2 masukan analog : Vin (+) dan Vin(-) sehingga memperbolehkan masukan selisih (diferensial). Dengan kata lain, tegangan masukan analog
yang sebenarnya adalah selisih dari masukan kedua pin [ analog Vin = Vin(+) – Vin(-)]. Jika hanya satu masukan maka Vin(-) dihubungkan ke ground. Pada operasi normal, ADC menggunakan Vcc = +5V sebagai tegangan referensi,
dan masukan analog memiliki jangkauan dari 0 sampai 5 V pada skala penuh.
Mengubah tegangan analog menjadi keluaran digital 8 bit. Sehingga resolusinya adalah 5V/255 = 19.6 mV
Memiliki pembangkit detak (clock) internal yang menghasilkan frekuensi f=1/(1,1RC), dengan R dan C adalah komponen eksternal.
Memiliki koneksi ground yang berbeda antara tegangan digital dan analog. Kaki 8 adalah ground analog. Pin 10 adalah ground digital.
Gambar 2.11 Pin Konfigurasi ADC 0804
ADC 0804 merupakan ADC yang paling familier, yang paling sering
digunakan untuk keperluan pembuatan alat-alat ukur digital, dengan karakteristik
dasar, lebar data = 8 bit, waktu konversi = 100 uS. WR : ( input ) pin ini digunakan
untuk memulai konversi tegangan analog menjadi data digital, bila WR mendapat
logika '0' maka konverter akan mengalami reset; dan ketika WR kembali pada keadaan
D0 s/d D7 akan berada dalam keadaan high impedanzi, sebaliknya bila CS dan RD
diberi logika '0' maka output digital akan keluar pada D0 s/d D7. INT: ( output ) pin
ini digunakan sebagai indikator apabila ADC talah selesai menkonversikan tegangan
analog menjadi digital, INT akam mengeluarkan logika '1' pada saat memulai konversi
dan akan berada pada logika '0' bila konversi telah selesai. Frekuensi clock konverter
harus terletak dalam daerah frekuensi 100 s/d 800 kHz. CLK IN dapat diturunkan dari
sumber clock eksternal. Clock internal dapat dibangkitkan dengan memeberikan
komponen R dan C pada CLK IN dan CLK R. Vin : pin ini sebagai inputan tegangan
analog yang akan dikonversikan menjadi data digital.
2.5 Relay
Relay adalah sebuah saklar yang digunakan untuk menghubungkan atau
memutus aliran listrik yang dikontrol dengan memberikan tegangan dan arus tertentu
pada koilnya. Relay biasanya hanya mempunyai satu kumparan tetapi relay dapat
mempunyai beberapa kontak.
Pada dasarnya, konstruksi dari relay terdiri dari lilitan kawat (koil) yang
dililitkan pada inti besi lunak. Jika lilitan kawat mendapat aliran arus, inti besi lunak
kontak menghasilkan medan magnet dan menarik switch kontak. Switch kontak
mengalami gaya listrik magnet sehingga berpindah posisi ke kutub lain atau terlepas
dari kutub asalnya. Keadaan ini akan bertahan selama arus mengalir pada kumparan
relay. Dan relay akan kembali ke posisi semula (normal), bila tidak ada lagi arus yang
mengalir padanya. Posisi normal relay tergantung pada jenis relay yang digunakan.
Biasanya kontak yang akan berhubung saat relay bekerja sering disebut
Normally Open (NO), sedangkan kontak yang membuka saat relay bekerja disebut
Normally Close (NC).
BAB III
PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM 3.1 Diagram Blok Rangkaian
Relay Heather/
blower
Relay kipas
Keypad
H-Bridge
Motor Sensor
Lm 35 Display
ADC 0804
Mikro AT89S52
Gambar 3.1.1 Diagram Blok Rangkaian
kipas
PIPA
MOTOR DC
BLOW ER / HEATER
PLN 30 CM
25
C
M
35 CM
31 CM
3.2 Rangkaian Power Supplay ( PSA )
Rangkaian ini berfungsi untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian
yang ada. Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari dua keluaran, yaitu 5 volt dan 12
volt, keluaran 5 volt digunakan untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian,
sedangkan keluaran 12 volt digunakan untuk mensuplay tegangan ke relay. Rangkaian
power supplay ditunjukkan pada gambar 3.2 berikut ini :
Gambar 3.2 Rangkaian Power Supplay (PSA)
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. Tegangan 12 volt
DC langsung diambil dari keluaran 2 buah dioda penyearah.
Dimana perhitungannya IC LM7805 membutuhkan tegangan ±7.5 V dan arus ±100 mA. Jadi dipakai resistor R1 100 Ω, dimana tegangan dari trafo step down sebesar 12 V, namun sebuah diode dapat menurunkan tegangan sekitar 0.6 V. Jadi
apabila dioda yang digunakan dua buah maka tegangan dapat diturunkannya adalah
1.2 V. Maka :
Tegangan trafo step down = 12 V – 1.2 V = 10.8 V Sehingga bila dipakai R1 = 100 Ω
I = V/ R = 10.8 V/ 100 Ω = 0.108 A = 108 mA
Untuk menghidupkan LED yang arusnya 1.5 mA dipakai R2, maka :
State 1 State 2 State 3 State 4 State 5 State 6 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2
1 Machine Cycle Oscillator
Frequency
3.3 Rangkaian Mikrokontroler AT89S52
Rangkaian ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh system yang ada.
Rangkaian mikrokontroler ditunjukkan pada gambar berikut ini:
Gambar.3.3 Rangkaian Mikrokontroller AT89S52
Agar dapat mengekskusi program mikrokontroler membutuhkan pulsa clock.
Pulsa ini dapat dihasilkan dengan memasang rangkaian clock. Frekuensi kerja
maksimum AT89S52 adalah 33 MHz. Komponen utamanya adalah quartz crystal
yang dihhubungkan dengan kapasitor bernilai 33 pF.
Dalam mikrokontroler dikenal istilah Machine Cycle (MC) / siklus mesin, dimana :
1 MC = 6 state = 12 periode clock.
Jika frekuensi crystal yang digunakan adalah 12 Mhz maka :
1 MC =
=
= 1µs
Untuk perhitungan resistor pada port 0 memakai resistor 4K7 karena
mikrokontroler ada dua kedudukan aktif :
Untuk mengatasi tegangan ambang bekisar antara 4.7 V – 4.8 V maka : 4.7 V = 1 mA
4700 Ω
Agar program counter (PC) dapat menunjuk address 000h pada saat awal maka
mikrokontroler perlu diriset, caranya adalah dengan memberikan pulsa high pada pin
reset selama minimal 2 machine cycle (jika f cystal = 12 MHz maka 2 MC = 2 µs).
Setelah itu diberikan pulsa low. Kondisi ini dapat dipenuhi dengan memasang
rangkaian RC yang akan mensuplai teganagan Vcc ke pin 9 selama kapasitor mengisi
muatan. Konstanta waktu pengisian dapat dihitung dengan mengalikan nilai R dan C.
T = R . C = 1K x 10µF = 1 ms
Setelah kapasitor terisi maka pin 9 akan low.
Pin 31 External Access Enable (EA) diset high (H). Ini dilakukan karena
mikrokontroller AT89S52 tidak menggunakan memori eskternal.Pin 18 dan 19
dihubungkan ke XTAL 12 MHz dan capasitor 33 pF. XTAL ini akan mempengaruhi
kecepatan mikrokontroller AT89S52 dalam mengeksekusi setiap perintah dalam
program. Pin 9 merupakan masukan reset (aktif tinggi). Pulsa transisi dari rendah ke
tinggi akan me-reset mikrokontroller ini. Pin 32 sampai 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. Pada port 0 ini masing masing pin dihubungkan dengan resistor 4k7 ohm.
Resistor 4k7 ohm yan dihubungkan ke port 0 befungsi sebagai pull up( penaik
tegangan ) agar output dari mikrokontroller dapat mntrigger transistor. Pin 1 sampai 8
adalah port 1. Pin 21 sampai 28 adalah port 2. Dan Pin 10 sampai 17 adalah port 3.
Pin 39 yang merupakan P0.0 dihubungkan dengan sebuah resistor 330 ohm dan
sebuah LED. Ini dilakukan hanya untuk menguji apakah rangkaian minimum
mikrokontroller AT89S52 sudah bekerja atau belum. Dengan memberikan program
sederhana pada mikrokontroller tersebut, dapat diketahui apakah rangkaian minimum
tersebut sudah bekerja dengan baik atau tidak. Jika LED yang terhubug ke Pin 39
sudah bekerja sesuai dengan perintah yang diberikan, maka rangkaian minimum
tersebut telah siap digunakan. Pin 20 merupakan ground dihubungkan dengan ground
pada power supplay. Pin 40 merupakan sumber tegangan positif dihubungkan dengan
3.4 Rangkaian ADC 0804
Rangkaian ADC ini berfungsi untuk merubah data analog yang dihasilkan oleh
sensor suhu menjadi bilangan digital. output dari ADC dihubungkan ke
mikrokontroler. Sehingga mikrokontroler dapat mengetahui suhu yang terdapat di
dalam ruangan Dengan demikian proses pengukuran suhu dapat dilakukan. Gambar
rangkaian ADC ditunjukkan pada gambar di bawah ini:
Gambar 3.4 Rangkaian ADC
Input ADC dihubungkan ke sensor suhu LM35 sehingga setiap perubahan
tegangan pada LM35 akan dideteksi oleh ADC. Agar output yang dihasilkan oleh
ADC bagus, maka tegangan refrensi ADC harus benar-benar stabil, karena perubahan
tegangan refrensi pada ADC akan merubah output ADC tersebut. Oleh sebab itu pada
rangkaian ADC di atas tegangan masukan 12 volt dimasukkan ke dalam IC regulator
tegangan 9 volt ( 7809) agar keluarannya menjadi 9 volt, kemudian keluaran 9 volt ini
dimasukkan kedalam regulator tegangan 5 volt (7805), sehingga keluarannya menjadi
5 volt. Tegangan 5 volt inilah yang menjadi tegangan refrensi ADC.
Dengan demikian walaupun tegangan masukan turun setengahnya, yaitu dari
12 volt menjadi 6 volt, tegangan refrensi ADC tetap 5 volt.
Output dari ADC dihubungkan ke mikrokontroler, sehingga setiap perubahan
output ADC yang disebabkan oleh perubahan inputnya akan diketahui oleh
3.5 Display Seven Segment
Untuk menampilkan nilai suhu yang dideteksi oleh sensor suhu LM35
diperlukan suatu rangkaian display yang dapat menampilkan nilai suhu tersebut
Rangkaian display yang digunakan untuk menampilkan nilai suhu terlihat pada ganbar
berikut:
Gambar rangkaian display seven segment
Gambar.3.5. Rangkaian Display Seven Segment
Display ini menggunakan 3 buah seven segment yang dihubungkan ke IC HEF
4094BP yang merupakan IC serial to paralel. IC ini akan merubah 8 bit data serial
yang masuk menjadi keluaran 8 bit data paralel. Rangkaian ini dihubungkan dengan
P3.0 dan P3.1 AT89S52. P3.0 merupakan fasilitas khusus pengiriman data serial yang
disediakan oleh mikrokontroler AT89S52. Sedangkan P3.1 merupakan sinyal clock
untuk pengiriman data serial. Pada rangkaian display ini digunakan dua buah dioda
yang berfungsi untuk menurunkan tegangan supply untuk seven segment. Satu buah
dioda dapat menurunkan tegangan sekitar 0,6 volt. Jadi, apabila dioda yang digunakan
dua buah maka tegangan yang dapat diturunkannya adalah 1,2 volt. Tegangan ini
diturunkan agar umur seven segment lebih tahan lama dan karena tegangan maksimum
3.6 Rangkaian Pengendali Heater
Rangkaian pengendali heater pada alat ini berfungsi untuk memutuskan atau
menghubungkan sumber tegangan 12 volt dengan heater. Gambar rangkaian
pengendali haeter ini ditunjukkan pada gambar 3.6 berikut ini:
Gambar 3.6 Rangkaian Pengendali Heater
Output dari relay yang satu dihubungkan ke sumber tegangan 12 volt dan yang
lainnya dihubungkan ke heater. Hubungan yang digunakan adalah normally close.
Prinsip kerja rangkaian ini pada dasarnya memanfaatkan fungsi transistor sebagai
saklar elektronik. Tegangan atau sinyal pemicu dari transistor berasal dari
mikrokontroler Port 0.1 (P0.1). Pada saat logika pada port 0.1 adalah tinggi (high),
maka transistor mendapat tegangan bias dari kaki basis. Dengan adanya tegangan bias
ini maka transistor akan aktip (saturation), sehingga adanya arus yang mengalir ke
kumparan relay. Hal ini akan menyebabkan saklar pada relay menjadi terbuka,
sehingga hubungan sumber tegangan 12 volt ke buzzer akan terhubung dan heater
akan menyala. Begitu juga sebaliknya pada saat logika pada P0.1 adalah rendah (low)
maka relay tidak dialiri arus. Hal ini akan menyebabkan saklar pada relay terputus,
sehingga sumber tegangan 12 volt dengan heater akan terputus dan heater tidak
menyala
3.7 Rangkaian Pengendali Motor
Agar dapat membalikkan telur secara otomatis digunakan sebuah motor
stepper. Hal ini dilakukan agar panas yang diterima telur dapat diterima secara merata.
Pada alat, motor berfungsi sebagai penggerak wadah penampung telur yang akan
juga akan bergerak yang menyebabkan posisi telur berubah rangakaian pengendali
motor dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 3.7 Rangkaian Pengendali Motor
Driver ini berfungsi untuk memutar motor searah dengan jarum jam atau
berlawanan arah dengan jarum jam. Rangkaian ini akan dikendalikan oleh
mikrokontroler AT89S52. Jadi dengan memberikan sinyal high secara bergantian ke
input dari rangkaian driver motor tersebut, maka pergerakan motor sudah dapat
dikendalikan oleh mikrokontroler AT89S52.
Rangkaian driver motor ini terdiri dari empat masukan dan empat keluaran, dimana
masing-masing masukan dihubungkan dengan mikrokontroler AT89S52 dan
keluarannya dihubungkan ke motor . Rangkaian ini akan bekerja memutar motor 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 AT89S52.
Basis dari masing-masing transistor diberi tahanan 10 Kohm untuk membatasi arus
yang masuk ke transistor. Kolektor dihubungkan dengan kumparan yang terdapat pada
motor , kemudian kumparan dihubungkan dengan sumber tegangan 12 volt.dan emitor
dihubungkan ke ground.
Jika P0.0 diberi logika high (1), yang berarti basis pada transistor TIP 122
mendapat tegangan 5 volt, maka transistor akan aktip. Hal ini akan menyebabkan
terhubungnya kolektor dengan emitor, sehingga kolektor mendapatkan tegangan 0 volt
dari ground. Hal ini menyebabkan arus akan mengalir dari sumber tegangan 12 volt ke
akan menarik logam yang ada pada motor, sehingga motor mengarah pada kumparan
yang memiliki medan magnet tesebut.
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, maka motor 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 harus diberikan secara bergantian
dengan arah yang berlawanan dengan sebelumnya.
3.8 Perancangan Rangkaian Keypad
Rangkaian Keypad berfungsi sebagai tombol untuk memasukan nilai
temperatur yang akan dijaga. Kemudian data yang diketikkan pada keypad akan
diterima oleh mikrokontroler AT89S52 untuk kemudian diolah dan diotampilkan pada
display seven segmen. Rangkaian keypad ditunjukkan pada gambar berikut ini :
Gambar 3.8 Rangkaian Keypad
Rangkaian keypad yang digunakan adalah rangkaian keypad yang telah ada
dipasaran. Keypad ini terdiri dari 16 tombol yang hubungan antara tombol-tombolnya
seperti tampak pada gambar di atas. Rangkaian ini dihubungkan ke port 2
INPUT NILAI
Berikut ini adalah diagram alir rangkaian lengkap :
Pada saat alat ini hidup atau dalam keadaan start,maka yang terbaca dari sensor
Lm35 yang ada pada alat ini hanya suhu kamar.
Jika kita menginginkan inputan suhu awal maka dimasukan inputan suhu melalui
keypad,setelah suhu dimasukkan maka mikrokontroller akan menyimpan suhu yang
kita masukkan pada keypad tersebut,setelah suhu tersimpan dan dieksekusi maka
secara otomatis heater akan hidup sampai nilai suhu pada ruang alat ini(inkubator)
sama dengan nilai inputan yang kita masukkan melalui keypad,jika kita tidak
mengeksekusi inputan suhu maka kembali lagi kesimpan nilai suhu secara bersamaan
juga display akan dikosongkan atau diclear.
Apabila nilai suhu yang ada pada ruang alat ini melebihi dari nilai inputan
suhu yang dimasukkan melalui keypad tadi maka heater akan mati dan kipas akan
hidup,kipas disini berfungsi untuk membuang suhu berlebih yang pada ruang alat ini.
Dan bila nilai suhu sama dengan nilai input maka heater dan kipas secara bersamaan
akan mati.
Dan pada saat bersamaan jika alat ini hidup maka motor dc akan mati,motor
ini dikontrol oleh mikrokontoller dengan timer yang sesuai dengan kita
inginkan,setelah timer sesuai yang kita inginkan maka motor dc ini akan hidup dengan
sendirinya.
BAB IV
PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM
4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller AT89S52
Untuk mengetahui apakah rangkaian mikrokontroller AT89S52 telah bekerja
dengan baik, maka dilakukan pengujian.Pengujian bagian ini dilakukan dengan
memberikan program sederhana pada mikrokontroller AT89S52. Programnya adalah
sebagai berikut:
Loop:
Setb P0.0
Acall tunda
Clr P0.0
Acall tunda
Sjmp Loop
Tunda:
Mov r7,#255
Tnd: Mov r6,#255
Djnz r6,$
Djnz r7,tnd
Ret
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
Lamanya waktu tunda dapat dihitung dengan perhitungan sebagai berikut :
Kristal yang digunakan adalah kristal 12 MHz, sehingga 1 siklus mesin
membutuhkan waktu = 12 1
12MHz mikrodetik.
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.
Jika program tersebut diisikan ke mikrokontroller AT89S52, kemudian
mikrokontroller dapat berjalan sesuai dengan program yang diisikan, maka rangkaian
dp a
b c f
g e
d
e d g c f a b dp
Konfigurasi seven segment
4.2 Pengujian Rangkaian Display Seven Segment
Pengujian pada rangkaian ini dapat dilakukan dengan menghubungkan
rangkaian ini dengan rangkaian mikrokontroler, kemudian memberikan data tertentu
pada port serial dari mikrokontroler. Seven segmen yang digunakan adalah common
anoda, dimana semen akan menyala jika diberi logika 0 dan sebaliknya segmen akan
mati jika diberi logika 1.
Gambar 4.1 Rangkaian pengujian seven segment
Gambar 4.1 Rangkaian Pengujian Seven Segment
Common anoda : diberikan logika 0
Sebagai contoh untuk menampilkan angka 5 :
Jadi konfigurasinya adalah sebagai berikut:
1 0 0 0 0 0 1 0
8 2 H
Dari hasil pengujian diperoleh data yang harus dikirimkan ke port serial untuk
menampilkan angka desimal adalah sebagai berikut:
Angka Data yang dikirim
1 0ECH
Program yang diisikan pada mikrokontroler untuk menampilkan nilai-nilai
Program di atas akan menampilkan angka 0 pada semua seven segmen.
Sedangkan untuk menampilkan 3 digit angka yang berbeda pada seven segmen adalah
dengan mengirimkan ke 3 data angka yang akan ditampilkan pada seven segmen.
Programnya adalah sebagai berikut :
Loop:
Program di atas akan menampilkan angka 1 pada seven segmen ketiga, angka 2 pada
seven segmen kedua dan angka 3 pada seven segmen pertama.
4.3 Pengujian Rangkaian ADC ( Analog to Digital Converter )
Untuk mengetahui tingkat ketelitian ADC dalam mengkonversi input analog
yang diberikan maka terlebih dahulu ADC tersebut harus di uji ketelitiannya. Langkah
yang digunakan untuk menguji tingkat ketelitian ADC adalah dengan cara
memberikan tegangan yang bervariasi pada input ADC. Setiap perubahan tegangan
yang diberikan merupakan input bagi ADC dan akan diubah menjadi data digital.
Proses perubahan tegangan input menjadi data digital dilakukan dengan cara:
faktor
dengan data output dapat dihitung, misalnya jika Vin ADC = 0,3 Volt, maka:
55
1111).pada rangkaian pengujian, Output ADC melalui kaki DB0-DB7 dihubungkan
dengan delapan buah led untuk mempermudah dalam pembacaan data. Rangkaian
pengujian ADC dapat dilihat pada gambar 4.2 berikut:
Gambar 4.2 Rangkaian Pengujian ADC
Pada tabel 4.1 berikut akan ditampilkan data biner yang di output-kan oleh ADC
untuk setiap variasi tegangan yang di inputkan ke ADC, yang dihitung dengan cara
yang sama seperti di atas
Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian ADC .
No. Vin (V) Data Out ADC Biner dec
1 0 0 0000 0000 0
2 0.5 25.5 0001 1001 25
3 1 51 0011 0011 51
4 1.5 76.5 0100 1000 76
5 2 102 0110 0110 102
6 2.5 127.5 0111 1111 127
7 3 153 1001 1001 153
8 3.5 178.5 1011 0010 178
9 4 204 1100 1100 204
10 4.5 229.5 1110 0101 229
4.4 Pengujian Rangkaian Relay
Pengujian rangkaian relay dapat dilakukan dengan memberikan tegangan 5
volt dan 0 volt pada basis transistor C945. Transistor C945 merupakan transistor jenis
NPN, transistor jenis ini akan aktif jika pada basis diberi tegangan > 0,7 volt dan tidak
aktif jika pada basis diberi tegangan < 0,7 volt. Aktifnya transistor akan mengaktipkan
relay. Pada alat ini relay digunakan untuk menghidupkan / mematikan alarm dan
kipas, dimana hubungan yang digunakan adalah normally open (NO), dengan
demikian jika relay tidak aktif maka alarm dan kipas mati, sebaliknya jika relay aktif,
maka alarm dan kipas akan menyala. Pengujian dilakukan dengan memberikan
tegangan 5 volt pada basis transistor, jika relay aktif dan kipas menyala maka
rangkaian ini telah berfungsi dengan baik.
4.5 Pengujian Sensor LM35
Untuk dapat mengetahui tingkat ketelitian alat dalam penelitian ini maka
harus dilakukan pengujian terhadap sensor. Adapun cara menguji sensor LM35 yang
digunakan dalam penelitian ini adalah dengan cara menghubungkan sensor dengan
sumber tegangan dan mengukur output yang dihasilkan oleh sensor pada saat
mendeteksi kenaikan suhu. Rangkaian pengujian sensor LM35 dapat dilihat pada
gambar 4.3 berikut ini :
Gambar 4.3 Rangkaian Pengujian Sensor LM35
Agar dapat mengukur besar Output dari sensor LM35 pada saat mendeteksi
setiap kenaikan suhu, maka output sensor dihubungkan dengan Voltmeter. Dari hasil
88 3,38
89 3,39
90 3,40
91 3,41
92 3,42
93 3,43
94 3,44
95 3,45
96 3,46
97 3,47
98 3,48
99 3,49
100 3,50
Dari data di atas dapat dilihat bahwa pada saat mendeteksi kenaikan suhu sebesar 1
derajat celcius maka out sensor akan bertambah besar sekiatar 10mV s
4.6 Hasil Pengamatan
Secara normal (alam), Telur Ayam akan menetas dalam waktu 21 hari pada suhu
sekitar 37oC dan Telur bebek akan menetas dalam waktu 28 hari 37oC Berdasarkan
hasil pengamatan selama penelitian, telur ayam yang ditetaskan dengan menggunakan
alat yang dirancang membutuhkan waktu yang sedikit lebih lama yaitu 23 hari pada
suhu yang sama dan tidak semua dari telur yang ditetaskan menetas seluruhnya.
Hanya 4 dari 6 telur ayam yang dapat menetas dengan menggunakan alat ini selama
dalam masa pengamatan. Begitu pula halnya dengan telur bebek, telur bebek yang
menetas dengan menggunakan alat ini hanya sebanyak 3 buah dari 6 selama dalam
masa pengamatan.
4.7 Analisa data
Besar penyimpangan antara nilai T terukur dengan nilai T teori dapat dihitung
dengan menggunakan persamaan:
Sebelum nilai tersebut di masukkan ke dalam persamaan di atas maka nilai suhu rata
rata dari hasil pengujian alat harus dihitung terlebih dahulu. Proses pengukuran suhu
pada percobaan dilakukan sebanyak 5 kali dan dapat dilihat hasilya pada tabel berikut:
Tabel 4.3 Pengukuran Suhu Sebanyak 5 Kali Tterukur(oC) terukur
Berdasarkan persamaan diatas maka didapat hasil sebagai berikut;
sebagai contoh, berdasarkan hasil pengukuran pada suhu 30 oC didapat suhu rata rata
sebesar 31,2 oC maka dengan demikian;
2
Maka penyimpangan pengukuran Suhu dalam penelitian ini adalah sebesar 1,2 oC
Dengan cara yang sama, hasil pengukuran dan besar penyimpangan antara nilai Rs
secara teori dengan nilai Rs terukur, dapat dilihat pada tabel 4.4 berikut:
Tabel 4.4 Penyimpangan antara Tteori dengan Tterukur
4.8 Standar Deviasi
Berdasarkan nilai penyimpangan pada tabel 4.7, maka dapat ditentukan standar
deviasi dari hasil pengukuran output sensor menggunakan persamaan sebagai berikut:
1
pengukuran output sensor adalah sebesar 1,09%. Dengan demikian hasil dari pengukuran dalam penelitian ini masih dapat diterima, mengingat tingkat
penyimpangan dari hasil pengukuran output sensor masih dapat dikategorikan kecil.
4.9 Analisis Pengujian
4.9.1 Pengukuran Temperatur terhadap Waktu
Berdasarkan pengukuran yang dilakukan,besarnya kenaikan temperature
terhadap waktu berbeda-beda.
Dari gambar pengujian dibawah ini maka data yang diperoleh dapat disajikan dalam
bentuk table 4.4 berikut
Tabel 4.4 Data Pengukuran Temperatur terhadap Waktu
4.9.2 Hubungan Temperatur VS Waktu
Berdasarkan data pengukuran hubungan temperature terhadap waktu pada tabel 4.4 maka dapat dibuat grafik hubungan temperature vs waktu Seperti gambar berikut ini:
Gambar 4.5 Grafik Hubungan Tempertaur VS waktu
Dari data diatas suhu yang dipakai untuk penetasan telur adalah 37oC,dimana waktu
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan perencanaan dan pembuatan alat penetas telur serta dari
permasalahan yang telah diuraikan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan antara
lain :
1. Pada alat prototype control temperatur ini memiliki lebar 31cm, tinggi
25cm, dan panjang 35 cm, dengan heater berada diadalam alat dan
rangkaian diluar alat dengan menggunakan akrilik.
2. Waktu yang diperlukan untuk mencapai 37oC dengan menggunakan alat ini
selama 153 detik
3. Pada alat ini, pengontrolan temperatur dapat dikontrol oleh keypad dan
ditampilkan pada seven segment.
5.2 Saran
Berdasarkan kesimpulan yang telah dikemukan diatas, maka saran yang dapat
disampaikan adalah:
1. Diharapkan laporan ini dan alatnya dapat berguna dan menjadi suatu bahan
masukkan yang berguna, serta dapat dikembangkan kembali.
2. Penggunaan Mikrokontroler AT89S52, ADC, dan sensor LM35
sediharapkan nantinya dapat lebih efesien dan multifungsi (canggih) sesuai
DAFTAR PUSTAKA
Agfianto Eko Putra,2002, Belajar Mikrokontroler AT89S51/52/55 Teori dan
Aplikasinya,Edisi 2, Yogyakarta : Penerbit Gaya Media.
Coughlin, Robert.F, Frederick F. Driscoll, 1994. Penguat Operasional dan Rangkaian
Terpadu Linier, Penerbit Erlangga, Jakarta.
Cooper, William D, 1991, Instrumentasi Elektronik dan Teknik Pengukuran, Erlangga
Jakarta.
Malvino, A. P.,1996, Prinsip – Prinsip Elektronika (terjemahan), Erlangga, Jakarta.
Sudjadi, 2005, Teori dan Aplikasi Mikrokontroler, Graha Ilmu, Yogyakarta.
Sutrisno, 1986, Elektronika Teori dan Penerapannya, Penerbit ITB, Bandung.
Tirtamiharja, 1996, Elektronika Digital, Andi Offset, Yogyakarta.
http://abdulazizquraisy.wordpress.com/2010/05/26/sensor;lm35
http://id,wordpress.com/tag/teori-relay
http://id.r3870me.files.woedpress.com/2010/02/unbab-ii.doc
http//2a-agro-farm.blogspot.com/2010/02/penetas –telur-ayam-2010.html
