RANCANG BANGUN KONTROL PERALATAN LISTRIK OTOMATIS BERBASIS AT89S51

RANCANG BANGUN KONTROL PERALATAN LISTRIK OTOMATIS BERBASIS AT89S51 Isa Hamdan 1), Slamet Winardi 2) 1) Teknik Elektro, Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 2) Sistem Komputer, Universitas Narotama Surabaya ABSTRAK Penggunaan mikrokontroller terutama untuk fungsi yang berbasis waktu (Time) sebagai pembanding menjadi sangat relevan dengan peralatan yang akan difungsikan berdasarkan waktu juga. Kontrol peralatan listrik yang mengenal dua kondisi ON/OFF bisa digunakan sebagai salah satu aplikasi dari pemanfaatan mikrokontroller sebagai pusat kontrolnya. Pemanfaatan mikrokontroller yang dikombinasikan dengan kontrol ON/OFF menjadi sangat dibutuhkan saat mobilitas pengguna menjadi semakin meningkat, sehingga kemampuan pengontrolan peralatanpun harus diusahakan lebih fleksibel dalam pengaturannya. Pemanfaatan mikrokontroller yang digunakan sebagai pusat kendali dari peralatan listrik yang penyalaannya berdasarkan waktu untuk menentukan ON/OFF nya menjadi sangat menarik untuk terus menerus dikembangkan. Kata Kunci : Waktu, Mikrokontroller, On/Off PENDAHULUAN Peralatan listrik adalah peralatan yang senantiasa berubah dan berkembang sesuai dengan mobilitas penggunanya. Keberadaan kontrol dari peralatan listrik yang dapat diprogram dengan mengambil konsep pemrograman dan pembuatan aplikasi dari mikrokntroller adalah sesuatu yang sangat diharapkan keberadaanya guna menunjang mobilitas pengguna peralatan listrik tersebut. Kontrol ON/OFF adalah kontrol yang bisa diaplikasikan pada hampir semua peralatan listrik yang mempunyai dua kondisi yaitu ON dan OFF. Kebutuhan akan kontrol listrik yang dapat diprogram ON/OFF sesuai dengan kebutuhan pengguna adalah suatu masalah. Sementara pemanfaatan dari mikrokontroller untuk fungsi tersebut sudah memungkinkan. Untuk keperluan itu akan dibuat kontrol peralatan listrik yang dapat di program ON/OFF nya sesuai dengan keinginan penggunanya dengan menggunakan microkontroller MCS 89S51 sebagai pusat kontrol peralatan. 11

Jurnal Monitor, Vol. 1, No. 1, Juli 2012 BLOK DIAGRAM SISTEM Tahapan awal dari proses perancangan alat adalah menentukan terlebih dahulu blok diagram dari peralatan tersebut untuk memudahkan penentuan detail dari pengerjaan alat tersebut. Gambar 1. Blok Diagram Sistem Cara kerja alat adalah, jika penghuni rumah inigin meninggalkan rumah dalam jangka waktu kurang atau sama dengan dua bulan maka dapat mengaktifkan kontrol peralatan tersebut dengan cara mengeset peralatan yang iningin di hidupkan dalam jangka waktu tertentu. Misalnya; seorang X pergi meninggalakan rumah dalam jangka 15 hari, pada hari ke 7, X ingin lampu kamarnya menyala dari jam 6 sore sampai jam 6 pagi, sementara dia juga ingin agar pompa penyiram tanamannya menyala setiap jam 4 sampai jam 5 sore. Di sisnilah alat pengendali peralatan listrik tersebut bekerja untuk mengatur peralatan listrik tersebut sesuai dengan jam yang telah diprogram sebelum meningggalakan rumah. Fungsi dari masing-masing diagram blok adalah sebagai berikut : 1. Mikrokontroler AT89S51 Mikrokontroler berfungsi untuk menerima perintah-perintah dari keypad serta menampilkan data ke LCD 2. Tampilan LCD Tampilan LCD digunakan untuk menampilkan pilihan output dan output yang sedang dijalankan. 3. Keypad Keypad berfungsi untuk memasukkan pilihan output dan output yang akan dijalankan. 4. Transistor Unit Transistor unit berfungsi menghubungkan antara mikrokontroller dan relay 12 V 5. Relay Relay berfungsi memberikan switch ke peralatan listrik dengan memberikan tegangan 220 V 6. Power Supply Unit Power Supply unit akan memberikan catu daya 5V ke mikrkontroller dan catu daya relay. Indicator LED yang mungkin terpasang juga menggunakan catu daya dari power supply unit ini. 12

Isa Hamdan, dkk : Rancang Bangun Kon.. Mikrokontroler AT89S51 Dalam perancangan sistem ini mikrokontroler sebagai otak dari seluruh sistem dan rangkaian ditunjukkan pada gambar dibawah ini dengan pembagian fungsi dari masing-masing port sebagai berikut : KEYPAD 30 pf 30 pf 10 K 47 uf +5 V 12 MHZ + AT 8 9 S 5 1 EA/VP RESET X1 X2 P30 P31 P32 P33 P34 P35 P36 P37 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P25 P26 P27 P20 P21 P22 ALE/P. PSEN DATA LCD OUTPUT Gambar 2. Minimum Sistem AT89S51 Pewaktuan Mikrokontroler Chip IC mikrokontroler yang digunakan adalah AT89S51 dengan seri 24PC, yang berarti mikrokontroler ini dapat bekerja sampai frekuensi maksimal 24 MHz. Pada rangkaian mikrokontroler menggunakan osilator internal (on chip oscillator) yang dapat digunakan sebagai sumber clock CPU dan dirancang untuk bekerja pada frekuensi (kristal) 12 MHz. Fungsi dari 2 buah kondensator bernilai 30 pf (nilai disesuaikan dengan data sheet AT89S51) ini adalah untuk stabilitas resonansi dari clock oscillator. Power On-Reset Power On-Reset maksudnya adalah mikrokontroler akan melakukan reset pada saat power (catu daya) diaktifkan (di On-kan). Rangkaian reset terdiri dari sebuah kapasitor 10 F dan sebuah resistor 10K dan sebuah switch push button. Reset terjadi pada saat transisi dari high selama dua siklus menuju ke low yang dikenakan pada pin reset. Satu siklus mesin pada rangkaian adalah = 12 = f kristal 2 siklus = 2 s 12 12.000.000 = 1 s Dengan kapasitor bernilai 10 F dan resistor 10K, maka waktu high adalah : 2/3 RC = 0,6 x 10.000 x 10. 10-6 = 0,06 detik = 60 ms Waktu 60 ms sudah melebihi dari minimum waktu high yang diperlukan untuk reset. Tampilan LCD LCD dalam sistem ini digunakan untuk mempermudah user dalam menentukan pilihan output yang diiinginkan. Pada saat sistem bekerja LCD akan menampilkan pilihan output yang sedang dijalankan serta waktu / Jam yang terus bekerja. Rangkaian LCD 13

Jurnal Monitor, Vol. 1, No. 1, Juli 2012 dan hubungan dengan mikrokontroler ditunjukkan pada gambar 3. Penjelasan dari rangkaian LCD adalah sebagai berikut: Pin data LCD dihubungkan dengan port 0 mikrokontroler. Pin Vcc adalah catu daya positip rangkaian LCD dihubungkan ke +5 Volt. Pin Vss adalah ground rangkaian LCD, dihubungkan ke ground power supply. Pin Vee adalah pin yang berfungsi untuk mengatur tingkat kecerahan LCD dengan menggunakan variable resistor 1K. Pin E (enable) berfungsi untuk mengontrol aktif tidaknya LCD yang dihubungkan ke mikrokontroler port 1.5. Pin RS berfungsi untuk seleksi data bus sebagai data atau sebagai kontrol, dan dihubungkan ke mikrokontroler port 2.7 Pin A adalah catu positip untuk lampu belakang LCD dihubungkan ke +5 Volt melalui dioda sebagai proteksi. Pin K adalah ground untuk lampu belakang LCD, dihubungkan ke ground power supply. 1 K +5 V Keypad DOT MATRIK LCD VCC VSS VEE V L C D DOT MATRIK LCD D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 DATA LCD DATA BUS R /W E RS Gambar 3. Rangkaian LCD BACK LIGHT A +5 V Keypad digunakan sebagai interface antara user dan system. User akan memberikan pilhan output yang diinginkan serta menampilkan tersebut ketika sedang dijalankan. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 * 0 # K pilihan P3.0 - P3.6 Gambar 4. Konfigurasi Keypad 3X4 Dari rangkaian diatas dapat diperoleh 16 kemungkinan output yang dapat dilhat pada tabel berikut: Tabel 1. Coding Keypad 4X3 1N001 14

Isa Hamdan, dkk : Rancang Bangun Kon.. Transistor Unit Transistor Unit adalah rangkaian gabungan antara transistor dan resistor serta pengaman dioda yang digunakan sebagai saklar ke relay, sehingga setiap output yang dikirim dari mikrokontroller dapat menyalakan relay melalui transistor unit. Relay 12V DC Relay 12 V digunakan untuk mengontrol tegangan yang lebih besar, yaitu dari tegangan tegangan 220 V. DARI RELAY 5 V 330 OHM A 733 IN 4001 330 OHM A 733 IN 4001 A 733 Gambar 7. Rangkaian Relay 12V DC 330 OHM DARI P2.0 - P2.2 Gambar 5. Rangkaian Transistor Driver Relay 5V DC Relay merupakan switch magnetic yang di gunakan untuk mengontrol tegangan yang lebih besar, yaitu dari tegangan 12 V mengontrol tegangan 220 V. DARI POWER SUPPLY + 5 V DC Power Supply Unit Power supply unit ini digunakan untuk memberikan catu daya ke semua rangkaian yang terkait. Catu daya dibuat stabil dengan cara menambahkan IC 7805 untuk catu 5 Volt dan 7812 untuk catu 12 Volt. Transformer yang digunakan dalam pembuatan power supply unit ini adalah Transformer AC 220 V pada bagian Primernya dan 12 V dengan center tapenya pada bagian sekundernya. DC 12 V DC 12 V DC 12 V C1 KE R1 C1 KE R1 C1 KE R1 KE TRANSISTOR UNIT Gambar 6. Rangkaian Relay 5V DC Gambar 8. Power Supply Unit 15

Jurnal Monitor, Vol. 1, No. 1, Juli 2012 Kestabilan catu daya sangat menentukan kehandalan dari pembuatan system yang akan dibuat sehingga proses perancangan yang dibuat mebutuhkan beberapa percobaan sebelum dibuat suatu rangkaian baku yang sudah teruji. Perangkat Lunak Sistem Perangkat lunak menggunakan bahasa tingkat rendah assembly MCS 51. Agar program yang di buat sesuai dengan perangkat keras yang telah di buat, maka kiranya perlu di buat suatu alur program sehingga algoritma program dapat terstruktur dan jelas. Alur perancangan perangkat lunak yang dibuat hanya berdasarkan subrutin yang akan digunakan mengingat keterbatasan dari pemakaian flowchart itu sendiri yang terbatas pada bagian bagian yang bersinggungan dengan input dan output saja. Pemakaian flowchart yang terlalu rumit justru sering menyulitkan kita untuk memahami maksud dari program yang akan kita buat, karena keterbatasan dari penggunaan flowchart itulah penulis hanya membuat alur subrutinnya saja. diagram alur perancangan perangkat lunak sebagai berikut : Gambar 9. Flowchart Sistem Pengujian keypad Pengujian keypad bisa dilakukan dengan menggunakan software, bila tombol keypad di tekan, maka software akan membaca data dari keypad, misalnya angka 1 yang di tekan, maka data #00 akan berubah menjadi #EE dan bila ditabelkan sebagai berikut : 16

Isa Hamdan, dkk : Rancang Bangun Kon.. Tabel 2. Data Keypad Pengujian Relay 5V dan 12V Pengujian relay / kontaktor di lakukan dengan memberikan tegangan kerja pada relay / kontaktor dan kemudian di lakukan pengujian pada kontak kontaknya. Pengujian Transistor Unit Pengujian Transistor Unit di lakukan dengan memberikan logic 1 pada base transistor dan ground pada collectornya. + 12 V Dc Gambar 11. Pengujian Relay Base 330 OHM A 733 IN 4001 Tabel 4. Tabel Hasil Pengujian Relay Collector Gambar 10. Pengujian Transistor Driver Tabel 3.Tabel Hasil Pengujian Transistor Input Switch Base Collector 0 Ground Connect Pengujian Sistem Pengujian Sistem di lakukan dengan memasang semua komponen dalam sistem dan melakukan pengujian pada tegangan operasional listrik yang akan digunakan daam rumah tangga. 1 Ground Disconnect 17

Jurnal Monitor, Vol. 1, No. 1, Juli 2012 Gambar 12. Rangkaian Lengkap Pengujian satu sistem lengkap, diuji dengan memberikan beban listrik yang sebenarnya. Pengujian sistem dilakukan dengan jalan membuat tabel uji yang kemudian dimasukkan sebagai bahan untuk menguji apakah sistem yang telah dibuat dapat berjalan dengan baik atau tidak. Tabel 5. Hasil Pengujian Sistem Set Mulai Sampai Mulai Sampai Output ON dari hari ke jam jam Hari ke peralatan listrik otomatis berbasis AT89S51 yang merupakan peralatan bantu yang dapat digunakan sebagai kontrol listrik otomatis yang menekankan pada fungsi dan efisiensi dari penggunaan sumber listrik dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Integrasi dari hardware dan software yang diaplikasikan pada peralatan untuk fungsi tertentu ternyata cukup memberi manfaat yang bisa digunakan untuk perbaikan kwalitas kehidupan. 2. Elektronika digital yang menitikberatkan pada proses digiatalisasi sistem yang menggunakan model logika 0 dan 1, ternyata telah semakin handal dengan dapat diintegrasikannya hardware dan software (Embeded) secara lebih mudah dan murah. 3. Kontrol peralatan listrik yang memadai dan handal serta pintar juga semakin dibutuhkan terutama demi meningkatkan efisiensi penggunaan energi listrik tersebut. DAFTAR PUSTAKA 1 2 15 18 5 2 4 40 5 15 3 10 20 20 5 Kesimpulan Dalam Penelitian ini telah di bahas Perancangan dan Pembuatan pengendali Bishop, Owen, 2004, Dasar - dasar Elektronika. Penerbit PT. Gelora Aksara Pratama, Jakarta. Malvino, P.A., 1995, Prinsip - prinsip Elektronika, Penerbit Erlangga, Surabaya. 18

Isa Hamdan, dkk : Rancang Bangun Kon.. Putra, A. E., 2002, Belajar Mikrokontroler AT 89C51/52/55 (Teori dan Aplikasi), Penerbit Gava Media, Yogyakarta. Deddy S., 48 Jam Kupas Tuntas Mikrokontroler MCS51 & AVR Tirtamihardja, 1996, Elektronika Digital, Penerbit Andi, Yogyakarta. Wasito, S., 1995, Vademekum Elektronika edisi kedua, Penerbit Gramedia, Jakarta. Sulhan S., Mudah dan Menyenangkan Belajar Mikrokontroler, Penerbit Andi, Yogyakarta, 2006 19