SISTEM PENGENDALIAN INTENSITAS CAHAYA PADA RUMAH KACA MENGGUNAKAN FOTODIODA BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52 TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya VIKRI 052408107 PROGRAM STUDI D-3 FISIKA INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008
i PERSETUJUAN Judul : SISTEM PENGENDALIAN INTENSITAS CAHAYA PADA RUMAH KACA MENGGUNAKAN FOTODIODA BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52 Kategori : TUGAS AKHIR Nama : VIKRI Nomor Induk Mahasiswa : 052408107 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 Departemen Fisika FMIPA USU Ketua Dosen Pembimbing (DR.Marhaposan Situmorang) (Drs.Takdir Tamba.M.Eng.Sc) NIP : 130 810 771 NIP : 131 569 4141
ii PERNYATAAN SISTEM PENGENDALIAN INTENSITAS CAHAYA PADA RUMAH KACA MENGGUNAKAN FOTODIODA BERBASIS MIKROKONTROLER 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 VIKRI 052408107
iii PENGHARGAAN Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah Subhanahuwat ala, atas segala karunia- Nya yang diberikan kepada penulis sehingga penulis diberikan kemudahan dan kelancaran dalam menyelesaikan penulisan Laporan Tugas Akhir dengan baik. Sholawat dan salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Rosulullah Sallallahu alaihiwassalam yang memberikan petunjuk dan selalu menjadi inspirasi dan teladan bagi penulis. Pada kesempatan kali ini penulis ingin mengucapkan ucapan terima kasih sebesar besarnya kepada Dekan dan Pembantu Dekan FMIPA USU, ketua departemen Fisika Bapak DR.Marhaposan Situmorang, Ketua Jurusan DIII Fisika Instrumentasi Bapak Drs.Syahrul Humaidi,M.Sc. Sekretaris Jurusan Departemen Fisika Ibu Dra.Yustinon,M.Si. Dan khusus kepada Bapak Drs.Takdir Tamba.M.Eng.Sc selaku Dosen Pembimbing penulis dalam penulisan dan penyusunan tugas akhir ini yang telah banyak membantu juga memberikan kepercayaan dan waktu kepada penulis untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Serta kepada seluruh staf dan Dosen pengajar di Departemen Fisika FMIPA USU yang telah banyak membantu penulis selama menempuh pendidikan di bangku perkuliahan. Penulis memberikan penghargaan dan penghormatan kepada kedua orang tua dan seluruh keluarga atas dukungan dan do anya kepada penulis sehingga penulis termotivasi untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Kepada teman-teman Fisika Instrumentasi yang telah memberikan dukungan moril pada penulis, Bang Bryan Habsyah atas segala bantuan dan kerja samanya semoga Allah membalasnya dengan pahala terbaik, Ilham Afandi sebagai teman satu tim dalam pelaksanaan praktek proyek, juga kepada Poniman dan Rachmad Syahputra yang telah memberikan bantuan sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan, dan kepada seluruh teman-teman seperjuangan lainnya yang tidak mungkin penulis sebutkan disini. Semoga Allah Subhanahuwata ala melimpahkan kesejahteraan dan keselamatan kepada kalian semua. Amin. Penulis menyadari bahwa dalam Laporan Tugas Akhir ini masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk perbaikan dan kesempurnaan Laporan Tugas Akhir ini dimasa yang akan datang. Semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat kepada para pembaca dan memberikan suatu inspirasi bagi penerapan teknologi dalam kehidupan sehari-hari.
iv ABSTRAK Kajian ini merupakan pembahasan mengenai perancangan sistem pengendalian intensitas cahaya pada rumah kaca. Untuk mendeteksi intensitas cahaya digunakan sensor cahaya fotodioda. Apabila cahaya pada rumah kaca terlalu besar maka atap pada rumah kaca diganti dengan warna yang lebih gelap dan jika intensitas cahaya pada rumah kaca terlalu kecil maka atap pada rumah kaca diganti dengan warna yang lebih terang (transparan). Adapun untuk mengganti atap pada rumah kaca digunakan motor stepper. Motor stepper dikendalikan oleh driver motor stepper. Sistem pengendalian intensitas cahaya pada rumah kaca ini dilengkapi oleh dua buah fotodioda. Jika kedua fotodioda terkena cahaya matahari, maka atap pada rumah kaca akan diganti dengan warna yang lebih gelap dan lampu yang terdapat pada rumah kaca akan dimatikan secara otomatis, hal ini mengindikasikan dalam keadaan terang. Jika hanya satu fotodioda yang terkena cahaya matahari maka atap pada rumah kaca akan diganti dengan warna yang lebih terang dan lampu akan dimatikan. Hal ini diindikasikan dengan keadaan redup. Jika kedua fotodioda tidak terkena cahaya matahari, maka atap pada rumah kaca akan diganti dengan warna yang lebih terang dan lampu akan dihidupkan, hal ini mengindikasikan dalam keadaan gelap. Untuk mengendalikan lampu maka digunakan driver relay. Sehingga dengan cara demikian maka pengendalian intensitas cahaya pada rumah kaca dapat dilakukan dengan baik.
v ABSTRACT CONTROLLING LIGHT INTENSITY SYSTEM IN GREENHOUSE USING FOTODIODA BASED ON MICROCONTROLLER AT89S52 This study is to explain about controlling light intensity system in greenhouse. To detect light intensity is used light sensor photodiode. If light in greenhouse is too high so roof of greenhouse is removed with black one, and if light intensity in greenhouse is too low so roof of greenhouse is removed with transparence one. To remove roof of greenhouse is used motor stepper. Motor stepper is controlled by driver motor stepper. This controlling light intensity system in greenhouse is completed with two photodiodes. If both of photodiodes is shining with sun light, so greenhouse roof will be removed with black one and lamp in greenhouse will be off as automatically, this condition is indicated light. If only one photodiode is shining sun light, so greenhouse roof will be removed with transparence one and lamp in greenhouse will be off. This condition is indicated clouded. If both of photodiodes is shining with sun light, so roof of greenhouse will be removed with transparence one and lamp in greenhouse will be on. This condition is indicated dark. To controlled lamp is used driver relay circuit. With this methods so controlling light intensity in greenhouse can be good.
vi DAFTAR ISI Halaman Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar isi Daftar Tabel Daftar Gambar i ii iii iv v vi ix x BAB 1 Pendahuluan 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Batasan Masalah 3 1.3 Maksud dantujuan Penulisan 3 1.4 Metode Pengumpulan Data 4 1.5 Sistematika Penulisan 5 BAB 2 Tinjauan teoritis 7 2.1 Cahaya Matahari 7 2.1 Fotodioda Sebagai Sensor Cahaya 8 2.1.1 Gambaran Umum 8 2.1.2 Karakteristik Bahan Fotodioda 9 2.1.3 Prinsip Kerja Fotodioda 9 2.2 Penguat Operasional (Op-Amp) 10 2.2.1 Gambaran Umum 10 2.2.2 Karakteristik ideal Penguat Operasional 11
vii 2.2.3 Penguat Non-inverting 15 2.2.4 Penguat Inverting 16 2.2.5 Penguat Differensiator 17 2.2.6 Penguat Jumlah (Summing Amplifier) 19 2.3 Mikrokontroler AT89S52 20 2.3.1 Gambaran Umum 20 2.3.2 Fungsi Pin (Kaki) pada Mikrokontoler AT89S52 20 2.3.3 Register pada Mikrokontoler AT89S52 23 2.3.4 Karakteristik Mikrokontroler AT89S52 25 2.3.5 Fasilitas Pendukung Mikrokontroler AT89S52 26 BAB 3 Rangkaian pada pengendalian intensitas cahaya 27 3.1 Rangkaian Penerima Sinar Infra Merah 27 3.1.1 Cara Kerja Rangkaian 27 3.1.2 Fungsi Rangkaian 28 3.2 Rangkaian Pengendali Motor Stepper 29 3.2.1 Cara Kerja Rangkaian 29 3.2.2 Fungsi Rangkaian 31 3.3 Rangkaian Power Supplay (PSA) 31 3.3.1 Cara Kerja Rangkaian 31 3.3.2 Fungsi Rangkaian 32 3.4 Rangkaian Mikrokontroler AT89S52 32 3.4.1 Cara Kerja Rangkaian 32 3.4.2 Fungsi Rangkaian 33 BAB 4 Sistem rangkaian pengendali intensitas cahaya dan pemrograman 34 4.1 Sistem Rangkaian Keseluruhan dan pemrograman 34 4.2 Diagram Blok dan Cara Kerja Rangkaian Sistem Pengendalian Intensitas Cahaya pada Rumah Kaca 36 4.3 Diagram Alir (Flowchart) dan program 37
viii 4.3.1 Diagram Alir (Flowchart) 37 4.3.2 Program 39 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 41 5.1 Kesimpulan 41 5.1 Saran 42 Daftar Pustaka 43
ix DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 : Spesifikasi Sinar Sinar yang Terdapat Pada Cahaya Matahari 8
x DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 : Klasifikasi Cahaya Matahari 7 Gambar 2.2 : Bentuk Fisik Fotodioda 8 Gambar 2.3 : Simbol Fotodioda 9 Gambar 2.4 : Rangkaian Dasar Penguat Non-inverting 15 Gambar 2.5 : Rangkaian Dasar Penguat Inverting 16 Gambar 2.6 : Rangkaian Dasar Penguat Differensial 18 Gambar 2.7 : Rangkaian Dasar Penguat Jumlah (Summing Amplifier) 19 Gambar 2.8 : Konfigurasi pin (kaki) Pada Mikrokontroler AT89S52 21 Gambar 3.1 : Rangkaian Penerima Sinar Infra Merah 27 Gambar 3.2 : Rangkaian pengendali motor stepper 29 Gambar 3.3 : Rangkaian Power Supplay (PSA) 31 Gambar 3.4 : Rangkaian Mikrokontroler AT89S52 33 Gambar 4.1 : Rangkaian Keseluruhan Dari Sistem Pengendalian Intensitas Cahaya Pada Rumah Kaca 35 Gambar 4.2 : Diagram Blok Rangkaian Sistem Pengendalian Intensitas Cahaya 36 Gambar 4.3 : Diagram Alir (Flowchart) Sistem Pengendalian Intensitas Cahaya 38