APLIKASI SENSOR PELAMPUNG PADA SISTEM PENGONTROLAN PINTU AIR OTOMATIS PADA BENDUNGAN BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S51 TUGAS AKHIR DEARNI PURBA 072408051 PROGRAM STUDI D-III FISIKA INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
APLIKASI SENSOR PELAMPUNG PADA SISTEM PENGONTROLAN PINTU AIR OTOMATIS PADA BENDUNGAN BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S51 TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh gelar Ahli Madya DEARNI PURBA 072408051 PROGRAM STUDI D-III FISIKA INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
PERSETUJUAN JUDUL KATEGORI NAMA PROGRAM STUDI DEPARTEMEN FAKULTAS : APLIKASI SENSOR PELAMPUNG PADA SISTEM PENGONTROLAN PINTU AIR OTOMATIS PADA BENDUNGAN BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S51 : TUGAS AKHIR : DEARNI PURBA : DIPLOMA III FISIKA INSTRUMENTASI : FISIKA : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM Diluluskan di : Medan, Juni 2010 Diketahui : Departemen Fisika FMIPA USU Ketua Program Studi D III FIN Pembimbing Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc Nip. 196505171993031009 Nip. 196006031986011002
PERNYATAAN APLIKASI SENSOR PELAMPUNG PADA SISTEM PENGONTROLAN PINTU AIR OTOMATIS PADA BENDUNGAN BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S51 TUGAS AKHIR Saya mengakui bahwa Tugas Akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing masing disebutkan sumbernya. Medan, Juni 2010 Dearni Purba 072408051
PENGHARGAAN Puji dan Syukur penulis sampaikan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat dan limpahan karunia-nya Tugas Akhir ini berhasil diselesaikan dalam waktu yang ditetapkan. Ucapan terimakasih saya sampaikan kepada Drs. Takdir Tamba M.Eng.Sc selaku pembimbing pada penyelesaian tugas akhir ini yang telah memberikan panduan dan penuh kepercayaan kepada saya untuk menyempurnakan tugas akhir ini. Ucapan terimakasih juga ditujukan kepada Ketua dan Sekretaris Departemen Dr. Marhaposan Situmorang, M.Sc dan Drs. Justinon, M.Si, Dekan dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam, semua Dosen pada Departemen Fisika FMIPA USU, pegawai di FMIPA USU dan rekan rekan seperjuangan khususnya Program Studi D-III Fisika Instrumentasi stambuk 2007. Akhirnya tidak terlupakan kepada Ayahanda A. Purba dan Ibunda saya M. Saragi atas do a, kasih sayang serta bantuan yang berupa materi maupun non materi yang telah diberikan kepada penulis selama ini, adik adik saya semua yang selama ini memberikan semangat dan doa selama proses pengerjaan, partner Tugas Praktek Proyek saya Fatimah Sri Handayani serta rekan rekan Walang 07 ( Ime, Hila, Linik, Mia, Elda, Lina dan Hesti) yang saling memberikan motivasi selama proses pengerjaan Tugas Akhir, sehingga Tugas akhir kita dapat selesai. Penulis menyadari dalam laporan ini terdapat kekurangan baik secara materi maupun penyajiannya. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk kesempurnaan Laporan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis ucapkan banyak terima kasih kepada pihak yang telah memberikan bantuan. Semoga laporan ini bermanfaat bagi pembaca.
ABSTRAK Dunia industri terus berkembang dengan sistem yang semakin sederhana dan otomatis, sistem inilah yang banyak sekali digunakan. Perkembangan yang semakin pesat ini, menuntut kita untuk lebih menghemat biaya, waktu dan tenaga. Untuk itu akan sangat bermanfaat bagi dunia industri, apabila dalam suatu kegiatan akademik ditunjukkan dan diberikan simulasi dari modul. Dalam sistem membuka dan menutup pintu air pada bendungan. Agar dapat membuka maupun menutup pintu air pada bendungan secara otomatis, maka digunakan alat yang dapat meringankan pekerjaan serta memudahkan dalam pengawasan terhadap air yang berada pada bendungan tersebut. Alat ini menggunakan mikrokontroler AT89S51 yang bekerja berdasarkan ketinggian level cairan yang dideteksi oleh sensor air. Lebarnya pembukaan pintu air akan disesuaikan dengan tingginya level air yang telah dicapai sehingga pintu ini akan semakin lebar terbuka apabila level ketinggian air semakin tinggi.
DAFTAR ISI Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Daftar isi Daftar Tabel Daftar Gambar Halaman ii iii iv v vi viii ix BAB 1 PENDAHULUAN 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Rumusan Masalah 2 1.3 Tujuan Penulisan 3 1.4 Batasan Masalah 4 1.5 Sitematika Penulisan 4 BAB 2 DASAR TEORI 6 2.1 Perangkat Keras 2.1.1 Prinsip Kerja Pembuka/Penutup Pintu 6 2.1.2 Mikrokontroller AT89S51 11 2.1.2.1 Konstruksi AT89S51 13 2.1.2.2 Pin Pin Pada Mikrokontroller AT89S51 15 2.1.3 Driver Motor Stepper 19 2.1.4 Motor Stepper 2.1.5 Sensor Pelampung 7 2.1.5.1 Pengertian Sensor pelampung 8 2.1.5.2 Konstruksi Sensor Pelampung 8 2.1.5.3 Prinsip Kerja Sensor Pelampung 9 2.1.5.4 Aplikasi Sensor Pelampung 10 2.2 Perangkat Lunak 26 2.2.1 Bahasa Assembly MCS 51 26 2.2.2 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator 30 2.2.3 Software Downloader 31 BAB 3 RANCANG BANGUN DAN PROGRAM 32 3.1 Diagram Blok Rangkaian 32 3.2 Perancangan Power Supply (PSA) 34 3.3 Perancangan Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 36 3.4 Sensor Pelampung 37 3.5 Perancangan Rangkaian Driver Motor Stepper 38 3.6 Diagram Alir Program 40 BAB 4 PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM 42 4.1 Pengujian Rangkaian Power Supplay (PSA) 42 4.2 Pengujian Rangkaian Minimum Mikrokontroller AT89S51 43
4.3 Pengujian Rangkaian Driver Motor Stepper 45 4.4 Pengujian Rangkaian Saklar Batas 50 4.5 Pengujian Sensor Pelampung 50 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 52 5.1 Kesimpulan 52 5.2 Saran 53 Daftar Pustaka 54 Lampiran
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Fungsi Masing-masing Pin pada Port 3 Mikrokontroler 13 Tabel 2.2 Formasi tegangan/logika pada Stepper Motor 20 Tabel 2.3 Formasi double active bit untuk mode putaran full step 21 Tabel 4.1 Data Motor Stepper Untuk membuka dan Menutup 49
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Diagram Blok Sistem pembuka/penutup pintu 6 Gambar 2.2 IC Mikrokontroler AT89S51 15 Gambar 2.3 (a) bentuk pulsa keluaran dari driver motor stepper (b) penerapan pulsa driver pada motor stepper dan arah putaran yang bersesuaian 19 Gambar 2.4 bentuk gelombang keluaran rangkaian pembangkit pulsa 20 Gambar 2.5 Sensor pelampung 25 Gambar 2.6 Software 8051 Editor, Assenbler, Simulator 30 Gambar 2.7 ISP Flash Programmer 31 Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem pembuka/penutup pintu 32 Gambar 3.2 Rangkaian Power Supplay (PSA) 34 Gambar 3.3 Rangkaian mikrokontroller AT89S51 36 Gambar 3.4 Sensor Air Sederhana 38 Gambar 3.5 Rangkaian Driver Motor Stepper 39 Gambar 3.6 Diagram Alir Program 41 Gambar 4.1 Rangkaian Power Supplay (PSA) 42 Gambar 4.2 Rangkaian minimum AT89S51 43 Gambar 4.3 Rangkaian Motor Stepper 46