PEMBUATAN MONITORING TEMPERATUR PANAS DAN DINGIN SECARA OTOMATIS DENGAN MENGGUNAKAN MICROKONTROLLER AT89S51 (DETECTOR AIR DAN BUZZER)
1
BAB I
PENDAHULUAN
Perkembangan teknologi elektronika digital menjadi faktor penting dan tidak dapat terpisahkan dalam usaha untuk peningkatan teknologi serta kesejahteraan setiap masyarakat. Seperti halnya pada tingkat kebutuhan masyarakat terhadap alat-alat yang dapat bekerja secara otomatis dan aman semakin meningkat. Tidak hanya pada industri besar, industri menengah, industri kecil, tetapi juga pada rumah tangga yang menginginkan kemudahan, hemat biaya dan efisien dalam memenuhi kebutuhan maupun menyelesaikan pekerjaan. Salah satunya dispenser untuk menghasilkan air panas dan air dingin yang merupakan peralatan rumah tangga yang saat ini sangat digemari oleh masyarakat.
1.1 Latar Belakang
Dispenser merupakan barang elektronik rumah tangga yang banyak disukai karena praktis dan efisien dalam penggunaannya. Dispenser mempunyai dua fungsi yaitu menghasilkan air dingin dan air panas. Ketersediaan akan air panas seakan-akan menjadi kebutuhan utama bagi masyarakat. Sehingga secara teknis kebutuhan listrik untuk air panas lebih besar dibandingkan dengan air dingin. Namun permasalahan yang saat ini timbul adalah system proteksi pada dispenser dipasaran umumnya tidak
(2)
2 dilengkapi dengan system proteksi yang tepat. Misalnya saja pada heather dispenser atau alat pemanas lainya untuk memanaskan air ternyata tidak dilengkapi dengan sensor air. Padahal jika heather sebagai alat pemanas air tetap dinyalakan sementara pada tabung heather volume air sedikit, maka dari segi teknis bisa berakibat pemanasan yang berlebihan dan merusak komponen pemanas itu sendiri. Dan juga dari segi biaya hal ini tentu saja sangat tidak efisien, karena pada saat proses pemanasan ternyata volume air pada tabung heather dispenser kurang dari yang semestinya, sehingga kemungkinan kerusakan pada komponen heather sangatlah besar. Maka dengan adanya sensor air diharapkan proses pemanasan dapat berjalan dengan efisien, aman dan heather dapat terproteksi dengan tepat, sehingga kerusakan dispenser dapat di perkecil.
Selain itu dispenser yang beredar di masyarakat biasanya hanya menyediakan suhu untuk air panas maksimal pada heather atau tidak menyediakan suhu yang dapat disetting secara langsung oleh konsumen. Dalam artian bahwa proses pemanasan air pada dispenser hanya akan beroperasi sampai pada suhu maksimal yang dapat dicapai oleh heather. Sedangkan kebutuhan air minum suhu panas atau suhu dingin pada setiap orang pasti akan berbeda-beda Misalnya untuk membuat minuman teh hangat yang memerlukan air pada suhu sekitar 450 sampai 600 celcius. Konsumen tidak akan pernah mengetahui berapa derajat suhu air pada dispenser karena proses pemanasan akan tetap beroperasi sampai pada suhu panas maksimal heather yaitu sekitar 950 celcius.
(3)
3 Berdasarkan permasalahan diatas dalam proyek akhir ini dibuat suatu dispenser dengan menggunakan sensor air disertai bunyi buzzer dan sumber tegangan akan dimatikan jika volume air pada tabung dispenser pada batas rendah. Serta pemadaman sumber tegangan jika nilai set suhu telah tercapai dan disertai bunyi buzzer.
1.2 Tujuan Proyek Akhir
Tujuan dari proyek akhir ini adalah merancang dan membuat alat sebagai system proteksi dispenser menggunakkan sensor deteksi air, nilai set suhu, sistem bunyi buzzer disertai pemadaman sumber tegangan pada dispenser.
1.3 Perumusan Masalah
1. Bagaimana merangcang detektor air untuk memastikan ketinggian air sebagai proteksi dispenser yaitu dengan mematikan sumber tegangan pada dispenser ?
2. Bagaimana merancang modul alarm atau buzzer sebagai sinyal peringatan jika tidak ada air ?.
3. Bagaimana cara mengatur waktu penyalaan yang tepat pada heather dan motor freon agar tidak terjadi kerusakan ?.
4. Bagaimana cara mengabungkan detector air dengan mikrokontroler agar dispenser bisa dikontrol dan tampilan pada display LCD ketika ada kesalahan pada tabung air dispenser ?
(4)
4 5. Pada perancangan hanya akan dibahas mengenai kinerja dari system
proteksi.
1.4 Batasan Masalah
Dalam pembahasan pembuatan sensor air ini, penyusun hanya akan membahas hal-hal dalam ruang lingkup sebagai berikut :
1. Detektor air menggunakan komponen utama yaitu transistor sebagai switching on off yang memanfaatkan base bias dari transistor.
2. Air sebagai pemberi tegangan pada basis transistor dan tidak membahas tentang sifat-sifat dari tahanan jenis air.
3. Rangkaian sensor air menggunakan transistor bipolar common emitter. 4. Besar volume air pada dispenser tidak lebih dari lima liter.
1.5 Metode Penelitian
Metode penelitian yang digunakan dalam penyusunan Tugas Akhir ini ada lima metode yaitu :
a. Metode Pustaka
Yaitu dengan cara mencari literature yang ada kaita nnya dengan Tugas Akhir yang akan disusun.
b. Metode Perancangan
Yaitu dengan mencoba membuat rangkaian yang kemudian di aplikasikan.
(5)
5 c. Metode Pengujian
Yaitu dengan metode terakhir dengan mencoba rangkaian yang sudah dirangkai pada PCB dan menghubungkan dengan probe sensor apakah berjalan dengan baik.
d. Pengujian Alat pada Dispenser
Memasang alat yang telah dibuat tersebut ke dispenser, yang kemudian di jalankan untuk mengetahui apakah alat tersebut berjalan dengan baik.
e. Penyusunan Skripsi
Dari hasil perencanaan dan pengujian system, aplikasi tersebut kemudian dianalisa dan diambil suatu kesimpulan yang akhirnya disusunlah buku naskah Tugas Akhir ini yang me ncakup semua langkah dalam perencanaan.
1.6 Sistematika Penulisan
Dalam pembuatan proyek akhir ini disusun sistematika laporan sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Dalam bab ini berisi latar belakang, maksud dan tujuan, batasan masalah, metodologi dan sistematika penulisan. BAB II : DASAR TEORI
(6)
6 BAB III : PER ENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT
Dalam bab ini akan dibahas mengenai tahap-tahap perencanaan alat dengan berbagai langkah dan urutan kerja. BAB IV : PEN GUJIAN ALAT
Dalam bab ini akan dijelaskan hasil pengujian dan analisa terhadap proses kerja alat yang telah dibuat sehingga dapat diketahui apakah alat sudah bekerja dengan baik.
BAB V : PENUTUP
Dalam bab ini berisi kesimpulan dan saran mengenai Tugas Akhir yang telah dibuat.
(7)
(8)
vi
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
FAKULTAS TEKNIK-JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
Jl. Raya tlogomas No. 246 Malang Telp (0341) 464318 PSW 129
ABSTRAKSI
Perkembangan teknologi elektronika digital menjadi faktor penting dan tidak dapat terpisahkan dalam kesejahteraan masyarakat. Salah satunya dispenser untuk menghasilkan air panas dan air dingin yang merupakan peralatan rumah tangga yang saat ini sangat digemari oleh masyarakat. Maka, dalam proyek akhir ini dibuat suatu dispenser menggunakan sensor air berbasis mikrokontroller AT89S51 disertai bunyi buzzer dan sumber tegangan akan dimatikan jika volume air pada tabung dispenser pada batas rendah. Serta pemadaman sumber tegangan jika nilai set suhu telah tercapai dan disertai bunyi buzzer.
(9)
vii
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
FAKULTAS TEKNIK-JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
Jl. Raya tlogomas No. 246 Malang Telp (0341) 464318 PSW 129
ABSTRACT
Development of digital electronics technology become important factor and cannot be dissociated in public prosperity. One of them is dispenser to yield hot water and cool water which is equipments of the existing household hardly liked by public. Hence, in project of this end made a dispenser to apply water sensor to base on microkontroller AT89S51 is accompanied sound buzzer and source of tension will be killed if water volume at dispenser tube at low boundary. And extinction of source of tension if value set temperature has been reached and accompanied sound buzzer.
(10)
viii
DAFTAR ISI
Lembar Persetujuan………...... i
Lembar Pengesahan ………....... ii
Surat Pernyataan ……….. iii
Kata Pengantar ……….. iv
Abstrak ……….……… vi
Abstact ……….……...... vii
Daftar Isi ……….. viii
Daftar Gambar ……… x
Daftar Tabel ………. xii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ………..…….. 1
1.2 Tujuan Proyek Akhir…………..………. 3
1.3 Perumusan Masalah………. 3
1.4 Batasan Masalah……….. 4
1.5 Metode Penelitian ………...……… 4
1.6 Sistematik Penulisan ………...….... 5
BAB II DASAR TEORI 2.1 Transistor ……….. 7
2.2 Mikrokontroller AT89S51………. 23
2.3 LCD (16x2)……… 27
2.4 Pemrograman Bahasa Asembly M-IDE for MCS-51...……… 29
2.5 DT-I/O 4X4 Keypad Module ……… 34
2.6 Sound Buzzer ……….... 35
2.7 ULN 2003 ………. 37
(11)
ix
2.9 Regulator 7805……….. 41
BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT 3.1 Diagram Perencanaan Sistem………. 43
3.2 Rangkaian System Proteksi Sensor Air….…………..……….. 45
3.2.1 Rangkaian Sensor Air ……….……. 45
3.2.2 Rangkaian Buzzer ………... 50
3.2.3 Rangkaian Driver untuk Relay Sebagai Pemutus System Tenaga Pada Dispenser ………. 51
3.3 Akses Mikrokontroller AT89S51 ……….………... 52
3.4 LCD (16x2)………..……… 55
3.5 Diagram Alur perangkat Lunak System Proteksi Sensor Air dan Set Suhu ………..……….. 58
BAB IV PENGUJIAN ALAT 4.1 Pengujian Transistor Sebagai Detector Air……….. 59
4.1.1 Tujuan……….. 59
4.1.2 Peralatan dan Bahan yang Digunakan……...……….. 59
4.1.3 Prosedur Pengujian……….. 60
4.1.4 Data Hasil Pengujian………... 60
4.2 Pengujian Set Suhu, Buzzer, Relay dan LCD ..……...……… 62
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan……… 66
5.2 Saran………..… 67
DAFTAR PUSTAKA ……….…. 68 LAMPIRAN
(12)
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Bentuk Fisik Transistor Kemasan TO-92……..……..………. 7
Gambar 2.2 Simbol Transistor ………...………... 8
Gambar 2.3 Polaritas yang benar Memanjar Transistor NPN dalam Arah Maju.... 9
Gambar 2.4 Rangkaian Emitor Bersama……..……… ……..……….…... 12
Gambar 2.5 Kurva Karakteristik Transistor ….………..………. 17
Gambar 2.6 Kurva Karakteristik Output Transistor Pada Garis Beban A-B …….. 18
Gambar 2.7 Rangkaian Switching Transistor ………. 20
Gambar 2.8 Rangkaian Bias Basis Sebagai Penyaklar ………... 21
Gambar 2.9 Garis Beban DC Transistor Sebagai Switch ………... 22
Gambar 2.10 bentuk IC Microcontroller AT89S51 ……….... 24
Gambar 2.11 Konfigurasi Pin-Pin IC AT89S51 (National Semi Konduktor)….... 25
Gambar 2.12 Bentuk LCD 2x16……….. 27
Gambar 2.13 Bentuk Tampilan Software M-IDE Studio for MCS-51………….... 29
Gambar 2.14 Bentuk Tampilan Software M-IDE Studio for MCS-51……….…... 30
Gambar 2.15 Sebuah File Baru Blank………….………. 30
Gambar 2.16 Save Program………. 31
Gambar 2.17 Simpan Sebagai Dialog…………...………... 31
Gambar 2.18 Mnemonic Instruksi……….... 32
Gambar 2.19 Tidak Ada Kesalahan…..………... 32
Gambar 2.20 File Dengan Kesalahan……..……… 33
Gambar 2.21 Kesalahan Output……….. 33
(13)
xi
Gambar 2.23 Bentuk Keypad 4x4 …...……… 35
Gambar 2.24 Bentuk Fisik Buzzer ……….. 36
Gambar 2.25 Bentuk Fisik IC ULN 2003……… 37
Gambar 2.26 Rangkaian Darlington dalam IC ULN 2003……….……. 38
Gambar 2.27 Tujuh Bit Transistor Darlington dalam IC ULN 2003……….…….. 38
Gambar 2.28 Bentuk Umum Fisik Relay Mekanik……….. 39
Gambar 2.29 Kontak Relay SPDT………... 40
Gambar 2.30 Bentuk Fisik IC Regulator LM 78XX……… 41
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Proteksi dengan Sensor Air dan Set Suhu….... 43
Gambar 3.2 Rangkaian Transistor Common Emitter sebagai Sensor Air………... 46
Gambar 3.3 Rangkaian Buzzer ………...…….. 50
Gambar 3.4 Rangkaian Driver Relay Pada Dispenser ………... 51
Gambar 3.5 Rangkaian Minimum System Mikrokontroller AT89S51………….... 52
Gambar 3.6 Listing Program Sensor Air ………... 54
Gambar 3.7 Rangkaian LCD (16x2) ………... 56
Gambar 3.8 Diagram Alur Flowcart Perangkat Lunak ………... 58
Gambar 4.1 Diagram Blok Pengujian Sensor Air……… 59
Gambar 4.2 Tampilan LCD Peringatan Air Habis Ketika Sensor Air Berlogika Tinggi ………...……….. 62
(14)
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Fungsi dari pin-pin LCD 2x16……….. 28 Tabel 4.1 Hasil Pengujian Rangkain Sensor Air Common Emitor …………... 60 Tabel 4.2 Hasil Pengujian Sistem Proteksi dengan Isyarat Buzzer
pada Set Suhu Panas 800 Celcius dan Dingin 100 Celcius ... 64 Tabel 4.3 Hasil Pengujian Sistem Proteksi Dengan Isyarat Buzzer
pada Set Suhu Panas 90 0 Derajat Celcius dan Dingin 5 0 Celcius ... 65
(15)
68
Daftar Pustaka
Blocher, Richard. “Dasar Elektronika“. Yogyakarta, Penerbit Andi. 2003.
Horn, Delton T. “Teknik Merancang Rangkaian Dengan Transistor“. Jakarta, Penerbit PT Elex Media Computindo, 1988.
Malvino, Pual Albert, “Prinsip-Prinsip Elektronika“, edisi kedua, Jakarta, Penerbit Erlangga, 1984.
Millman, Jacob, “Mikroelektronika System Digital dan Rangkaian Analog”.
Jilid 2,Jakarta, Penerbit Erlangga, 1987.
Putra, A, E. “Belajar Mikrokontroller AT89S51/52/55 Teori Dan Aplikasi”.
Yogyakarta, Gava Media, 2002 Serta sumber dari internet :
http://encyclobeamia.solarbotics.net/articles/bip_junct_trans.html http://id.wikipedia.org/wiki/Transistor_bipolar
http://alldatasheet.com/ FCS 9013
http://alldatasheet.com/ LCD-016M002B http://google.com/ULN2003
http://google.com/ konfigurasi pin lcd 2x16
(16)
PEMBUATAN MONITORING TEMPERATUR PANAS DAN DINGIN SECARA OTOMATIS DENGAN MENGGUNAKAN MICROKONTROLLER AT89S51
(DETECTOR AIR DAN BUZZER)
TUGAS AKHIR
Disusun oleh : Tatok Hadi Prayitno
07550003
JURUSAN D
−
3 TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
(17)
(18)
(1)
xi
Gambar 2.23 Bentuk Keypad 4x4 …...……… 35
Gambar 2.24 Bentuk Fisik Buzzer ……….. 36
Gambar 2.25 Bentuk Fisik IC ULN 2003……… 37
Gambar 2.26 Rangkaian Darlington dalam IC ULN 2003……….……. 38
Gambar 2.27 Tujuh Bit Transistor Darlington dalam IC ULN 2003……….…….. 38
Gambar 2.28 Bentuk Umum Fisik Relay Mekanik……….. 39
Gambar 2.29 Kontak Relay SPDT………... 40
Gambar 2.30 Bentuk Fisik IC Regulator LM 78XX……… 41
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Proteksi dengan Sensor Air dan Set Suhu….... 43
Gambar 3.2 Rangkaian Transistor Common Emitter sebagai Sensor Air………... 46
Gambar 3.3 Rangkaian Buzzer ………...…….. 50
Gambar 3.4 Rangkaian Driver Relay Pada Dispenser ………... 51
Gambar 3.5 Rangkaian Minimum System Mikrokontroller AT89S51………….... 52
Gambar 3.6 Listing Program Sensor Air ………... 54
Gambar 3.7 Rangkaian LCD (16x2) ………... 56
Gambar 3.8 Diagram Alur Flowcart Perangkat Lunak ………... 58
Gambar 4.1 Diagram Blok Pengujian Sensor Air……… 59
Gambar 4.2 Tampilan LCD Peringatan Air Habis Ketika Sensor Air Berlogika Tinggi ………...……….. 62
(2)
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Fungsi dari pin-pin LCD 2x16……….. 28 Tabel 4.1 Hasil Pengujian Rangkain Sensor Air Common Emitor …………... 60 Tabel 4.2 Hasil Pengujian Sistem Proteksi dengan Isyarat Buzzer
pada Set Suhu Panas 800 Celcius dan Dingin 100 Celcius ... 64 Tabel 4.3 Hasil Pengujian Sistem Proteksi Dengan Isyarat Buzzer
pada Set Suhu Panas 90 0 Derajat Celcius dan Dingin 5 0 Celcius ... 65
(3)
68
Daftar Pustaka
Blocher, Richard. “Dasar Elektronika“. Yogyakarta, Penerbit Andi. 2003. Horn, Delton T. “Teknik Merancang Rangkaian Dengan Transistor“. Jakarta, Penerbit PT Elex Media Computindo, 1988.
Malvino, Pual Albert, “Prinsip-Prinsip Elektronika“, edisi kedua, Jakarta, Penerbit Erlangga, 1984.
Millman, Jacob, “Mikroelektronika System Digital dan Rangkaian Analog”. Jilid 2, Jakarta, Penerbit Erlangga, 1987.
Putra, A, E. “Belajar Mikrokontroller AT89S51/52/55 Teori Dan Aplikasi”. Yogyakarta, Gava Media, 2002
Serta sumber dari internet :
http://encyclobeamia.solarbotics.net/articles/bip_junct_trans.html http://id.wikipedia.org/wiki/Transistor_bipolar
http://alldatasheet.com/ FCS 9013
http://alldatasheet.com/ LCD-016M002B http://google.com/ULN2003
http://google.com/ konfigurasi pin lcd 2x16
(4)
PEMBUATAN MONITORING TEMPERATUR PANAS DAN DINGIN SECARA OTOMATIS DENGAN MENGGUNAKAN MICROKONTROLLER AT89S51
(DETECTOR AIR DAN BUZZER)
TUGAS AKHIR
Disusun oleh :
Tatok Hadi Prayitno 07550003
JURUSAN D
−
3 TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
(5)
(6)