34
BAB 3
ANALISIS DAN PERANCANGAN 3.1
Analisis Permasalahan
Pengukuran volume minyak yang dilakukan oleh petugas pengisian bahan bakar minyak pada tanki diesel masih menggunakan cara manual yaitu dengan memantau
secara langsung dengan melihat meteran yang tertulis pada dinding tanki, bagi produksi bahan bakar minyak tidak jarang yang menggunakan tanki diesel yang
jumlahnya lebih banyak. Sehingga petugas pengukuran kewalahan dalam mengukur dan mengawasi pengisian minyak yang dilakukan secara manual tersebut, dan
menimbulkan cukup masalah dan produksi terganggu serta memberikan nilai kerugian.
3.2 Pemecahan Masalah
Dalam mengatasi masalah pengukuran volume minyak pada tanki diesel diatas, maka diperlukan alat pengukur volume minyak pada tanki diesel secara otomatis dan
menampilkan hasil pengukuran berupa volume minyak pada komputer, serta pemasangan sensor untuk mendeteksi ketinggian permukaan minyak. Sehingga
diharapkan dapat mengatasi masalah produksi dan mengurangi nilai kerugian.
3.3 Perangkat Keras
Hardware
3.3.1 Diagram Blok Secara umum, alat otomasi pompa untuk pengukuran volume dan tinggi permukaan
minyak terdiri dari 6 blok diagram utama yaitu sensor ultrasonik, mikrokontroler, relay, pompa, kabel RS232 dan Personal Computer PC. Hal ini dapat dirancang
dengan diagram blok rangkaian seperti pada gambar 3.1.
Universitas Sumatera Utara
35
Sensor Ultrasonik
Mikrokontroler AT89S51
RS232 Personal
Computer PC
Blok Sistem Pengirim
Blok Sistem Penerima
RELAY POMPA
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian
Sensor ultrasonik PING PARALLAX bekerja dengan mengeluarkan gelombang ultrasonik dan mengenai objek serta mendeteksi pantulannya, maka sensor akan
mengeluarkan frekwensi tertentu terhadap besaran jarak tertentu. Disinilah penentu pompa hidup on atau mati off. Jika jarak yang terdeteksi oleh sensor adalah jarak
minimum maka pompa hidup on untuk pengisian minyak dan jika sensor mendeteksi jarak maksimum maka pompa mati off dan relay sebagai switch yang digunakan
untuk mengendalikan otomatis pompa. Keluaran data dari sensor akan dimasukkan ke mikrokontroler melalui port input yang terdapat pada mikrokontroler, dan kemudian
data tersebut akan diproses untuk ditampilkan ke komputer melalui kabel RS232. Dari sini dapat diketahui hasil volume minyak yang tersisa dan terpakai di dalam tanki
diesel, tanpa harus memantau langsung ke lokasi tanki.
Keterangan dari gambar diagam blok: 1 Sensor Ultra Sonik PING
Sensor PING merupakan sensor ultrasonik yang dapat mendeteksi jarak obyek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 40
KHz dan kemudian mendeteksi pantulannya. Sensor Ultrasonik pada penelitian ini berfungsi sebagai pendeteksi ketinggian permukaan minyak dan keluaran
atau output dari sensor akan diteruskan ke mikrokontroler.
Universitas Sumatera Utara
36
2 Mikrokontroler AT89S51 Mikrokontroler digunakan sebagai pengolah data inputan dari sensor dan
merupakan otak dari keseluruhan sistem, output dari hasil pengolahan data sensor akan diteruskan ke PC dengan menggunakan serial port RS232.
3 RS232 Melalui RS232 data akan dikirim oleh PC dan diproses, kemudian ditampilakan
hasilnya pada monitor atau display. 4 Relay
Berfungsi sebagai saklar otomatis untuk mematikan dan menghidupkan onoff pompa.
5 Motor Pendorong pompa Motor yang membantu memindahkan minyak dari keluaran tanki produksi di
pindahkan ke tanki diesel.
3.3.2 Perancangan power supply
Gambar rangkaian dan komponen yang digunakan untuk membangun rangkaian minimum system power suplly dapat dilihat pada gambar 3.2.
Gambar 3.2 Rangkaian Sistem Power Suplly
[6]
Trafo CT adalah trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt AC arus bolak-balik menjadi 12 volt AC arus searah. Kemudian 12
volt AC akan disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt
Universitas Sumatera Utara
37
DC akan diratakan oleh kapasitor 2200 μF. Regulator tegangan 5 volt LM7805CT
digunakan untuk keluaran yang dihasilkan stabil pada 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya, sementara LED hanya berfungsi sebagai
indikator apabila PSA diaktifkan. Transistor PNP TIP 32 disini berfungsi untuk mensupplay arus apabila terjadi kekurangan arus pada rangkaian, sehingga regulator
tegangan LM7805CT tidak akan panas ketika rangkaian butuh arus yang cukup besar. Tegangan 12 volt DC langsung diambil dari keluaran 2 buah dioda penyearah.
3.3.3 Minimum sistem AT89S51
Untuk dapat mengendalikan rangkaian yang mandiri diperlukan device yang dapat menghitung, mengingat dan mengambil pilihan serta digunakan sebagai pemrosesan
data. Mikrokontroler sudah cukup menjadi pengelolaan data pada rangkaian digital. Rangkaian minimum sistem dari mikrokontroler AT89S51 ditunjukkan pada
gambar3.3.
1 2
3 4
5 8
7 6
19 18
20 17
16 13
12 10
11 15
14
PO R
T 1
PO R
T 3
9
+5V
RST XTAL 1
XTAL 2
39 38
37 35
34 36
33 32
21
27 22
24 25
26 23
28 30
31 29
+5V
PO R
T
PO R
T 2
40
+5V
AT89S51
P1.0_T2 P1.1_T2EX
P1.2 P1.3
P1.4 P1.5
P1.6 P1.7
P3.0 RxD P3.1 TxD
P3.2 INT0 P3.3 INT1
P3.4 T0 P3.5 T1
P3.6 WR P3.7 RD
P0.0 AD0 P0.1 AD1
P0.2 AD2
P0.7 AD7 P0.6 AD6
P0.5 AD5 P0.4 AD4
P0.3 AD3
P2.0_A8 P2.1_A9
P2.2_A10 P2.3_A11
P2.4_A12 P2.5_A13
P2.6_A14 P2.7_A15
EA ALE
PSEN 33 pf
33 pf 12 MHz
1 K
10 µF
Gambar 3.3 Rangkaian Minimum Sistem Mikrokontroler AT89S51
[3]
Pin 31 External Access Enable EA diset high H. Ini dilakukan karena mikrokontroler AT89S51 tidak menggunakan memori eskternal. Pin 18 dan 19
dihubungkan ke XTAL 12 MHz dan capasitor 33 pF. XTAL ini akan mempengaruhi
Universitas Sumatera Utara
38
kecepatan mikrokontroler AT89S51 dalam mengeksekusi setiap perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset aktif tinggi. Pulsa transisi dari rendah ke
tinggi akan me-reset mikrokontroler ini. Pin 32 sampai 39 adalah Port 0 yang merupakan saluranbus IO 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 yang dihubungkan ke port 0 befungsi sebagai pull up penaik tegangan. Pin 1 sampai 8 adalah port 1. Pin 21 sampai 28 adalah port 2. Dan Pin 10
sampai 17 adalah port 3.. Pin 20 merupakan ground dihubungkan dengan ground pada power supply. Pin 40 merupakan sumber tegangan positif dihubungkan dengan + 5
volt dari power supply.
[3]
Mikrokontroller AT89S51 memerlukan 12 clock untuk mengeksekusi 1 siklus perintah pada rangkaian. Hal ini diakibatkan karena mikrokontroller menggunakkan
kristal yang besarnya 12 MHz, sehingga waktu yang dibutuhkan mengeksekusi 1 siklus mesin tersebut membutuhkakn waktu
detik. Dari program di atas diperoleh lamanya waktu dari setiap mengeksekusi Mnemonic dapat dilihat
pada tabel 3.1 berikut.
Tabel 3.1 Data eksekusi program dalam satu siklus
Mnemonic Siklus
Waktu Eksekusi
Mov Rn,data 2
2 x 1 µd = 2 µd Sjmp
2 2 x 1 µd = 2 µd
Clr 1
1 x 1 µd = 1 µd Djnz
2 2 x 1 µd = 2 µd
No Operation NOP 1
1 x 1 µd = 1 µd Ret
1 1 x 1 µd = 1 µd
3.3.4 Perancangan sensor
Sensor ultrasonik merupakan sensor yang memanfaatkan gelombang ultrasonik sebagai device yang akan mengukur volume minyak. Pada kenyataannya suatu
Universitas Sumatera Utara
39
gelombang dapat terserap atau terbias pada benda-benda yang transparan seperti pada air kaca ataupun minyak. Untuk dapat menempatkan sensor ini, sehingga dapat
bekerja secara efisien, maka dapat diperhatikan untuk benda penghalang yang tidak dapat menyerap atau membiaskan gelombang ultrasonik sehingga gelombang dapat
terpantul sempurna pada modul receiver sensor. Output sensor ultrasonik yaitu berupa frekuensi yang mempresentasikan
lamanya waktu pantulan yang terjadi dari mulai gelombang dipancarkan hingga diterima pada modul penerima sensor. Pada pin SIG ini akan di sambungkan pada port
IO pada mikrokontroller. Sementara masukan pada pin VCC tegangan untuk dapat mengoprasikan tegangan ini yaitu sebasar 5V yang di dapat dari power supply sebagai
sumber tegangan. Pin GND merupakan grounding yang akan disambungkan pada kutub negatif power supply. Secara keseluruhan sensor ultrasonic ini dirancang dapat
dilihat pada gambar 3.4.
VCC To PIN IO Microkontroller
Gambar 3.4 Sensor Ultrasonik PING
[11]
Dikarenakan pin input dan output sensor SIG merupakan satu-satunya media yang dapat mengaktifkan rangkaian sensor maupun sebagai media data out yang akan
menjadi input pada mikrokontroler, maka dibutuhkanlah sebuah sparete signal yaitu berupa rangkaian driver yang dapat mengaktifkan sensor untuk mengukur dan
mengeluarkan data dikala sensor telah selesai mengukur ketinggian. Pada perancangan driver sensor ultrasonik, keluaran sensor akan dimodifikasi sehingga input pada
mikrokontroler hanya berupa tegangan high 1 dan low 0. Berikut gambar rangkaian driver untuk sensor ultrasonik pada gambar 3.5.
Universitas Sumatera Utara
40
Gambar 3.5 Driver sensor ultrasonik ping
[9]
Pada rangkin driver transistor jenis NPN merupakan drain tegangan yang akan aktif jika diberi tegangan lebih besar dari 0,9V. Mikrokontroler akan men-tringer
transistor pada port 1.0 agar menjadi logika low 0 apabila pada transistor diberi logika high 1 pada port 1.1, kemudian akan mengambil data keadaan terakhir hasil
pengukuran pada port 1.2. Fungsi resistor pada rangkaian adalah sebagai tahanan arus yang masuk ataupun yang keluar dari sensor, sehingga rangkaian tidak mengalami
over current yang dapat merusak sensor dan komponen pendukung.
3.3.5 Perancangan Koneksi Serial RS232
Ada dua hal pokok yang diatur pada standar RS232 diantaranya adalah: 1. Bentuk sinyal
2. Level tegangan yang dipakai RS232 dibuat pada tahun 1962, jauh sebelum IC TTL populer, oleh karena itu
level tegangan yang ditentukan untuk RS232 tidak ada hubungannya dengan level tegangan Transistor Transistor Logic TTL.
Sebuah penggerak driver harus mampu menangani arus ini tanpa mengalami kerusakan. Selain mendeskripsikan level tegangan, standard RS232 juga menentukan
jenis-jenis sinyal yang dipakai mengatur pertukaran informasi antara Data Terminal Equiepment DTE dan Data Circuit Equiepment DCE, semuanya terdapat 2 jenis
sinyal tapi yang umum dipakai hanyalah 9 jenis sinyal. Sesuai dengan konektor yang sering dipakai dalam standard RS232, untuk sinyal yang lengkap dipakai konektor
Universitas Sumatera Utara
41
DB25, sedangkan konektor DB9 hanya bisa dipakai untuk 9 sinyal yang umum dipakai seperti Gambar 3.6.
Gambar 3.6 Susunan PIN DB9
[4]
3.3.6 Perancangan Relay
Relay terdiri dari coil dan contact. Coil adalah gulungan kawat yang mendapat arus listrik, sedang contact adalah sejenis saklar yang pergerakannya tergantung dari
ada tidaknya arus listrik di coil. Contact ada 2 jenis: Normally Open kondisi awal sebelum diaktifkan open, dan Normally Closed kondisi awal sebelum diaktifkan
close. Secara sederhana berikut ini prinsip kerja dari relay: ketika Coil mendapat energi listrik energized, akan timbul gaya elektromagnet yang akan menarik
armature yang berpegas, dan contact akan menutup seperti yang terlihat pada gambar 3.7.
Gambar 3.7 Skema Relay
[12]
Universitas Sumatera Utara
42
3.4 Perancangan Software
