MIKROKONTROLER AT89C51 SEBAGAI KENDALI OTOMATIS MESIN MEMBUAT CERIPING
MIKROKONTROLER AT89C51 SEBAGAI KENDALI OTOMATIS MESIN
MEMBUAT CERIPING
Oleh:
Priyono Yulianto
Jurusan Teknik Elektro FT- Unwiku Purwokerto e-mail
ABSTRACT
Microcontroller applications are consumer products or factory machines consistof a small board that contains the microcontroller and support chips for controlling the
mechanism.The intelligence system of a microcontroller and a memory for the program and
designed peculiarly for the application of control system. One the application example
is to controlling process cutting of potato, banana, cassava and others to be made
ceriping. Controller of this system can be operation manually and automatically and
can be controlled from long distance use control remote. Components controller the
used is : microcontroller AT 89C51, optocoupler, control remote, counter circuit and
interfacing a 7-segment display with hardware decoding, reset circuit and also direct-
current motor for the movement of cutter knife and the movement konveyor.This system is designed can be setting to slice potato raw material, banana, cassava counted 10, 50, 100 and 150 cutting of ceriping.
Key words: microcontroller, optocoupler, control remote, counter circuit and interfacing a 7-segment display
I. PENDAHULUAN
Untuk mendapatkan kemudahan dalam proses pekerjaan manusia, pemanfaatan alat elektronik secara digital sangat cocok untuk dikembangkan dalam berbagai aspek kehidupan. Salah satunya penerapan sistem digital ini dalam alat pemotong kentang, pisang dan ubi kayu untuk dibuat ceriping yang saat ini masih menggunakan peralatan konvensional yaitu secara manual dan hasilnya terbatas. Peralatan pemotong ceriping konvesional disini akan dikembangkan dengan menambahkan rangkaian elektronik yang berbasis sistem digital. Dengan sistem digital ini kita dapat melakukan pemotongan tanpa harus takut jarinya terpotong dengan kata lain lebih aman digunakan. Dan dengan sistem ini juga dapat memperoleh kemudahan dalam pengoperasiannya karena berbasis sistem kendali secara otomatis.Proses pembuat ceriping dapat dioperasikan secara manual dan dapat dikendalikan secara otomatis mengunakan
remote sebagai pengendali jarak jauh dan serta segmen seven sebagai penampil jumlah
irisan ceriping.Penelitian ini bertujuan untuk membuktikan bahwa mikrokontroler 89C51 dapat digunakan sebagai kendali otomatis pada mesin pembuat sriping sehingga diharapkan dapat membantu usaha kecil dan menengah ( UKM ) dalam meningkatkan produksinya.
II. METODELOGI PENELITIAN
Penelitian ini diharapkan dapat diselesaikan melalui tahap-tahap sebagai berikut :
- Proses perancangan alat yang dilakukan tiap-tiap blok dan secara keseluruhan dalam bentuk suatu sistem kendali.
- Membuat diagram alir dan program untuk mengendalikan sistem, mendownload program tersebut kedalam mikrokontroler AT89C51 • Pengujian dan menganilisis ujuk kerja alat. Secara umum mesin pembuat ceriping otomatis ini terdiri dari 2 bagian utama, yaitu bagian mekanik dan bagian elektronis. Bagian mekanik mesin ini terdiri dari pisau pemotong yang berfungsi untuk mengiris pisang, kentang atau ubi dan konveyor untuk membawa hasil pemotongan ke tempat tempat penggorengan. Bagian elekrtonis berfungsi sebagai pengendali yang terdiri dari serangkain komponen elektronik.
Blok diagram mikrokontroler AT89C51 sebagai kendali otomatis mesin membuat ceriping dapat ditunjukan pada Gambar 1.
Sensor Rangakaian kendali Output
optokopler (remot & mokrokontroler) ( motor )
ResetGambar 1. Blok diagram rangkaian pengendali membuat ceriping
Optokopler optocoupler merupakan suatu sensor yang bekerja berdasarkan picu cahaya dan
terdiri dari dua bagian yaitu transmitter dan receiver. Dasar rangkaian optocoupler dapat ditunjukkan seperti pada Gambar 2.
Gambar 2. Rangakaian optocoupler Bagian pemancar atau transmitter dibangun dari sebuah led infra merah untuk mendapatkan ketahanan yang lebih baik dari pada menggunakan led biasa dan sebagai penerima atau receiver cahaya
phototransistor Phototransistor sebagai saklar yang dikendalikan oleh cahaya dipancarkan oleh
LED. Output dari optocoupler ini hanya dua macam tegangan, bila tegangan input yang masuk lebih besar dari tegangan referensi maka keluaran dari optocoupler adalah sebesar Vcc. Tetapi apabila Vin lebih kecil dari tegangan referensi optocoupler , maka tersebut akan mengeluarkan tegangan sebesar 0 Volt.
optocoupler Remote kontrol Remote kontrol terdiri dari 2 bagian utama yaitu Transmitter dan receiver.
dan digital, berupa gelombang elektromagnetik yang dibawa oleh sebuah pembawa frekuensi untuk selanjutnya dimodulasikan pada sebuah modulator yang diproses dengan menumpangkan sinyal - sinyal informasi terhadap gelombang pembawa yaitu berupa gelombang AM dan FM..
Untuk meningkatkan daya pancar maka dilakukan dengan menambahkan rangkaian penguat sinyal modulasi. Rangkaian AM hanya mampu memodulasikan frekuensi tengah / middle, pemodulasian ini dilakukan pada akhir rangkaian bukan awal rangkaian seperti halnya pada sistem FM.
Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah suatu untai terintegrasi ( IC ) atau chip yang bekerja dengan program, dirancang secara khusus untuk aplikasi sistem kendali.
89C51 terdapat 32 jalur port yang dikelompokkan dalam 4 buah port masing- masing 8 bit dan dapat diprogram secara individual maupun bebas sebagai input atau output dan dapat dikonfigurasikan secara dinamis lewat perangkat lunak.
Memori chip berisi sejumlah lokasi memori dimana data dalam bentuk bit tersimpan. Secara normal setiap lokasi akan menyimpan bilangan atau kata 8-bit (1 byte). Meskipun dua memory chip 4-bit, empat memori chip 2-bit atau delapan memori
chip 1-bit dapat digunakna secara paralel. Setiap lokasi memiliki alamat untuk 16-bit (
2 byte ) sehingga mempunyai kapasitas alamat 0000 sampai ffff, atau 216 = 65536 = 64 K alamat. Satu byte tertinggi dari alat, yaitu bit A8 sampai bit A15 (dua digit heksadesimal disebelah kiri) disebut sebagai halaman ( page ). Contoh, alamat 002F ada pada alamat 00 ( halaman nol ) dan alamat 2B53 pada halaman 2B dengan demikian terdapat 28 = 256 halaman memori yang setiap halamannya berisi 28 = 256 lokasi.
Rangkaian Sensor
Sensor penghitung pada pisau pemotong ceriping merupakan hal yang penting untuk mencacah, terdiri dari optocopler, hambatan, sumber tegangan dan Schmitt , optocoupler ini berfungsi untuk mendeteksi berapa kali pisau bergerak
trigger
memotong bahan. Jika cahaya pada sensor tidak terhalang maka bagian sensitif cahaya akan menurunkan hambatannya seakan-akan terhubung singkat dengan ground dan berlogika “0”. Saat pemancar dan penerima cahaya terhalang pada bagian penerima berhambatan besar sehingga output akan berlogika “1”. Rangkaian sensor dapat ditunjukkan seperti pada gambar 4.
- 5 V 1 K IN V E R T E R 1 K O P T O C O U P L E R K e IC 7 4 L S 9 0
- 5V D C A B A P1.1 P1.3 P1.2 P1.0 P1.4 P0.2 P0.1 P0.0 P0.3
Gambar 4. Rangkaian sensor
Remote kontrol
Remote kontrol yang digunakan terdiri dari sebuah saklar on/off dan 4 buah tombol, fungsi dari tombol – tombol tersebut adalah untuk memberi inputan berapa banyak jumlah potongan yang harus dikerjakan oleh mesin pemotong ceriping tersebut. Yang pertama adalah tombol test berfungsi untuk mencoba kondisi pisau apakah telah siap untuk digunakan dan apakah potongannya sempurna.jumlah potongan yang dilakukan pada perintah tombol ini adalah sebanyak 10 kali potongan. Tombol ke-2 sampai ke-4 adalah jumlah banyaknya potongan dari 50,100 sampai 150 potongan.
Rangkaian pemancar AM
Rangkaian osilator menggunakan komponen osilasi yaitu sebuah kristal. agar mempunyai rentang frekuensi yang baik dan lebar harmonik yang cukup pendek. Penguat osilator dapat diumpamakan seperti sebuah boster yang mampu memperbesar daya pancar dari suatu pemancar. Dalam istilah radio komunikasi dikenal dengan istilah boster. Rangkaian pemancar dapat ditunjukkan seperti pada gambar 5. +3 V 3K9 660 S1 IN4001 103pF LED 473pF 330 IN4002 473 pF 33 C945 47pF ANT OSCILATOR 3.3 S2 IN4001 TX-2B 100 100 3 5 4 IC 11 9 8 1K 471pF 120K 33 39pF C945 18 pF 2pF S3 IN4001 100 14 Y5F2S 12 1 120K S4
IN4001 100
Gambar 5. Rangkaian pemancar
Penerima radio frekuensi
Bagian ini berfungsi untuk menerima pancaran frekuensi 32 Mhz dari remote control dan medemodulasikannya hingga mampu dideteksi oleh bagian detector kode atau pendekode untuk membagi dalam keluaran logika.
Penerima radio ini mempunyai satu buah transistor yang digunakan sebagai penerima atau pendeteksi yang dikendalikan oleh sebuah koker osilator untuk menala besar frekuensi yang dikehendaki oleh pengguna. Rangkaian ini mendeteksi frekuensi
32 MHz pada pemancar dan akan mendemodulasikan sinyal yang dipancarkan oleh pemancar. Sebagai osilasi pendeteksi frekuensi adalah lilitan osilator yang mempunyai jumlah lilitan sebanyak 5 lilitan dengan inti ferit dan dapat diset sampai frekuensi setinggi 50 MHZ dan frekuensi bawah sampai 30 MHz sehingga untuk pemakaian dapat ditunjukkan seperti pada gambar 6.
Gambar 6. Rangkaian penerima
Rangkaian Pencacah dan Penampil
Rangkaian pencacah yang digunakan adalah IC 7490 tipe TTL mempunyai tegangan kerja 6 Volt. Pin 14 dihubungkan ke Vcc dan pada pin 7 ke ground. IC ini memberikan output pada IC Pendekode berupa sinyal yang sering disebut BCD melalui pin 4,7,9 dan 12. IC ini mendapatkan input berupa detakan yang berasal dari clock pewaktu melalui pin 1 dan juga tersedia sebuah input untuk reset, yaitu akan mereset seluruh memori yang ada sehingga akan kembali pada keadaan awal yaitu angka biner 0000. Jika ditampilkan dalam bentuk desimal maka akan terlihat sebuah angka nol (0). Rangkaian pencacah dapat ditunjukkan seperti pada gambar 7.
Rangkaian penampil menggunakan IC 74LS47, konfigurasi 7 segmen untuk menghasilkan karakter-karakter desimal 0 s.d. 9. dibutuhkan suatu pendekode untuk mengubah suatu bilangan dari bentuk biner menjadi desimal.
Dekoder BCD to 7 segmen digunakan untuk mengambil input BCD 4 bit dan menghasilkan output yang akan melewatkan arus melalui segmen-segmen yang sesuai untuk menampilkan digit desimal sehingga diharapkan jumlah irisan ceriping dapat diketahui. Rangkaian Pencacah dan Penampil dapat ditunjukkan seperti pada gambar 7 dan gambar 8.
3 2 1 4 L 9 S 74 To 1 2 1 9 8 5 + 5 V K e IC 7 4 LS 47 +5V B A 7 3 5 B 4 A LS4 D 16 7 13 12 11 C 7 1 1
1 10 E 1 0 Counter D C 2 74 15 9 F 3 2 1 4 L 9 S 74 1 2 5 9 1 K e m ikro ko n tro le r
74LS90 4 A 6 8 3 13 16 14 G DIGIT SATUAN 1 0 7 1 1 To C 8 K e IC 7 4 LS 47 A B 1 7 5 B L D 47 S 11 10 12 Counter C 74 F E 2 1 4 3 S9 74L 1 2 5 1 9 8 K e IC 7 4 LS 47 K e m ikro ko n troler
74LS90 D 8 4 A 3 6 16 15 14 G DIGIT PULUHAN 1 0 7 1 1 A 5 B 7 13 12 To B 1 7 LS4 D 11 C K e m ikrokon tro le r Counter C 2 74 10 9 F E
74LS90 D 8 6 14 15 G DIGIT RATUSAN
Gambar 7. Rangkaian Pencacah 74LS90 Gambar 8 Rangakaian Penampil
Mikrokontroler AT89C51
Mikrokontroler AT89C51 digunakan untuk mengendalikan secara otomatis mesin pemotong ceriping. Hubungan rangkaian mikrokontroler 89C51 dan perlatan yang lain dapat ditunjukan seperti pada Gambar 9.
Manual/Auto Counter 74LS90 C B P1.5 A P0.4 D T P1.6 P0.5 P1.7 P0.6 Reset P3.0
8 Counter 74LS90 P3.1 P3.3 P3.2
9 P2 .7 A P3.4 P3.5 P2 .5 C B P2. 6 C
5 P2 .4 D
10 P3.6
50 vcc P2.3 P3.7
1 P2.0 P2. P2. 1 2
100 150 Counter 74LS90
Gambar 9. Rangkaian mikrokontroler Rangkaian penggerak motor ini memanfaatkan prinsip kerja sebuah transistor yaitu transistor sebagai saklar. Tansistor berfungsi untuk mengaktifkan relay sesuai dengan perintah dari mikrokontroler yang selanjutnya akan menggerakkan motor, baik motor penggerak pisau pemotong maupun motor konveyor. Transistor yang digunakan adalah tipe C9013. transistor ini terpasang secara paralel.
Gambar 10. Skematik alat membuat ceriping
Diagram alir
Pada alat pemotong ceriping ini terdapat suatu proses yang memiliki alur yang dapat digambarkan dalam sebuah diagram alir dimana proses ini dimulai Diagram alir cara kerja alat dapat ditunjukkan seperti pasa Gambar 11.
Prinsip kerja pemotong ceriping ini sangat sederhana yaitu power on maka semua sistem dalam keadaan ready, pada posisi ini motor konveyor telah aktif bekerja. Untuk memulai suatu perintah pemrosesan maka tekan tombol pemilih antara auto atau manual. Apabila dipilih posisi auto maka program akan mejalankan proses pengerjaaan secara otomatis. Pemilihan tombol pemilih akan menentukan jumlah potongan ceriping. misal ditekan tombol test maka pisau pemotong akan memotong bahan pembuatan ceriping sebanyak 10 potongan, hal ini dapat dilihat pada penampil. Kemudian mikro akan memproses perintah selanjutnya apakah akan diulang atau delay 10 detik. Proses tersebut akan berulang terus sanpai ditekan tombol reset.
Variasi jumlah potongan dilengkapi 3 tombol pemilihan yaitu 50 potongan, 100 potongan dan 150 potongan, semua sistem kerja sama seperti tombol test hanya jumlah potongannya yang berbeda karena counter akan mencacah lebih banyak. Apabila tombol reset ditekan maka ada dua pilihan yaitu dapat memilih jumlah potongan yang lain atau mengakhiri proses auto dengan mengganti dengan proses manual.
Gambar 11 Diagram alir sistem kerja alat III.
ANALISIS DAN PEMBAHASAN Pengujian Sensor
Dalam pengujian rangkaian sensor membutuhkan ketelitian dalam mengatur tegangan maupun arus, karena kepekaan sensor dalam menangkap atau mendeteksi cahaya tergantung dari tegangan maupun arus pada optocoupler dan variabel resistor.
Bila sensor mendapatkan cahaya sesuai dengan kepekaannya maka sensor akan aktif. Pada saat aktif sensor tersebut memberi inputan kepada counter untuk mulai melakukan pencacahan. Setelah proses pencacahan selesai dilakukan oleh rangakain counter maka motor akan berhenti.
Pengujian remote kontrol
Pengujian remote kontrol dilakukan untuk mengukur berapa tegangan yang dihasilkan oleh keluaran pengkode sebelum masuk pada rangkaian penguat, Hasil pengkuran menunjukkan 3,23 volt
Jangkauan remote kontrol sangat dipengaruhi oleh battery, semakin kecil arus maka semakin pendek jangkauannya. Pengendalian menggunakan remote control akan berhasil jika jarak remote terhadap penerima tidak lebih dari 10 meter.
Pengujian Receiver Receiver atau rangkaian penerima merupakan sebuah blok yang akan menerima
pancaran gelombang elektromagnetik yang berisi data-data informasi untuk memerintahkan berapa banyak jumlah potongan yang akan dilakukan. Untuk menterjemahkan data-data tersebut maka dimemerlukan rangkaian yang difungsikan untuk mengubah data informasi menjadi perintah untuk mengendalikan switch yang dihubungkan dengan pendekode.
Pada proses pengujian melibatkan rangkaian pengkode yang terdapat pada blok remote kontrol. Keluaran rangkaian pendekode adalah tegangan sebesar 5 Volt yang akan dimanfaatkan sebagai masukan pada rangkaian switching. Keluaran dari
pendekode ditentukan oleh tombol yang ditekan pada remote control, setiap tombol
mempunyai pasangan keluaran pada pendekode.Pengujian Blok 7-Segment
Pengujian 7- Segment bertujuan untuk mengetahui apakah 7-Segment dapat berfungsi dengan baik atau tidak yaitu dengan menghubungkan pin-pinnya ke port yang diberikan program ke rangkaian BCD 7-segment untuk menampilkan berapa jumlah potongan yang dilakukan oleh pisau pemotong sesuai yang diinginkan. Rangkaian BCD ini memiliki tegangan sebesar 5 volt tetapi pada saat pengukuran dengan AVO meter tegangan menunjukan sebesar 4,78 Volt. Dari pengukuran tersebut menunjukan bahwa rangkaian dalam keadaan baik. Proses penampilan data dari rangakaian BCD pun dalam keadan baik karena LED dapat menyala dengan sempurna.
Pengujian Mikrokontroler
Pengujian tegangan mikrokontroler dilakukan dengan cara mengukur tegangan di titik-titik catu daya dengan menggunakan AVO meter digital, yaitu pada Vcc dihubungkan dengan positif sedangkan pada ground dengan sisi negatif dengan besarnya tegangan setelah diukur adalah + 5 Volt.
Pengujian port bertujuan mengetahui cara kerja dari masing-masing port dan beberapa arus dari mikrokontroler yang digunakan sebagai output. pada port 0 dihasilkan arus 1,2 mA sedangkan pada port 1,2,3 arusnya 1,5 mA, data hasil pengujian port-port mikrokontroler jika port digunakan sebagai port output.
Pengujian Alat Pengujian Alat ini dilakukan untuk mengatuhui kerja dari alat secara keseluruhan.
Pengujian alat ini dilakukan dengan cara melakukan percobaan melakukan pemotongan bahan yang akan dibuat ceriping. Sebagai contoh disini bahan baku kentang disetting pada pemotongan 50x dan dilakukan 5x percobaan, jumlah potongan yang dihasilkan adalah : 49, 48, 50, 50, 50. Jadi tingkat errornya adalah :
Tabel 1. Data hasil penelitian Jumlah potongan Percobaan Tampilan Jumlah potongan Yang diinginkan Ke 7 - segmen Yang dihasilkan 10 1
11
11
2
10
9
3
10
10
4
10
10 50 1
50
49
2
50
48
3
50
50
4
50
50
5
50
50 100 1 100
99 2 100 100 3 100
98 4 100 99 5 100 100
120 1 150 148 2 150 149 3 150 147 4 150 149 n 5 150 150
x − y x − y x − y ...... x − y 1 1 2 2 3 3 + + + + 5 5 = × 100 %
∑ 1 y ∑
50 −
49 50 −
48 + 50 − + + +
50 50 −
50 50 −
50 = × 100 %
∑
250
1 + + + +
2 = × 100 % 250 =
1 , 2 % IV.
KESIMPULAN
Hasil pengujian rangkaian dan alat maupun melalui simulasi program mikrokontroler , memberikan kesimpulan sebagai berikut : a. Sistem kendali mikrokontroler AT89C51 tersebut diatas yang dikembangkan selama penelitian dapat menjalankan dan mengendalikan mesin pembuat ceriping dengan effesien dan efektif
b. Dapat mengurangi tenaga kerja dan waktu proses pemotongan ceriping yang signifikan dibandingkan dengan cara – cara yang konvensional. Faktor inilah yang nantinya sangat diperhitungkan bagi pemakai terutama jika dikembangkan dalam home industri.
DAFTAR PUSTAKA
Andi Nalwan, Paulus 2004, Panduan praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler AT89C51, PT., Elek Media Komputindo, Jakarta. Hodges, D.A.,1987. Analisis dan Dessain Rangkaian Terpadu Digital. Jakarta:
Penerbit Erlangga Roger L. Tokheim, 1988, Digital Principle, McGraw Hill Thompkins,WJ, 1992. Interfacing Sensors to IBM PC . Prentice Hall Tocci and Widmer, 1998, Digital Systems: Principles and Applications, Prentice Hall,
7th ed