DESAIN DAN REALISASI SISTEM PENGENDALI KONVEYOR MENGGUNAKAN SENSOR OPTIK BERBASIS MIKROKONTROLER AT89C51
MENGGUNAKAN SENSOR OPTIK BERBASIS MIKROKONTROLER AT89C51 Warsito, Sri Wahyu Suciyati dan Junaidi
Jurusan Fisika FMIPA Universitas Lampung Jl. Sumantri Brojonegoro No.1 Bandar Lampung 35145
Email : warsito@unila.ac.id
ABSTRACK
This research explain about system of controller of conveyor used in PT. Coal- Mine of Sour Hill ( Persero) of Port of Tarahan Float to use mikrokontroller AT89C51 stringed up with infra-red censor.
Infra-Red censor function as consignor of sinyal of input which can determine to work or do not it is mikrokontroller. Mikrokontroler will work when infra-red ray blocked by train of during 15 second. Infra-Red Transmitter formed with network of multivibrator astabil use IC NE555. While it’s infra-red receiver use fotodioda of type of A-394HB which the number by saklar is electronics ( transistor of BD139 and BC108).
Alarm will be set by a life first time in a time gap 30 second after blocked infra- red censor. Later;Then first conveyor, second conveyor, third conveyor and so on with time delay 15 second. After the system will die ( mikrokontroler in position reset) after infra-red censor shall no longger be blocked ( hitting infra-red receiver) during 60 second.
1. PENDAHULUAN Konveyor merupakan suatu alat yang baik secara manual maupun otomatis.
digunakan untuk tujuan peng- angkutan. Saat ini sistem kontrol yang Penggunaan konveyor juga dilakukan digunakan masih dipandang mahal untuk efisiensi waktu. Konveyor di dan selalu memakai produk luar industri digunakan untuk mengangkut negeri. Hal inilah yang bahan produksi yang akan diproses melatarbelakangi dilakukannya lebih lanjut atau mengangkut barang penelitian tentang konveyor. hasil produksi. Konveyor yang ada biasanya selalu dalam keadaan hidup Simulasi dilakukan menggunakan arus dan terus berjalan meskipun belum ada searah dan arus bolak-balik. Arus benda hasil produksi, maka yang terjadi searah digunakan untuk mengaktifkan adalah pemborosan energi. relay dan alarm, sedangkan arus Dalam aplikasinya konveyor diputar bolak-balik digunakan untuk sumber dengan menggunakan motor listrik motor listrik yang akan memutar
Pada sensor inframerahnya kami menggunakan LED Inframerah
(transmiter) dan photodioda (receiver).
Untuk mengontrol konveyor tersebut kami menggunakan mikrokontroler AT89C51 dan menggunakan pemrograman Turbo Assembler.
1.1 Sistem Kontrol
Suatu sistem dapat diklasifikasikan ke dalam dua jenis, yaitu sistem berumpan maju dan sistem berumpan balik. Sistem berumpan maju dicirikan dengan tidak adanya komponen balikan (feedback) di dalam sistem tersebut. Keluaran dari sistem tersebut selalu menjadi besaran penting bagi sistem tersebut. Sistem berumpan maju dapat pula dikatakan sebagai sistem pengukuran, (Gambar 1) (Warsito, 2003).
Input Output Gambar 1. Sistem berumpan maju
Sistem berumpan balik memiliki komponen balikan, yaitu keluaran dari sistem akan menjadi bagian masukan pada proses berikutnya, (Gambar 2). Sistem ini juga disebut sistem pengontrolan. Pengontrolan akan berakhir apabila sistem tersebut telah stabil. input output Sistem kontrol terbagi dalam dua jenis, yaitu sistem manual dan otomatis. Sistem manual merupakan sistem yang oleh manusia setiap kali sistem tersebut bekerja. Sedangkan sistem kontrol otomatis dapat terealisasi dengan suatu sistem cerdas, artinya keluaran akan mencatu masukan secara otomatis sampai tujuan keluaran tercapai (reference output). Realisasi suatu sistem kontrol otomatis memerlukan suatu nilai masukan referensi, baik dalam perumusan maupun pemberian nilai konstanta sebagai acuan sistem untuk menuju kestabilan (Warsito dan Yuliansyah, 2004).
1.2 Mikrokontroler AT89C51
Mikrokontroler AT89C51merupakan mikrokontroler CMOS 8 bit dengan 4 KByte Flash Programmable and
Erasable Read Only Memory
(PEROM). Mikrokontroler ber- teknologi memori non-volatile berkecepatan tinggi dari atmel ini kompatibel dengan mikrokontroler MCS-51. Mikrokontroler AT89C51 memiliki memori yang terdiri dari RAM internal dan Special Function Register (SFR). RAM internal berukuran 128 byte dan beralamatkan 00H – 7FH serta dapat diakses menggunakan RAM address register. RAM internal terdiri dari 8 buah register (R0 – R7) yang disebut bank register. Special
Function Register berjumlah 21 buah
berada pada alamat 80H – FFH (Budiharto, 2004). Mikrokontroler AT89C51 memiliki 40 pin, 32 pin diantaranya adalah pin untuk keperluan port paralel. Sebuah port paralel terdiri atas 8 pin (8 bit), sehingga terdapat 4 kelompok port paralel, yang masing-masing disebut Port 0 (P0), Port 1 (P1), Port 2 (P2)
Proses Proses
Feedback Gambar 2. Sistem berumpan balik masing port paralel dimulai dari 0 sampai 7. Gambar 3 merupakan diagram pin untuk mikrokontroler AT89C51 (Eko Putra, 2002).
Gambar 3. Diagram pin pada mikrokontroler AT89C51
Terdiri dari dua buah rangkaian, yaitu rangkaian transimitter dan receiver inframerah. Rangkaian transmitter inframerah dibentuk menggunakan rangkaian astabil multivibrator dengan
IC NE 555. Rangkaian ini mampu menghasilkan gelombang carrier (pembawa) dengan batasan 32 – 45 KHz.
Rangkaian receiver inframerah terbentuk menggunakan fotodioda tipe A-394HB yang dioperasikan secara reverse bias.
Fotodioda merupakan sensor optik. Terdapat dua operasi pada fotodioda, yaitu fordward biased dan reverse
biased. Apabila bagian positif
fotodioda dihubungkan dengan kutub kutub negatip fotodioda dihubungkan dengan bagian negatif baterai, maka terjadi hubungan yang dinamakan "forward bias". Dalam keadaan
forward bias , di dalam rangkaian itu
timbul arus listrik yang disebabkan oleh kedua macam pembawa muatan. Jadi arus listrik yang mengalir di dalam Sambungan p-n disebabkan oleh gerakan hole dan gerakan elektron. Arus listrik itu mengalir searah dengan gerakan hole, tapi berlawanan arah dengan gerakan elektron.
Apabila bagian positif fotodioda dihubungkan dengan kutup negatip baterai dan bagian negatif fotodioda dihubungkan dengan kutub positip baterai, maka sekarang terbentuk hubungan yang dinamakan "reverse
bias ". Dengan keadaan seperti ini,
maka hole (pembawa muatan positip) dapat tersambung langsung ke kutub positip, sedangkan elektron juga langsung ke kutub positip. Jadi, jelas di dalam Sambungan p-n tidak ada gerakan pembawa muatan mayoritas baik hole maupun elektron. Sedangkan pembawa muatan minoritas (elektron) di dalam bagian P bergerak berusaha mencapai kutub positip baterai.
1.3 Sensor Inframerah
Demikian pula pembawa muatan minoritas (hole) di dalam bagian N juga bergerak berusaha mencapai kutub negatip. Karena itu, dalam keadaan reverse bias, di dalam Sambungan p-n terdapat arus yang timbul meskipun dalam jumlah yang sangat kecil (mikro ampere). Arus ini sering disebut dengan reverse
saturation current atau leakage current (arus bocor).
a. Perancangan Sensor
Sinar inframerah dihasilkan dari getaran atom pada suatu bahan seperti bahan untuk light emitting dioda (LED). Frekuensi sinar inframerah berkisar antara 3x10
11
Sensor dirancang dengan meletakkan bagian transmitter inframerah yang saling berseberangan dengan receiver inframerah. Transmitter inframerah terdiri dari rangkaian IC 555 yang berfungsi sebagai pembawa frekuensi dengan batasan 32 KHz – 42 KHz. Detektor (receiver) terangkai dengan menggunakan fotodioda tipe A- 394HB yang berfungsi sebagai pensuplai tegangan ke relay. Ketika cahaya inframerah terhalang oleh benda, maka transistor akan menghubungkan arus ke port P3.1 mikrokontroler sebagai masukan sensor. Pemilihan inframerah dalam penelitian ini didasari pertimbangan, jangkauan cahaya inframerah memiliki radius intensitas relatif jauh dan tidak mengganggu pandangan mata manusia.
14 Hz dengan
- – 3,9x10
- 7
- 3 meter.
- – 10
http://alds.stts.edu ) 2.
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : IC mikrokontroler AT89C51, IC NE555,
IC LM7805, fotodioda tipe A-394HB, LED inframerah, relay 6 volt, transistor, resistor, kapasitor, kristal 12 MHz, Motor AC, batang alumunium, lembaran seng, bor listrik, multimeter dan komputer.
Gambar 4. Spektrum cahaya dan respon mata manusia ( Diambil dari
Dalam aplikasi sensor agar diperoleh jangkauan yang relatif jauh, maka digunakan gelombang pembawa (carrier) yang menghasilkan frekuensi tertentu. Sinar inframerah ini dihasilkan oleh unsur Si dan HgCdTe.
b.
Perancangan Alarm dan Konveyor
Alarm dirancang dengan tujuan pengamanan dan keselamatan pekerja. Alarm akan hidup pertama kali dalam selang waktu ± 30 detik ketika mikrokontroler aktif. Dengan aktifnya alarm ini diharapkan dapat memberikan informasi kepada para pekerja bahwa sistem akan mulai bekerja. Sehingga para pekerja yang ada di lingkungan konveyor ( sedang mengontrol atau memperbaiki konveyor ) lebih berhati-hati.
Perancangan konveyor dibuat menggunakan batang alumunium dan seng. Sabuk konveyor kemudian diputar oleh motor listrik berspesifikasi 220 VAC. Dalam penelitian ini digunakan dua buah
panjang gelombang berkisar antara 7,7x10
METODE PENELITIAN
2.1 Alat dan Bahan
Mulai energi listrik. Tidak
c. Perancangan Program Pada
Apakah P3.1 =1 ? Mikrokontroler AT89C51 Ya
Mikrokontroler AT89C51 berfungsi sebagai pengontrol dan pengendali Hidupkan Alarm (P0.0) sinyal masukan alarm dan motor listrik.
Program tambahan dibuat untuk kondisi khusus, yaitu saat kereta api Tunda 30 detik melintasi dan menghalang cahaya inframerah, maka sistem bekerja.
Bahasa pemograman yang digunakan Matikan Alarm (P0.0) adalah Turbo assembler yang kemudian diuji menggunakan program topview simulator (frontline elektronics put ltd) Apakah P3.1 =1 ? Tidak sebagai simulator perangkat keras dari mikrokontroler AT89C51. Ya Gambar 5 berikut merupakan blok
Hidupkan Konveyor 1
diagram dari sistem pengendali
(P0.1)
konveyor : Sensor AT89C51 Relay Konveyor Alarm & Tunda 15 detik Tidak detik lalu Tunda 60 Gambar 5. Blok diagram sistem Apakah P3.1 =1 ? matikan sistem pengendali konveyor Ya
Dari diagram blok di atas, Hidupkan Konveyor 2 (P0.2) mikrokontroler akan bekerja setelah sensor inframerah terhalang oleh objek (kereta api). Kemudian relay aktif dan Tidak menghubungkan tegangan AC ke motor Apakah P3.1 =1 ? listrik. Ya
Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada Hidupkan Seluruh Konveyor Selesai diagram alur penelitian berikut : Gambar 6. Diagram alur penelitian
3.1 Data karakteristik fotodioda tipe A-394HB terhadap perubahan jarak
3 ) 2.5 lt o v 2 ( n 1.5 a ng 1 a g 0.5 Te 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300
Jarak (cm)
Gambar 7. Data karakteristik fotodioda tipe A-394HB terhadap perubahan jarak Dari grafik di atas, diperoleh nilai yang tidak linier. Hal ini disebabkan oleh faktor intensitas cahaya luar yang ikut tertangkap oleh detektor inframerah. Ketidaklinieran antara perubahan jarak terhadap nilai Input tegangan keluaran dari detektor juga dapat disebabkan oleh faktor catu daya yang diberikan. Catu daya yang digunakan hanya menggunakan
Gambar 8. Rangkaian transistor sebuah baterai 9 Volt yang kemudian sebagai saklar dirangkai dengan sebuah IC regulator LM 7805. Diperkirakan
Karena nilai arus yang terlalu kecil pada saat pengambilan data, nilai ( 0,14 mA), maka keluaran dari arus dari baterai berkurang, sehingga fotodioda tidak dapat langsung menyebabkan suplai arus ke detektor dihubungkan dengan pin P3.1 juga ikut berkurang. Pada posisi sebagai pin masukan sensor, tetapi terhalang (inframerah tidak harus dikuatkan terlebih dahulu. mengenai fotodioda), besar tegangan
Mikrokontroler akan aktif (bekerja) keluaran dari fotodioda tipe A- apabila pada pin P3.1 mendapat
394HB adalah 4,86 volt untuk setiap sinyal masukan aktif tinggi. perubahan jarak.
Mikrokontroler tipe AT89C51 akan aktif apabila mendapat tegangan
3.2 Transistor sebagai saklar
sebesar 1,9 volt sampai 5,5 Volt untuk kondisi high (logika 1) dan - Rangkaian transistor sebagai saklar
0,5 volt sampai 0,9 Volt untuk tersususn atas dua buah transistor, kondisi low (logika 0). yaitu tipe BD139 dan tipe BC108 sebagai saklar. Seperti terlihat pada Gambar 8 berikut :
dan Konveyor menghidupkan alarm dan konveyor
adalah 0 Volt dengan arus sebesar Rangkaian pengendali alarm dan 82,7 mA. konveyor dibuat sederhana yang terdiri dari rangkaian pensaklaran
4. Kesimpulan
menggunakan sebuah transistor tipe A 733 dan dua buah resistor yang
Alat pengendali konveyor yang telah terhubung ke relay 5 Volt, (Gambar dibuat terbukti mampu mengendali 9). konveyor. Berdasarkan pembahasan yang telah diberikan sebelumnya, didapat beberapa kesimpulan sebagai berikut :
1. Transmitter dan receiver Dari Port 0 inframerah dapat bekerja dengan baik pada jarak ± 3 meter.
2. Tegangan keluaran fotodioda sebesar +4,86 Volt dengan arus sekitar 0,14 mA pada saat cahaya
Gambar 9 Rangkaian Pensaklaran inframerah terhalang dan +1,93 Alarm dan Konveyor
Volt dengan arus 0,14 mA pada Semua pin keluaran dari saat cahaya inframerah tidak mikrokontroler AT89C51 dalam terhalang. keadaan aktif tinggi (sama dengan
3. Mikrokontroler akan bekerja tegangan Vcc) pada saat belum apabila tegangan pada port 3.1 diisikan program. Pada gambar di logika satu selama ± 15 detik dan atas transistor akan aktif apabila pada akan reset dalam waktu ± 60 kaki basis mendapat tegangan rendah detik setelah port 3.1 benilai (logika 0). Berdasarkan hasil logika nol. pengukuran dengan multimeter, tegangan yang masuk pada kaki basis
DAFTAR PUSTAKA
Anonimous, 2006, Teknik Remot Kontrol dengan Inframerah , http://alds.stts.edu . Budiharto, W., 2004, Interfacing Komputer dan Mikrokontroler, Gramedia, Jakarta. Eko Putra, A., 2002, Belajar Mikrikontroler AT89C51/52/55 ( Teori dan Aplikasi), Gava Media, Yogyakarta. Nalwan, A. P., 2003, Teknik Antarmuka dan Pemograman Mikrokntroler AT89C51 , Gramedia, Jakarta. Suhata, 2005, Aplikasi Mikrokontroler Sebagai Pengendali Peratan Elektronik Via Line Telepon , PT Elex Media Komputindo, Jakarta. Warsito, 2003, Bahan Ajar Teori Sistem, tidak diterbitkan. Warsito dan Yuliansyah D., 2004, Desain dan Realisasi Prototive Sistem
Conveyor Yang Dikendalikan Oleh Sebuah PC Berbasis PPI8255 , Jurnal