TELEMETRI KETINGGIAN AIR SEBAGAI PENGATUR MODEL PINTU AIR BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51 DAN PC TUGAS AKHIR - Telemetri ketinggian air sebagai pengatur model pintu air berbasis mikrokontroler AT89S51 dan PC - USD Repository
TELEMETRI KETINGGIAN AIR SEBAGAI PENGATUR
MODEL PINTU AIR BERBASIS
MIKROKONTROLER AT89S51 DAN PC
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro
Disusun Oleh :
BRIATMA KURNIA PUTRA PRISTIWADI
NIM : 025114006
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2007
TELEMETRI KETINGGIAN AIR SEBAGAI
PENGATUR MODEL PINTU AIR BERBASIS
MIKROKONTROLER AT89S51 DAN PC
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat
memperoleh gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
disusun oleh :
BRIATMA KURNIA PUTRA PRISTIWADI
NIM : 025114006
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2007
WATER LEVEL TELEMETRY AS A WATER GATE MODEL REGULATOR BASED ON PC AND AT89S51 MICROCONTROLLER FINAL PROJECT Presented as Partial Fulfillment of the Requirements to Obtain the SARJANA TEKNIK Degree in Electrical Engineering by :
BRIATMA KURNIA PUTRA PRISTIWADI STUDENT NUMBER : 025114006 ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT ENGINEERING FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA
2007
(WATER LEVEL TELEMETRY AS A WATER GATE MODEL
REGULATOR BASED ON PC AND AT89S51 MICROCONTROLLER)
G
28 Juli
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
“Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.”
Yogyakarta, 23 Juni 2007 Briatma Kurnia Putra Pristiwadi
MOTO DAN PERSEMBAHAN
Jenius adalah 1 % inspirasi dan 99 % keringat. Tidak ada yang
dapat menggantikan kerja keras. Keberuntungan adalah sesuatu
yang terjadi ketika kesempatan bertemu dengan kesiapan.
Thomas A. Edison
Yang terpenting dalam Olimpiade bukanlah kemenangan, tetapi
keikutsertaan ...
Baron Pierre De Coubertin
Kupersembahkan Karya ini : Unt uk Tuhan Yesus Krist us Unt uk Ayah dan Ibuku t ercint a Unt uk Kakak dan adikku t er sayang Unt uk Segenap Kel uar gaku Unt uk Semua t eman dan sahabat ku
Terimakasi h at as segal a dukungan, kasi h dan ci nt a yang sel al u di ber ikan
pada penul is.
INTISARI
ketinggian air memberikan kemudahan dalam mengukur ketinggian
Telemetri
air secara jarak jauh. Telemetri ketinggian air dapat diterapkan dalam sungai-sungai, sehingga pemantauan ketinggian air sungai dapat terus dilakukan dalam tempat yang aman jika terjadi kondisi alam yang tidak memungkinkan untuk melakukan pengamatan, misalkan pada malam hari ataupun sewaktu terjadi hujan deras. Dalam perancangan ini Telemetri ketinggian air akan digunakan untuk mengatur model pintu air, sehingga nantinya dalam mengatur pintu air tidak lagi di lakukan secara manual, PC akan secara otomatis mengontrol model pintui air sehingga di dapat ketinggian air sungai sesuai dengan yang diinginkan oleh user.
Implementasi perancangan peralatan ini menggunakan potensiometer sebagai sensor ketinggian air, ADC untuk mengubah data analog menjadi data digital, mikrokontroler sebagai pengubah data pararel menjadi data serial dan sebagai pengatur motor DC, modem FSK sebagai modulator data analog, pemancar dan penerima FM sebagai alat transmisi, MAX 232 sebagai pengubah level tegangan, PC sebagai pengontrol dan memonitor ketinggian air. Hasil pengukuran ketinggian air pertama-tama dimodulasi secara FSK, kemudian modulasi dilanjutkan secara FM. Pada penerima hasil pengukuran akan ditampilkan pada PC, data yang ditampilkan pada PC di olah dan dibandingkan dengan data ketinggian yang dimasukkan oleh user. Data hasil perbandingan digunakan sebagai acuan untuk mengatur ketinggian air sungai pada model pintu air.,
Pada tugas akhir ini, perangkat keras dan perangkat lunak Telemetri Ketinggian Air Sebagai Pengatur Model Pintu Air Berbasis Mikrokontroler AT89S51 dan PC berhasil dibuat. Progam dapat menampilkan hasil pengukuran ketinggian air sungai, dapat menggatur model pintu air dan dapat memberi peringatan bahwa sungai meluap.
Kata kunci : ketinggian air, FSK, Visual Basic
ABSTRACT
Water level telemetry provides simple alternative to measure water level on long distance. Water level telemetry can be used on the rivers, in order to observe water level continualy at the safety place, wheatear is impossible realm condition to do it, for examples in the night or the swift raining. In this program, water level telemetry will be used to regulate the water gate model, so it did not manually anymore. PC will be control the water gate model automatically until the water level on the river will be obtained appropriate with the user want to get.
This implementation uses potentiometer as a water level sensor, ADC as an analogous to digital data converter, microcontroller as a data pararel to serial converter and DC motor regulator, FSK modem as a analogous modulator, FM transceiver as a transmitter device, MAX 232 as a voltage level converter , PC as a water level monitor and controller. At transmitter side, the result of water level measurement will be modulated to FSK, and transmitted to FM. At receiver side the result of measuring will be proceed and compared with the water level data that has been inputted by user.The result comparation data will be used as a reference to regulate the river water level on the water gate model
On this final task, the hardware and software of the water level telemetry as a water gate model regulator based on PC and Microcontroller AT89S51 could be made successfully. The program can display the result of river water level measurement, regulate the water gate model and provide the warning that the water was over flow Key words : water level, FSK, Visual Basic
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah Bapa disurga, yang telah memberikan kasih karunia, anugerah, dan berkat-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas akhir dengan baik.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini, penilis mendapatkan banyak bantuan dan dorongan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini perkenankanlah dengan segala kerendahan hati dan penuh hormat, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Romo Ir. Greg. Heliarko SJ.,SS.,BST.,MA.,MSC Selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Bapak A. Bayu Primawan, S.T., M.Eng selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma Yogyakarta dan selaku pembimbing II yang membimbing dan mengarahkan dalam penyusunan tugas akhir ini.
3. Bapak Martanto, S.T, M.T selaku pembimbing I atas segala pemikiran dalam membimbing dan mengarahkan penulis dari awal hingga akhir.
4. Seluruh dosen di Fakultas Teknik Elektro yang tidak dapat di sebutkan satu persatu, yang telah mendidik penulis untuk mengetahui lebih dalam tentang Teknik Elektronika.
5. Seluruh Staf Perpustakaan Universitas Sanata Dharma yang sudah memberikan layanan dan bantuan selama proses pencarian referensi.
6. Kedua orang tua penulis yang telah memberikan doa, dorongan moril maupun material, kasih dan kesabaran yang tak pernah putus sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
7. Mbak Putri, Dik Christa yang telah memberikan doa dan kesabaran karena ke-Betean ku selama penyusunan tugas akhir ini.
8. Teman-teman teknik Elekro yang sudah membantu : Nango, Hugo, Antin, Alex, BE”JO”lin (makasih buat pinjaman kabelnya), Ratna, Dwi, Wiryadi, Eric “Decoy” (thank you buat laptop Vaionya).
9. Teman-teman di “ROSO KANGEN.EO” : Rinto, Gogon, Mbah Oko, Kecer, Mendrik yang telah membantu dalam memotong aklirik dan membuat maket pintu airnya, Kuemprut yang membantu beli akrilik ampe tangan pegel. Mas Bambang makasih atas grendonya, Mas Nata makasih atas cara pengeleman akliriknya dan Pak Ketua Bp Supangat makasih atas pinjaman pompa airnya.
10. Rekan-rekan di : NANDI Elektronik and Comp, QUANTUM Elektronik, Mas Pri di SONY Group Elektronik, CHRISTAMAS Elektronik yang telah memberikan saran-saran dan bantuan dalam penyusunan tugas akhir ini. Bengkel bubut SUMBER WIDODO yang telah membuatkan gerigi, dan mur baut model pintu air.
11. Teman senasib dan sepenanggungan : Mas Teguh tea kapan selesai skripsi, Heriyanto S.E buat hari-hari yang indah dulu, Yanto ,Aan ,Ali makasih karna telah mengajari kerasnya hidup. Mbak Getik, Mas Supri dan Mbak Conie, Putri Imut makasih atas tumpangan tempat buat tidur selama belum dapat kos. Sandi Man. My Best Friend Bayu S.H makasih telah menjadi sobatku dari SMU hingga sekarang.
12. Teman-teman kost T-KIP : Ari (Gendut) email mu saru, Dedik kapan bimbingan Rohani lagi, Agung Bawono, S.T fleksibel aja Mo, Dody
Prasetyo P, S.T makasih ya atas segala bantuan pembuatan progam VB dan Mikronya
13. Marcopolo Team : Bule, Gepenk, Me2t, Plenthong, Koten, Lambezz, Andex, Ahox yang selalu menjadi sumber inspirasiku dan sumber senyumku. Jangan selamanya jadi “BATMAN”
14. Laboran teknik elektro : mas Suryono makasih udah ngajari ngetrim pemancar , mas Mardi buat ijin titip barang-barang, mas Broto yang udah mau nungguin serta jadi teman sewaktu memperbaiki alat dan mengambil data, dan mas Yusuf yang udah mau membuka pintu dan menunggu selama mas Broto cuti.
15. Anak-anak seni UNY : Sintha, Pi2T, Vanti, Rika yang selalu memberikan senyum di waktu aku BT banget.
16. Anak-anak Tuhan di GKJ Sabda Winedhar Surakarta yang dah jadi teman dalam satu pelayanan. Makasih atas dukungannya.
17. Regenerasi Motorku : Grand 94, Supra 00, dan Vega R 05 yang selalu setia menemani perjalanan SOLO – YOGYA, yang rela kehujanan dan kepanasan waktu cari komponen. Jangan cepet-cepet jadi barang rongsokan ya ….????????.
18. Kamar kecil 3 x 2.5 bertuliskan “RUANG TEKNIK”, di tempat ini kutulis semua angan-angan dan harapan hidupku.
19. Teman-teman mahasiswa jurusan Teknik Elekro dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas setiap bantuannya.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kelemahan dan kekurangan dari penulisan tugas akhir ini. Oleh karena itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan.
Akhir kata penulis berharap agar skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun pembaca semuanya.
Yogyakarta,
26 Juli 2007 Penulis
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ...................................................................... i
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING............................. iii
HALAMAN PENGESAHAN ........................................................ iv
................................................ v
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
MOTO DAN PERSEMBAHAN ............................................................. vi
INTISARI ...................................................................................................... vii
ABSTRACT ................................................................................................. viii
............................................................................... ix
KATA PENGANTAR
................................................................................................ xiii
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL............................................................................................ xviii DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xix DAFTAR LAMPIRAN.................................................................................... xxiii
........................................................................ 1
BAB I. PENDAHULUAN
1.1 Judul…………………………………………………………………… 1
1.2 Latar Belakang ....................................................................................... 1
1.3 Tujuan Penelitian ................................................................................... 2
1.4 Manfaat Penelitian ................................................................................. 3
1.5 Pembatasan Masalah.............................................................................. 3
1.6 Metedologi Penelitian ............................................................................ 3
1.7 Sistematika Penulisan ............................................................................ 4
........................................................................... 5
BAB II. DASAR TEORI
2.1 Penguat Inverting ................................................................................... 6 2.2 Penjumlah Tegangan…………………………………………………..
7
2.3 Buffer Tegangan……………………………………………………….. 8
2.4 Rangkaian Pembagi Tegangan………………………………………... 8
2.5 Pengubah Analog ke Digital (ADC)…………………………………. . 8
2.6 Modem FSK…………………………………………………………... 10
2.6.1 Modulator FSK XR-2206…………………………………….. 11
2.6.2 Demodulator FSK XR-2211………………………………… . 12
2.7 Mikrokontroler AT89S51………………………………………………
14
2.7.1 Komunikasi Serial.................................................................... 15
2.7.2 Reset......................................................................................... 17
2.8 Pengubah Level TTL ke Level Serial .................................................... 17
2.9 Konfigurasi Port Serial .......................................................................... 18
2.10 Motor DC .............................................................................................. 20
BAB III PERANCANGAN ............................................................ 22
3.1 Sensor Ketinggian Air ........................................................................... 23
3.2 Potensio Multi Turn............................................................................... 24 3.3 Pengkondisi Sinyal ................................................................................
25
3.3.1 Pembagi Tegangan .................................................................. 27
3.3.2 Buffer Tegangan Referensi ...................................................... 28
3.3.3 Penguat Inverting Vsensor ....................................................... 28
3.3.4 Rangkaian Penjumlah Tegangan.............................................. 29
3.4 Pengubah Analog ke Digital (ADC)...................................................... 30
3.5 Konfigurasi Mikrokontroler AT89S51 Sebagai Pengubah Data Pararel 8 bit Menjadi Data Serial....................................................................... 31
3.6 Pemprograman Mikrokontroler Pengubah Data Pararel Menjadi Serial 33 3.6.1 Rutin Baca ADC ......................................................................
34 3.6.2 Kirim Data................................................................................
35
3.7 Modulator FSK...................................................................................... 35
3.8 Pemancar dan Penerima FM.................................................................. 37
3.10 Demodulator FSK.................................................................................. 37
3.11 Mikrokontroler AT89S51 Sebagai Pengatur Arah Putaran Motor DC . 40
3.12 Pengubah Level Tegangan TTL Menjadi RS 232 ................................... 42
3.13 Pemprograman Visual Basic ................................................................. 43 3.13.1 Form Utama .............................................................................
44 3.13.2 Rutin Olah Data........................................................................
47 3.13.3 Form Pengaturan Manual.........................................................
48 3.13.4 Atur Ketinggian........................................................................
50 3.13.5 Menu Bantuan ..........................................................................
50
3.14 Pembalik Putaran Motor DC ................................................................. 52
3.15 Rancangan Pengendali Pintu Air Menggunakan Motor DC ................. 53
3.16 Pembatas Putaran Motor ....................................................................... 55
3.17 Warning Sytem....................................................................................... 56
BAB IV. HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN.......... 57
4.1 Pengamatan Sensor Ketinggian Air ..................................................... 57
4.2 Pengamatan Rangkaian Pengkondisi Sinyal........................................ 62
4.3 Pengamatan Pengubah Analog Ke Digital (ADC0804)....................... 66
4.4 Pengamatan Keluaran Modulator FSK XR-2206 ................................ 68
4.5 Pengamatan Keluaran Demodulator FSK XR-2211 ............................ 71 4.6 Pengamatan RS232 ..............................................................................
73
4.7 Pengamatan Program Mikrokontroler AT89S51……………… ......... 74
4.7.1 Pengamatan Program Mikrokontroler AT89S51 Pada Bagian Pemancar………......................................................................... 74
4.7.2 Pengamatan Program Mikrokontroler AT89S51 Pada Bagian Penerima.....................................................................................
75
4.8 Pengamatan Rangkaian Pembalik Putaran Motor DC dan Warning System L293D .....................................................................................
75
4.9 Pengamatan Kerja Program Visual Basic ............................................ 77
4.9.1 Pengamatan Form Pengaturan Otomatis.................................... 77
4.9.2 Pengamatan Form Pengaturan Manual ...................................... 80
4.9.3 Pengamatan Form Menu Bantuan Menggunakan Program ....... 81
4.10 Pengamatan Unjuk Kerja Sistem ......................................................... 82 4.10.1 Pengamatan Unjuk Kerja Sistem Menggunakan Media ........
Transmisi Kabel ......................................................................
82
4.10.2 Pengamatan Unjuk Kerja Sistem Secara Telemetri FM.......... 83
4.10.2.1 Dengan Kecepatan Pengisyaratan Data 1200 bps........ 84
4.10.2.1 Dengan Kecepatan Pengisyaratan Data 1200 bps........ 85
4.10.3 Kerja Sistem Pada Pengaturan Otomatis................................. 88
4.10.4 Kerja Sistem Pada Pengaturan Manual ................................... 91
BAB V. Kesimpulan dan Saran ............................................................... 95 5.1 Kesimpulan ......................................................................................
95
5.2 Saran ......................................................................................
95 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL 1.
Tabel 2.1 Standar FSK...................................................................... 142. Tabel 2.2 Konfigurasi kaki-kai DB-9 .............................................. 20 3.
Tabel 3.1 Penskalaan tegangan......................................................... 26 4.Tabel 3.2 Tabel kebenaran pembalik putaran motor DC.................. 53 5.Tabel 4.1 Tabel perbandingan data praktek dan perhitungan teori ..rangkaian pengkondisi sinyal.............................................................. 61
6. Tabel 4.2 Tabel perbandingan data praktek dan teori ADC0804 ..... 67 7.
Tabel 4.3 Tabel keluaran modulator FSK XR-2206......................... 69 8.Tabel 4.4 Tabel keluaran demodulator FSK XR-2211..................... 72 9.Tabel 4.5 Tabel pengamatan P1 Mikrokontroler AT89S51 pada.....bagian penerima................................................................................... 76
10. Tabel 4.6 Tabel pengamatan IC L293D ........................................... 77 11.
Tabel 4.7 Tabel pengamatan ketinggian air sungai yang .................tertampil pada PC dengan media transmisi kabel ............................... 83 12.
Tabel 4.8 Tabel perbandingan ketinggian air sungai sebenarnya ....dengan yang Yang tertampil pada PC menggunakan ......................... transmisi pemancar FM....................................................................... 84 13.
Tabel 4.9 Tabel pengamtan ketinggian air sungai yang tertampil....pada PC dengan kecepatan pengisyaratan data 300 bps ..................... 86
14. Tabel 4.10 Pengamatan kerja system pengaturan manual .................. 91
DAFTAR GAMBAR
1. Gambar 2.1 Konfigurasi penguat inverting ...................................... 7
2. Gambar 2.2 Konfigurasi penjumlah tegangan .................................. 7
3. Gambar 2.3 Konfigurasi buffer tegangn ........................................... 8
4. Gambar 2.4 Konfigurasi pembagi tegangan ..................................... 9
5. Gambar 2.5 Konfigurasi typical ADC 0804 ..................................... 10
6. Gambar 2.6 Sistem modulasi FSK biner .......................................... 11
7. Gambar 2.7 Sinusoidal FSK generator ............................................. 11
8. Gambar 2.8 Rangkaian demodulator FSK........................................ 13
9. Gambar 2.9 Tracking Bandwidth XRr-2211..................................... 14
10. Gambar 2.10 Konfigurasi tombol reset ............................................... 17
11. Gambar 2.11 Level tegangan TTL dan RS232 pada pengiriman huruf “A” tanpa bit paritas..................................................................... 18
12. Gambar 2.12 Konektor DB-9 ............................................................. 19
13. Gambar 3.1 Blok diagram pengirim ................................................. 22
14. Gambar 3.2 Blok diagram penerima................................................. 22
15. Gambar 3.3 Skema telemetri ketinggian air sebagai pengatur model pintu air ...................................................................................... 22
16. Gambar 3.4 Potensio sebagai rangkaian pembagi tegangan............. 23
17. Gambar 3.5 Rancangan sensor ketinggian air sungai ....................... 23
18. Gambar 3.6 Pembagi tegangan menggunakan potensiometer .......... 28
19. Gambar 3.7 Buffer tegangn referensi ............................................... 28
20. Gambar 3.8 Penguat inverting Vsensor ............................................ 29
21. Gambar 3.9 Rangkaian penjumlah V1 dan V2 ................................. 29
37. Gambar 3.10 Konfigurasi ADC 0804 ................................................. 30
38. Gambar 3.11 Pengubah data pararel menjadi serial menggunakan AT89S51 ......................................................................................
32
39. Gambar 3.12 Diagram alir pemprograman Mikrokontroler ............... 33
40. Gambar 3.13 Diagram alir pembacaan ADC...................................... 35
41. Gambar 3.14 Modulator FSK XR-2206 ............................................. 36
42. Gambar 3.15 Demodulator FSK XR-2211 ......................................... 40
43. Gambar 3.16 Mikrokontroler AT89S51 sebagai pengontrol arah putaran motor DC .................................................................................. 41
44. Gambar 3.17 Diagram alir pengontrol arah putaranmotor DC........... 41
44. Gambar 3.18 Pengubah aras tegangan................................................ 42
45 Gambar 3.19 Rancangan form utama pengatur pintu air.................... 44
46. Gambar 3.20 Diagram alir form utama............................................... 45
47. Gambar 3.21 Pesan pemberitahu sungai meluap ................................ 46
48. Gambar 3.22 Pesan pemberitahu sungai kering ................................. 46
49. Gambar 3.23 Diagram alir olah data ketinggian air............................ 47
50. Gambar 3.24 Rancangan form pengaturan manual ............................ 48
51. Gambar 3.25 Gambar diagram alir pengaturan manual...................... 49
52. Gambar 3.26 Tampilan atur ketinggian air........................................ 50
53. Gambar 3.27 Diagram alir menu bantuan........................................... 51
54. Gambar 3.28 Rancangan tampilan menu Tentang.............................. 51
55. Gambar 3.29 Rancangan tampilan menu Menggunakan Program ..... 52
56. Gambar 3.30 Rangkaian pembalik putaran motor .............................. 52
57. Gambar 3.31 Model pintu air.............................................................. 54
58. Gambar 3.32 Pembatas putaran motor DC ......................................... 55
59. Gambar 3.33 Rangkaian pembatas putaran motor DC ....................... 55
60. Gambar
3.34 Rangkaian warning ............................................ 57
system
61. Gambar 4.1a Gambar Vsensor potensio multi turn saat air naik........ 58
62 Gambar 4.1b Gambar Vsensor potensio multi turn saat air turun ...... 58
63 Gambar 4.2 Gambar sensor ketinggian sistem lengan...................... 49
64 Gambar 4.3 Gambar rangkaian pengkondisi sinyal revisi................ 61 65. Gambar 4.4a Vo sensor ketinggian potensio linear sistem lengan ..... saat air sungai naik................................................................................. 61 66. Gambar 4.4b Vo sensor ketinggian potensio linear sistem lengan ..... saat air sungai naik................................................................................. 62
67. Gambar 4.5 Bentuk gelombang keluaran Modulator XR-2206........ 70 68. Gambar 4.6 Bentuk keluaran gelombang XR-2206 dengan input ... data serial 01010111b ........................................................................... 71
69. Gambar 4.7 Gambar output modem FSK ........................................ 73
70. Gambar 4.8 Pengubahan level tegangan TTL menjadi level tegangan RS232.………........................................................................................ 74
71. Gambar 4.9a P2.1 berlogika 0 ............................................................ 75
72. Gambar 4.9.b P2.0 berlogika 0 ............................................................ 75
73. Gambar 4.9c P2.2 berlogika 0 ............................................................ 75
74. Gambar 4.10 Instruksi untuk mengisi ketinggian air yang akan di atur 78
75. Gambar 4.11a Menu pemberitahu nilai yang dimasukkan melebihi ba- tas yang seharusnya ............................................................................... 78
76. Gambar 4.11b Menu Pemberitahu bila ketinggian air yang akan di atur belum diisi ...................................................................................... 78
77. Gambar 4.12 Tampilan program Pengaturan Otomatis ...................... 79
78. Gambar 4.13 Gambar tampilan utama pengaturan manual ................ 81
79. Gambar 4.14 Menu Bantuan Menggunakan program ........................ 81
80. Gambar 4.15 Pengguanaan kabel sebagai media transmisi ................ 82
81. Gambar 4.16 Kesalahan proses demodulasi data FSK ....................... 85 82. Gambar 4.17 Output modem FSK dengan kecepatan ........................
Pengisyaratan data 300 bps.................................................................... 87 83. Gambar 4.18 Gambar grafik perubahan waktu .................................. terhadap ketinggian air yang diatur........................................................ 89
83. Gambar 4.19 Tampilan peringatan sungai meluap ............................. 90
84. Gambar 4.20 Tampilan sungai kering ................................................ 90
85. Gambar 4.21 Pesan pemberitahu pintu sedang di buka ...................... 93
86. Gambar 4.22 Pesan pemberitahu pintu sedang di tutup ..................... 93
87. Gambar 4.23 Pesan pemberitahu pintu tidak dapat di buka lagi ........ 94
88. Gambar 4.24 Pesan pemberitahu pintu tidak dapat di tutup lagi ........ 94
DAFTAR LAMPIRAN
A. Gambar Rangkaian...................................................................................... L1
B. Listing program Visual Basic 6.0................................................................ L3 B.1. Listing program pengaturan otomatis ............................................ L3 B.2. Listing program pengaturan manual .............................................. L10
C. Listing program Mikrokontroler AT89S51................................................. L17 C.1. Listing program bagian pemancar................................................. L17 C.2. Listing program bagian penerima .................................................. L2
D. Foto Alat.. .................................................................................................. L22
E. Data Sheets.................................................................................................. L25 E.1. Motor DC........................................................................................ L25 E.2. CA3140........................................................................................... L26 E.3. ADC0804........................................................................................ L36 E.4. AT89S51......................................................................................... L50 E.5.
XR-2206 ......................................................................................... L67 E.6.
XR-2211 ......................................................................................... L79 E.7. L293D............................................................................................. L89 E.8. MAX232......................................................................................... L97
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Judul
Telemetri Ketinggian Air Sebagai Pengatur Model Pintu Air Berbasis Mikrokontroler AT89C51 dan PC (Water Level Telemetry As Flood Gate Regulator
Model Based On PC and AT89S51 Microcontroller)
1.2. Latar Belakang Masalah
Dewasa ini perkembangan elektronika sudah maju sedemikian pesatnya. Salah satu perkembangannya adalah banyaknya peralatan elektronika yang membantu dan berpengaruh di dalam kehidupan sehari–hari. Perkembangan tersebut menuntut segala sesuatunya bergerak cepat, praktis, dan serba instan, tidak hanya di perkotaan saja, tetapi juga hingga ke pelosok desa. Masyarakat di kota maupun di desa saat ini sudah dapat menikmati berbagai kemudahan dan kenyamanan dari beraneka ragam peralatan elektronis yang ada, misalnya kipas angin yang diberi timer untuk mengatur kapan harus berhenti berputar, pompa air yang diberi sensor sehingga pompa akan berhenti ketika air di bak penampungan sudah penuh, lampu taman yang akan menyala sendiri ketika hari sudah mulai gelap, dan masih banyak lagi. Semakin banyaknya sensor– sensor elektronik yang ada, menuntut diciptakannya alat–alat baru dengan mengaplikasikan sensor-sensor elektronik untuk mengontrol sesuatu yang bertujuan untuk membantu di dalam mempermudah kerja manusia.
Sungai – sungai irigasi persawahan sekarang ini untuk mengatur ketinggian airnya masih banyak dilakukan secara manual. Ada berapa orang yang bertugas untuk
2 mengawasi dan mengatur pintu air supaya air sungai tidak sampai meluap atau supaya tidak terjadi kekurangan pasokan air.
Dari hal di atas akan timbul suatu permasalahan bila harus bekerja pada waktu malam hari, karena air yang dikontrol tidak sepenuhnya kelihatan, atau harus mengatur pintu air di waktu kondisi hujan, di mana air sungai yang akan dikontrol ketinggiannya akan selalu berubah tergantung curah hujan sehingga diperlukan pengawasan ekstra yang terus menerus.
Untuk mengatasi permasalahan – permasalahan tersebut maka diharapkan ada suatu alat yang dapat untuk mengatur pintu air sesuai dengan ketinggian air sungai yang diinginkan dengan perawatan dan penggunaan yang mudah, serta hasil ketinggian air yang mudah dibaca.
1.3. Tujuan
Dalam penelitian ini, peneliti mempunyai beberapa tujuan yang hendak di capai, yaitu :
1. Membuat perangkat keras yang dapat mengukur ketinggian air sungai dan mengirimkan data ketinggian air sungai ke komputer melalui komunikasi serial yang termodulasi frekuensi
2. Membuat program pemantau ketinggian air sungai, menampilkannya dan kemudian dipergunakan untuk mengatur model pintu air.
3. Mengaplikasikan pemprograman mikrokontroler AT89S51 dan pemprograman Visual Basic.
4. Mengaplikasikan sistem komunikasi termodulasi frekuensi.
3
1.4. Manfaat
Mengacu dari beberapa tujuan yang akan dicapai, diharapkan penalitian ini dapat memberikan manfaat :
1. Penelitian ini diharapkan dapat dijadikan acuan dalam mengembangkan model pengendalian pintu air yang sesungguhnya.
2. Mempermudah seseorang di dalam melakukan pemantauan dan pengaturan ketinggian air sungai
1.5. Batasan Masalah
Batasan pada alat yang dibuat yaitu: 1.
Ketinggian air maksimum yang dapat terukur oleh sensor adalah 20 cm.
2. Sensor Ketinggian air menggunakan Potensiometer.
3. Komunikasi antara sensor ketinggian air dan motor DC dengan komputer mengunakan Serial Communication (COM), dan pemprograman Visual Basic.
4. Telemetri ketinggian air menggunakan sinyal termodulasi frekuensi (FM).
5. Pemancar dan penerima FM tidak termasuk di dalam perancangan.
1.6 Metodologi Penelitian
Agar dapat melakukan perancangan alat dengan baik, maka penulis membutuhkan masukan serta referensi yang didapatkan dengan metode :
1. Studi kepustakaan yang mencakup literatur-literatur, gambar-gambar dan manual.
2. Perancangan hardware dan software.
3. Pembuatan hardware dan software berdasar hasil perancangan.
4. Pengujian hardware dan software.
4
5. Pengambilan data dari hardware dan software yang telah dibuat.
6. Memberikan kesimpulan.
1.7 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan terdiri dari lima bab, yaitu :
Bab I membahas tentang latar belakang, tujuan penelitian, manfaat, pembatasan masalah, metedologi penelitian dan sistematika penulisan. Bab II membahas dasar teori yang mendukung penelitian, yaitu tentang Mikrokontroler AT89S51, Op-Amp, ADC 0804, RS232, modem FSK, Pemancar dan penerima FM. Bab III membahas tentang perancangan perangkat keras berupa sensor ketinggian air, pengondisi sinyal, pengubah data dari analog ke digital (ADC), konfigurasi mikrokontroler, konfigurasi Modem FSK, RS232, pembalik putaran motor dengan IC L293D. Perangkat lunak berupa pemrograman mikrokontroler dan pemrograman komputer dengan program Visual Basic.
Bab IV membahas tentang pengamatan kerja dari perangkat keras dan perangkat lunak yang telah dibuat. Bab V berisi kesimpulan dan saran.
BAB II DASAR TEORI Pengatur pintu air dibuat untuk mengendalikan debit air yang akan dialirkan
ke sungai, dengan cara membandingkan ketinggian air sungai yang dipantau dengan ketinggian air yang diinginkan. Pemantauan ketinggian air dilakukan secara telemetri, yakni dengan meletakkan sensor ketinggian air pada suatu tempat yang hendak kita atur ketinggiannya, kemudian data hasil pemantuan di kirim secara termodulasi frekuensi. Data hasil pemantauan yang diterima kemudian ditampilkan di PC. Software pengatur model pintu air di buat dengan program Visual basic. Adapun cara kerja program tersebut adalah sebagai berikut :
1. Data ketinggian yang ditampilkan berupa angka
2. Pada pengaturan otomatis user akan di minta untuk memasukkan nilai ketinggian yang akan diatur.
3. Nilai ketinggian yang di masukkan user akan dipakai PC untuk mengatur model pintu air, dengan cara membandingkan antara data yang di isi user dengan data yang di hasilkan sensor air, sehingga didapat ketinggian air sesuai dengan yang diinginkan user.
4. Pada pengaturan manual user dapat mengatur model pintu air untuk membuka atau menutup secara manual, yakni dengan cara menekan tombol buka atau tutup sehingga pintu air akan membuka atau menutup sampai tombol stop ditekan.
5. Bila ketinggian air melebihi 18 cm, maka akan diberi peringatan berupa bunyi Buzzer.
6 Untuk membangun sistem tersebut dibutuhkan rangkaian untuk memantau ketinggian air yang disusun oleh rangkaian Op-Amp yang berupa rangkaian pengondisi sinyal. Data yang telah dikondisikan akan diubah menjadi data digital oleh rangkaian ADC. Data digital dari ADC dibah menjadi data serial oleh mikrokontroler, dimodulasikan secara FSK menggunakan XR-2206, ditransmisikan menggunakan pemancar FM, data diterima kembali menggunakan penerima FM, di demodulasikan menjadi data semula menggunakan XR-2211, kemudian dikirim ke komputer dengan perantara RS232, komputer melakukan perintah-perintah untuk mengatur pintu air. Komponen telemetri ketinggian air sebagai pengatur model pintu air dapat dijelaskan sebagai berikut.
2.1 Penguat Inverting
Tegangan masukan V menggerakkan masukan pembalik melalui resistor
in
R A seperti pada gambar 2.1. Ini akan menghasilkan tegangan masukan pembalik
V
1 . Tegangan masukan diperkuat oleh perolehan tegangan kalang terbuka untuk
menghasilkan tegangan keluaran yang dibalikkan. Tegangan keluaran kemudian diumpan balikkan ke masukan melalui resisitor umpan balik R B . Ini menghasilkan umpan balik negatif karena keluarannya berbeda 180 dengan masukan. Dengan kata lain, setiap perubahan pada V
1 dihasilkan oleh tegangan masukan yang
berlawanan dengan sinyal keluaran Tegangan keluaran penguat inverting ditunjukan pada persamaan 2.1.
B
V = R × …………………….…………………………… (2.1)
O −
V in
R A
4
4
5
7
6
2
3
U1 CA3130
V1
1 Vo
8
1 Vee RA
8
Vin
Vcc
6
2
Gambar 2.1 Konfigurasi penguat invertingRangkaian penjumlah berfungsi untuk menggabungkan dua sinyal analog atau lebih menjadi satu keluaran. Konfigurasi penjumlah tegangan seperti pada gambar 2.2.
V2 R1 RF Vo Vee Vcc Vn
RB R2 Rn R3
7
+
-
2.2 Penjumlah Tegangan
V3 V1
5
V V V − − − − − ……………………………………….… (2.3)
V R R
……… (2.2) Dengan menggunakan harga R yang sama maka :
V O =
n
3
2
1 V ...
V O =
V R
R
( ) n
3
2
1 V ...
V V
V
……………………………………….. (2.4)
V R R
V R R ...
7
1 F
3
U1
Gambar 2.2 Konfigurasi penjumlah teganganRangkaian penjumlah mengkombinasikan semua sinyal yang diperkuat menjadi sebuah keluaran tunggal, ditentukan oleh :
V O =
⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜
⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛
× −
⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜
⎝ ⎛ × − ⎟⎟
⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ × − n n
F
3
3 F
2
2 F
1
⎝ ⎛ × − − ⎟⎟
- −
8
2.3 Buffer Tegangan Buffer tegangan berfungsi untuk mempertahankan tegangan output agar tidak
terbebani oleh beban. Tegangan keluaran yang dihasilkan rangkaian buffer tegangan persis sama dengan tegangan masukan. Konfigurasi buffer tegangan seperti pada gambar 2.3.
Vee
4
8
1
2
- 6 3 + Vo
CA3130 Vin
U1
7
5
VccGambar 2.3 Konfigurasi buffer tegangan2.4 Rangkaian Pembagi tegangan
Rangkaian pembagi tegangan merupakan rangkaian yang terdiri dari resistor yang dikonfigurasikan seperti pada gambar 2.4. V out ditentukan dengan persamaan 2.5
R