INTISARI
Judul laporan tugas akhir ini adalah “Rancang Bangun Alat Pemberi Pakan Ikan Otomatis di Akuarium Berbasis Mikrokontroler AT89S52”. Alat pemberi pakan ikan ini bersifat otomatis dan bisa diatur sendiri sesuai sesuai keinginan penggunanya serta lebih efektif dibanding menggunakan jasa manusia. Mikrokontroler adalah alat yang dapat mewujudkan hal tersebut karena mikrokontroler dapat mengatur proses suplai pakan. Mikrokntroler yang digunakan pada alat ini adalah mikrokontroler jenis AT89S52 dengan bantuan solenoide sebagai katup dan RTC sebagai penjaga dan penyimpan tanggal dan waktu. Prinsip alat ini hampir sama dengan jam alarm, tetapi dengan fitur dan pemanfaatan yang luas dan ringkas. Tujuan dari alat ini adalah otomatisasi alat dan aplikasi nyata. Kata kunci : Pewaktu, Mikrokontroler AT89S52, Pakan Ikan, Aquarium, Solenoide.
ABSTRACT
The title of this final report is “Design Build Paraphernalia in Aquarium Automatic Fish Feed-Based Microcontroller AT89S52". This tool is automatic and can be set as desired its own as well as more effective than the use of human services. Microcontroller is a tool that can make this happen because the microcontroller can set the feed supply. This tool is used on the microcontroller AT89S52 with the kind help of solenoide as valves and RTC as guards and store the date and time. Principle of this instrument is similar to an alarm clock, but with the features and use of a broad and concise. The purpose of this tool is automation tools and real applications. Keywords: Timer, Microcontroller AT89S52, Feed the Fish, Aquarium, Solenoide.
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada ALLAH S.W.T. karena atas berkah, rahmat, kasih dan sayang-Nya dalam hidup dan kehidupan penulis yang telah memberikan nikmat waktu, kesehatan dan kesempatan sehingga penulis dapat menyelesaikan laporantugas akhir ini. Adapun laporan tugas akhir ini yang penulis buat berjudul “RANCANG BANGUN ALAT PEMBERI PAKAN IKAN OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52”.Penulisan tugas akhir merupakan salah satu syarat dalam menyelesaikan matakuliah Tugas Akhir pada semester VI program diploma III Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi. Dalam laporan ini akan dibahas tentang pemanfaatan mikrokontroler sebagai pengontrol solenoide yang merupakan katup keluaran pakan ikan dengan konsep alat yang ekonomis dan ramah lingkungan. Dalam pembuatan laporan ini penulis banyak mengalami masalah, hambatan, namun berkat bimbingan dosen pembimbing yang senantiasa membimbing penulis dan bantuan dari berbagai pihak yang berupa spiritual, material, dan inpformasi, maka laporan tugas akhir ini dapat diselesaikan. Dalam kesempatan ini sudah sewajarnya penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1.
M. Syahrudin, S. T. , M .T. , Direktur Politeknik Negeri Medan.
2.
Ir. Gidion Sembiring, M. T. , Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan.
3.
Ir. Isman Harianda, M. T. , Kepala Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan.
4.
Darwis A. R, S. T., Dosen pembimbing penulis.
5.
Seluruh Dosen dan Staf Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan.
6.
Ir. Hairanus Tarigan, M. T., sebagai Dosen Wali Kelas EN-6A.
7.
Ayahanda dan Ibunda yang telah memberikan dorongan dan bantuan baik secara moril maupun material kepada penulis sejakawalperkuliahan hingga selesainya laporan tugas akhir ini.
8.
Abang, adik dan seluruh saudara yang turut membantu penulis.
9.
Teman – teman seperjuangan kelas EN-6A, khususnya tim satu kelompok (Saleh Mangatas Sihombing) tugas akhir ini dan teman-teman kos serta teman – teman Pujangga Group
yang selalu memberikan
semangat. 10. Dan semua pihak yang turut membantu didalam penulisan laporan tugas akhir ini yang namanya tidak bias penulis tuliskan satu persatu,
Meskipun penulis berusaha semaksimal mungkin penulis menyadari bahwa dalam laporan ini mungkin masih terdapat kekurangan–kekurangan.Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk kesempurnaan laporan tugas akhir ini. Akhirnya penulis berharap, semoga laporan tugas akhir ini bermanfaat bagi siapa saja yang membacanya, baik sebagai bahan masukan ataupun sebagai bahan pembanding.
Medan,Agustus 2013 HormatPenulis
Abdullah Syukri NIM :1005051001
DAFTAR ISI
SPESIFIKASI TUGAS AKHIR ............................................................................ ii LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................. iii LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................. iv INTISARI ....................................................................................................... v ABSTRACT ..................................................................................................... vi KATA PENGANTAR ........................................................................................ vii DAFTAR ISI ................................................................................................... x DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xiv DAFTAR TABEL ............................................................................................. xvi DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xvii
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................. 1 A. Latar Belakang .............................................................................. 1 B. Batasan Masalah .......................................................................... 3 C. Tujuan ........................................................................................... 4 D. Manfaat ........................................................................................ 4 E. Teknik Pengumpulan Data ........................................................... 5 F. Sistematika Penulisan ................................................................... 5 BAB II DASAR TEORI ..................................................................................... 7 A.Real-Time Clock .......................................................................... 7 1. Real-Time Clock (RTC) DS1307 ....................................... 8 2. Fitur-fitur DS1307 ............................................................... 9
3. Konfigurasi Pin DS1307 ....................................................... 10 4.Peta Alamat RTC DS1307 .................................................. 11 5.Register Kontrol DS1307 ................................................... 12 a. Bit 7: Output Control (OUT) ........................................ 12 b.Bit 4: Square-wave Enable .......................................... 12 c. Bit 1, 0: Rate Select (RS1, RS0) ........................................ 12 B. Mikrokontroler .................................................................................. 12 1.Mikrokontroler AT89S52 ................................................... 14 2.Komponen Dasar Mikrokontroler AT8952 ........................ 15 3.Konfigurasi Mikrokontroler AT89S52 ................................ 20 4.Karakteristik Mikrokontroler ............................................. 23 5. Organisasi Memori Mikrokontroler AT89S52 .................. 24 6. Set Instruksi dan Pemerograman ..................................... 20 7. Komunikasi Serial .............................................................. 28 8. Keuntungan Penggunaan Mikrokontroler ......................... 29 C. Solenoid .............................................................................................. 29 1. D.
Medan Magnet Pada Solenoida ............................................. 30
Adaptor (Power Supply) ................................................................... 33 1.Prinsip Kerja Power supply .................................................. 33 a. Penyearah Setengah Gelombang Tak Terkendali .......... 33 b.Penyearah Gelombang Penuh Tak Terkendali .................... 34 c Penyearah Setengah Gelombang Terkendali ...................... 34 d. Penyearah Gelombang Penuh Terkendali .......................... 35 2. Regulator Tegangan .......................................................... 36
D.
LCD LMB162A .................................................................................. 38
E.
Relay ................................................................................................. 40 1. Kondisi Kerja Relay .................................................................... 42 2.
Desain Kaki Relay .................................................................... 42
F.
Sensor Proximitry ............................................................................. 44
G.
Transistor .......................................................................................... 47
H.
Buzzer ............................................................................................... 49
I.
Akrilik ................................................................................................ 50
BAB III PERANCANGAN ALAT ........................................................................ 52 A.
B.
Alat dan Bahan yang Digunakan ....................................................... 52 1.
Alat ......................................................................................... 52
2.
Bahan dan Komponen yang Digunakan ................................ 53
Diagram Blok .................................................................................... 55 1.
2. C.
a.
Mikrokontroler AT89S52 ................................................. 57
b.
Rangkaian Pewaktu RTC DS1307 .................................... 58
c.
Rangkaian Driver LCD LM 162A ...................................... 59
d.
Rangkaian Driver Solenoida ............................................ 60
e.
Rangkaian Sensor Proximity ........................................... 60
f.
Rangkain Catu Daya (Power Supply) ............................... 61
g.
Alarm .............................................................................. 62
Rangkaian Mekanis ................................................................ 63
Gambar Alat Pemberi Pakan Ikan Otomatis ..................................... 64 1.
D.
Pembuatan Rangkain Kontrol ................................................ 57
Cara Kerja Alat Pemberi Pakan Ikan Otomatis .......................... 65
Flowchart .......................................................................................... 65
BAB IV PENGUJIAN ALAT .............................................................................. 67 A.
B.
Pengujian Alat ................................................................................... 67 1.
Pengujian Adaptor ..................................................................... 67
2.
Pengujian Solenoid ................................................................... 68
Analisa Hasil Pengukuran dan Pengujian .......................................... 68
BAB V PENUTUP ........................................................................................... 69 A.
Simpulan ........................................................................................... 69
B.
Saran ................................................................................................. 69
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Bentuk Fisik RTC DS1307 .............................................................. 8 Gambar 2. Skema Operasi dari Real-Time Clock(RTC) DS1307 ...................... 9 Gambar 3. Tata Letak Pin RTC DS1307 ........................................................... 10 Gambar 4. Diagram Pewaktu RTC DS1307 ..................................................... 10 Gambar 5.Blok Diagram RTC DS DS 1307 ....................................................... 11 Gambar 6. Bentuk Fisik Mikrokontroler AT89S52 .......................................... 14 Gambar 7. Diagram Blok Mikrokontroler ....................................................... 16 Gambar 8. Model dan Konfigurasi Pin Mikrokontroler .................................. 19 Gambar 9. Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S52 ..................................... 20 Gambar 10. Alamat RAM internal dan flash PEROM ..................................... 24 Gambar 11. Program Sumber dan Assembly ................................................. 27 Gambar 12. Bentuk Fisik Solenoid.................................................................. 30 Gambar 13. Arah Arus Listrik dan Garis Gaya Magnet ................................... 31 Gambar 14. Inti Besi yang Dililiti Kumparan Kawat........................................ 31 Gambar 15. Arah Arus dan Medan Magnet ................................................... 32 Gambar 16. Bentuk Fisik Adaptor. ................................................................. 33 Gambar 17.Penyearah Setengah Gelombang Tak Terkendali ....................... 34 Gambar 18. Penyearah Gelombang Penuh Tak Terkendali. .......................... 34 Gambar 19. Penyearah Setengah gelombang Terkendali .............................. 35 Gambar 20. Penyearah Gelombang Penuh Terkendali .................................. 35 Gambar 21. Bentuk Fisik Regulator Tegangan Type 78XX ............................. 36 Gambar 22. Rangkaian Fixed Voltage Regulator ............................................ 36 Gambar 23. Blok Rangkaian Dalam IC Regulator78XX ................................... 37 Gambar 24. Modul dari LCD ........................................................................... 38 Gambar 25. Konfigurasi Pin LCD..................................................................... 38 Gambar 26. Bentuk Fisik Relay ....................................................................... 40 Gambar 27. Relay Normally Close (NC) .......................................................... 41 Gambar 28. Relay Normally Open (NO) ......................................................... 41 Gambar 29. Jenis-jenis Desain Kaki Relay ...................................................... 43 Gambar 30. Rangkaian Sensor Proximity. ...................................................... 44
Gambar 31. Simbol Komparator .................................................................... 45 Gambar 32. Bentuk Fisik Komparator LM339 ................................................ 46 Gambar 33. Konfigurasi Pin LM339 ................................................................ 46 Gambar 34. Rangkaian Komparator ............................................................... 46 Gambar 35. Simbol Transistor ........................................................................ 47 Gambar 36. Gerakan Listrik pada Transistor .................................................. 48 Gambar 37. Aliran Arus Transistor ................................................................. 49 Gambar 38. Bentuk Fisik Buzzer ..................................................................... 50 Gambar 39. Bentuk Fisik Akrilik ..................................................................... 50 Gambar 40. Contoh Diagram Blok.................................................................. 55 Gambar 41. Diagram Blok .............................................................................. 56 Gambar 42. Rangkaian Kontrol Mikrokontroler AT89S52.............................. 57 Gambar 43. Rangkaian Pewaktu RTC DS1307 ................................................ 58 Gambar 44. Rangkaian Driver LCD ................................................................. 59 Gambar 45. Rangkaian Kontrol Solenoid ....................................................... 60 Gambar 46. Rangkaian Sensor Proximity ....................................................... 61 Gambar 47. Rangkaian Power Supply 5V dan 12V ......................................... 62 Gambar 48. Rangkaian Kontrol Alarm............................................................ 63 Gambar 49. Katub Buka/Tutup Pemberi Pakan ............................................. 64 Gambar 50. Alat Pemberi Pakan Ikan ............................................................ 64 Gambar 51. Flowchart . .................................................................................. 66
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Pemetaan Alamat pada RTC DS1307 ................................................ 11 Tabel 2. Register Kontrol ................................................................................ 12 Tabel 3. Frekuensi Output Square Wave RTC DS1307 ................................... 13 Tabel 4. Fungsi Alternatif Pinport 1................................................................ 21 Tabel 5. Fungsi Alternatif Port 3 ..................................................................... 22 Tabel 6. Spesifikas IC Regulator LM78XX ....................................................... 37 Tabel 6. Bahan yang Digunakan Dalam Pembuatan Alat ............................... 52 Tabel 7. Bahan dan Komponen yang Digunakan dalam Pembuatan Alat 53
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN 1. Gambar Rangkaian Skematik Alat Pemberi Pakan Ikan Otomatis LAMPIRAN 2. Program Alat Pemberi Pakan Ikan Otomatis LAMPIRAN 3. Datasheet Mikrokontroler AT89S52 LAMPIRAN 4. Datasheet Real Time-Clock DS1307 LAMPIRAN 5. Datasheet LCD Topway LM162A LAMPIRAN 6. Datasheet LM339N LAMPIRAN 7. Datasheeet IC Voltage Regulator 7805 LAMPIRAN 8. Datasheet Transistor BC547 LAMPIRAN 9. Datasheet Transistor C945
BAB I PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang Dewasa ini manusia dalam kehidupan sehari–hari dituntut akan
kreativitas dan aktivitas yang tinggi, sehingga berimbas terhadap mobilitas manusia yang tinggi pula sehingga menyebabkan banyak aktivitas atau kegiatan yang tidak bisa di lakukan dalam waktu dan tempat yang berlainan. Oleh karena itu penulis menawarkan suatu solusi untuk mengatasi salah satu dari beberapa masalah yang ada, dengan memanfaatkan dan mengembangkan teknologi yang ada pada saat ini. Dalam hal ini penulis fokus pada pemberian pakan ikan di akuarium secara otomatis. Hal ini berkaitan dengan pengalaman penulis dan uraian dari teman-teman penulis yang memiliki keluhan yang sama dalam memelihara ikan di dalam akuarium. Mengingat akuarium yang sifatnya cenderung statis dan butuh peralatan, usaha serta dana ekstra dalam pemindahannya, bahkan tidak bisa dipindahkan sama sekali. Untuk menjaga stabilitas populasi ikan dalam akuarium khususnya sumber makanan yang berkesinambungan agar tidak terjadi kanibalisme atau kepunahan populasi dalam aquarium, diperlukan pengontrolan khusus dari aspek pemberian pakan terhadap ikan. Menimbang mobilitas manusia yang tinggi, pemberian pakan ikan tersebut perlu diberikan secara rutin dan sulit dilakukan secara individual terlebih ketika si pemilik terpaut jarak yang jauh dari akuarium tersebut, maka diperlukan peralatan otomatis sebagai pemasok pakan secara rutin. Sistem kerja alat yang dibutuhkan pada situasi kondisi yang tersebut ialah mudah, tepat waktu, ekonomis dibanding menggunakan tenaga manusia dan tidak mengganggu kegiatan manusia. Selain itu alat ini juga dapat didesain sebagai hiasan yang menambah nilai eksotik akuarium.
Pada perancangan alat pemberi pakan ikan ini, penulis mencari bahan dan alat yang digunakan serta merangkai alat pemberi pakan ikan akuarium otomatis ini. Mulai dari alat pengontrol sistem hingga merancang otomatisasi alat pemberi pakan. Mikrokontroler merupakan chip atau IC yang di dalamnya terdapat sebuah prosesor dan flash memori yang dapat dibaca/tulis sampai dengan 1000 kali, sehingga biaya pengembangan jadi lebih murah karena dapat dihapus dan diisi kembali dengan program lain sesuai dengan kebutuhan. Dalam perancangan alat pemberi pakan ikan kali ini mikrokontroler berfungsi sebagai pusat pengendali dari driver solenoide dan divais lain seperti pewaktu, layar penampil, bel/alarm, indikator dan pemroses masukan/keluaran data dari pewaktu, penyetel waktu dan sensor. Solenoide berfungsi sebagai pengendali katup tempat keluar pakan berupa pelet, IC real-time clock sebagai penjaga waktu, Liquid Crystal Display (LCD) sebagai penampil waktu dan status pemberian pakan, sensor proximity sebagai pendeteksi jumlah volume pakan jika mendekati nilai/level minimum dan sejumlah push button sebagai tombol penyetel waktu dan pemberian pakan. Dengan fungsinya tersebut mikrokontroler menjadi pusat pengendali sistem dan indikator lainnya seperti pancaran cahaya plip-plop dari Light Emitting Diode (LED) yang disusun berjajar menjadi aksesoris sebagai penyempurna dan sebagai penanda operasional sistem serta bunyi yang dihasilkan oleh buzzer akan aktif secara bersamaan dengan indikator pancaran cahaya LED berwarna kuning apabila sensor mendeteksi kondisi dari jumlah pakan berada pada titik nilai terendah dari volume penampung pakan tersebut. Jadi secara singkat kerja alat pemberi pakan ikan ini adalah katup pemberi pakan ikan akan terbuka dan menyalurkan pakan yang berupa pelet sehingga akan jatuh melalui saluran pengarah pemberi pakan dengan memanfaatkan gaya gravitasi dengan lama waktu buka tutup katup yang telah ditentukan secara otomatis. Atas dasar pemikiran dan permasalahan tersebut
penulis merancang alat otomatis yang berjudul “RANCANG BANGUN ALAT PEMBERI PAKAN IKAN OTOMATIS DI AKUARIUM BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52” yang dapat diaplikasikan langsung pada aquarium ikan.
B.
Batasan Masalah Adapun yang menjadi pokok permasalahan dalam Tugas Akhir ini adalah
alat pemberi pakan ikan otomatis di akuarium berbasis mikrokontroler AT89S52. Untuk memperjelas dan menyederhanakan permasalahan ditentukan beberapa batasan masalah, antara lain : 1.
Mikrokontroller yang digunakan adalah jenis AT89S52.
2.
Alat yang berfungsi sebagai pembuka dan penutup katup pemberi pakan ikan adalah menggunakan Solenoide 12 V DC.
3.
Alat yang digunakan sebagai penyimpan settingan tanggal dan waktu sebagai otomatisasi terbuka dan tertutupnya katup dari solenoide pemberi pakan dari alat ini ialah RTC (Real Time Clock).
Agar pembahasan ini tidak menyimpang dari inti permasalahan, dalam Tugas Akhir ini hanya membahas segi elektrik mengenai catu daya, solenoide, relay dan rangkaian kontrol. Penampil karakter (LCD) yang digunakan pada rangkaian alat ini difungsikan sebagai penampil keadaan waktu dan untuk mempermudah dalam pengoperasian dan lama waktu katup pemberi pakan membuka pada saat ON tidak ditentuan alat yang difungsikan untuk mengeset lama waktu tersebut. pemrograman pada mikrokontroler AT89S52, sebagai pelengkap guna terpenuhinya proyek tugas akhir ini.
hanya
C.
Tujuan Adapun yang menjadi tujuan dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah : 1.
Melengkapi syarat kelulusan program Diploma 3 (D-3) Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan, serta sebagai syarat untuk memenuhi mata kuliah Tugas Akhir pada semester VI.
2.
Mikrokontroler dapat dimanfaatkan sebagai pusat pengendali dari alat pemberi pakan ikan otomatis berbasis mikrokontroler AT89S51.
3.
Solenoide digunakan sebagai katup pengatur suplai pakan.
4.
Real-Time Clock (RTC) digunakan sebagai penjaga waktu agar alat pemberi pakan ikan dapat tepat waktu dalam menyalurkan pakan.
5.
Penampil karakter (LCD) difungsikan sebagai penampil keadaan waktu terkini dan waktu pemberian pakan serta mempermudah dalam menyetel waktu dan kalender.
D.
Manfaat Adapun manfaat penulisan Tugas Akhir ini adalah : 1. Bermanafaat bagi penulis dalam memperluas wawasan dan pengembangan ilmu pengetahuan mengenai teknologi. 2. Bermanfaat bagi pembaca yang ingin menambah pengetahuannya mengenai topik yang dibahas pada Tugas Akhir ini. 3. Menjadi bahan perbandingan bagi mahasiswa yang akan menyusun Tugas Akhir pada masa yang akan datang khususnya mahasiswa Teknik Konversi Energi Politeknik negeri Medan.
Adapun manfaat dari alat pemberi pakan ikan otomatis berbasis mikrokontroler AT89S51 adalah : 1. Mengetahui berbagai macam pemanfaatan mikrokontroler dan cara mengaplikasikannya. 2. Menjadi simulasi awal untuk produk yang sama dan dapat dikembangkan serta diaplikasikan untuk medium yang lebih besar.
E.
Teknik Pengumpulan Data Pengumpulan data mengenai alat pemberi pakan ikan ini diperoleh
penulis dengan cara : 1. Studi literatur dengan buku-buku yang ada di perpustakaan Politeknik Negeri Medan, Perpustakaan Umum Universitas Sumatera Utara, Internet, maupun sumber lain yang berkaitan dengan perancangan alat pemberi pakan ikan otomatis ini. 2. Melakukan konsultasi dengan dosen pembimbing yang bersangkutan maupun pihak pihak yang dapat membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
F.
Sistematika Penulisan Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman penulis membuat
sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari alat pemberi pakan ikan otomatis ini, maka penulis menulis laporan ini dengan rincian sebagai berikut :
BAB I.
PENDAHULUAN Dalam bab ini berisikan mengenai Latar Belakang, Batasan Masalah,Tujuan, Manfaat, Teknik Pengumpulan Data, dan Sistematika Penulisan.
BAB II.
DASAR TEORI Dalam bab ini dijelaskan mengenai penguraian dan teori singkat seputar alat-alat yang digunakan pada Tugas Akhir ini serta fungsi dari masing–masing alat.
BAB III.
PERANCANGAN ALAT Pada bab ini akan dibahas mengenai perancangan alat, yaitu diagram blok dari rangkaian, gambar dari masing – masing rangkaian dan diagram alir dari program yang akan diisikan ke mikrokontroler AT89S52.
BAB IV.
PENGUJIAN ALAT Pada bab ini akan dibahas mengenai pengujian dan pengukuran dan hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja alat.
BAB V.
PENUTUP Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari tugas akhir ini serta saran apakah
rangkaian
ini
dapat
dibuat
lebih
efisien
dan
dikembangkan perakitannya pada suatu metode lain yang mempunyai sistem kerja yang sama.
