PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM ON-OFF LAMPU TAMAN DAN LAMPU RUANGAN SECARA OTOMATIS DAN SISTEM KEAMANAN RUMAH VIA SMS BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S52 LAPORAN TUGAS AKHIR Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Pendidikan Program Diploma III
Oleh:
JULIA P. SARI GINTING NIM. 1105041022
TRIPUTRI P. SIMATUPANG NIM. 1105041041
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
ABSTRAK
Beban lampu penerangan dalam suatu ruangan lazimnya dioperasikan secara manual oleh manusia. Dengan kemajuan teknologi saat ini, campur tangan manusia dalam operasional berusaha dikurangi. Saklar otomatis akan dapat memudahkan operasional. Efektif dan efisien untuk menghindari lampu yang menyala sia-sia tanpa ada aktifitas. Tujuannya tak lain untuk menghindari pemborosan energi listrik. Tugas akhir ini mengambil topik tentang pembuatan Sistem ON-OFF Lampu Taman dan Lampu Ruangan Secara Otomatis dan Sistem Keamanan Rumah Via SMS. Sensor yang digunakan pada pencahayaan di lampu taman adalah sensor LDR, pada lampu ruangan menggunakan sensor PIR dan pada sistem keamanan via SMS menggunakan Toggle Switch sebagai saklar dan dua buah handphone untuk mengirim dan menerima pesan dari sistem. Pada saat keadaan di taman gelap, secara otomatis sensor LDR akan mengirim sinyal ke Mikrokontroller untuk menghidupkan lampu taman (depan) dan lampu samping. Berbeda dengan sensor PIR yang tidak langsung mengirim sinyal ke Mikrokontroller tetapi melihat keadaan toggle switch. Jika toggle switch yang berfungsi sebagai saklar sistem keamanan rumah ON, maka sensor PIR tidak akan menyalakan lampu ruangan rumah meskipun sensor mendeteksi adanya gerakan, tetapi alarm akan otomatis berbunyi dan handphone pada sistem akan mengirim pesan kepada pemilk rumah berupa teks. Sebaliknya, saat kondisi toggle switch OFF, maka sensor langsung memberi sinyal ke Mikrokontroller untuk menghidupkan lampu ruangan. Kata kunci: Sensor LDR, PIR, Toggle Switch, Mikrokontroller, Handphone
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ………………………………………………..……….i LEMBAR PERSETUJUAN ……………………………….………………………ii ABSTRAK …………………………………………………………...……………..iii DAFTAR ISI ……………………………………………………………...………..iv KATA PENGANTAR ………………………………………………………….....vii DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………….….…...x DAFTAR TABEL ………………………………………………………………...xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ………………………………………………….….…....1 1.2 Rumusan Masalah ………………………………………..………......….3 1.3 Batasan Masalah ………………………………………………….…..…3 1.4 Tujuan ………………………………………………………………...…3 1.5 Metode Pengumpulan Data ………….……………………………….....4 1.6 Sistematika Penulisan ……………………………………………....…...4 BAB II DASAR TEORI 2.1 Mikrokontroller AT89S52 …………………………………………….....6 2.1.1 Konfigurasi Pin AT89S52 ……………………………………..….7 2.1.2 Arsitektur dan Blok Diagram Mikrokontroller AT89S52 …….…..9 2.1.3 Fasilitas Pendukung Mikrokontroller AT89S52 ………………....12 2.2 Sensor LDR ………………………………………………………….…13 2.2.1 Defenisi Sensor LDR ………………………………..….…….….13 2.2.2 Prinsip Kerja ………………………………………….…….……14 2.3 Sensor PIR ……………………………………………………….…..…14 2.3.1 Defenisi Sensor PIR ………………………………………..….…14 2.3.2 Prinsip Kerja Sensor PIR ……………………………………..….15 2.4 Push-Button Switch (Saklar Tekan) ……………………………….…...16
2.5 Toggle Switch ………………………………………………….……….17 2.6 Hand Phone Pengirim …………………………………………..….…...17 2.7 SMS (Short Message Service) ………………………………….….…...18 2.7.1 PDU (Protocol Data Unit) ……………………….…………….…19 2.7.2 PDU Pengiriman (SMS-Submit) ………………………………….20 2.7.3 Perintah AT (AT Command) ………………………………….......21 2.8 Alarm …………………………………………………………………….22 2.9 Relay ……………………………………………………………………..23 2.10 Lampu …………………………………………………………………..25 BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI 3.1 Spesifikasi Alat ………………………………………………………….27 3.2 Perancangan Sistem ……………………………………………………...27 3.2.1 Perancangan Diagram Blok Sistem ……………………………….28 3.2.2 Fungsi Masing – masing Blok …………………………………….28 3.2.3 Cara Kerja Rangkaian ……………………………….………….....29 3.3 Perancangan Hardware …………………………………….……...……..30 3.3.1 Rangkaian Sensor Cahaya ………………………………...……….30 3.3.2 Rangkaian Pasif Infra Red (PIR) ………………………..………...31 3.3.3 Perancangan Rangkaian Tombol Reset …………….………….…..32 3.3.4 Rangkaian Toggle Switch ………………………………….…..….32 3.3.5 Perancangan Rangkaian Mikrokontroller AT89S52 ………..….….33 3.3.6 Rangkaian Interface Handphone ke Mikrokontroller ……….…..…35 3.3.7 Perancangan Rangkaian Alarm ………………………………..…..36 3.3.8 Perancangan Rangkaian Relay Lampu ……………………..….…..36 3.4 Perancangan Flowchart …………………………………………..…….…37 BAB IV PENGUKURAN DAN ANALISA 4.1 Pengujian Rangkaian Sensor Cahaya …………………………….….……39 4.2 Pengujian Rangkaian PIR ………………………………….………….......41 4.3 Pengujian Rangkaian Tombol Reset ………………………………….…..42 4.4 Pengujian Rangkaian Toggle switch ……………………………….……..44 4.5 Pengujian Rangkaian Alarm ………………………………………….…...45
4.6 Pengujian Sistem Mikrokontroller A&89S52 .............................................47 4.7 Pengujian Rangkaian Driver Lampu ……………………………….……..49 4.8 Analisa Program …………………………………………………….…….51
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ……………………………………………………….…..…….61 5.2 Saran ………………………………………………………………….….....61 DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………………….…….62 LAMPIRAN
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus, atas segala pertolongan dan kasih karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dan penulisan laporan ini. Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi syarat menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III pada program studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro Politeknik
Negeri
Medan.
Dimana
dalam
kesempatan
ini
penulis
memilih
judul,
“PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM ON-OFF LAMPU TAMAN DAN LAMPU RUANGAN SECARA OTOMATIS DAN SISTEM KEAMANAN RUMAH VIA SMS BERBASIS MIKTOKONTROLLER AT89S52”. Dalam penulisan Laporan Tugas Akhir ini, penulis menemukan berbagai kesulitan dan masalah, namun berkat bantuan, bimbingan dan pengarahan dari berbagai pihak, maka masalahmasalah yang dihadapi penulis dapat diatasi dengan baik. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak M. Syahruddin, S.T., M.T. sebagai Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Bapak Junaidi, S.T., M.T. sebagai Ketua Jurusan Teknik Elektro. 3. Bapak Berman P Panjaitan ST., M.T. selaku Kepala Program Studi Teknik Elektronika. 4. Bapak Drs. H. Anwar, M.T. selaku dosen pembimbing tugas akhir penulis. 5. Bapak Ir. Mawan Ginting, M.T. selaku Wali kelas penulis. 6. Bapak Ir. Akhiruddin, M.T. selaku Kepala Laboratorium Teknik Elektronika Politeknik Negeri Medan.
7. Bapak Harris Aminuddin, S.ST., M.T. selaku kepala Bengkel Teknik Elektronika Politeknik Negeri Medan. 8. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Medan. 9. Seluruh Staff dan Pegawai di Politeknik Negeri Medan, khususnya di bagian ADM jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. 10. Teristimewa kepada yang terkasih Ayahanda P.Simatupang dan Ibunda L. Hutagalung atas doa, perhatian, kasih sayang dan yang telah menjadi sumber motivasi dan materi bagi penulis serta kepada kakak dan adik-adikku tersayang Kak Imelda, Kak Nova, Adek Andri, Adek Hendro dan Adek Yohana dan seluruh keluarga yang telah mendukung penulis sehingga dapat menyelesaikan studi di Politeknik Negeri Medan. 11. Secara khusus juga kepada Ayahanda S. R. Ginting, bibik N. Br. Sembiring, Mak tengah N. br. Sembiring, abang terkasih Agus Ginting, dan seluruh keluarga besar yang dengan kasih tulusnya telah mendoakan dan membantu penulis dalam menyelesaikan kewajiban belajar di Politeknik Negeri Medan. 12. Untuk Kak Poe, Kak Debbie, sahabat-sahabat kami Gotrilahesamajoli, Duiga, Lima Serangkai (Buncit alias Bunga Cilabant, Enita Salawar, Rosmin si ahli Manjat) Denepufriof, Yunita Orok dan teman dan kakak/abang UKM KMK POLMED yang turut mendukung, mendorong semangat dan yang telah menjadi tim doa bagi penulis. 13. Semua teman-teman seperjuangan angkatan 2011 Teknik Elektronika, khususnya EK6A yang sama-sama merasakan pahit-manisnya membuat TA serta berkuliah di Politeknik Negeri Medan.
Penulis menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan yang perlu untuk disempurnakan, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir ini. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi siapa saja yang membacanya.
Medan, September 2014
Hormat Kami
Penulis
.
DAFTAR GAMBAR Gambar
Halaman
2.1 Mikrokontroller AT89S52 ....................................................................... …...6 2.2 Konfigurasi Pin AT89S52........................................................................ …...7 2.3 Blok Diagram Mikrokontroller AT89S52 ............................................... …...9 2.4 Sensor LDR .............................................................................................. …..14 2.5 Sensor PIR ............................................................................................... …..15 2.6 Push-button Switch dan simbolnya .......................................................... …..16 2.7 Simbol dan Bentuk Toggle switch ........................................................... …..17 2.8 Hand phone Siemens C35 ........................................................................ …..17 2.9 Format PDU pengiriman .......................................................................... ….20 2.10 Format PDU penerimaan ......................................................................... ….20 2.11 Buzzer ..................................................................................................... ….22 2.12 Relay ........................................................................................................ ….23 2.13 Prinsip kerja relay .................................................................................... ….23 2.14 Spesifikasi lampu ..................................................................................... ….25 3.1 Diagram Blok Sistem ................................................................................. ….28 3.2 Rangkaian Sensor cahaya .......................................................................... ….30
3.3 Rangkaian sensor PIR ................................................................................ ….31 3.4 Rangkaian tombol reset.............................................................................. ….32 3.5 Rangkaian toggle switch ............................................................................ ….33 3.6 Rangkaian Mikrokontroller AT89S52 ....................................................... ….34 3.7 Konektor Pin Siemens C35 ........................................................................ ….35 3.8 Rangkaian interface Handphone ................................................................ ….36 3.9 Rangkaian alarm ........................................................................................ ….36 3.10 Rangkaian lampu tanda ............................................................................ ….37 3.11 Flowchart sistem ...................................................................................... ….38 4.1 Hasil pengukuran sensor cahaya pada saat gelap ...................................... ….40 4.2 Hasil pengukuran sensor cahaya pada saat terang ..................................... ….40 4.3 Pengukuran pada sensor PIR saat tidak terdeteksi adanya gerakan ........... .....41 4.4 Pengukuran pada sensor PIR saat terdeteksi adanya gerakan .................... ….42 4.5 Pengukuran pada tombol reset saat ditekan ............................................... ….43 4.6 Pengukuran pada tombol reset saat tidak ditekan ...................................... ….43 4.7 Pengujian toggle switch saat digeser ke atas ............................................. ….44 4.8 Pengujian toggle switch saat digeser ke bawah ......................................... ….45 4.9 Pengujian rangkaian alarm saat alarm tidak bunyi ................................... ….46 4.10 Pengujian rangkaian alarm saat alarm bunyi .......................................... ….46
4.11Titik pengukuran Mikrokontroller ............................................................ ….48 4.12 Pengukuran Mikrokontroller di titik TP 1 ............................................... ….48 4.13 Pengukuran Mikrokontroller di titik TP 2 ............................................... ….48 4.14 Pengukuran Mikrokontroller di titik TP 3 ............................................... ….49 4.15 a. Pengukuran pada driver lampu depan dengan kondisi lampu OFF ..... ….49 4.15 b. Pengukuran pada driver lampu depan dengan kondisi lampu ON....... ….49 4.16 a. Pengukuran pada driver lampu samping dengan kondisi lampu OFF . ….50 4.16 b. Pengukuran pada driver lampu samping dengan kondisi lampu ON ... ….50 4.17 a. Pengukuran pada driver lampu ruangan dengan kondisi lampu OFF .. ….50 4.17 b. Pengukuran pada driver lampu ruangan dengan kondisi lampu ON ... ….50
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
2.1 Jenis perintah AT yang digunakan AT Command Fungsi ......................... ….21 3.1 Pin out Konektor C35 ................................................................................ ….35 4.1 Hasil Pengukuran output pada sensor LDR ............................................... ….41 4.2 Hasil Pengukuran pada sensor PIR ............................................................ ….42 4.3 Hasil pengujian rangkaian tombol reset ..................................................... ….44 4.4 Hasil pengukuran pin Toggle switch ......................................................... ….45 4.5 Hasil pengukuran rangkaian alarm ............................................................ ….47 4.6 Hasil pengukuran pada Mikrokontroller .................................................... ….47 4.7 Hasil pengukuran driver lampu .................................................................. ….51
BAB I PENDAHULUAN 1.1
LATAR BELAKANG Pencahayaan buatan ialah cahaya yang dihasilkan oleh elemen-elemen hasil pabrikasi.
Kuantitas dan kualitas cahaya yang dihasilkan berbeda-beda tergantung jenis lampu yang digunakan. Sistem pencahayaan yang sering digunakan pada bangunan rumah tangga, sekolah, kantor dan sebagainya lebih sering menggunakan sistem pencahayaan secara manual. Sistem pencahayaan secara manual memiliki kelemahan yaitu apabila ruangan tidak digunakan dan lampu dalam ruangan tersebut lupa untuk dimatikan, maka akan terjadi pemborosan energi listrik yang ada dalam ruangan tersebut. Begitu juga dengan lampu yang berada di luar rumah (lampu taman). Untuk pemakaian lampu oleh rumah tangga sebagian kecil menyala secara sia-sia, namun dalam bangunan umum seperti sekolah dan kantor sering terjadi penggunaan listrik yang berlebihan. Pemborosan ini terjadi karena pada sebuah instansi kesadaran untuk penggunaan listrik kurang disadari, tapi dalam rumah tangga akan diperhitungkan karena ini juga berimbas pada biaya listrik yang akan dikeluarkan. Selain itu, keamanan rumah juga sering tidak terjamin ketika kita tidak berada di rumah atau sedang bepergian. Sehingga, kita sering takut dan cemas akan keamanan rumah kita pada saat kita tinggalkan. Untuk membantu manusia dalam menangani hal di atas, penulis membuat sebuah judul realisasi proyek tugas akhir yang berjudul “PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM ON-OFF LAMPU TAMAN DAN LAMPU RUANGAN SECARA OTOMATIS DAN SISTEM KEAMANAN RUMAH VIA SMS BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S52”. Dalam
penerapannya, sistem ini dibuat dengan menggunakan sensor Passive Infrared (PIR) yang terhubung dengan kontroller yang berupa Mikrokontroller AT89S52. Pada sistem pencahayaan otomatis ini digunakan sensor Passive Infrared (PIR) yang berfungsi untuk mendeteksi apakah di dalam ruangan tersebut ada gerakan manusia atau tidak. Saat terdeteksi ada gerakan, maka lampu akan menyala sesuai perintah pada Mikrokontroller AT89S52. Pada sistem keamanannya, toggle switch berfungsi untuk mengaktifkan sistem keamanan ketika pemilik rumah sedang bepergian atau tidak berada dalam rumah. Output sistem keamanan ini berupa alarm dari buzzer dan SMS singkat yang akan diterima si pemilik yang secara otomatis dikirim oleh handphone pengirim ke handphone penerima yang berisi “Ada Aktivitas di Ruangan Utama”. Untuk sistem pencahayaan pada taman (lampu depan dan samping) digunakan sensor cahaya Light Dependent Resistance (LDR) sebagai alat untuk pengganti saklar karena LDR ini bekerja untuk menghubungkan dan memutuskan tegangan sehingga lampu dapat menyala atau mati. Sifat dari LDR adalah nilai tahanannya akan berubah jika terkena cahaya atau sinar, sehingga pada cahaya terang nilai tahanannya akan kecil dan sebaliknya jika tidak terkena cahaya nilai tahanannya akan besar. Oleh karena itu, pada siang hari lampu akan mati karena ada sinar cahaya matahari dan sebaliknya pada malam hari lampu akan menyala karena tidak ada sinar cahaya matahari.
1.2 RUMUSAN MASALAH Penulis menyadari bahwa ilmu pengetahuan yang dimiliki masih terbatas, sehingga dalam pembuatan proyek Tugas Akhir ini dibuat suatu rumusan masalah. Adapun rumusan masalah yang akan dibuat adalah sebagai berikut:
1. Bagaimana cara pembuatan sistem ON-OFF untuk mengontrol lampu taman dan lampu ruangan secara otomatis menggunakan Mikrokontroller? 2. Bagaimana cara memprogram hand phone dalam mengirimkan SMS secara otomatis?
1.3
BATASAN MASALAH Dalam perancangan dan pembuatan tugas akhir ini diberikan batasan-batasan masalah
sebagai berikut: 1. Membahas cara kerja rangkaian sistem modul secara blok diagram dan skema rangkaian keseluruhan. 2. Tidak membahas rangkaian yang ada dalam sensor PIR. 3. Tidak menghitung perbandingan biaya pemakaian daya antara lampu dengan saklar manual dan otomatis. 4. Sistem kerja sensor cahaya dan PIR.
1.4
TUJUAN Adapun tujuan pembuatan proyek Tugas Akhir ini ialah: 1. Untuk menjaga agar tidak ada pemborosan listrik. 2. Untuk mengetahui bagaimana merancang dan membuat sistem ON-OFF lampu taman dan lampu ruangan secara otomatis. 3. Untuk memenuhi syarat penyelesaian tugas belajar bagi mahasiswa semester akhir Program Studi Teknik Elektronika.
1.5
METODE PENGUMPULAN DATA
Dalam penulisan Tugas Akhir ini penulis mengumpulkan data yang dilakukan sebagai berikut: 1. Pengumpulan data dengan cara melakukan studi kepustakaan dengan cara mencari buku – buku atau informasi yang berhubungan dengan alat ini. 2. Mengadakan konsultasi dan arahan / bimbingan dari dosen pembimbing serta sumber – sumber lain yang dapat dijadikan sebagai acuan dan perbandingan dalam merancang alat ini. 3. Mencari data – data yang diperlukan dalam pembuatan proyek ini dengan menggunakan fasilitas internet.
1.6 SISTEMATIKA PENULISAN Penulisan Laporan Tugas Akhir ini terdiri dari lima bab,dengan beberapa lampiran, pembagian tiap bab adalah sebagai berikut: BAB I :
PENDAHULUAN
Pada bab ini akan berisi latar belakang, tujuan, manfaat, batasan masalah, metode penulisan dan perancangan. BAB II :
DASAR TEORI
Berisikan mengenai dasar teori dan teori terapan dari komponen yang digunakan dalam rangkaian keseluruhan sistem elektronik. Literatur-literatur yang mendukung akan disertakan untuk pemahaman yang baik. BAB III :
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM
Menguraikan langkah-langkah perancangan dan pembuatan sistem serta prinsip kerja rangkaian pada setiap blok.
BAB IV :
PENGUJIAN DAN ANALISIS
Membahas mengenai pegujian dan pengukuran serta analisa hasil pengujian dan pengukuran. BAB V :
PENUTUP
Berisikan tentang inti simpulan dari keseluruhan hasil pengujian sistem dan data hasil pengujian, saran yang datang setelah realisasi rancangan dan pembuatan rancangan ini selesai.
