ISSN: 1693-6930
21
TIMER DIGITAL PENGENDALI ON/OFF PERALATAN RUMAH TANGGA MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER UNTUK KEAMANAN RUMAH Balza Achmad1), Mushlihudin2), Joko Tri Wiyatno3) Jurusan Teknik Fisika Fakultas Teknik Universitas Gajah Mada, Email :
[email protected]), 2.3) Program Studi Teknik Elektro Universitas Ahmad Dahlan Kampus III UAD Jl. Prof. Dr. Soepomo Janturan Yogyakarta 55164 Telp. (0274) 379418, Fax. (0274) 381523 Email :
[email protected]) 1)
Abstrak Banyak orang mempunyai aktifitas kerja yang begitu padat dan sering melakukan rutinitas kerja di luar tempat tinggalnya. Rumah kadang ditinggalkan beberapa hari dalam keadaan kosong sehingga tak jarang mengalami kasus pencurian. Oleh karena itu diperlukan suatu alat berupa timer digital pengendali on/off berbasis mikrokontroler Atmel AT89S52 untuk mengendalikan beberapa peralatan rumah tangga seperti lampu penerangan rumah dan radio secara otomatis, sehingga rumah yang ditinggalkan seolah-olah ada yang menempati. Perancangan timer digital pengendali on/off peralatan rumah tangga yang dibuat meliputi dua bagian yaitu perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keras meliputi penggunaan mikrokontroler Atmel AT89S52 sebagai pusat kendali. Dari pembuatan timer digital pengendali on/off diperoleh kesalahan atau selisih waktu antara timer yang telah dibuat dengan stopwatch pada handphone sebesar 7,27 detik setiap 24 jam, sehingga dapat diketahui akan terdapat selisih + 3,4 menit dalam waktu 1 bulan (30 hari). Dalam aplikasinya selisih waktu tersebut tidak begitu berpengaruh pada saat alat ini beroperasi, tetapi lebih baik jika dilakukan pengaturan waktu setiap minggunya agar pengoperasian timer digital pengendali on/off peralatan listrik rumah tangga ini dapat bekerja secara optimal. Kata kunci : mikrokontroler, relai mekanis, 7 segment, push button, saklar toggle.
1. PENDAHULUAN Banyak orang mempunyai aktifitas kerja maupun kesibukan yang begitu padat dan sering berada di luar rumah daripada berada di rumahnya. Hal itu dilakukan demi suatu kewajiban yang harus dijalankan untuk mencukupi kebutuhan hidup, baik untuk sendiri maupun keluarganya. Padatnya aktifitas tersebut sering membuat seseorang merasa khawatir saat meninggalkan rumahnya dalam keadaan kosong tanpa adanya seorang penghuni maupun penjaga. Tak sedikit yang pernah mengalami kasus pencurian di rumahnya saat ditinggalkan dalam keadaan kosong tanpa ada yang menjaga. Dengan alasan ini, sangat dibutuhkan suatu alat elektronik yang dapat membantu manusia untuk sekedar mengecoh para penjarah rumah tersebut. Alat ini sekedar sebagai kamuflase agar rumah yang ditinggalkan dalam keadaan kosong seolah-olah ada yang menempati atau mendiami, yaitu dengan cara menyalakan lampu penerangan rumah secara otomatis, dan juga pada saat tertentu akan menyalakan radio ataupun alat elektronik rumah tangga yang lain, kemudian sesuai waktu yang kita inginkan alat tersebut akan mati kembali. Walaupun cara ini hanya sebagai upaya pencegahan, akan tetapi diharapkan alat ini cukup efektif dan memberikan perasaan tenang bagi mereka yang sering menjalankan aktifitas di luar tempat tinggalnya.
2. PERANCANGAN ALAT Peragngkat keras yang digunakan terdiri dari PC, (personal Computer), modul uploader dari teknik fisika UGM (JTFS-52), push button sebagai pengatur tampilan, saklar toggle (on/off), Timer Digital Pengendali On/Off………..(Balza Achmad)
22
ISSN: 1693-6930
display 7 segment, dan relai mekanis. Diagram blok rancangan perangkat keras timer digital pengendali on/off peralatan rumah tangga ditunjukkan pada Gambar 1.
P ow er S u p p ly
Seven Segm ent
R e la i
P u sh B u tto n
L am pu
A T 89S52 A C 220V S a k la r T o g g le
R e la i
R a d io
Gambar 1. Diagram Blok Timer Digital Pengendali On/Off PC digunakan untuk menulis program dalam bahasa C, meng-compile bahasa C ke dalam format hex namun dengan akhiran *.ihx, kemudian mengkonversi file hex ini ke dalam file biner (*bin). Sedangkan untuk merancang skema rangkaian timer digital pengendali on/off peralatan rumah tangga digunakan OrCad 9. Masukan pada alat ini digunakan tombol jenis push button dan saklar toggle untuk mengatur tiap-tiap tampilan pada keluaran 7 segment, setiap tombol mempunyai fungsi yang berbeda beda, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Hubungan Tombol dan Saklar dengan Mikrokontroler Display untuk tampilan pada timer digital pengendali on/off berupa Jam dan Menit digunakan penampil 7 segment seperti pada Gambar 3. TELKOMNIKA Vol. 3, No. 1, April 2005 : 21 - 26
TELKOMNIKA Saat Hidup Lampu
Saat Mati Lampu
a1 b1 c1 d1 e1 f1 g1 Dot1 +5V
a2 b2 c2 d2 e2 f2 g2
a1 b1 c1 d1 e1 f1 g1
Dot2
Dot1
+5V
733
+5V
733
VCC
a2 b2 c2 d2 e2 f2 g2
a1 b1 c1 d1 e1 f1 g1
Dot2
Dot1
+5V
VCC
Dot2
Dot1
Menit
+5V
a2 b2 c2 d2 e2 f2 g2
a1 b1 c1 d1 e1 f1 g1
Dot2
Dot1
+5V
733
VCC
23
a2 b2 c2 d2 e2 f2 g2 Dot2 +5V
733
VCC
+5V
733
VCC
VCC
733
VCC
Saat Mati Radio
Dot1 733
a1 b1 c1 d1 e1 f1 g1
733
VCC
Saat Hidup Radio
Jam
330 x 8 a2 b2 c2 d2 e2 f2 g2
+5V
733
VCC
a1 b1 c1 d1 e1 f1 g1 +5V
ISSN: 1693-6930
a2 b2 c2 d2 e2 f2 g2 Dot2 +5V
733
+5V
733
VCC
1K x 8
VCC
733
VCC
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
P1.0 (T2) P1.1 (T2 EX) P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 (MOSI) P1.6 (MISO) P1.7 (SCK) RST P3.0 (RXD) P3.1 (TXD) P3.2 (INT0) P3.3 (INT1) P3.4 (T0) P3.5 (T1) P3.6 (WR) P3.7 (RD) XTAL2 XTAL1 GND
VCC P0.0 (AD0) P0.1 (AD1) P0.2 (AD2) P0.3 (AD3) P0.4 (AD4) P0.5 (AD5) P0.6 (AD6) P0.7 (AD7) EA/VPP ALE/PROG PSEN P2.7 (A15) P2.6 (A14) P2.5 (A13) P2.4 (A12) P2.3 (A11) P2.2 (A10) P2.1 (A9) P2.0 (A8)
40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21
VCC
1K x 8
AT89S52
Relay 1 Relay 2
Gambar 3. Koneksi Output Mikrokontroler dengan 7 segment
3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Perhitungan Siklus Timer Sebagai kendali yang menggunakan fasilitas timer pada mikrokontroler Atmel AT89S52 maka diperlukan pengulangan data untuk mendapatkan timer overflow (limpahan bit). Dikarenakan pada pembuatan timer digital pengendali on/off ini menggunakan kristal 12 MHz sebagai pembangkit clock maka waktu yang diperlukan setiap 1 siklus mesin adalah 12 / (12 x 10-6) = 1 mikrodetik. Dengan menggunakan mode 1 (timer/counter 16-bit) dan register mulamula dalam keadaan kosong maka timer akan overflow saat mencapai maksimum sebesar FFFFh atau 65.535d. Apabila register mula-mula diisi dengan data pada TH1=3C dan TL1=AF maka waktu yang diperlukan untuk overflow adalah : T = (65.535-3CAFh) x 1 mikrodetik = (65.535-15.535) x 1 mikrodetik = 50.000 (C350h) mikrodetik = 1/20 detik Jadi untuk mendapatkan tundaan waktu sebesar 1 detik, pewaktuan harus diulang atau overflow sebanyak 1.000.000 / 50.000 mikrodetik = 20 kali. Tetapi dalam penerapannya pemberian data TH1=3C dan TL1=AF kurang tepat menghasilkan waktu 1 detik saat terjadi pengulangan sebanyak 20 kali, hal ini disebabkan pada subrutin interupt timer 1 memerlukan beberapa waktu dalam menyelesaikan rutin interup untuk menghasilkan data detik, menit, dan jam. Oleh karena itu, setelah dilakukan beberapa kali percobaan dan dilakukan pengurangan untuk pemberian data TH1 dan TL1 dapat diketahui untuk memperoleh penghitungan yang cukup akurat maka data yang diberikan pada TH1 adalah 3C dan TL1 adalah C3 atau 15.555d. Sehingga diperoleh perioda 65.535-15.555 = 49.980d. Jadi untuk memperoleh tundaan waktu sebesar 1 detik, maka pewaktuan harus diulang sebanyak 1.000.000 d (1detik) / 49.980 d 20,008 kali. 3.2. Perbandingan Waktu Alat Dengan Stopwatch Unjuk kerja dari timer digital pengendali on/off peralatan rumah tangga telah diuji dan dicoba selama kurang lebih 24 jam, dari percobaan tersebut juga telah diambil data mengenai ketepatan timer. Data tersebut diperoleh dari perbandingan antara timer pada alat pengendali on/off dengan stopwatch setiap 10 menit selama kurang lebih satu jam. Dari pengukuran Timer Digital Pengendali On/Off………..(Balza Achmad)
24
ISSN: 1693-6930
tersebut dapat diketahui selisih antara perhitungan alat yang diteliti dengan stopwatch sehingga dapat dihitung koreksi faktor kesalahannya menggunakan persamaan :
Pewaktu _ acuan Pewaktu _ penelitian x100% Pewaktu _ acuan
Faktor _ kesalahan
Berikut contoh penghitungan faktor kesalahan untuk waktu 10 menit : Diketahui : Alat yang diteliti
= 10 menit = 600 detik
Pewaktu acuan (Stopwatch) = 0:10:00,40 = 600,40 detik Pewaktu acuan (Stopwatch) = 0:10:00,40 = 600,40 detik
Faktor kesalahannya =
=
600,40 600 x100% 600,40 0,40 x100% 600,40
= 0,0667 % Setelah selisih perhitungan dan faktor kesalahan diketahui maka dapat dihitung rataratanya ( x ) dengan persamaan :
x
xi n
Misalnya rata-rata selisih perhitungan pada menit ke 10.
(0,40 0,41 0,40 0,42 0,38) 5 2,01 5
x
0,402 dengan xi = data selisih penghitungan dan presentase faktor kesalahan n = jumlah pengujian. Tabel 1. Selisih dan Faktor Kesalahan rata-rata selama 1 jam No
Alat yang diteliti
Selisih
Faktor kesalahan
(menit)
(detik)
rata-rata (detik)
rata-rata (%)
1
10
600
0,4020
0,0670
2
20
1.200
0,4880
0,0406
3
30
1.800
0,4900
0,0270
4
40
2.400
0,5400
0,0225
5
50
3.000
0,6100
0,0082
6
60
3.600
0,6540
0,0182
TELKOMNIKA Vol. 3, No. 1, April 2005 : 21 - 26
TELKOMNIKA
ISSN: 1693-6930
25
Dari Tabel 1, diperoleh grafik hubungan antara waktu alat yang diteliti (detik) dengan selisih waktu rata-rata (detik) seperti ditunjukkan pada Gambar 4. Hubungan antara waktu alat yang diteliti terhadap selisih waktu rata-rata Selisih waktu ratarata (detik)
0.7
y = 8E-05x + 0.3631
0.6 0.5 0.4
Series1
0.3
Linear
0.2 0.1 0 0
1000 2000 3000 4000 Waktu alat yang diteliti (detik)
Gambar 4. Grafik hubungan waktu alat yang diteliti terhadap selisih waktu rata-rata Hubungan antara waktu alat yang diteliti terhadap selisih waktu rata-rata dinyatakan dengan persamaan matematika sebagai berikut :
y 8 E 05 x 0,3631
atau 8 x10 5 0,3631
dengan x waktu alat yang diteliti (detik) y selisih waktu alat yang diteliti terhadap stopwatch Berdasarkan persamaan tersebut diperoleh selisih waktu selama 24 jam (86400 detik) adalah :
y 0,00008 x (86400 ) 0,3631
7,27
detik setiap hari
Sehingga dalam waktu 1 bulan dengan asumsi (1 bulan = 30 hari), maka dapat dihitung besar kesalahannya yaitu :
y 0,00008 x (86400 x30) 0,3631 0,00008 x ( 2.592 .000 ) 0,3631
207 ,72 detik setiap bulan 3,4 menit setiap bulan Dari perhitungan tersebut daspat disimpulkan bahwa terdapat selisih waktu 7,27 detik setiap harinya dan + 3,4 menit setiap bulannya. Dalam aplikasinya selisih waktu tersebut tidak begitu berpengaruh, tetapi lebih baik jika dilakukan pengaturan waktu setiap minggunya agar pengoperasian timer digital pengendali on/off peralatan listrik rumah tangga ini dapat bekerja secara optimal.
4. KESIMPULAN Dari penelitian yang telah dilaksanakan pada timer digital pengendali on/off alat rumah tangga berbasis mikrokontroler Atmel AT89S52, telah dilakukan pengujian alat, pengambilan data, dan pembahasan, maka dapat diperoleh beberapa kesimpulan yaitu :
Timer Digital Pengendali On/Off………..(Balza Achmad)
26
ISSN: 1693-6930
1. Telah dapat dibuat sebuah timer digital pengendali on/off peralatan rumah tangga terprogram berbasis mikrokontroler Atmel AT89S52 mode single chip yang memanfaatkan fasilitas timer dari mikrokontroler tersebut. 2. Keluaran 7 segment pada alat yang dibuat dapat menampilkan Jam, Menit, Jam Hidup Lampu, Jam Mati Lampu, Jam Hidup Radio, dan Jam Mati Radio. 3. Dapat diketahui kesalahan dari timer yang dibuat adalah sebesar 7,27 detik setiap 24 jam. Dalam aplikasinya diperoleh selisih waktu + 3,4 menit selama 1 bulan sehingga tidak terlalu berpengaruh saat alat ini digunakan.
DAFTAR PUSTAKA [1] Ahmad, B., Arif, A., 2004, “Handbook Microcontroller Application Workshop” Computer and Instrumentation Group Jurusan Teknik Fisika Fakultas Teknik UGM, Yogyakarta. [2] Ariyanto N., 2003, “Pemanfaatan Jaringan PSTN sebagai Pengendali Alat Listrik Studi Kasus Lampu Rumah” ,Skripsi S-1, Universitas Ahmad Dahlan, Yogyakarta. [3] Atmel “ Data Sheet AT89S52 “, Atmel Inc., (http://www.atmel.com), USA [4] Kusuma, R.M., 1992, Belajar Turbo C dengan Cepat dan Mudah, Elex Media Komputindo, Jakarta. [5] Malik, M. I., 2003, “Belajar Mikrokontroller Atmel AT89S8252”, Gava Media, Yogyakarta. [6] Muchlas., 2001, “Sistem Mikroprosessor”, Hand Out Kuliah Teknik Elektro FTI UAD, Yogyakarta. [7] Nalwan, A.P., 2003, “Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler AT89C51” , Elex Media Komputindo, Jakarta. [8] Petruzella, F. D., 2001, “Elektronik Industri” , Andi, Yogyakarta. [9] Putra, E.A., 2002, “Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 Teori dan Aplikasi” , Gava Media, Yogyakarta. [10] Widarso S., 2003, “Sistem Kendali Soft Start Motor Induksi Tiga Fase berbasis Mikrokontroler 68HC11”
TELKOMNIKA Vol. 3, No. 1, April 2005 : 21 - 26
