Seminar Nasional Sistem dan Informatika 2007; Bali, 16 November 2007
SNSI07-020
PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI PROTOTIPE MINIATUR LIFT TIGA LANTAI John Adler Universitas Komputer Indonesia, Bandung
[email protected] ABSTRAK Lift is one of many important things in a multystorey building. It functions as a medium to go up and down in a within this type of building so that people can go to their intended floor easily. The purpose of this design is to make a lift that can go up and down regularly on the basis of the input given and on the basis of how load detector works when load is given. This lift is designed by using microcontroller as the data processor that controls the movement of the lift in which DC motor functions to generate the movement. H-Bridge circuit is used as the driver of the DC motor and controls the movement of the lift in two contrary directions. For the input, it uses buttons. While, segment seven and LED are used as the display. In line with this, optocoupler is also used as the lift space detector while brake configuration and microswitch are used as the load detector. The design of this lift design results in the up and down movement of the lift when the internal and external buttons are pressed. Additionally, brake configuration and microswitch are able to detect an overload condition. Keywords: The Lift, Microcontroller, DC Motor, Brake Configuration, Microswitch
1. Pendahuluan Dalam sebuah bangunan bertingkat, kita membutuhkan sebuah tangga untuk berpindah dari satu lantai menuju ke lantai yang lain dalam keadaan naik satu lantai atau lebih ataupun turun satu lantai atau lebih. Namun pada kasus dimana bangunan memiliki tingkatan lantai yang sangat banyak, maka kita akan membutuhkan sebuah sarana yang lebih baik dari sekedar tangga, misalnya lift. Lift yang fungsinya sebagai alat pengangkut atau pemindah sebuah benda atau barang atau orang dari suatu level ketinggian ke level ketinggian yang lainnya, merupakan alat yang sangat kompleks. Inti dari lift ini adalah pengembangan dari pesawat sederhana atau katrol, dengan menggunakan energi listrik sebagai sumber tenaga untuk menggerakkannya. 1.1 Latar Belakang Dapat dibayangkan berapa waktu dan tenaga yang dibutuhkan untuk naik dan turun pada sebuah bangunan yang memiliki lantai lebih dari satu atau dua tingkat jika hanya menggunakan tangga biasa, berbeda halnya jika pengguna dapat menggunakan fasilitas lift yang tentunya akan dapat menghemat waktu dan tenaga untuk naik atau turun beberapa lantai. Pada dasarnya lift merupakan bagian dari robot. Definisi dari robot adalah suatu peralatan manipulator gerak yang memiliki kemampuan untuk dapat diprogram ulang dan multiguna serta dapat digunakan antara lain untuk memindahkan materi dan peralatan, dengan gerakan yang bervariasi dan dibuat untuk menyelesaikan berbagai tugas. Pada kenyataannya gerakan lift memiliki satu gerakan yang sudah pasti yaitu gerakan ke atas atau ke bawah dan akan lebih dikenal dengan gerakan satu derajat kebebasan. Akan tetapi gerakan dari lift tergantung pada program yang dibuat oleh perancang. Program tersebut ada bermacam-macam jenis, salah satunya adalah lift yang berhenti atau diam bila tidak ada beban dan ada pula lift yang selalu bergerak walau tanpa beban dan akan berhenti bila ada permintaan. 1.2 Tujuan Tujuan perancangan alat ini untuk membuat atau merancang sebuah sistem kontrol yang akan mengendalikan sebuah lift agar lift tersebut dapat bergerak secara beraturan, berbasis mikrokontroler serta merancang pendeteksi beban pada saat beban berlebih (overload). 1.3 Rumusan Masalah Masalah yang diamati dalam penelitian ini dapat didefinisikan sebagai berikut : 1) Yang dirancang adalah model lift untuk bangunan dengan jumlah lantai maksimal 3 buah. 2) Pada pintu lift tidak menggunakan sensor pendeteksi pintu, sehingga jika seorang pengguna lift ingin kembali masuk ke dalam lift, pintu lift tetap tertutup sesuai dengan delay waktu yang telah diberikan. 3) Perangkat keras yang dibuat lebih dititikberatkan kepada sistem mekanik dan rangkaian kontrol liftnya secara keseluruhan dibuat hanya untuk menunjang sistem sehingga lift dapat berfungsi dengan baik. 4) Beban maksimal yang dapat diangkut oleh miniatur lift ini adalah ±500gr. 5) Menggunakan empat buah pegas yang masing-masing pegas diletakkan di tiap sudut lantai. 6) Penekanan tombol tujuan di dalam dan di luar dari lift hanya dapat dilakukan pada saat lift berhenti.
108
Seminar Nasional Sistem dan Informatika 2007; Bali, 16 November 2007
SNSI07-020
7) Membuat kontroller lift, khususnya kontroller layanan (kontroller utama) lift, agar mampu mengolah data input berupa tombol-tombol permintaan dan tujuan, status motor serta sensor letak lift, dengan hasil sinyal kontrol ke motor dan tampilan.
2. Teori Dasar 2.1 Kontroler ATMEL89S51
Gambar 1. Skema AT89S51 AT89S51 mempunyai struktur memori yang terdiri atas: 1. RAM internal sebesar 128 Byte yang biasanya digunakan untuk menyimpan variabel atau data yang bersifat sementara, yang terdiri dari : a) Register banks. AT89S51 mempunyai delapan buah register yang terdiri atas R0 hingga R7. Kedelapan register ini selalu terletak pada alamat 00h hingga 07h pada setiap kali sistem direset. Namun posisi R0 hingga R7 dapat dipindahkan ke bank 1 (08H hingga 0FH), bank 2 (10H hingga 17H) atau bank 3 (18H hingga 1FH) dengan mengatur bit RS0 dan RS1. b) Bit addressable RAM. RAM pada alamat 20H hingga 2FH dapat diberi akses secara pengalamatan bit, sehingga hanya dengan sebuah instruksi saja setiap bit dalam area ini dapat di set, clear, AND dan OR. c) RAM keperluan umum, dimulai dari alamat 30H hingga 7FH dan dapat diakses dengan pengalamatan langsung maupun tidak langsung. 2. Special function register adalah memori yang berisi banyak register yang mempunyai fungsi-fungsi khusus yang disediakan oleh mikrokontroler tersebut, seperti timer, serial dan lain-lain. 3. In-system programmable flash Memory adalah memori yang digunakan untuk menyimpan instruksi-instruksi MCS51. 2.2 Motor DC Motor DC mempunyai prinsip dasar operasi yang sama dengan jenis motor listrik yang lain. Dilihat dari element penyusunnya motor DC mempunyai dua bagian utama yaitu rotor (armatur) dan stator (field). Armatur terbuat dari laminated core dengan slot paralel di dalamnya untuk menerima arus dari konduktor dan komutator serta armatur terpasang pada shaft motor dengan komutator berada pada ujung shaft. Konduktor armatur terhubung dengan segmen komutator yang mendapatkan daya dari sikat karbon pada komutator, arus listrik yang diberikan sikat menghasilkan medan magnet pada kumparan armatur. Medan magnet ini akan berinteraksi dengan medan magnet eksternal yang dihasilkan oleh kumparan pada stator atau medan magnet permanen, interaksi antara kedua magnet tersebut akan menghasilkan torsi yang menyebabkan armatur berputar. Torsi yang dihasilkan motor berbanding lurus dengan fluks magnet, arus listrik dan konstanta. Besarnya konstanta ditentukan oleh jumlah kutub dan konduktor pada armatur.
Gambar 2. Motor DC
3. Metode Penelitian Metode penelitian dari sistem ini dapat dijelaskan sebagai berikut : 1) Dalam penelitian ini, digunakan model lift yang menyerupai bangunan 3 lantai. 2) Pintu lift akan tetap menutup sesuai delay waktu yang diberikan meskipun ada user yang ingin kembali masuk ke dalam ruang lift (karena tidak dilengkapi sensor deteksi pada pintu lift). 109
Seminar Nasional Sistem dan Informatika 2007; Bali, 16 November 2007
SNSI07-020
3) Perangkat keras yang dibuat lebih dititikberatkan kepada sistem mekanik dan rangkaian kontrol lift sehingga model lift dapat berfungsi. 4) Beban maksimal yang dapat diangkut oleh model miniatur lift ini adalah ±500gr. 5) Menggunakan empat buah pegas yang masing-masing pegas diletakkan di tiap sudut lantai dengan titik berat berada ditengah-tengah. 6) Penekanan tombol tujuan hanya dapat dilakukan pada saat lift berhenti. 7) Membuat kontroler lift, khususnya kontroler layanan (kontroler utama) lift. Yang bertujuan agar dapat mengolah data input berupa tombol-tombol permintaan dan tujuan, status motor dan sensor letak ruang lift dengan hasil sinyal kontrol ke motor dan tampilan.
4. Perancangan Hardware dan Software
Gambar 3. Kerangka ruang luncur Perancangan hardware disesuaikan dengan blok diagram di bawah ini :
110
Seminar Nasional Sistem dan Informatika 2007; Bali, 16 November 2007
SNSI07-020
Buzzer Tombol dalam Led Tombol luar
AT89S51 Seven segment
Optocoupler Motor utama
Ruang lift
Sensor beban
Motor pintu
Gambar 4. Blok Diagram Sistem Perancangan software ditampilkan dengan flowchart prosedur program pada mikrokontroler Mulai
Berhenti dilantai 1
Status lift naik
Ya
Tidak
Delay=0?
Fn2 aktif?
Ya
Status lift naik
Tidak Berhenti dilantai 2 Dec delay
Tidak
F3 aktif? Ya
Delay 0,1*200
F3 aktif?
Ya Status lift naik
Tidak Status lift turun
Berhenti dilantai 3
Status lift turun
Tidak Ya
Tidak
Delay=0?
Ft2 aktif?
Ya
Status lift turun Delay=0
Ya
Tidak Berhenti dilantai 2 Tidak
Dec delay
F1 aktif?
Dec delay Ya
Delay 0,1*200
F1 aktif?
Ya Tidak
Lift turun
Delay 0,1*200
Status lift naik
Gambar 5. Flowchart keseluruhan pada mikrokontroler Flowchart berhenti merupakan flowchart prosedur program pada saat berhenti dilantai satu, dua atau tiga (Gambar 6) 111
Seminar Nasional Sistem dan Informatika 2007; Bali, 16 November 2007
SNSI07-020
Mulai
Berhenti
Buka pintu
Cek beban
Apakah beban lebih dari 500 gr?
Ya
Buzzer berbunyi
Tidak
Cek tombol1 lift dilantai 1?
Overload
Ya
Matikan f1 dan Led
Tidak
Cek tombol2 lift dilantai 2?
Ya
Matikan fn2 atau ft2 dan matikan Led
Tidak
Cek tombol3 lift dilantai 3?
Ya
Matikan f3 dan Led
Tidak Tunggu 5 detik
Tutup pintu
Ret
Gambar 6. Flowchart berhenti
5. Kesimpulan Perancangan prototipe miniatur lift tiga lantai telah berhasil diimplementasikan, berupa : • Input layanan berupa tombol panggil tiap lantai dan tombol tujuan di dalam ruang lift. • Kerja motor dan tampilan letak lift. • Tujuan dan permintaan telah berhasil dibuat dan berfungsi sesuai dengan spesifikasi. • Mikrokontroler AT89S51 dengan komponen pendukungnya dapat digunakan untuk menyelesaikan permasalahan kontrol pada sistem lift. • Konfigurasi pegas dan mikroswitch dapat digunakan dalam pendeteksian berat beban pada lift. 112
Seminar Nasional Sistem dan Informatika 2007; Bali, 16 November 2007
SNSI07-020
Daftar Pustaka [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9]
Atmel, “Flash Microcontroller: Architectural Overview”, (www.atmel.com) diakses pada tanggal 5 mei 2006. Dedy Rusmadi, (1995),”Mengenal Komponen Elektronika”, Penerbit Pionir Jaya, Bandung. Data Sheet ULN2803, (www.datasheet4u.com) diakses pada tanggal 26 maret 2006. Komponen-komponen Elektronika, (www.google.com) diakses pada tanggal 5 mei 2006. Muhsin, Muhammad. (2004),”Elektonika Digital : Teori dan peyelesaian”, Penerbit Andi, Yogyakarta. Ibnu Malik, Moh. (2003),”Belajar Mikrokontroler Atmel AT89S8252”, Penerbit Gava Media, Yogyakarta. Majalah Elektron ITB, (2004), edisi 53, Penerbit ITB, Bandung. Agfianto, Putra Eko. (1997), “Belajar Mikrokontroler AT89C51/51/55 : Teori dan Aplikasi”, Penerbit Gava Media, Yoyakarta. Sutrisno, (1986),”Elektronika : Teori dan penyelesaiannya”, Penerbit ITB, Bandung.
113
