PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM PENGENDALI PERALATAN LISTRIK RUMAH TANGGA DENGAN MENGGUNAKAN REMOTE KONTROL BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89C2051 LAPORAN TUGAS AKHIR
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Pendidikan Program Diploma 3
Oleh : DWI GUSRIALDO NIM : 1005061008
SEAN MICHAEL B NIM : 1005061040
PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN 2013
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan anugerah Nya berupa pengetahuan, kekuatan atas berkat dan rahmat Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini. Laporan Tugas Akhir yang berjudul “Perancangan dan Pembuatan Sistem Pengendali Peralatan Listrik Rumah Tangga Dengan Menggunakan Remote Kontrol Berbasis Mikrokontroler AT89C2051”. Tugas akhir ini dibuat agar dapat dikembangkan lebih lanjut sehingga dapat digunakan sebaik-baiknya. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir, Penulis banyak mengalami hambatan dan kesulitan, namun berkat bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak baik berupa material, spiritual, tenaga, informasi serta waktu yang diberikan sehingga Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini tepat pada waktunya. Pada kesempatan ini, Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1.
M. Syahruddin, S.T, M.T, selaku Direktur Politeknik Negeri Medan.
2.
Ir. Rina Anugrahwaty, M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan.
3.
Ir. Suhaili Alifuddin, M.Eng, selaku Ketua Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan.
4.
Ir. Regina Sirait M.T, selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak membantu, memberikan pengarahan dan meluangkan waktu untuk Penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
5.
Wiwinta Sutrisno, S.T, M.T, selaku Kepala Laboratorium Teknik Telekomunikasi.
6.
ArfandaSiregar, S.T, M.T, selaku dosen wali TK-6B.
7.
Ir. Rina Anugrahwaty, MT, selaku Dosen Penguji I.
8.
Sangap Mulyadi, ST, MT, selaku Dosen Penguji II.
9.
Wiwinta Sutrisno, ST, MT, selaku Koordinator Sidang.
10. Kedua orang tua kami dan keluarga terkasih yang telah banyak membantu dan mendukung secara moril maupun materil serta doa restu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 11. Seluruh teman-teman TK-6B, juga teman-teman seperjuangan TK-6A, TK-6C, dan TK-6D, buat sahabat-sahabat, serta pihak-pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, yang telah memberikan dukungan, bantuan, semangat, dan doa untuk menyelesaikan Laporan Tugas Akhir. Penulis menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaan. Oleh sebab itu, Penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi siapapun yang membacanya dan berguna untuk masa yang akan datang.
Medan,
September 2013
Penulis
ABSTRAK
Tugas akhir ini merupakan perancangan dan pembuatan pengendalian peralatan listrik yang dikendalikan oleh sebuah remote control. Remote control berfungsi untuk mengirimkan sinyal data menuju extender. Kemudian extender mengubah sinyal infrared menjadi gelombang radio dengan frekuensi UHF sehingga transmisi data dapat dilakukan pada jarak yang cukup jauh dan diterima dengan penerima UHF serta kembali diubah menjadi
sinyal-sinyal
infrared. Kemudian data yang telah diproses oleh pemancar extender dikirim kerangkaian penerima yang berfungsi untuk menerima sinyal yang dipancarkan oleh remote control dan kemudian difilter dengan menggunakan band pass filter (BPF). Kemudian sinyal tersebut dikuatkan dan diterima oleh mikrokontroler AT89C2051. Kemudian mikrokontroler mengirimkan sinyal output ke driver relay yang mana driver relay berfungsi sebagai driver antara mikrokontroler dengan beban dimana beban maksimum yang bisa dikontrol adalah 8 buah peralatan listrik rumah tangga 220 V dengan catu daya AC. Namun yang digunakan dalam rancangan ini adalah 5 buah beban. Sehingga digunakan relay sebagai perantaranya, lalu relay akan mengaktifkan/menonaktifkan peralatan listrik sesuai dengan instruksi yang diterima oleh remote control . Apabila kita menekan salah satu tombol pada remote control maka data akan terkirim ke beban/ peraltan listrik. Sehingga peralatan listrik tersebut akan hidup atau mati sesuai dengan instruksi yang diberikan. Remote ini dapat bekerja sejauh 30 m.
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL LEMBAR PERSETUJUAN .................................................................................. i LEMBAR PENGESAHAN I ................................................................................ ii KATA PENGANTAR .......................................................................................... iii ABSTRAK ............................................................................................................. v DAFTAR ISI......................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ ix DAFTAR TABEL ................................................................................................ xi
BAB 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ................................................................................................. 1 1.2. Tujuan .............................................................................................................. 2 1.3. Batasan Masalah .............................................................................................. 3 1.4 Metodologi Penelitian ....................................................................................... 3 1.5 Sistematika Penulisan ....................................................................................... 3 1.6Diagram Blok ..................................................................................................... 5
BAB 2. DASAR TEORI 2.1. Osilator Kristal ................................................................................................. 8 2.2. Transistor Sebagai Saklar .............................................................................. 10 2.3. Relay .............................................................................................................. 12
2.4. Pemancar Remote .......................................................................................... 14 2.5. Catu Daya....................................................................................................... 18 2.6 Mikrokontroler AT8920C51 .......................................................................... 16 2.6.1 Konfigurasi Mikrokontroller AT89C2051 ................................................... 20 2.6.2 Struktur Memori........................................................................................... 23 2.6.2.1 RAM Internal ............................................................................................ 23 2.6.2.2 Register Fungsi Khusus ............................................................................ 24 2.6.2.3 Flash PEROM ........................................................................................... 25 2.6.3 Reset ............................................................................................................. 25 2.6.4 Instruksi Transfer Data ................................................................................ 28 2.6.5 Instruksi Aritmatika ..................................................................................... 29 2.6.6 Instruksi Logika ........................................................................................... 29 2.6.7 Instruksi Transfer Kendali ........................................................................... 30 2.7 optocoupler ..................................................................................................... 33
BAB 3. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM 3.1 Perancangan Hardware ................................................................................... 34 3.1.1 Remote Control.......................................................................................... 37 3.1.2 Rangkaian Receiver ................................................................................... 39 3.1.3 Rangkaian Mikrokontroller AT89C2051 .................................................. 41 3.1.4 Rangkaian Driver ...................................................................................... 42 3.3 Perancangan Software ..................................................................................... 43 3.3.1 alogaritma .................................................................................................. 44
3.3.2 Flowchart ................................................................................................... 46
BAB 4. PENGUKURAN DAN ANALISA 4.1 Pengujian Unit Penerima Infra Red ................................................................. 51 4.2 Pengujian Sistem Mikrokontroller ................................................................... 56 4.3 Pengujian Rangkaian Driver ........................................................................... 58 4.4 Analisa Program ............................................................................................... 58
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 64
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 66 LAMPIRAN.......................................................................................................... 67
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Diagram Blok ....................................................................................... 5 Gambar 2.1 a) Simbol Osilator Kristal .................................................................... 9 b) Rangkaian Ekivalen Osilator ........................................................... 9 c) Kurva Osilator Kristal ...................................................................... 9 Gambar 2.2.(a)Transistor pada saat tidak menghantar (b)Transistor pada saat menghantar ..........................................................................................................10 Gambar 2.2 (c)Karakteristik Transistor ................................................................. 11 Gambar 2.3 Simbol Relay ...................................................................................... 13 Gambar 2.4 Pulses Coded ...................................................................................... 14 Gambar 2.5 Space Coded ....................................................................................... 14 Gambar 2.6 Shift Coded ...................................................................................... 15 Gambar 2.7 Pulsa Remote Control Sony .............................................................. 17 Gambar 2.8 Format Sinyal Remote Control Sony ................................................. 18 Gambar 2.9 Rangkaian Catu Daya ......................................................................... 19 Gambar 2.10Konfigurasi mikrokotroler ................................................................ 20 Gambar 2.11 Blok Diagram AT89C2051 .............................................................. 20 Gambar 2.12Aliran Arus dan Perubahan Tegangan pada Reset Otomatis ............ 27 Gambar 3.2 Format Sinyal Remote Control Sony ................................................. 38 Gambar 3.3 Rangkaian Penerima Infra Red .......................................................... 40 Gambar 3.4 Rangkaian Mikrokontroller AT89C2051 ........................................... 41
Gambar 3.5 Rangkaian Driver ............................................................................... 42 Gambar 3.8 Flowchart ........................................................................................... 46 Gambar 4.1 Pengukuran Rangkaian Penerima Infra Red ...................................... 52 Gambar 4.3 Aliran Arus dan Perubahan Tegangan pada Reset Otomatis ............ 57
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Deskripsi Pin .......................................................................................... 21 Tabel 2.2 Isi Rangkaian Setelah Reset ................................................................... 25 Tabel 3.1 Format Data Remote Sony ..................................................................... 38 Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Rangkaian Penerima Infra Red................................. 52 Tabel 4.2 Data yang diterima oleh Rangkaian Penerima Infra Red....................... 53 Tabel 4.3 Gambar Keluaran Receiver .................................................................... 55 Tabel 4.4 Titik Pengukuran Kondisi Power On Reset…………………………
57
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kemajuan teknologi dibidang elektronika dewasa ini berkembang cepat sekali dan berpengaruh dalam pembuatan alat-alat canggih, yaitu alat yang dapat bekerja secara otomatis dan memiliki ketelitian tinggi dengan bantuan mikrokontroller. Ada beberapa macam kontroler yang dapat digunakan, namun yang saat ini yang paling banyak digunakan adalah kontroler yang merupakan dari mikroprosesor. Hal ini memberi dampak positif dan mempermudah segala aktivitas baik itu menyangkut kebutuhan perseorangan maupun kepentingan sebuah instansi ataupun perusahaan. Teknologi tepat guna ini merupakan penerapan teknologi sehingga tercipta konsep system yang lebih efektif dan efisien baik segi waktu maupun biaya. Sebuah rumah atau hotel biasanya dilengkapi berbagai peralatan listrik baik peralatan penerangan maupun peralatan elektronika lainnya seperti televisi, pendingin, lemari es, dan sebagainya. Akibat dari kelalaian penghuni rumah seringkali peralatan listrik tetap hidup walaupun tidak digunakan lagi. Hal ini akan memboroskan dan dapat menimbulkan kerugian yang lebih besar seperti kebakaran. Untuk mengatasi hal tersebut maka penulis ingin mencoba merancang dan membuat alat yang berjudul “Perancangan dan pembuatan sistem pengendali peralatan listrik rumah tangga jarak jauh dengan menggunakan remote control berbasis mikrokontroller AT89C251”. Jadi ada alat ini penulis memanfaatkan
remote control untuk menghidupkan dan mematikan peralatan listrik yang ada dengan jarak yang cukup jauh yaitu sekitar 30 meter. Seperti pada ruang utama rumah, yang didalamnya terdapat lampu utama, kipas angin, tape, dan lain-lain. Untuk lebih mengoptimalkan fungsi dari remote control TV, maka dalam tugas akhir ini dibuat sistem pengontrol yang menggunakan remote control TV sebagai pengendalinya. Ketika kita lupa untuk mematikan salah satu peralatan listrik, sementara kita tidak berada di dekat peralatan listrik tersebut, kita dapat mematikannya dengan remote control tersebut. Sehingga dapat mengefesiensikan waktu dan tenaga serta menghindari pemborosan. Proyek ini dijadikan sebagai tugas akhir karena memiliki manfaat bagi manusia modern, yaitu efisiensi waktu, tenaga, dan biaya. Kiranya tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi yang membacanya.
1.2
Tujuan Tujuan Utama dalam proyek tugas akhir ini adalah : 1. Merancang dan membuat pengendali peralatan listrik rumah tangga menggunakan remote TV berbasis mikrokontroler AT89C2051 2. Mengetahui dan memahami mikrokontroler AT89C2051 dan seluruh komponen yang terdapat dalam pembuatan tugas akhir ini. 3. Sebagai syarat untuk menyelesaikan perkuliahan di Politeknik Negeri Medan.
1.3
Batasan masalah Dalam perencanaan dan pembuatan tugas akhir ini diberi batasan batasan
masalah sebagai berikut. 1. Perancangan dan pembuatan sistem kontrol berbasis mikrokontroler AT89C2051. 2. Jumlah peralatan listrik rumah tangga yang dikontrol sebanyak 5 macam peralatan listrik. 3. Jarak pengontrolan maksimum30 m. 4. Sistem control ini dapat mengontrol peralatan listrik rumah tangga dari ruangan yang berbeda yang memiliki ventilasi dan ruangan terbatas.
1.4
Metodologi Penelitian 1. mengumpulkan data dengan cara melakukan study kepustakaan dengan jalan
mencari buku-buku atau informasi yang berhubungan
dengan alat ini. 2. Mengadakan konsultasi dan arahan dosen pembingbing serta sumber lain.
1.5
Sistematika Penulisan Untuk memudahkan penulisan laporan ini, penulis membuat susunan bab-
bab yang membentuk laporan ini dalam sistematika penulisan laporan dengan urutan sebagai berikut:
BAB 1
: PENDAHULUAN Dalam bab ini berisikan latar belakang, batasan masalah, tujuan pembuatan proyek, metode pengumpulan data, dan sistematika penulisan laporan.
BAB 2
: DASAR TEORI Bab
ini
berisikan
tentang
teori-teori
penunjang
yang
mendukung pemecahan masalah pada bagian pembahasan. BAB 3
: PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM Berisikan tentang proses perancangan dan pembuatan system. Mulai dari perancangan dan pembuatan hardware hingga pembuatan software.
BAB 4
: PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM Bab ini berisikan tentang pengujian dan analisa system secara hardware serta software.
BAB 5
: KESIMPULAN DAN SARAN Bagian ini berisikan kesimpulan dari laporan proyek dan saran saran dari penulis.
1.6 Diagram Blok
Gambar 1.1 Diagram Blok
Fungsi setiap diagram blok : Remote Control merupakan sistem yang berfungsi untuk mengirimkan sinyal data yang akan diproses. Remote control ini akan mengirimkan kode sinyal yang telah ditentukan (lihat dasar teori Remote Control ), misalnya untuk tombol 1 berarti remote mengirimkan data 80H ke penerima.
Extender Merupakan bagian yang berfungsi mengubah sinyal infrared menjadi gelombang radio dengan frekuensi UHF sehingga transmisi data dapat dilakukan dengan jarak yang cukup jauh dan diterima dengan penerima UHF serta kembali dirubah menjadi sinyal-sinyal infrared. Teknologi infrared dalam aplikasi remote control saat ini sudah banyak dijumpai pada berbagai macam perangkat
elektronik. Namun sampai saat ini, infrared mempunyai keterbatasan untuk pengendalian pada jarak yang sangat jauh ataupun menembus dinding. Contohnya pada presentasi di panggung yang luas di mana jarak presenter dan power point projector berada pada posisi yang sangat jauh, atau pada pengendalian peralatan rumah tangga menggunakan remote control sony seperti yang dibahas pada article AN0083
Dengan adanya Infrared Remote Control Extender ini, maka pengendalian peralatan menggunakan infrared remote control dapat dilakukan pada jarak yang lebih jauh dan bahkan dapat menembus tembok.
Prinsip kerja dari Infrared Remote Control Extender ini adalah mengubah sinyal infrared menjadi gelombang radio dengan frekwensi UHF sehingga transmisi data dapat dilakukan pada jarak yang cukup jauh dan diterima dengan penerima UHF serta kembali diubah menjadi sinyal-sinyal infrared. Frekwensi UHF 916 MHz digunakan untuk menghindari adanya noise-noise dari frekwensi radio lainnya. Receiver: merupakan bagian yang berfungsi untuk menerima sinyal yang dipancarkan oleh remote control dan difilter, dikuatkan untuk mendapatkan output sinyal yang baik Mikrokontroler AT89C2051 bagian ini berfungsi untuk membaca dan mengolah data yang diterimanya dari penerima remote serta mengeluarkan data untuk mengontrol blok driver relay sesuai dengan programnya.
Driver Relay berfungsi sebagai driver antara mikrokontroler dengan beban dimana beban yang digunakan dengan catu daya AC, sehingga dipergunakan relay sebagai perantaranya. Beban merupakan sistem yang akan dikendalikan. Kita dapat menentukan beban yang akan digunakan sesuai dengan tegangan inputnya. Pada perancangan ini digunakan kipas, mixer dan 3 buah lampu 220V AC.
