SEMINAR NASIONAL VI SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010 ISSN 1978-0176
SISTEM KENDALI SUHU RUANG BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51 Masruchin 1, Widayanti2 1,2
Prodi Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, UIN Sunan Kalijaga, Jl Marsda Adisucipto 1, Yogyakarta, 55281.
Abstrak SISTEM KENDALI SUHU RUANGAN BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51. Telah dibuat dan dirancang sistem penghangat ruangan pada sistem kendali suhu ruang berbasis Mikrokontroler AT89S51 di Laboratorium Elektronika Laboratorium Terpadu UIN Sunan Kalijaga. Sistem kendali ini merupakan suatu sistem pengontrol untuk mengendalikan suhu yang ada dalam ruangan dengan menggunakan mikrokontroler AT89S51 dengan pengindra sensor suhu LM35 serta tampilan informasi suhu akan ditampilkan oleh LCD. Program yang digunakan dalam sistem ini menggunakan bahasa program assembly. Sistem ini dapat mengendalikan suhu antara 24 ˚C- 28 ˚C sesuai dengan yang diprogramkan. Katakunci: Mikrokontroler , LM 35
Abstract ROOM TEMPERATURE CONTROLL SYSTEM BASED ON MICROCONTROLLER AT89S51. The heated temperature control system AT89S5 1based of microcontroller has been created and designed at the Electronics Laboratory of UIN Sunan Kalijaga Integrated Laboratory. This system controlling the temperature in the room using a microcontroller AT89S51and temperature sensor LM35. Temperature information is displayed by LCD. The assembller language program is used in this system. This system can controll the temperature between 24˚C-28˚C according to the programmed. Keywords: Microcontroller, LM35
PENDAHULUAN Setiap hari manusia memerlukan udara segar untuk dapat hidup, namun semakin hari udara yang dihirup semakin berkurang akibat pemanasan global, tak pelak temperature udara yang ada disekitar kita berubah-ubah sesuai dengan padatnya dan beroperasinya pabrik-pabrik ataupun kendaraan yang ada. Kondisi suhu udara yang tidak stabil ataupun berubah-ubah menjadikan kurang nyaman berada dimana-mana. Kenyamanan dalam ruangan yang ber AC memang sangat diinginkan oleh orangorang yang hidup pada zaman sekarang. Akan tetapi pernahkah kita berfikir bahwa dingin pun ternyata tidak cukup untuk kebutuhan didalam tubuh manusia, karena perlu adanya keseimbangan antara suhu dingin dan suhu panas atau suhu yang berkisar Masruchin, dkk
antara 24 ˚C- 28 ˚C yaitu suhu normal yang dibutuhkan dalam tubuh kita agar tubuh kita selalu merasa nyaman. Beberapa penelitian telah membuat sistem kendali suhu, salah satunya adalah sistem kendali suhu ruang berbasis mikrokontroler AT 89S51 yang pernah dilakukan di laboratorium Elektronika Laboratorium Terpadu UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta. Akan tetapi masih terdapat kekurangan yaitu tidak adanya sistem penghangat yang dapat menghangatkan ruangan ketika suhu sudah dingin. Sehingga masih perlu adanya penyempurnaan yaitu menambah sistem penghangat dan penampil informasi suhu. Penelitian yang meliputi perencanaan dan pembuatan rancang bangun sistem kendali suhu ini perlu dikembangkan untuk menunjang 433
STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
SEMINAR NASIONAL VI SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010 ISSN 1978-0176 perkembangan teknologi dalam hal sistem kendali, sehingga akan memberikan manfaat pada penggunanya.
MCS-51. AT89S51 mempunyai kemampuan serial downloading atau lebih dikenal dengan istilah In System Programming (ISP) sehingga mikrokontroler langsung dapat diprogram pada rangkaiannya tanpa harus mencabut IC untuk diprogram, programmer ISP dapat dibuat menggunakan beberapa resistor via paralel port computer. [4-5]. Perangkat selanjutnya yaitu LCD, yang digunakan adalah LCD tipe M1632 yang merupakan modul LCD dengan tampilan 16 x 2 baris dengan konsumsi daya rendah. Didalamnya terdapat beberapa komponen yang disusun menjadi satu. Pada penampil LCD ini digunakan dioda yang fungsinya untuk membatasi tegangan yang masuk sehingga LCD yang digunakan tidak rusak. Untuk menghubungkan modul ini dengan mikrokontroler, perlu diketahui fungsi dari masing-masing terminal pada modul tersebut. Terminal 1 dihubungkan ke GND, terminal 2 dihubungkan ke sumber tegangan, dan terminal 3 dihubungkan ke pin tengah pada sebuah timer potensiometer yang dihubungkan sebagai pembagi tegangan ( pin masing-masing dihubungkan dengan GND dan VCC ) [6].
TEORI Dalam penelitian ini digunakan beberapa perangkat elektronik yang akan mendukung sistem ini bekerja, diantaranya yaitu sensor suhu, ADC, Mikrokontroler dan LCD. Keempat komponen tersebut adalah kompoen inti dari sistem yang akan dibuat, disamping komponen-komponen pendukung lainnya. Sensor suhu adalah sensor yang digunakan untuk merubah besaran panas menjadi besaran listrik yang dapat di analisis besarannya. Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan, dengan nilai besarnya pengubahan adalah 10mV untuk setiap 10Celcius [1]. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan. Tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan ke sensor adalah sebesar 5 volt [2]. Perangkat yang kedua yaitu ADC dimana ADC yang digunakan adalah ADC 0804 dimana ADC 0804 merupakan piranti untuk mengubah tegangan analog ke data digital (analog to digital converter). Komponen utama ADC ini adalah IC 0804 yang memang dirancang khusus untuk keperluan ini. ADC 0804 ini memiliki 2 pin masukan yaitu pin V input (+) untuk tegangan polaritas positif dan V input (-) untuk tegangan polaritas negatif atau ground. ADC 0804 memerlukan pin untuk tegangan referensi dimana pada rancangan ini tegangan referensi diperoleh dari komponen resistor pembagi tegangan (voltage divider) dengan sebuah penyangga (buffer) opamp LM358. Keluaran ADC ini akan berbentuk data digital 8 bit yaitu D0 sampai D7. ADC juga disebut sebagai piranti masukan, artinya mikrokontroler mendapatkan data dari ADC [3]. Selanjutnya yaitu Mikrokontroler , Yang dimaksud dengan mikrokontroler adalah sebuah sistem mikroprosesor lengkap yang terkandung didalam sebuah chip yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara yang khusus. Mikrokontroler yang digunakan adalah AT89S51 yaitu mikrokontroler buatan ATMEL yang mudah ditemui di pasaran di Indonesia, yaitu dari keluarga STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
METODE Perancangan sistem merupakan langkah awal dalam pembuatan alat pengendali suhu ruang berbasis mikrokontroler AT89S51 yang disertai penghangat. Hal tersebut dimulai dari perancangan perangkat keras yang ditunjukkan dengan blok diagram pada gambar 1. LCD
SENSOR
ADC 004
MIKROKONT ROLER AT89S51
DRIVER BOHLAM
RELAY DRIVER KIPAS
Gambar 1. Blok Diagram Proses
434
Masruchin, dkk
SEMINAR NASIONAL VI SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010 ISSN 1978-0176 Setelah perancangan perangkat keras, dilanjutkan dengan perancangan perangkat lunak yang
ditampilkan melalui diagram alir pada gambar 2.
Mulai
Inisialisasi awal
Baca besar suhu terpantau
Tampilkan besarnya suhu dalam LCD
Bandingkan dengan suhu referensi
Apakah suhu terpantau < suhu referensi?
Apakah suhu terpantau > suhu referensi?
Matikan kipas
Hidupkan bola lampu
Matikan bola lamp
hidupkan kipas ya tidak
Gambar 2. Flowchart perangkat lunak
Masruchin, dkk
435
STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
SEMINAR NASIONAL VI SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010 ISSN 1978-0176 Setelah perancangan perangkat keras dan perangkat lunak dilakukan, maka tahap selanjutnya adalah pengujian alat tersebut apakah dapat bekerja dengan baik atau tidak.
HASIL DAN PEMBAHASAN Rangkaian lengkap sistem pengendali suhu ini adalah sebagai berikut
+5V
+5V
+5V
DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0
3
1K
2
82 2
3
1
9
+
19 LM358
CLKR
10K
1
1uF
VREF
4
CLK IN
150pF
AT89S51 11 12 13 14 15 16 17 18
1 CS 2 RD 3 WR 5 INTR
10
2K
GND
3
ADC0804
VC C
6 7 VIN (+) 8 VIN (-) AGND
2
-
LM 35
1
20
16K
+5V
21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 29 30
P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INTO P3.3/INT1 P3.4/TO P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD PSEN ALE/PROG
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
39 38 37 36 35 34 33 32
XTAL 12MHz
1 2 3 4 5 6 7 8
2 X C 30 pF
19 XTAL1 18 XTAL2 9 RST EA/VPP
+5V 10uF
31 10K
VCC +12V
BRIDGE 1A 1
7812
3
1
7805
3
+12V
1
VCC +5V
2 -
PLN
2
2
1 T3 5
3
220V AC
4 1 2 RELAY 12V DC
GND
1
8
3
4
3
-
4001 +5V
5
AC 220V
+ 4
TR TIP32 2
C 100uF/10V
TR TIP31
R1K 1
C 1000uF/25V
3
ke AC ke AC C 2200uF/25V
R 1K 2
Gambar 3. Rangkaian Kendali Suhu Ruangan
Sedangkan data hasil pengamatan sebagai berikut
Pada saat saklar dinyalakan, komponen-komponen pada implementasi sistem penghangat pada kendali suhu ruangan dengan sensor LM35 berbasis mikrokontroler AT89S51 akan aktif secara hardware maupun secara software. Rangkaian osilator akan memberikan pulsa yang akan mengaktifkan mikrokontroler AT89S51 dan reset secara otomatis akan memulai pengeksekusian program dalam flash memory AT89S51. Pertama program akan memulai proses inisialisasi dan mengirimkan data harga awal dari suhu yang ada dalam ruangan, suhu ambang yang diinginkan melalui port 3 dan port 0 AT89S51 ke pin DB0-DB7 LCD untuk ditampilkan selanjutnya. Sensor suhu LM35 akan mengindra suhu ruangan secara terus menerus ( real-time ). Data hasil pengindraan yang berupa tegangan ( data analog ), dimana untuk setiap kenaikan suhu 10C manghasilkan kenaikan tegangan sebesar 10 mVolt
Tabel 1. Data hasil pengamatan Suhu ( 0C )
Kipas
Lampu
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Mati Mati Mati Mati Mati Mati Mati Mati Mati Mati
Nyala Nyala Nyala Nyala Nyala Nyala Nyala Nyala Nyala Nyala
Suhu LCD ( 0C ) 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Suhu Termometer ( 0C ) 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
436
Masruchin, dkk
SEMINAR NASIONAL VI SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010 ISSN 1978-0176 dikirimkan ke ADC 0804 untuk dikonversikan menjadi data digital. Karena resolusi setiap bit pada ADC 0804 bernilai 0,098 volt ( 10 mvolt ) maka didapat persamaan
Tugas Akhir, ITS, Surabaya , (2006) hal 22. 5 .AGFIANTO E. P.,Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55, Penerbit Gava Media, Yogyakarta (2006). 6. JUMARI, dkk., Rancang Bangun Pengatur Catu Daya Tegangan Tinggi DC berbasis Mikrokontroler AT89S52, Skripsi S1 ( Seminar Nasional III SDM Tekhnologi Nuklir Batan, Yogyakarta ),( (2007), hal 204.
Kedua persamaan di atas, menyatakan bahwa setiap bit nilai digital hasil konversi adalah nilai dari suhu ruangan. Nilai suhu yang telah berupa data digital tersebut kemudian dikirimkan melalui pin DB0-DB7 ADC ke pin-pin port 2 AT89S51. Bila terjadi perubahan suhu ( penurunan maupun peningkatan suhu ), tampilan suhu ruangan pada LCD akan selalu diperbarui. Saat suhu ruangan lebih kecil dari batas suhu minimal bola lampu pada P0.1 akan menyala. Bila suhu ruangan diantara batas ambang maka kipas dan bola lampu mati. Pada P0.0 dan P0.1 akan diberikan logika 0 sehingga kedua beban akan mati. Sedangkan bila suhu ruangan berada diatas suhu batas maksimal maka P0.0 akan diberikan logika 1 sehingga kipas akan menyala. Implementasi sitem penghangat pada sistem kendali suhu ruang berbasis mikrokontroler AT89S51 menggunakan sensor LM35 ini akan bekerja terus-menerus dalam mengontrol suhu ruangan mulai saat saklar dinyalakan sampai saat saklar dimatikan.
Tanya-Jawab Pertanyaan: 1. Kenapa pake AT8951, apa bahasa program yang digunakan dan apa software pembanding. (Didik wahyudi) Jawaban : 1. Lebih murah dari mikro-nya ada, memori lebih besar dari jenis lain, bahasa yang digunakan menggunakan assembly, beberapa software pembanding C+,C++, program java.
KESIMPULAN. Sistem kendali suhu ruang berbasis mikrokontroler AT89S51 yang telah dibuat dapat mengendalikan suhu ruang pada kondisi ideal (24-28°C). Jika suhu ruang >28°C, maka sistem akan menghidupkan kipas dan mematikan lampu. Jika suhu ruangan <24°C, maka sistem kendali akan mematikan kipas dan menghidupkan lampu DAFTAR PUSTAKA 1. IRWAN, dkk, Sistem Pengendalian Suhu Menggunakan AT89S51 dengan Tampilan di PC, Skripsi S1 Teknik Elektro UGM, Yogyakarta, ( 2006). 2. .AGUNG F. R. dkk, 2009 Sistem Kendali Suhu Ruangan Berbasi Mikrokontroler AT8951 ,(Jurnal Kaunia Fak.Sains dan Teknologi, 2009), UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta (2009) 3. SULHAN S., Mudah danMmenyenangkan Belajar Mikrokontroler, Penerbit Andi Offset, Yogyakarta, (2006). 4. RATNS P.W, Rancang Bangun Sistem Kontrol dan Monitoring Suhu Ruangan Via Telefon, Masruchin, dkk
437
STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
SEMINAR NASIONAL VI SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010 ISSN 1978-0176
STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
438
Masruchin, dkk
