Sistem Pengendalian Suhu Menggunakan At89s51 Dengan Tampilan Di Pc

Sistem Pengendalian Suhu Menggunakan AT89S51
dengan Tampilan di PC
Irwan1, Bambang Sutopo2
1 Mahasiswa S-1 Jurusan Teknik Elektro UGM
2 Dosen Pembimbing, Staf Pengajar di Jurusan Teknik Elektro UGM

ABSTRACT

The application of temperature controlling can be met in many fields. The
purpose of this final assignment is the result of temperature in plant can be set and
presented in computer. This system exploits ability of AT89S51 microcontroller in
data aquisition and taking decision. The range of temperature which can be
controlled in this system is 230 Celcius up to 400 Celcius.

Observation result with thermometer shows this system can maintain
temperature desired at around censor area in radius 2 cm, for the censor area
bigger than radius 2 cm, the temperature measured is different.

INTISARI

Aplikasi pengendalian suhu banyak ditemui dalam berbagai bidang. Tujuan
dari tugas akhir ini adalah hasil suhu di ruangan bisa diset dan ditampilkan di
komputer. Sistem yang dibuat ini memanfaatkan kemampuan mikrokontroler
AT89S51 dalam akuisisi data dan mengambil keputusan. Kawasan suhu yang bisa di
kendalikan adalah 230 Celcius sampai dengan 400 Celcius.

Hasil pengujian dengan termometer menunjukan sistem dibuat ini mampu
mempertahankan suhu yang dikehendaki pada daerah di sekitar sensor dalam radius
2 cm, untuk radius lebih besar 2 cm dari sensor suhu, suhu yang terukur oleh
termometer adalah berbeda.
Kata kunci: suhu, mikrokontroler

1. Pendahuluan

Penggunaan mikrokontroler sangat luas, tidak hanya untuk akuisisi data
melainkan juga untuk pengendalian di pabrik-pabrik, kebutuhan peralatan kantor,
peralatan rumah tangga, automobil, dan sebagainya. Hal ini disebabkan
mikrokontroler merupakan sistem mikroprosesor (yang didalamnya terdapat CPU,
ROM, RAM dan IO) yang telah terpadu pada satu keping, selain itu
komponennya(AT89S51) murah dan mudah didapatkan di pasaran.

Pengambilan aplikasi tentang suhu ini didasarkan pada besarnya pengaruh
suhu yang tidak hanya sebagai noise pada dunia elektronika tapi juga pengaruh pada
dunia kesehatan (inkubator bayi, pembunuhan bakteri e-coli pada suhu 370 Celcius,
dll), hasil kualitas produksi (hasil perkebunan, pertanian, peternakan, dll), sistem
keamanan gedung, dll. Mengamati kebanyakan aplikasi suhu berada dalam ruangan

---

maka suhu yang ingin dimonitor itu ditempatkan berada dalam sebuah ruangan yang
hampir tertutup sehingga untuk diterapkan pada aplikasinya, sistemnya hanya
membutuhkan sedikit modifikasi. Jadi salah satu penerapan dari mikrokontroler
adalah digunakan sebagai piranti pengolah dan pengendali data pada alat
pengendalian suhu.

2. Metodologi Penelitian
Metodologi yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Merancang dan membuat plant suhu
2. Menguji transduser suhu (LM 335).
3. Merancang dan menguji rangkaian pengemudi lampu halogen DC 35W 12 V
dan kipas 12 V.
4. Merancang dan menguji rangkaian penggerak motor DC yang merupakan
aktuator pintu.
5. Merancang dan menguji AT89S51 untuk akuisisi data dengan komunikasi
serial dari PC dan transduser suhu serta sebagai sistem pengendali.
6. Merancang dan menguji hasil tampilan di PC dengan menggunakan bahasa
pemrograman Delphi
7. Menguji kinerja sistem secara keseluruhan serta mengambil data dari hasil
pengujian.

3. Hasil Implementasi dan Pembahasan

Sistem

ADC
Minimal
LM 335
Penguat
0804
RS -232
PC
AT89S51


Untai
Untai
Untai
Untai
Untai
Tranduser
pengkondisi
Pengolah
pengkondisi
Penampil
isyarat

isyarat

PWM

Plant
Pintu

Suhu
Lampu,

Kipas
Gambar 1 Blok diagram sistem

2

---

3.1 Rangkaian pengkondisi isyarat untuk masukkan ADC


Gambar 2 Rangkaian pengkondisi isyarat masukkan ADC


Range suhu pengendalian adalah 230 Celcius - 400 Celcius, karena step ADC
8 bit hanya 256 step maka perlu dibuat pembatasan dimana saat 200 Celcius sama
dengan 0 V dan saat 450 Celcius tegangan output adalah 5,12V. Saat 200 Celcius,
keluaran tegangan sensor adalah 2,93 V, sehingga perlu dibuat penjumlahan
keluaran sensor dengan tegangan referensi sebesar -2,93V

3.2 Rangkaian pengemudi lampu dan kipas


Port 2.2






Port 2.3 & 2.4

Gambar 3 Rangkaian pengemudi kipas
Gambar 4 Rangkaian pengemudi lampu


Pengendalian redup terangnya lampu, pelan cepatnya putaran kipas dengan
menggunakan PWM (Pulse Width Modulation) yang dibangkitkan dari
mikrokontroler. Kipas yang digunakan terdiri dari dua buah, yaitu satu sebagai
penyedot udara luar ke dalam agar masuk ke plant sedangkan kipas yang lain untuk
menyedot udara dari dalam keluar.

3

---

3.3 Rangkaian pengemudi pintu

Port 2.0
Port 2.1

Gambar 5 Rangkaian penggerak pintu


Tujuan rangkaian ini (gambar 5) adalah untuk menggerakkan 2 buah motor
DC pengeser pintu. Pergerakan motor adalah bersamaan dan dengan arah yang
sama. Motor dipasang paralel pada rangkaian H-bridge. Cara kerja rangkaiannya,
jika ingin mematikan motor, dari kaki mikrokontroler memberikan logika low pada
kaki enable / disable, begitupula sebaliknya jika ingin menjalankan motor, dari kaki
mikrokontroler memberikan logika high, sedangkan untuk putaran arah motor yang
berlawanan, juga menggunakan cara yang sama, dengan memberikan logika high /
low dari mikrokontroler pada kaki putar kiri / kanan.

Int 0/1

Gambar 6 Rangkaian deteksi keadaan pintu

4

---

Dalam rancangan deteksi keadaan pintu, kedua pintu tutup dan buka
bersamaan, pendeteksian bersamaan dengan menggunakan IC 74LS32 (gerbang Or),
saat level logika salah satu optocoupler masih high (optocoupler dilewati pintu,
rangkaiannya akan mengeluarkan logika low agar bisa sebagai sinyal interupsi
transisi di pin interupsi eksternal AT89S51) menandakan bahwa masih ada pintu
yang belum menutup/membuka.

3.4 Perangkat lunak AT89S51


Start
Insialisasi Baud rate serial


Inisialisasi

Tidak

Interupsi

Serial?
Tidak

Input

Ya
Serial?

Tidak
Register

Ya
RI = 1?


1. Baca serial (seting suhu)
2. Baca ADC .
Ya


3. Tentukan besar error.
Terima Data
Kirim Data


Aktuator bekerja sesuai kondisi

Return Interupt

Tidak
Ya

Cuplik?

Gambar 7 Flowchart komunikasi serial
Gambar 8 Flowchart sistem pengendalian



Saat belum ada seting suhu dari komputer kondisi kipas, lampu dan motor
dalam keadaan disable. Setelah ada seting dari komputer, maka mikrokontroler
mengerjakan pengendalian untuk mempertahankan suhu yang di seting sampai ada
setingan suhu lain.

Pengendalian dilakukan dengan menggunakan logika if-then, untuk
mempermudah pemrograman, data input (suhu yang diset dan tingkat error) dan
output (aksi, yang terdiri dari aksi lampu, aksi kipas dan aksi pintu) harus
dikelompokan. Aturan - aturan didapat dengan percobaan aksi lampu, yaitu pada tiap

5

---

PWM yang dibangkitkan mikrokontroler ke lampu, suhu pada plant adalah berapa
maksimumnya.

Rutin waktu pencuplikan fungsinya untuk membandingkan nilai suhu
sekarang dengan suhu seting dari komputer pada waktu tertentu terus menerus,
selama aksi jika waktu pencuplikan belum terjadi, maka aksi aktuator akan terjadi
terus, sampai tercapai waktu pencuplikan maka akan terjadi lompatan ke rutin
perbandingan seting dengan nilai suhu sekarang. Rutin pencuplikan diset 1 detik,
waktu pencuplikan tidak boleh terlalu lama dan tidak boleh terlalu cepat. Terlalu
cepat akan mengakibatkan pengemudi lampu dan kipas tidak bekerja dengan baik
(responnya tidak bagus)

3.5 Hasil Tampilan di PC


Gambar 9 Tampilan di PC

Dalam
perancangan
tampilan
interface di komputer harus user friendly,
sederhana dan user langsung bisa mengerti cara penggunaannya. Suhu yang dapat
ditampilkan ordenya satu desimal di belakang koma.




6

---

3.6 Hasil Pengujian

Tabel 1 Ukuran Suhu yang tertampil di PC
Suhu Lingkungan = 260 Celcius
Suhu seting pada PC Suhu di termometer
Suhu termometer
Suhu tertampil di
(Celcius)
dekat sensor
jauh dari sensor
PC(Celcius)
260 260 260 260
270 270 260 270
280 280 270 280
290 290 27,50 290
300 300 280 300
310 310 28,50 310
320 320 290 320
330 330 300 330
340 340 30,50 340
350 350 310 350
360 360 320 360
370 370 32,50 370
380 380 330 380
390 390 340 390
400 400 34,50 400

Suhu lingkungan = 290 Celcius
Suhu seting pada PC Suhu di termometer
Suhu termometer
Suhu tertampil di
(Celcius)
dekat sensor
jauh dari sensor
PC(Celcius)
290 290 290 290
300 300 300 300
310 310 30,50 310
320 320 310 320
330 330 31,50 330
340 340 320 340
350 350 330 350
360 360 33,50 360
370 370 340 370
380 380 34,50 380
390 390 350 390
400 400 360 400



Hasil pengendalian diatas sudah pernah diuji pada suhu lingkungan (260 -
290) Celcius. Sistem pengendalian suhu ini mampu mempertahankan suhu yang
dikehendaki pada radius 2 cm dari sensor.






7

---

Kesimpulan

1. Sistem pengendalian suhu dengan AT89S51 ini mampu mempertahankan
suhu yang dikehendaki pada daerah di sekitar sensor.

2. Hasil pengendalian dilakukan pada 1 titik plant atau pada daerah didekat
sensor suhu, untuk area di plant yang letaknya agak jauh dari sensor suhu,
suhu yang terukur oleh termometer adalah berbeda.


Daftar Pustaka

Eko, Agfianto Putra, 2002, Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55, Penerbit Gava
Media.
Franco, Sergio, 1988, Design With Operational Amplifiers And Analog Integrated
Circuits, McGraw-Hill.
Intel , 1994, MCS 51 Microcontroller Family User’s Manual.
Johnson , Curtis D., 2000, Process Control Instrumentation Technology, Prentice-
Hall International, Inc.
Malik, Moh. Ibnu & Anistardi, 1997, Bereksperimen dengan Mikrokontroler
8031, PT. Elex Media Komputindo, Jakarta.
Nalwan, Paulus Andi, 2003, Teknik Antarmuka dan pemrograman AT89C51, PT.
Elex Media Komputindo, Jakarta.
Tocci, R., J., 1998, Digital Systems Principles and Applications Englewood Cliffs,
N.J.:Prentice Hall.


8

---