Desain Dan Realisasi Sistem Pengendali Konveyor Menggunakan Sensor ...

DESAIN DAN REALISASI SISTEM PENGENDALI KONVEYOR
MENGGUNAKAN SENSOR OPTIK BERBASIS MIKROKONTROLER
AT89C51


Warsito, Sri Wahyu Suciyati dan Junaidi
Jurusan Fisika FMIPA Universitas Lampung
Jl. Sumantri Brojonegoro No.1 Bandar Lampung 35145
Email : warsito@unila.ac.id

ABSTRACK
This research explain about system of controller of conveyor used in PT. Coal-
Mine of Sour Hill ( Persero) of Port of Tarahan Float to use mikrokontroller
AT89C51 stringed up with infra-red censor.

Infra-Red censor function as consignor of sinyal of input which can determine to
work or do not it is mikrokontroller. Mikrokontroler will work when infra-red ray
blocked by train of during 15 second. Infra-Red Transmitter formed with network
of multivibrator astabil use IC NE555. While it’s infra-red receiver use fotodioda
of type of A-394HB which the number by saklar is electronics ( transistor of
BD139 and BC108).

Alarm will be set by a life first time in a time gap 30 second after blocked infra-
red censor. Later;Then first conveyor, second conveyor, third conveyor and so on
with time delay 15 second. After the system will die ( mikrokontroler in position
reset) after infra-red censor shall no longger be blocked ( hitting infra-red
receiver) during 60 second.

1. PENDAHULUAN
Konveyor merupakan suatu alat yang
baik secara manual maupun otomatis.
digunakan untuk tujuan peng- angkutan.
Saat ini sistem kontrol yang
Penggunaan konveyor juga dilakukan
digunakan masih dipandang mahal
untuk efisiensi waktu. Konveyor di dan selalu memakai produk luar
industri digunakan untuk mengangkut
negeri. Hal inilah yang
bahan produksi yang akan diproses melatarbelakangi dilakukannya
lebih lanjut atau mengangkut barang penelitian tentang konveyor.
hasil produksi. Konveyor yang ada
biasanya selalu dalam keadaan hidup
Simulasi dilakukan menggunakan arus
dan terus berjalan meskipun belum ada
searah dan arus bolak-balik. Arus
benda hasil produksi, maka yang terjadi
searah digunakan untuk mengaktifkan
adalah pemborosan energi.
relay dan alarm, sedangkan arus
Dalam aplikasinya konveyor diputar bolak-balik digunakan untuk sumber
dengan menggunakan motor listrik motor listrik yang akan memutar
yang dikendalikan oleh sistem kontrol
konveyor.

---

otomatisasinya dilakukan langsung
Pada sensor inframerahnya kami oleh manusia setiap kali sistem
menggunakan LED Inframerah
tersebut bekerja. Sedangkan sistem
(transmiter) dan photodioda (receiver).
kontrol otomatis dapat terealisasi
Untuk mengontrol konveyor tersebut dengan suatu sistem cerdas, artinya
kami menggunakan mikrokontroler keluaran akan mencatu masukan
AT89C51 dan menggunakan
secara otomatis sampai tujuan
pemrograman Turbo Assembler.
keluaran tercapai (reference output).


Realisasi suatu sistem kontrol
1.1 Sistem Kontrol
otomatis memerlukan suatu nilai
masukan referensi, baik dalam
Suatu sistem dapat diklasifikasikan ke
perumusan maupun pemberian nilai
dalam dua jenis, yaitu sistem berumpan
konstanta sebagai acuan sistem untuk
maju dan sistem berumpan balik. menuju kestabilan (Warsito dan
Sistem berumpan maju dicirikan Yuliansyah, 2004).
dengan tidak adanya komponen balikan


(feedback) di dalam sistem tersebut.
1.2 Mikrokontroler AT89C51
Keluaran dari sistem tersebut selalu
menjadi besaran penting bagi sistem
Mikrokontroler AT89C51merupakan
tersebut. Sistem berumpan maju dapat
mikrokontroler CMOS 8 bit dengan 4
pula dikatakan sebagai sistem KByte Flash Programmable and
pengukuran, (Gambar 1) (Warsito, Erasable Read Only Memory
2003).

(PEROM). Mikrokontroler ber-


teknologi memori non-volatile
Input
Proses
Output
berkecepatan tinggi dari atmel ini


kompatibel dengan mikrokontroler

Gambar 1. Sistem berumpan maju
MCS-51.


Sistem berumpan balik memiliki Mikrokontroler AT89C51 memiliki
komponen balikan, yaitu keluaran dari
memori yang terdiri dari RAM
sistem akan menjadi bagian masukan
internal dan Special Function Register
pada proses berikutnya, (Gambar 2). (SFR). RAM internal berukuran 128
Sistem ini juga disebut sistem byte dan beralamatkan 00H – 7FH
pengontrolan. Pengontrolan akan serta dapat diakses menggunakan
berakhir apabila sistem tersebut telah
RAM address register. RAM internal
stabil.
terdiri dari 8 buah register (R0 – R7)

yang disebut bank register. Special

Function Register berjumlah 21 buah
input

output
Proses
berada pada alamat 80H – FFH

(Budiharto, 2004).


Feedback

Mikrokontroler AT89C51 memiliki


40 pin, 32 pin diantaranya adalah pin
Gambar 2. Sistem berumpan balik
untuk keperluan port paralel. Sebuah

port paralel terdiri atas 8 pin (8 bit),
Sistem kontrol terbagi dalam dua jenis,
sehingga terdapat 4 kelompok port
yaitu sistem manual dan otomatis. paralel, yang masing-masing disebut
Sistem manual merupakan sistem yang
Port 0 (P0), Port 1 (P1), Port 2 (P2)

---

dan Port 3 (P3). Nomor dari masing-
positip dari sebuah baterai, sedangkan
masing port paralel dimulai dari 0 kutub negatip fotodioda dihubungkan
sampai 7. Gambar 3 merupakan dengan bagian negatif baterai, maka
diagram pin untuk mikrokontroler terjadi hubungan yang dinamakan
AT89C51 (Eko Putra, 2002).
"forward bias". Dalam keadaan

forward bias, di dalam rangkaian itu

timbul arus listrik yang disebabkan

oleh kedua macam pembawa muatan.

Jadi arus listrik yang mengalir di

dalam Sambungan p-n disebabkan

oleh gerakan hole dan gerakan

elektron. Arus listrik itu mengalir
searah dengan gerakan hole, tapi

berlawanan arah dengan gerakan

elektron.




Apabila bagian positif fotodioda
dihubungkan dengan kutup negatip

baterai dan bagian negatif fotodioda

dihubungkan dengan kutub positip
baterai, maka sekarang terbentuk
Gambar 3. Diagram pin pada
hubungan yang dinamakan "reverse
mikrokontroler AT89C51
bias". Dengan keadaan seperti ini,

maka hole (pembawa muatan positip)
1.3 Sensor Inframerah
dapat tersambung langsung ke kutub
positip, sedangkan elektron juga


langsung ke kutub positip. Jadi, jelas
Terdiri dari dua buah rangkaian, yaitu
di dalam Sambungan p-n tidak ada
rangkaian transimitter dan receiver
gerakan pembawa muatan mayoritas
inframerah. Rangkaian transmitter
baik hole maupun elektron.
inframerah dibentuk menggunakan Sedangkan pembawa muatan
rangkaian astabil multivibrator dengan
minoritas (elektron) di dalam bagian P
IC NE 555. Rangkaian ini mampu bergerak berusaha mencapai kutub
menghasilkan gelombang carrier positip baterai.
(pembawa) dengan batasan 32 – 45

KHz.


Demikian pula pembawa muatan

minoritas (hole) di dalam bagian N
Rangkaian
receiver inframerah
juga bergerak berusaha mencapai
terbentuk menggunakan fotodioda tipe
kutub negatip. Karena itu, dalam
A-394HB yang dioperasikan secara keadaan reverse bias, di dalam
reverse bias.
Sambungan p-n terdapat arus yang


timbul meskipun dalam jumlah yang
Fotodioda merupakan sensor optik. sangat kecil (mikro ampere). Arus ini
Terdapat dua operasi pada fotodioda,
sering disebut dengan reverse
yaitu fordward biased dan reverse
saturation current atau leakage
biased. Apabila bagian positif
current (arus bocor).
fotodioda dihubungkan dengan kutub

---

1.4 Sinar Inframerah
2.2 Rancangan Penelitian


Sinar inframerah dihasilkan dari a. Perancangan Sensor
getaran atom pada suatu bahan seperti

bahan untuk light emitting dioda (LED).
Sensor dirancang dengan meletakkan
Frekuensi sinar inframerah berkisar bagian transmitter inframerah yang
antara 3x1011 – 3,9x1014 Hz dengan saling berseberangan dengan receiver
panjang gelombang berkisar antara inframerah. Transmitter inframerah
7,7x10-7 – 10-3 meter.
terdiri dari rangkaian IC 555 yang

berfungsi sebagai pembawa frekuensi
Dalam aplikasi sensor agar diperoleh
dengan batasan 32 KHz – 42 KHz.
jangkauan yang relatif jauh, maka Detektor (receiver) terangkai dengan
digunakan gelombang pembawa menggunakan fotodioda tipe A-
(carrier) yang menghasilkan frekuensi
394HB yang berfungsi sebagai
tertentu. Sinar inframerah ini dihasilkan
pensuplai tegangan ke relay. Ketika
oleh unsur Si dan HgCdTe.
cahaya inframerah terhalang oleh

benda, maka transistor akan
menghubungkan arus ke port P3.1

mikrokontroler sebagai masukan

sensor. Pemilihan inframerah dalam
penelitian ini didasari pertimbangan,

jangkauan cahaya inframerah

memiliki radius intensitas relatif jauh

dan tidak mengganggu pandangan

mata manusia.



b. Perancangan Alarm dan

Konveyor



Alarm dirancang dengan tujuan
Gambar 4. Spektrum cahaya dan
pengamanan dan keselamatan pekerja.
respon mata manusia ( Diambil dari
Alarm akan hidup pertama kali dalam
http://alds.stts.edu)
selang waktu ± 30 detik ketika

mikrokontroler aktif. Dengan aktifnya

alarm ini diharapkan dapat
2. METODE PENELITIAN
memberikan informasi kepada para

pekerja bahwa sistem akan mulai
2.1 Alat dan Bahan
bekerja. Sehingga para pekerja yang

ada di lingkungan konveyor ( sedang
Alat dan bahan yang digunakan dalam
mengontrol atau memperbaiki
penelitian ini adalah : IC konveyor ) lebih berhati-hati.
mikrokontroler AT89C51, IC NE555,
Perancangan konveyor dibuat
IC LM7805, fotodioda tipe A-394HB,
menggunakan batang alumunium dan
LED inframerah, relay 6 volt, transistor,
seng. Sabuk konveyor kemudian
resistor, kapasitor, kristal 12 MHz, diputar oleh motor listrik
Motor AC, batang alumunium, berspesifikasi 220 VAC. Dalam
lembaran seng, bor listrik, multimeter
penelitian ini digunakan dua buah
dan komputer.
motor listrik yang hidup secara

---

kontinyu dengan tujuan penghematan

Mulai
energi listrik.


Tidak


c. Perancangan Program Pada
Apakah P3.1 =1 ?
Mikrokontroler AT89C51



Mikrokontroler AT89C51 berfungsi
Ya

sebagai pengontrol dan pengendali
Hidupkan Alarm (P0.0)
sinyal masukan alarm dan motor listrik.

Program tambahan dibuat untuk
kondisi khusus, yaitu saat kereta api

melintasi dan menghalang cahaya
Tunda 30 detik

inframerah, maka sistem bekerja.


Bahasa pemograman yang digunakan
Matikan Alarm (P0.0)
adalah Turbo assembler yang kemudian

diuji menggunakan program topview
simulator (frontline elektronics put ltd)

sebagai simulator perangkat keras dari

Tidak
Apakah P3.1 =1 ?
mikrokontroler AT89C51.



Ya
Gambar 5 berikut merupakan blok
diagram dari sistem pengendali
Hidupkan Konveyor 1
(P0.1)
konveyor :





Tunda 15 detik

Alarm &

Sensor
AT89C51
Relay
Konveyor





Tunda 60
Gambar 5. Blok diagram sistem
detik lalu
Tidak
Apakah P3.1 =1 ?
matikan
pengendali konveyor

sistem




Ya
Dari diagram blok di atas,
Hidupkan Konveyor 2
mikrokontroler akan bekerja setelah
(P0.2)
sensor inframerah terhalang oleh objek

(kereta api). Kemudian relay aktif dan

menghubungkan tegangan AC ke motor

Tidak
Apakah P3.1 =1 ?
listrik.




Ya

Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada

Hidupkan Seluruh
diagram alur penelitian berikut :
Konveyor

Selesai





Gambar 6. Diagram alur penelitian

---

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Data karakteristik fotodioda tipe A-394HB terhadap perubahan jarak

3

2.5
l
t
)

o
v
2
(

n
a 1.5

ng
a
1
g

0.5
Te

0

0
20
40
60
80
100 120
140
160 180 200 220
240
260 280 300

Jarak (cm)


Gambar 7. Data karakteristik fotodioda tipe A-394HB terhadap perubahan jarak


Dari grafik di atas, diperoleh nilai

yang tidak linier. Hal ini disebabkan

oleh faktor intensitas cahaya luar

yang ikut tertangkap oleh detektor

inframerah. Ketidaklinieran antara

perubahan jarak terhadap nilai

Input
tegangan keluaran dari detektor juga

dapat disebabkan oleh faktor catu

daya yang diberikan. Catu daya yang

digunakan hanya menggunakan
Gambar 8. Rangkaian transistor
sebuah baterai 9 Volt yang kemudian
sebagai saklar
dirangkai dengan sebuah IC

regulator LM 7805. Diperkirakan

pada saat pengambilan data, nilai
Karena nilai arus yang terlalu kecil
arus dari baterai berkurang, sehingga
( 0,14 mA), maka keluaran dari
menyebabkan suplai arus ke detektor
fotodioda tidak dapat langsung
juga ikut berkurang. Pada posisi
dihubungkan dengan pin P3.1
terhalang (inframerah tidak sebagai pin masukan sensor, tetapi
mengenai fotodioda), besar tegangan
harus dikuatkan terlebih dahulu.
keluaran dari fotodioda tipe A-
Mikrokontroler akan aktif (bekerja)
394HB adalah 4,86 volt untuk setiap
apabila pada pin P3.1 mendapat
perubahan jarak.
sinyal masukan aktif tinggi.
Mikrokontroler tipe AT89C51 akan

aktif apabila mendapat tegangan

3.2 Transistor sebagai saklar
sebesar 1,9 volt sampai 5,5 Volt


untuk kondisi high (logika 1) dan -
Rangkaian transistor sebagai saklar
0,5 volt sampai 0,9 Volt untuk
tersususn atas dua buah transistor,
kondisi low (logika 0).
yaitu tipe BD139 dan tipe BC108

sebagai saklar. Seperti terlihat pada
Gambar 8 berikut :

---

3.3 Rangkaian Pengendali Alarm
saat program dijalankan dan
dan Konveyor
menghidupkan alarm dan konveyor

adalah 0 Volt dengan arus sebesar
Rangkaian pengendali alarm dan
82,7 mA.
konveyor dibuat sederhana yang

terdiri dari rangkaian pensaklaran
4. Kesimpulan
menggunakan sebuah transistor tipe

A 733 dan dua buah resistor yang
Alat pengendali konveyor yang telah
terhubung ke relay 5 Volt, (Gambar
dibuat terbukti mampu mengendali
9).
konveyor. Berdasarkan pembahasan

yang telah diberikan sebelumnya,
didapat beberapa kesimpulan sebagai

berikut :
Dari Port 0
1. Transmitter dan receiver

inframerah dapat bekerja dengan

baik pada jarak ± 3 meter.
2. Tegangan keluaran fotodioda

sebesar +4,86 Volt dengan arus
Gambar 9 Rangkaian Pensaklaran
sekitar 0,14 mA pada saat cahaya
Alarm dan Konveyor
inframerah terhalang dan +1,93

Volt dengan arus 0,14 mA pada
Semua pin keluaran dari
saat cahaya inframerah tidak
mikrokontroler AT89C51 dalam
terhalang.
keadaan aktif tinggi (sama dengan
3. Mikrokontroler akan bekerja
tegangan Vcc) pada saat belum
apabila tegangan pada port 3.1
diisikan program. Pada gambar di
logika satu selama ± 15 detik dan
atas transistor akan aktif apabila pada
akan reset dalam waktu ± 60
kaki basis mendapat tegangan rendah
detik setelah port 3.1 benilai
(logika 0). Berdasarkan hasil
logika nol.
pengukuran dengan multimeter,
tegangan yang masuk pada kaki basis

DAFTAR PUSTAKA

Anonimous, 2006,
Teknik Remot Kontrol dengan Inframerah,
http://alds.stts.edu.
Budiharto, W., 2004, Interfacing Komputer dan Mikrokontroler, Gramedia,
Jakarta.
Eko Putra, A., 2002, Belajar Mikrikontroler AT89C51/52/55 ( Teori dan
Aplikasi), Gava Media, Yogyakarta.
Nalwan, A. P., 2003, Teknik Antarmuka dan Pemograman Mikrokntroler
AT89C51, Gramedia, Jakarta.
Suhata, 2005, Aplikasi Mikrokontroler Sebagai Pengendali Peratan Elektronik
Via Line Telepon, PT Elex Media Komputindo, Jakarta.
Warsito, 2003, Bahan Ajar Teori Sistem, tidak diterbitkan.
Warsito dan Yuliansyah D., 2004, Desain dan Realisasi Prototive Sistem
Conveyor Yang Dikendalikan Oleh Sebuah PC Berbasis PPI8255, Jurnal
Informatika Darmajaya, Vol.2, No.1, 67-77, Juni 2004.

---