Click here to load reader

Pengendali Keran Wudhu

  • View
    1.959

  • Download
    4

Embed Size (px)

Text of Pengendali Keran Wudhu

SISTEM KENDALI KERAN WUDHUK MENGGUNAKAN SENSOR PIR BERBASIS MIKROKONTROLER AT89C2051Disusun oleh ANGGA NUR ABU YAZIDTeknik Elektro Universitas Negeri Jakarta

ABSTRAK Sistem keran ini digerakkan secara manual oleh manusia dengan cara memutar atau menggerakkan keran ke atas atau ke bawah. Namun sistem keran secara manual ini memiliki kelemahannya yaitu keran yang mudah rusak dan pemborosan air dikarenakan kelalaian menutup keran. Dengan memanfaatkan sensor Passive Infrared (PIR) sebagai pendeteksi objek berupa anggota tubuh manusia dan mengirimkan sinyal tersebut ke Mikrokontroler AT89C52051 sebagai pusat pengendalinya. Mikrokontroler ini akan mengirimkan instruksi untuk menggerakkan solenoid valve yang berfungsi sebagai katup aliran air. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sensor PIR ini dapat mendeteksi objek dalam jarak maksimum 3 meter. Ketika sensor PIR menerima radiasi panas dari objek, maka solenoide valve membuka katub untuk mengalirkan air. Di samping itu dibutuhkan debit air tertentu untuk dapat mengaktifkan solenoide valve. Kata Kunci : Keran, PIR, dan Mikrokontroler AT89C51 1. Sensor Proximity 2. Sensor Sinar 3. Sensor Ultrasonik 4. Sensor Tekanan 5. Sensor Suhu Dengan memanfaatkan suatu mikrokontroler sebagai pusat pengendalinya, maka dapat diperoleh suatu sistem pengendalian keran yang lebih efektif dan efisisen dalam pengoperasiannya. 2. SENSOR PASSIVE INFRARED (PIR) Cahaya merupakan suatu bentuk radiasi dari gelombang elektromagnetik yang pada prinsipnya sama dengan gelombang radio, misalnya infrared, ultraviolet, dan sinar-X. Pada dasarnya yang membedakannya adalah panjang gelombang dan frekuensinya. Panjang gelombang dari cahaya tampak yakni 400 nm hingga 800 nm, dan ultraviolet memiliki panjang gelombang lebih pendek dari 400 nm [2]. Hubungan antara frekuensi dan panjang gelombang dapat dirumuskan dengan persamaan 1. 1. PENDAHULUAN

c f

Keran merupakan salah satu katup yang digunakan

(1) sebagai saklar untuk menutup dan membuka aliran air. Namun peralatan ini sangat mudah mengalami kerusakan dikarenakan kurang bijak dalam mengoperasikannya. Di samping itu kerusakan dan kelalaian dalam penggunaan keran tersebut akan berdampak kepada pemborosan air. Transduser adalah piranti atau alat yang berfungsi mengubah parameter fisis seperti suhu, tekanan, berat, magnetik, optik, kimia kedalam isyarat listrik yaitu tegangan dan arus. Bentuk Transduser sangat bergantung kepada penomena fisis yang ada. Parameter yang sama dapat ditentukan dengan berbagai tipe transduser yang berbeda.[1]. Sensor adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi dan sering berfungsi untuk mengukur magnitude sesuatu. Sensor adalah jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah variasi mekanis, magnetis,

panas, sinar dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor biasanya dikategorikan melalui pengukur, diantaranya adalah : Dimana : c adalah kecepatan cahaya 3.108 m/s adalah panjang gelombang dalam meter adalah frekuensi dalam Hertz LED (Light Emiting Dioda) infrared adalah suatu komponen yang tersusun dari sambungan PN yang akan memancarkan cahaya bila dialiri arus dengan bias maju. Proses pancaran cahaya berdasarkan perubahan tingkat energi ketika elektron dan lubang bergabung atau berekombinasi di daerah N pada saat LED dibias maju. Selama perubahan energi ini, proton akan dibangkitkan, sebagian akan diserap oleh bahan semi konduktor dan sebagian lagi akan dipancarkan sebagai energi cahaya. Tingkatan energi dari proton dinyatakan dengan persamaan 2.

E

hc

.(2)

Dimana : E adalah energi dalam elektron volt c adalah kecepatan cahaya panjang gelombang

h konstanta plank ( 6,62.10-34 Js) Infra merah dapat digunakan baik untuk memancarkan data maupun sinyal suara. Keduanya membutuhkan sinyal carier untuk membawa sinyal data maupun sinyal suara hingga sampai pada receiver. Untuk transmisi sinyal suara biasanya digunakan rangkaian voltage to frekwensi converter yang berfungsi untuk mengubah tegangan sinyal suara menjadi frekuensi. Infra merah merupakan radiasi yang tidak tampak pada daerah spektrum elektromagnetik yang mempunyai panjang gelombang antara 750 nm sampai 1000 m. Detektor panas memiliki respon terhadap sumber panas yang timbul dari suatu radiasi tertentu dan hasilnya diukur dengan peralatan temperatur. Tiga jenis detektor panas yang paling banyak dipakai adalah bolometer, thermocouple dan pyroelectric. Untuk masing masing detektor yang telah disebutkan, penyerapan radiasi menimbulkan perubahan suhu pada detektor yang menyebabkan terjadinya perubahan fisik dari bahan penyusunnya. Untuk bolometer misalnya, akan terjadi perubahan resistansi (tahanan) listrik.

1 +Radiasi infra merah berada pada spektrum elektromagnetik dengan panjang gelombang lebih besar daripada cahaya tampak. Radiasi infra merah tidak dapat dilihat tapi dapat dideteksi. Benda yang dapat memancarkan panas berarti memancarkan radiasi infra merah. Benda benda ini termasuk makhluk hidup seperti binatang dan tubuh manusia. Tubuh manusia dan binatang dapat memancarkan radiasi infra merah terkuat yaitu pada panjang gelombang 9,4 m. Radiasi infra merah yang dipancarkan inilah yang menjadi sumber pendeteksian bagi detektor panas yang memanfaatkan radiasi infra merah. 3. METODOLOGI Metodelogi yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Studi literatur Tahapan ini mempelajari teori-teori dasar yang menunjang, yaitu tentang gelombang infra merah, teori mikrokontroler AT89C2051, relai, katup solenoid, bahasa assembly MCS-51. 2. Perancangan sistem Pada tahap perancangan ini terdiri dari perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak.

-+ IR -+ RG

2 +-

Perangkat keras dirancang sesuai diagram blok yang dibuat, serta pengujian pada papan PCB (Printed

3

Gambar 1 Diagram internal rangkaian sensor PIR PIR sensor mempunyai dua elemen sensing yang terhubungkan dengan masukan dengan susunan seperti yang terdapat dalam Gambar 1 Jika ada sumber panas yang lewat di depan sensor tersebut, maka sensor akan mengaktifkan sel pertama dan sel kedua sehingga akan menghasilkan bentuk gelombang seperti ditunjukkan dalam Gambar 2 Sinyal yang dihasilkan sensor PIR mempunyai frekuensi yang rendah yaitu 0,2 5 Hz. [3]

3. PCB 4. Pada yang

Gambar 2. Arah jangkauan gelombang sensor PIR Circuit Board). Perangkat lunak dirancang dengan menggunakan assembly MCS-51. Pembuatan perangkat keras Tahapan ini meliputi tata letak komponen, pembuatan dan penyolderan komponen pada PCB. Pembuatan perangkat lunak tahapan perancangan perangkat lunak dirancang sebuah program akan diinputkan pada mikrokontroler dengan menggunakan bahasa pemrograman assembly MCS-51, yaitu program untuk mengolah hasil sinyal

yang diterima mikrokontroller. 5. Pengujian alat Pada tahapan ini dilakukan pengujian terhadap masing-masing blok dan keseluruhan sistem yang diperoleh pada penelitian, yang meliputi: pengujian rangkaian sensor passife infrared, pengujian sistem minimum AT89C2051, catu daya, penggerak relai, serta pengujian keran solenoid. 4. PERANCANGAN SISTEM

4. 1 Gambaran Umum Sistem Perancangan alat ini meliputi perangkat keras dan perangkat lunak. Gambar 3 di bawah ini menunjukkan diagram blok dari sistem yang dirancang. Sistem tersebut terdiri dari sensor PIR, Mikrokontroler AT89C2051, rangkaian driver dan solenoide valve.

sebagai penerima informasi sinyal gelombang infra merah yang dapat dihubungkan ke mikrokontroler.

Sensor PIR Driver

Mikrokontroler AT89C2051 SolenoidValve

Gambar 3. Blok diagram umum sistem 4.2 Sensor PIR Sensor PIR merupakan komponen produksi COMedia Ltd., Sensor tersebut sudah dipabrikasi dan dikemas dengan baik, sehingga dapat mengurangi inteferensi sinyal yang diterima. Pada perancangan ini dibatasi area atau daerah yang dapat di deteksi oleh sensor PIR dengan cara memberikan pelindung pada masing-masing sisi kiri dan kanan sensor PIR. Hal dilakukan agar tidak terjadi gangguan terhadap sensor untuk keran yang lain karena arah jangkauan sensor PIR dapat mencapai sudut 60o seperti terlihat pada Gambar 4 di bawah ini :P I R S ens or

Gambar 6. Blok rangkaian penerima infra merah Gambar 6 di atas menunjukkan blok rangkaian penerima cahaya infra merah. Pada PIR sensor ditambahkan fresnel lens yang berfungsi untuk mengumpulkan radiasi infra red tepat ke sensor PIR 4.3 Sistem Minimum AT89C2051 Dalam perancangan ini digunakan mikrokontroler AT89C2051, karena mikrokontroler tersebut memiliki 15 bit I/O (port 1 dan 3), Hal ini cukup mewakili kebutuhan dari perancangan sistem yang akan dibuat,P e l i n dung

J a n g k auan P I R

s ens or

d engan P e l i ndung

P e l i nd ung

yaitu hanya p a d a u n t u k sejumlah Tabel

memerlukan 2 bit input dan 2 bit output. Dan untuk aplikasi banyak keran cukup hanya membutuhkan satu mikrokontroler mengontrol keran 1. Hubungan antara PIR sensor dengan mikrokontrolerJ angk aua n P I R s ens or

Sensor PIR O/P Vcc

Gambar 4. pembatasan area

Mikrokontroler AT89C2051 Pin 12 Pin 20

t anp a P e l i ndung

Ilustrasi sensor

Rangkaian sensor PIR sudah merupakan suatu kesatuan dari hasil pabrifikasi. Konfigurasi pin sensor PIR seperti terlihat pada Gambar 5 Sensor ini memiliki 3 pin, yang masing-masingnya dihubungkan ke Ground, Vcc (5V) dan pin ketiga merupakan pin I/O. Sistem untuk minimum AT89C2051 sebagai basis pengontrol untuk keran solenoid. Rangkaian ini hanya terdiri atas single chip mikrokontroler AT89C2051, sebuah osilator dan dua buah kapasitor yang berfungsi menstabilkan frekuensi. Gambar 7 menunjukkan skema dari rangkaian tersebut.2 3 6 7 8 9 11 5 4 1P1 P0 1 P1 1 P2 1 P3 1 P4 1 P5 1 P6 1 7 P30 (RX) P31 (TX) P32 (INT0) P33 (INT1) P34 (T0) P35 (T1) P37 XTAL-1 XTAL-2 RST

12 13 14 15 16 17 18 19 20 10

VCC GND 11 MHz 1uFVcc

AT89C2051

Search related