KENDALI LIFT 4 LANTAI BERBASIS MIKROKONTROLER AT89C51

Kemajuan teknologi yang berkembang pesat dewasa ini, mengakibatkan manusia memanfaatkan teknologi untuk mendapatkan efektifitas dan efisiensi kerja.  Perkembangan sistem konstruksi bangunan ikut berkembang pula, yang ditunjukkan dengan semakin banyaknya bangunan gedung bertingkat.  Hal ini menyebabkan manusia dihadapkan pada suatu masalah yaitu bagaimana caranya agar dapat naik dan turun pada tiap lantai secara efektif dan efisien.  Sistem konstruksi bangunan sudah memberikan solusi yaitu dengan pemberian tangga pada tiap lantai, tetapi sistem ini kurang efektif dan efisien. Sehingga berkembanglah sistem lift yang mampu mengatasi kekurangan-kekurangan dari sistem tangga.                                                          
Dengan melihat proses kerja lift yang berurutan (work sequence) maka memerlukan suatu kendali logika yang harus memilki fungsi pencacah, fungsi urutan proses, fungsi pewaktu, fungsi aritmatika, dan fungsi yang lainnya.  Piranti yang memiliki fungsi-fungsi seperti di atas adalah PLC, komputer dan Mikrokontroler.

Perkembangan teknologi elektronika yang sangat pesat, dan munculnya teknologi mikrokontroler memberikan solusi untuk mendapatkan efisiensi dan efektifitas pembuatan suatu alat. Menurut Agianto (2002), teknologi mikrokontroler merupakan terobosan teknologi mikroprosesor dan komputer yang sesuai dengan kebutuhan pasar dan teknologi baru yaitu teknologi semikonduktor yang lebih efisien tempat dapat diproduksi secara masal dan lebih murah. Teknologi mikrokontroler ini berkembang pesat karena murah, praktis, hemat dan serba guna. Penerapan mikrokontroler  bersifat fleksibel seperti pada sistem telemetri, mesin foto copy, sistem pengendali otomatis dan lain-lain. Mikrokontroler AT89C51 menurut data sheet AT89C51 “8 Bit microcontroller with 4kbytes Flash”, menerangkan bahwa mikrokontroler AT89C51 adalah mikrokomputer yang mempunyai fleksibilitas tinggi dan murah untuk aplikasi sistem kontrol. Mikrokontroler jenis ini merupakan produksi Atmel yang kompatibel dengan standar industri MCS-51 termasuk juga instruction set dan pin keluarannya.

Pada umumnya lift
yang terdapat pada gedung-gedung bertingkat dikendalikan dengan perangkat PLC atau komputer sehingga membutuhkan dana yang besar untuk membuatnya. Oleh karena itu penulis membuat suatu model lift 4 lantai dengan kendali mikrokontroler AT89C51 yang pada akhirnya dapat direalisasikan menjadi lift sebenarnya dengan biaya pembuatan yang jauh lebih murah dan kompatibel dalam pengembangannya daripada lift dengan kendali PLC ataupun komputer.

Diagram blok perancangan perangkat elektronik dari model lift 4 lantai seperti ditunjukan pada gambar berikut.

Secara garis besar prinsip kerja dari model lift 4 lantai yang digambarkan pada blok diagram diatas adalah sebagai berikut. 

Pada saat sistem dinyalakan maka sistem akan melakukan proses menutup pintu lift pada tiap lantai secara berurutan dimulai dari lantai 1 kemudian lantai 2 sampai pada lantai 4 kemudian membawa sangkar lift ke lantai 1 kemudian memberikan indikator bunyi bel apabila sudah sampai di lantai 1. Setelah  menunggu adanya penekanan tombol pada panel kontrol atau tombol naik/turun pada tiap lantai. Apabila terjadi penekanan tombol pada panel kontrol maka mikrokontroler akan menjalankan perintah sesuai dengan tombol yang ditekan, berikut adalah fungsi tiap-tiap tombol pada model lift 4 lantai.

1. Tombol panggil naik/turun berfungsi untuk memanggil sangkar lift ke lantai tempat penekanan tombol tersebut, selain itu juga berfungsi untuk membuka dan menutup pintu secara manual.
2. Tombol tujuan berfungsi untuk mengirimkan sangkar lift ke tujuan sesuai dengan tombol yang ditekan. Tombol tujuan terdiri da tombol 1, tombol 2, tombol 3 dan tombol 4.
3. Tombol buka/tutup berfungsi untuk membuka dan menutup pintu sangkar dan pintu pada tiap lantai.

Penampil yang terdapat pada model lift 4 lantai ini berfungsi untuk  menampilkan posisi sangkar. Model lift ini dilengkapi dengan indikator untuk gerakan sangkar naik atau turun.

Model lift ini menggunakan penggerak pintu dan sangkar berupa motor DC yaitu 5 buah motor penggerak pintu pada tiap lantai dan pintu sangkar dan sebuah motor penarik sangkar.

Perancangan perangkat elektronik

Rancangan perangkat elektronik dari model lift 4 lantai yang ditunjukkan pada gambar diatas dapat dijelaskan tiap-tiap bagian penyusun model lift sebagai berikut.

1. Sensor Posisi                                                                                                                               Sensor posisi berupa limit switch yang dipasang di belakang panel kontrol berfungsi untuk mengidentifikasi keberadaan sangkar lift terhadap lantai pada model lift 4 lantai. Sensor posisi disusun dengan limit switch dan rangkaian RC. Proses identifikasi posisi sangkar terjadi saat sangkar menyentuh katub limit switch, sehingga keluaran rangkaian ini akan memberikan logika 0 (rendah) dan sebaliknya saat sangkar tidak menyentuh katub limit switch. Data yang berupa logika 0 dan 1 tersebut akan diolah oleh mikrokontroler sebagai data untuk posisi sangkar.                                                                                                                              
2. Tombol kontrol  naik atau turun                                                                                                    Tombol kontrol dan naik atau turun pada tiap lantai disusun menggunakan saklar tekan SPDT yang diberikan ke encoder 74LS147 untuk memberikan logika rendah sebagai masukan encoder tersebutdan rangkaian RC sebagai filter derau (noise). Pada tiap lantai pada model lift dipasang tombol panggil yang terdiri dua tombol yaitu tombol naik dan turun. Tombol kontrol terdiri dari lima tombol yaitu empat tombol tujuan dan satu tombol buka atau tutup yang berfungsi untuk membuka dan menutup pintu secara manual.                                                  Dari rangkaian pada gambar diatas tombol buka atau tutup adalah S13 kemudian tombol naik dan turun pada tiap lantai adalah S1 sampai S8 dan S9 sampai S13 merupakan tombol tujuan lantai 1, 2, 3 dan 4. encoder 74LS147 pada rangkaian ini berfungsi untuk mengkodekan jalur masukan menjadi data BCd 4 bit sehingga dapat diolah oleh mikrokontroler. 
3. Penampil                                                                                                                                         Rangkaian penampil yang digunakan adalah 4 buah 7 segmen anoda bersama (common anode). Penampil 7 segmen ini digunakan untuk menampilkan posisi sangkar. Untuk menghemat jumlah port pada mikrokontroler maka digunakan dekoder BCD ke 7 segmen, yaitu menggunakan IC 74LS247 karena murah dan mudah didapatkan dipasaran.                    Resistor yang dipasang seri terhadap penampil 7 segmen digunakan sebagai pembatas arus yang mengalir melalui LED pada 7 segmen tidak melebihi arus maksimum yang diperbolehkan yaitu 20 mA. Dengan memasang resistor sebesar 680 Ω diharapkan arus yang mengalir melalui LED pada 7 segmen adalah sebesar.  
4. Driver Motor                                                                                                                                  Rangkaian driver/penggerak yang digunakan disini berfungsi sebagai antarmuka antara mikrokontroler dengan rangkaian daya (motor). Selain befungsi sebagai antarmuka rangkaian ini berfungsi sebagai pengaman atau isolasi antara rangkaian daya dengan mikrokontroler sehingga bila terjadi kerusakan pada rangkaian daya maka mikrokontroler tidak mengalami kerusakan. Komponen utama pembentuk rangkaian driver berupa IC ULN 2803 yang merupakan transistor darlington dan relai.                                                                                     Dioda dan kapasitor yang dipasang paralel terhadap relai berfungsi untuk menghilangkan atau sebagai bypass dari efek beban induktif yang berasal dari relai sehingga tidak mempengaruhi kinerja rangkaian catu daya dan tidak merusak transistor darlington pada IC ULN2803. Relai berfungsi untuk memberikan catu pada motor secara reverse dan forward agar motor dapat berputar kekiri dan kekanan dan untuk mengisolasi sistem catu motor dengan catu rangkaian kendali (mikrokontroler).  
5. Indikator                                                                                                                                         Model lift 4 lantai ini dilengkapi dengan indikator naik turun dan bel. Fungsi indikator tersebut untuk memberikan tanda bahwa lift sedang berjalan naik atau turun sesuai perintah dari penekanan tombol pada panel kontrol atau tombol up down tiap lantai. Sedangkan indikator bel berfungsi untuk memberikan tanda bahwa suatu proses yang dijalankan oleh model lift 4 lantai sudah selesai dan siap menerima perintah selanjutnya. Indikator sibuk dan bel disusun dengan driver IC ULN2803 sebuah LED dan sebuah buzzer. Resistor yang dipasang seri terhadap LED dan buzzer digunakan sebagai pembatas arus yang mengalir melalui LED dan buzzer tidak melebihi arus maksimum yang diperbolehkan. Dengan memasang resistor sebesar 1 KΩ pada LED diharapkan arus yang mengalir melalui LED dan buzzer adalah :                                                                          
6. Mikrokontroler                                                                                                                                Mikrokontroler pada model ini digunakan untuk memproses data dari panel kontrol dan sensor posisi untuk menjalankan motor indikator dan penampil. Mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler MCS-51.Sistem minimum mikrokontroler yang digunakan merupakan rangkaian standar mikrokontroler MCS-51 yaitu terdiri dari rangkaian oscilator (kristal dan dua kapasitor) dan rangkaian reset (resistor dan kondensator).Sistem minimum disusun menggunakan mikrokontroler AT89C51 dengan frekuensi kerja 12MHz yang dibangkitkan menggunakan kristal 12MHz dan 2 kapasitor 33pF. Rangkaian reset disusun dengan resisitor 10KΩ dan kondensator 10µF.                                                                                                              
7. Catu Daya                                                                                                                                   Model lift 4 lantai yang dibuat membutuhkan catu daya tunggal +5 volt,+8 volt dan +12 volt. Catu daya +5 volt digunakan untuk memberikan suplai tegangan pada bagian panel kontrol, sensor posisi, penampil indikator sibuk dan mikrokontroler. Catu daya +8 volt digunakan untuk menyuplai daya pada motor pengerak sangkar pada waktu pengaturan kecepatan motor,  Catu daya +12 volt digunakan untuk memberikan catu pada driver, buzzer dan relai. Untuk memberikan suplai tegangan pada tiap-tiap motor DC pada model lift digunakan catu daya terpisah berupa catu daya tunggal +5 volt. Untuk mendapatkan catu daya sesuai dengan rancangan tersebut digunakan sebuah transformer tanpa CT (Centre Tap), 2 buah diode bridge, kondensator, regulator tegangan +12 volt dan 2 buah regulator tegangan +5 volt dan +8 volt .