Akuisisi data berat melalui komputer berbasis mikrokontroler AT89C51

Perangkat industri yang mempunyai parameter kritis seperti berat perlu diamati terus menerus agar kinerjanya dapat sesuai dengan kondisi operasi yang telah ditetapkan. Pengamatan dapat dilakukan melalui sebuah perekam yang menggunakan pena sebagai penggambar grafik parameter pada kertas. Cara demikian tidak efisien. Salah satu solusi yang bisa dipergunakan adalah dengan merancang sebuah perangkat keras untuk mengubah besaran analog (berat material) menjadi digital dan mentransmisikan data digital ini ke komputer untuk dilakukan perekaman dan penggambaran grafik di layar monitor. Perangkat keras ini berbasis microcontroller agar didapat sistem yang benar-benar minimal dan murah.Sistem ini dirancang sehingga dapat melakukan tugas konversi data
analog ke digital melalui IC ADC paralel 8 bit menuju mikrokontroller dan mengirimkan data digital ini melalui port komunikasi serial RS-232. Disamping itu juga dibuat perangkat lunak di komputer dengan bahasa pemrograman Delphi 6 untuk dapat menerima data digital ini melalui port serial (COM) dan dilakukan penampilan grafik serta perekaman data pada hard disc.

1. Pendahuluan

Perangkat industri yang mempunyai parameter kritis seperti berat perlu diamati terus menerus agar kinerjanya dapat sesuai dengan kondisi operasi yang telah ditetapkan sehingga keseluruhan sistem dapat berjalan normal. Pengamatan dapat dilakukan melalui sebuah perekam yang menggunakan pena sebagai penggambar grafik parameter pada kertas.

Cara ini tidaklah efisien karena dihasilkan banyak tumpukan kertas untuk jangka waktu penyimpanan yang lama sehingga sukar dalam pembacaan di masa akan datang. Maka perlu dirancang dan dibuat sebuah perekam berbasis komputer yang akan digunakan sebagai pemecahan masalah tersebut.

Salah satu solusi yang bisa dipergunakan adalah dengan merancang sebuah perangkat keras untuk mengubah besaran analog (berat material) menjadi digital dan mentransmisikan data digital ini ke komputer untuk dilakukan pencatatan dan penggambaran grafik di layar monitor. Keuntungan yang dapat diperoleh adalah sebagai berikut :

- Pencatatan secara terkomputerisasi.

- Biaya yang murah.

Perangkat keras ini berbasis microcontroller agar didapat sistem yang benar-benar minimal dan murah. Microcontroller ini diprogram sedemikian rupa sehingga dapat melakukan tugas konversi data analog ke digital melalui IC ADC paralel 8 bit menuju mikrokontroller dan mengirimkan data digital ini melalui port komunikasi serial RS-232. Disamping itu juga dibuat perangkat lunak di komputer dengan bahasa pemrograman Delphi 6 untuk dapat menerima data digital ini melalui port serial (COM) dan dilakukan penampilan grafik serta perekaman data pada hard disc.

Kecepatan sampling dibuat tetap sebesar 1 detik dimana kecepatan ini sudah sangat bagus pada monitoring peralatan industri. Sinyal analog yang masukan adalah berupa sinyal tegangan 0 hingga 5 volt yang mempresentasikan berat material yang akan dipantau.

2. Landasan Teori

2.1 Analog to Digital Converter (ADC) 0804

ADC merupakan suatu piranti yang digunakan untuk mengubah besaran analog menjadi besaran digital yang diinginkan ( dalam format biner ).

Gambar.2.1 Konfigurasi pin ADC 0804

ADC ini dapat bekerja pada mode free running dengan menghubungkan INTR dengan WR dengan memberikan nilai pada CS = ‘0’. Untuk memulai kerja pada ADC maka perlu adanya pulsa eksternal yang diberikan pada kaki WR. Pada saat terjadi transisi dari high ke low pada WR, interval SAR latches dan shift register menjadi reset. Selama CS dan WR low maka ADC dalam keadaan reset terus menerus.

2.2 Port Serial AT89C51

Port serial bisa dipakai dalam 4 mode kerja yang berbeda. Dari 4 mode tersebut, 1 mode diantaranya bekerja secara sinkron dan 3 lainnya bekerja secara asinkron. Pada Mode 1 data dikirim/diterima 10 bit sekali gus, diawali dengan 1 bit start, disusul dengan 8 bit data yang dimulai dari bit yang bobotnya paling kecil (bit 0), diakhiri dengan 1 bit stop. Kecepatan pengiriman data (baud rate) bisa diatur. Mode inilah yang umum dikenal sebagai UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter).

2.3 RS 232

Istilah RS232 sudah begitu populer sehingga sering dianggap RS232 mengatur semua hal tentang komunikasi data seri, meskipun sesungguhnya RS232 tidak mengatur sejauh itu. RS 232 (Recommended Standard Number 232 ) merupakan standart yang paling umum digunakan bagi antar muka untuk serial komputer. RS 232 mempunyai fungsi sebagai hubungan antar muka dan mengirim data dengan jarak yang relatif jauh. IC yang digunakan adalah IC dengan tipe MAX 232.

2.4 Kopling Elektronik Opto MOC 3041

Sebuah kopling elektronik opto (atau kopel secara optik), pada dasarnya terdiri dari transistor foto dan dioda emisi cahaya (LED) yang dikemas dalam satu kemasan. Kopling elektronik opto MOC 3041 tersusun dari dioda emisi cahaya dengan sebuah TRIAC, dan dilengkapi dengan detektor pelintas nol (Zero crossing detector).

3. Perancangan Alat

3.1 Diagram Blok Sistem

Pada gambar 3.1. ditunjukkan blok diagram dari rangkaian perangkat keras yang dibuat pada tugas akhir ini.

Gambar 3.1. Diagram Blok Sistem

3.2 Catu Daya

Perangkat keras memerlukan catu daya +5V DC untuk mencatu IC digital seperti AT89C51, MAX RS-232 dan lain-lain.Terminal masukan pada jembatan D1 menerima tegangan sebesar 18 V AC yang berasal dari tegangan jala-jala PLN ( 220 V AC ) melalui sebuah transformator CT.

Gambar.3.2 Rangkaian catu daya.

3.3 Rangkaian Transceiver RS 232

IC MAX232 dapat digunakan sebagai rangkaian transceiver RS-232.

Gambar 3.3 Rangkaian transceiver RS 232

3.4 Rangkaian ADC 0804

Tegangan analog yang masuk ADC 0804 ini diubah menjadi bilangan biner 8 bit yang selanjutnya sebagai masukan pada kaki Port 1 dari AT89C51. Adapun mode yang digunakan pada ADC 0804 ini bekerja pada mode free running.

Gambar.3.4 Rangkaian ADC mode free running

3.5 Sensor Berat Sebagai Masukan ADC

Oleh karena itu sensor berat yang dipergunakan disini difungsikan sebagai alat peraga pembantu sehingga tidak memiliki keakuratan yang tinggi dengan pertimbangan apabila dipergunakan pada industri maka sensor yang harus dipergunakan dapat disesuaikan dengan yang diperlukan. Untuk itu dipergunakan tahanan geser sebagai pengindikasian berat yang akan dicatat perubahannya yang diperlihatkan pada Gambar.3.5.

Gambar.3.5 Rangkaian sensor berat

3.6 Rangkaian Pengontrol Mikro

Masukan Port 1 berasal dari rangkaian ADC yang berupa data 8 bit. Pemakaian pengontrol mikro disini dimaksudkan agar dalam pengembangan selanjutnya apabila diinginkan pengontrolan alat lain sebagai aksi yang menyertai perekaman data dapat dilakukan dengan mudah.Hanya dengan mengubah program pada pengomtrol mikro.

Gambar.3.6 Rangkaian pengotrol mikro

3.7 Rangkaian Driver Motor

Gambar.3.7 Rangkaian driver motor

Driver motor dipergunakan untuk menghidupkan atau mematikan motor pompa air yang digunakan untuk mengisi tabung penampung. Driver motor ini menggunakan IC MOC 3041 yang merupakan IC penyekat antara tegangan DC dan AC dengan kata lain IC ini merupakan IC pengontrol AC dengan menggunakan tegangan DC sebagai pengontrolnya.

3.8 Perancangan Perangkat Lunak

3.8.1 Pemrograman AT89C51

Gambar.3.8 Diagram alir program AT89C51

3.8.2 Program Komputer tampil

Gambar.3.9 Diagram alir program komputer

4 Penutup

4.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil data yang penulis peroleh melalui pengujian dan pengamatan berikut analisanya, penulis dapat menarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Pemilihan mode free running pada ADC 0804 dimaksudkan agar perubahan data analog ke digital dilakukan secara terus menerus tanpa menunggu perintah dari luar.

2. Pencatatan informasi data berat dilakukan secara grafik bukan secara digital (informasi berat ditampilkan dalam angka). Hal ini dilakukan karena pencatatan data dilakukan secara terus menerus sehingga apabila dilakukan secara digital dibutuhkan konfigurasi pencatatan yang rumit.

3. Pemberian nama file berupa informasi tanggal, bulan, tahun, jam, menit dan detik pada saat perekaman dilakukan bertujuan untuk memudahkan dalam pencarian data yang akan ditampilkan kembali.

4. Kapasitas file untuk satu jam perekaman adalah sebesar 14 Kilo Byte.

4.2 Saran

1. Karena masih tersedianya port yang kosong, maka perangkat ini dapat dikembangkan untuk mencatat data beberapa masukan dengan memanfaatkan sisa port yang tersedia.

2. Akurasi yang baik dari timbangan akan memberikan pencatatan data yang lebih akurat (sesuai

dengan berat yang sebenarnya).