SISTEM MONITORING LEVEL MINYAK DALAM TANGKI SECARA OTOMATIS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 1.pdf PDF

Preview

Summary

Bulitbang Vol.12,No.2,Juli 2011 (hal 23-27) SISTEM MONITORING LEVEL MINYAK DALAM TANGKI SECARA OTOMATIS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 Jonshon Tarigan Dosen Fisika, FST Undana ABSTRAK Telah dirancang sistem monitoring level minyak dalam tangki secara otomatis menggunakan sensor ultrasonik, ...

Description

Bulitbang Vol.12,No.2,Juli 2011 (hal 23-27)

SISTEM MONITORING LEVEL MINYAK DALAM TANGKI SECARA OTOMATIS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 Jonshon Tarigan Dosen Fisika, FST Undana

ABSTRAK Telah dirancang sistem monitoring level minyak dalam tangki secara otomatis menggunakan sensor ultrasonik, Mikrokontroler ATMega 8535. Mikrokontroler berfungsi mengendalikan sensor ultrasonik untuk mengambil data dan mengontrol aktuator untuk meng ON atau OFF kan pompa minyak, sedangkan komputer berfungsi sebagai penampil dan program terminal untuk memberikan interupsi pada mikrokontroler ATMega 8535.Hasil pengujian menunjukkan bahwa sistem monitoring berjalan dengan baik sesuai rancangan yaitu sistem cukup responsif terhadap perubahan level minyak. Ketika level minyak maksimum atau 70 cm maka pompa akan ON dan sebaliknya, ketika ketinggian permukaan minimum atau tangki kosong atau 0 cm maka pompa minyak akan OFF. Kata Kunci : Mikrokontroler, level minyak, monitoring dan Sensor

Bulitbang Vol.12,No.2,Juli 2011

Beberapa

PENDAHULUAN Perkembangan semakin

pesat

dunia

dalam

elektronika

berbagai

bidang

kehidupan dengan segala kemudahan yang ditawarkan menyebabkan manusia sangat terbantu dalam

melaksanakan aktivitas.

Salah satunya adalah pengontrolan dan pengaturan

peralatan

elektronik

yang

tekanan,

pengontrolan menggunakan mikrokontroler

fisis

kelembapan,

seperti

suhu,

kecepatan,

level

minyak, dan aliran dapat dikontrol secara otomatis pada berbagai sistem terapan. Salah satu penerapan sistem kontrol yang menarik pada rumah tangga dan industri yaitu pengontrolan terhadap level minyak dalam tangki.

menjadikan manusia serba mudah dan efisien. Kita mengetahui bahwa teknologi

variabel

Pada

tangki-tangki

minyak

seringkali diperlukan suatu mekanisme untuk mengetahui ketinggian permukaan minyak. Seringkali mekanisme tersebut

semakin

banyak

menangani

digunakan

untuk

masalah

dalam

berbagai

kehidupan sehari-hari, mulai dari yang

masih

berupa

cara-cara

manual,

misalnya dengan melihat dan melakukan pengukuran

langsung

pada

tangki

minyak tersebut. Mungkin cara tersebut bersifat umum dalam perindustrian sampai dengan yang bersifat spesifik dan khusus dalam membantu meringankan pekerjaan

merupakan cara yang paling sederhana dan gampang, tetapi akan sedikit sulit jika letak tangki minyak tersebut sulit dijangkau manusia, seperti di atas atap

manusia..

bangunan atau pada malam hari dan

Sebagai adaptasi dari perkembangan sistem kontrol otomatis baik pada dunia

penerangan

maupun

dikembangkan mengontrol

rumah

sejumlah

berbagai

tangga piranti

peralatan

telah untuk listrik.

tangki

tersebut

kurang. Dengan demikian, diperlukan suatu

industri

sekitar

mekanisme

pengukuran

level

minyak dan proses pengontrolannya dilakukan secara otomatis, salah satunya dengan menggunakan sensor.

Bulitbang Vol.12,No.2,Juli 2011

MATERI DAN METODE Dilatarbelakangi oleh beberapa permasalahan

tersebut,

maka

Peralatan Penelitian

akan

Sensor yang digunakan adalah

dilakukan perancangan terhadap suatu sistem monitoring level minyak secara

Sensor Ultrasonik PING yang dapat

otomatis.

mengukur level ketinggian minyak pada

Sistem

dirancang

dengan

sangat sederhana agar dapat dengan

tangki. Sensor ini dapat digunakan untuk

mudah dioperasikan oleh masyarakat tanpa memerlukan teknisi khusus untuk

mengukur jarak suatu benda dalam range

melakukan pemantauan.

30-300 cm dengan cukup presisi dan

Dari latar belakang masalah di

tampa kontak fisik. Sensor ini bekerja

atas dapat dirumuskan permasalahan pada perancangan ini yaitu : merancang

berdasarkan

suatu sistem kinerja sistem pengontrolan

gelombang ultrasonik yang dipancarkan

ON/OFF minyak dalam tangki agar

prinsip

perambatan

oleh transmitter dan jika gelombang

monitoring level minyak dapat berjalan dengan baik adalah

:

Tujuan

penelitian ini

merancang

piranti

sistem

pengontrolan level ketinggian minyak dengan

memanfaatkan

komponen

gelombang tersebut akan dipantulkan kembali dan diterima oleh receiver.

komponen-

elektronika

Mikrokontroler

tersebut mengenai suatu objek maka

ATMega

berbasis 8535

dan

Komputer.

Sensor ini mengukur besaran waktu yang ditempuh gelombang ultrasonik dari transmitter sampai receiver.

Manfaat penelitian ini adalah dengan

merancang

digunakan

untuk

alat

ini

dapat

monitoring

level

minyak dalam tangki komputer

dan

menggunakan

komputer

ini

Ultrasonik

mendeteksi

jarak objek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik (40 kHz) selama t-

juga

menyimpan data ketinggian minyak setiap saat.

Sensor

BURST

(200 s ) kemudian mendeteksi

pantulannya.

Sensor

memancarkan

. gelombang

utrasonik

sesuai

dengan

kontrol dari Mikrokontroler pengendali (pulsa trigger dengan tOUT minimun 2 s ). Gelombang ultrasonik ini melalui

udara

dengan

kecepatan

344

m

s

,

terdiri dari 8 bit dengan low power dan performa

tinggi.

Termasuk

dalam

microcontroller AVR yang memiliki arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computing) 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit

mengenai objek dan memantul kembali ke sensor. Sensor mengeluarkan pulsa output high pada pin SIG setelah

dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. Konfigurasi

pin

ATMega8535

bisa

dilihat pada Gambar 3. berikut ini. memancarkan gelombang ultrasonik dan setelah gelombang pantulan terdeteksi sensor akan membuat output low pada pin SIG. Lebar pulsa High (tIN) akan sesuai dengan lama waktu tempuh gelombang ultrasonik untuk 2 kali jarak ukur dengan objek. Maka jarak yang diukur adalah [(tIN x 344): 2] meter. Hubungan

pin-pin

modul

Sensor

Ultrasonik PING dan Mikrokontroler ATMega 8535 yaitu : Sensor

Mikrokontroler

Ultrasonik PING

ATMega 8535

5V

VCC

Ground (GND)

Ground (GND)

Signal (SIG)

P3.2

Gambar 1. Pin ATMega8535 Dari

gambar

ATMega8535

adalah sebuah microcontroller yang

tersebut

dapat

dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin al di kedua sisi menjaga bagian data saat pewaktuan (timing).

Microcontroller

1.

Prosedur Kerja

Prinsip kerja dari alat monitoring

direset jika ketinggian minyak menurun

level minyak melibatkan piranti keras

sampai kosong.

dan piranti lunak. Piranti keras pada sistem

antara

lain

adalah

Perancangan perangkat keras ini

sensor

terdiri dari sensor ketinggian minyak

ketinggian minyak , mikrokontroler,

(sensor ultrasonik),

pompa minyak, dan komputer. Proses

ATMega 8535, dan pompa minyak.

perancangan

perancangan

Berikut diagram blok lengkap dari

piranti keras dan perancangan piranti

sistem pemantauan ketinggian minyak

lunak. Secara garis besar cara kerja

jarak jauh

meliputi

Mikrocontroller .

sistem yang akan dibuat adalah sebagai berikut: Sensor

akan

Pomp.Minyak

mengukur

ketinggian minyak dalam tangki, oleh mikrokontroler data akan dikirimkan ke komputer

untuk ditampilkan sebagai

data level ketinggian minyak. Ketika level minyak telah mencapai 70 cm atau

Input digital

Sensor Ketinggian Minyak

Komputer

Output

Microcontroller ATMega 8535

input

minyak pada ketinggian maksimum (penuh) maka mikrokontrol akan meng ON kan pompa minyak untuk mengisi drum-drum yang kosong .

Dalam

periode 5 detik, maka program akan melakukan

pengecekan

ketinggian

minyak

ulang,

dalam

Catu Daya

jika tangki

Gambar 2. Diagram Blok Sistem

mencapai 0 cm (kosong) pompa minyak akan OFF dan tangki minyak akan

Diagram blok pada gambar 2.

segera diisi kembali. Jadi sistem ini akan

dijelaskan sebagai berikut :

dapat

bekerja apabila ketinggian minyak pada

Ketinggian permukaan minyak dalam tangki

tangki terisi penuh, sehingga pompa

yang

minyak akan bekerja untuk mengurangi

berpengaruh terhadap bekerjanya sensor yang

level minyak dalam tangki dan

terhubung ke pelampung. Akibat perubahan ini

alat

dideteksi

oleh

pelampung

akan

tegangan keluaran (output) dari potensiometer

akan berubah mulai dari 0 volt hingga 5 volt.

sesuai dengan definisi fungsi port/ pin

Perubahan

tegangan

maka sistem tidak akan bekerja dengan

perubahan

ketinggian

ini

seiring

dengan

permukaan

minyak.

benar

Perubahan tegangan ini kemudian dideteksi oleh

Interfacing antara mikrokontroler

ADC0 dari Mikrocontroller ATMega 8535 yang

ATMega 8535 dengan sensor ultrasonik,

memiliki tegangan refrerensi sebesar 5V. Data

aktuator dan PC berjalan berdasarkan

akan dicatat dikomputer, setelah data mencapai

instruksi-instruksi

0 cm pompa akan OFF, kemudian akan ON

mikrokontroler ATMega 8535 dengan

pada level 10-70 cm untuk mengurangi level

menggunakan

minyak dalam tangki.

MCS51. Bahasa assembler ini bekerja

yang

ada

bahasa

pada

Assembler

bersama-sama dengan bahasa Delphi

PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK

yang ada pada PC. Bahasa Assembler Bahasa Assembler

pemrograman

MCS51

dan

Delphi

dan Delphi dibuat saling kompatibel

7

dimana perintah dalam bahasa Delphi

merupakan perangkat lunak yang dipakai

akan dipahami oleh Assembler untuk dilaksanakan. Bahasa Delphi pada PC

untuk mengambil data level minyak dari

berfungsi

untuk

sensor dan melakukan aksi pengontrolan

pengontrolan

terhadap aktuator ketika level minyak

instruksi

mengatur

sistem

dari

Mikrokontroler mencapai nilai setpoint yang telah ditentukan

serta

menampilkan

hasil

pengukuran pada komputer terminal. Program untuk

Assembler

pemrograman

MCS51

mikrokontroler

harus memperhatikan skema rangkaian yang dibuat. Pemrograman harus sesuai dengan definisi fungsi masing-masing port/

pin

komponen

yang lain

terhubung sebagai

dengan

pendukung

operasi mikrokontroler ATMega 8535. Apabila program yang dibuat tidak

dan

jalannya istruksi-

Assembler

pada

ATMega

8535

digunakan untuk menjalangkan fungsi mikrokontroler

dalam mengendalikan

sensor dan aktuator

HASIL DAN PEMBAHASAN Pegujian Sistem Rangkaian Sensor Rancangan program untuk ukur jarak ini sesuai dengan spesifikasi sensor ultrasonik PING yang akan dijelaskan sebagai berikut : pertama-tama sensor akan diaktifkan dengan sinyal high lalu ditunda 3 us dan sensor dimatikan

dengan

memberikan

Mikrokontroler

sinyal

akan

low.

memberikan

sampai

kosong. Sistem

mengukur

level

akan terus

ketinggian

minyak

penundaan 700 us kemudian sensor akan

secara real time sebagai nilai feedback

diaktifkan dan siap untuk mencacah

dalam melakukan pengontrolan terdapat

waktu

pompa minyak. Ketika level ketinggian

yang

utrasonik

ditempuh

dari

gelombang

transmitter

sampai

minyak yang telah terukur memenuhi

reciever dengan menunggu sampai ada

nilai level atas (70 cm) maka sistem

gelombang

diterima.

akan melakukan proses pengontrolan

Mikrokotroler akan mencacah waktu

terhadap pompa minyak tersebut untuk

melalui register timer 1 menggunakan

melakukan ON terhadap pompa minyak.

data 16 bit yaitu 8 bit data TH0 dan 8 bit

Proses pengontrolan untuk

pantul

yang

data TL0. Data ini yang akan dikirimkan

kondisi awal level ketinggian berada

melalui komunikasi serial mode 1 yaitu data

dikirim

10

bit

sekaligus

ke

komputer terminal kemudian diubah dalam format desimal untuk ditampilkan

pada level 0 cm dengan keadaan awal pompa adalah OFF diperlukan adanya perlakuan dari user untuk membuka kran

dan dapat dipakai untuk menghitung jarak object, level ketinggian permukaan

untuk

mengurangi

level

ketinggian

minyak dalam tangki. Proses pengukuran

minyak dan volume minyak Pengujian Sistem monitoring level

level ketinggian minyak yang dilakukan

minyak Sistem kontrol terhadap hasil rancangan berupa ON/ OFF pompa minyak. Pengujian sistem kontrol ini dilakukan

dengan

mengubah

hasil rancangan bekerja sesuai dengan setpoint.

Untuk

keadaan

dibandingkan sehingga

dengan

proses

nilai

pengontrolan

setpoint dapat

nilai

setpoint untuk mengamati apakah sistem

nilai

secara real time menjadi feedback untuk

ini

berjalan dengan baik. Ketika level ketinggian yang telah terukur memenuhi nilai level bawah 0 cm maka sistem akan

diperlukan adanya perlakukan dari user untuk membuka kran pompa sehingga minyak dalam tangki dapat tersalur keluar dan level minyak akan menurun

melakukan proses pengontrolan dengan meng-OFF-kan pompa minyak untuk mengisi

tangki

sampai

level

ketinggiannya 70 cm, apabila minyak

minyak

mencapai 70 cm maka sistem akan

ditampilkan pada komputer telah sesuai

kembali melakukan pengontrolan dengan

dengan

meng-ON-kan pompa minyak

sebenarnya

untuk

mengurangi level ketinggian minyak. Hasil

pengamatan

hasil

pengukuran

pengukuran

level

dalam

sensor

minyak

tangki

yang

yang dengan

menggunakan mistar ukur. Dari perbandingan ini

ditunjukkan pada tabel 1. Berikut ini :

level minyak hasil pengukuran sensor dan mistar ukur tidak ada perbedaan

yang

Tabel 1. Data Perbandingan level minyak pada mistar ukur dan komputer. No

Level Minyak

Keadaan Pompa

signifikan sehingga kerja alat ini telah sesuai dengan yang diharapkan. KESIMPULAN

Mistar

Komputer

ON/OFF

1

0

0,02

OFF

2

5

05,05

ON

3

10

10,03

ON

minyak (ON/ OFF) ditentukan oleh keadaan

4

15

15,01

ON

pada sistem. Jika sebelumnya level di bawah

5

20

20,03

ON

6

25

25,01

ON

7

30

30,04

ON

akan OFF dan pompa akan OFF sampai level

8

35

35,10

ON

mencapai dibawah 5 cm . Jika level di atas

9

40

40,06

ON

10

45

45,04

ON

11

50

50,05

ON

12

55

55,02

ON

13

60

60,05

ON

14

65

65,02

ON

15

70

70,05

ON

Dari tabel 2. dapat dilihat bahwa bahwa nilai level ketinggian permukaan

Bila level ketinggian berada pada range setpoint maksimum dan minimun maka keadaan pompa

setpoint minimum atau 0 cm dan pompa minyak

setpoint minimum 5 cm, pompa minyak akan ON dan pompa minyak akan terus ON sampai level mencapai setpoint maksimum atau 70 cm.

DAFTAR PUSTAKA Budiharto, W., dan Rizal, G., 2007, Belajar Sendiri 12 Proyek Mikrokontroler Untuk Pemula, Cetakan kedua, Penerbit Elex Media Komputindo , Jakarta. Istiyanto, J.E, dan Y. Efendy, 2004. Rancangan dan Implementasi Prototipe Sistem Kendali Jarak Jauh Berbasis Mikrokontroler AT89C52 dan SMS GSM, Jurnal Ilmu Dasar, FMIPA Universitas Jember. Khang, B.,2002, Trik Pemrograman Aplikasi Berbasis SMS, Cetakan Pertama, Penerbit Elex Media Komputindo, Jakar...