Bab 3 Perancangan Alat

BAB III

PERANCANGAN ALAT

3.1. Blok Diagram Rangkaian

Untuk merealisasikan alat penghitung pemakaian listrik digital ini, maka

langkah yang pertama kali dilakukan adalah dengan membuat blok diagram alat

seperti pada Gambar 3.1

Gambar 3.1. Diagram blok alat

3.2. Realisasi Rangkaian

Langkah berikutnya adalah merelaisasikan rangkaian setiap blok, Rangkaian –

rangkaian yang akan dibuat yaitu :

- Rangkaian Sensor

- Rangkaian Mikrokontroler

- Rsngksisn Display

3.2.1. Rangkaian Sensor.

KWH METER SENSOR MIKROKONTROLER

DISPLAY

Rangkaian sensor berfungsi sebagai masukkan bagi sistem mikrokontroler.

Rangkaian sensor ini akan mendeteksi putaran piringan alumunium pada KWH Meter.

Pada piringan alumunium diberi lubang agar sensor optocoupler dapat mendeteksi

putaran piringan alumunium tersebut seperti yang terlihat pada Gambar 3.2

Gambar 3.2. Piringan Alumunium KWH Meter yang telah dilubangi

Setelah dilubangi, KWH Meter di modifikasi dengan membuat kedudukan untuk

sensor opto sehingga akan menjadi seperti pada Gambar 3.3

Jumlah lubang akan mempengaruhi rumus perhitungan yang nantinya akan di

masukan ke mikrokontroler. Sebagai contoh alat yang dibuat disini, KWH Meter

memiliki spesifikasi 1200 putaran per KWH, artinya harus ada 20 putaran per menit

untuk mencapai satu KWHnya. Perhitungan biaya per KWH saat ini berdasarkan TDL

R2 (3500 Watt) adalah Rp. 600,00 ( sudah berikut PPN ) artinya per menit = Rp.

10,00. Jika demikian apabila lubangnya dibuat menjadi 10 titik maka jumlah pulsa

per KWH adalah 20 putaran x 10 titik = 200 titik. Dari perhitungan diatas didapat

nilai setiap lubang per menitnya adalah 10 : 200 = Rp. 0,05

Gambar 3.3 memperlihatkan cara meletakan sensor optocoupler pada rangka KWH

Meter.

Gambar 3.3. Sensor Optocoupler diberikan kedudukan pada KWH Meter.

Cara kerja dari rangkaian sensor adalah sebagai berikut :

1. Saat piringan alumunium berputar maka lubang – lubang pada piringan

alumunium ikut berputar.

2. Lubang lubang tersebut dideteksi oleh sensor optocoupler dimana

keluarannya berupa pulsa-pulsa listrik

3. Pada saat sensor optocoupler bertemu lubang pada piringan alumunium

maka sinar infra merah atau sinar LED akan tembus sehingga sensor

optocoupler mengalirkan arus listrik, sedangkan apabila tertutup maka

sensor optocoupler akan berhenti mengalirkan arus listrik

4. Pulsa–pulsa listrik itu kemudian diolah agar keluarannya sesuai dengan

yang dibutuhkan oleh masukkan dari mikrokontroler.

Berikut ini adalah gambar dari rangkaian sensor.

Gambar 3.4 : Rangkaian Sensor

3.2.2 Rangkaian Mikrokontroler

Rangkaian mikrokontroler berisikan sebuah mikrokontroler Atmel,

sebuah rangkaian kristal dan rangkaian reset. Port yang difungsikan untuk

mengendalikan tampilan display adalah Port 1.0 … Port 1.7 dan Port 2.0 …

Port 2.7. Untuk dapat mengendalikan kerja dari mikrokontroler ini, sebuah

program harus dibuat untuk kemudian di-download ke dalam mikrokontroler

pada bagian Flash Mikrokontroler.

Optocoupler

Gambar 3.5 Rangkaian Mikrokontroler

3.2.3 Rangkaian Display

Rangkaian display berisikan delapan buah seven segment

Penampil Seven Segment bertugas untuk menampilkan jumlah biaya pemakaian biaya

listrik dalam rupiah, sedangkan �ecompile LED menampilkan putaran piringan

alumunium pada KWH Meter.

Gambar 3.6 Rangkaian Mikrokontroler & Display

3.3 Perancangan Program untuk Mikrokontroler AT89C51

Setelah merealisasikan rangkaian perangkat keras sistem, maka langkah

selanjutnya adalah membuat program untuk menjalankan alat tersebut. Program untuk

mikrokontroler AT89C51 ini dibuat menggunakan bahasa assembler ASM51. Sesudah

di-compile menjadi file hexa (*.hex), program ini kemudian di-download ke dalam

mikrokontroler menggunakan mikrokontroler programmer.

3.3.1. Program Untuk Mikrokontroler

Program pada mikrokontroler ini terdiri dari program penerima sinyal

masukkan, program untuk menghitung pulsa per menitnya, program perhitungan

biaya dan program penampil seven segment

3.3.1.1.Diagram Alir

Tidak

3.3.1.2.Program Pada Mikrokontroler

Inisialisasi Vektor Intrupsi

Siapkan Register-register penampung biaya listrik

Siapkan lokasi memori penampung tampilan seven

Aktifkan timer 0

Setting Interupsi eksternal 0

Isi pencacah menit = 60

Isi pencacah timer

Setting timer 0 mode 1

Isi pencacah detik = 20

Aktifkan interupsi eksternal 0 dan timer 0

Isi register DPTR dengan base address angka

Tampilkan biaya listrik (scanning display)

START Mulai

Biaya listrik = Biaya listrik + 0,05

RET1

Mulai

Non-aktifkan timer 0

Isi ulang pencacah timer

Aktifkan timer

Apakah sudah 1 menit ?

Pindahkan biaya listrik ke lokasi memori penampung tampilan 7

segment

RET1

Program Interupsi Timer :

Ya

Program Utama : Program Interupsi Eksternal :

Gambar 3.7. Diagram Alir Mikrokontroler

Untuk mendapatkan 1 detik maka perlu di set ke mode 1 dan pencacah diberi nilai 50000 mickrodetik * 20 = 1000000 mikrodetik = 1 detik, demikian pula untuk 1 menit maka perlu dikalikan 60 detik

Program ini berfungsi untuk membaca pulsa – pulsa masukkan yang

dikirimkan sensor dan kemudian melakukan perhitungan dan menampilkan jumlah

dari pemakaian energi listrik dalam rupiah yang ditampilkan oleh seven segment.

Listing programnya adalah sebagai berikut :

waktu equ -49995 ; konstanta waktu = -49995 (49,995ms)

org 0h ; inisialisasi interupsi reset

jmp utama

org 03h ; inisialisasi interupsi eksternal0

jmp pulsa

org 0bh ; inisialisasi interupsi timer0

jmp menit

utama: mov r0,#0 ; setting kondisi register-register

mov r1,#0 penampung harga biaya listrik

mov r2,#0

mov r3,#0

mov r4,#0

mov r5,#0

mov r6,#0

mov r7,#0

mov 30h,#0 ; setting tampilan awal seven segment

mov 31h,#0ah

mov 32h,#0ah

mov 33h,#0ah

mov 34h,#0ah

mov 35h,#0ah

mov 36h,#0ch

mov 37h,#0bh

mov 38h,#20 ; faktor pengali timer untuk 1 detik

mov 39h,#60 ; faktor pengali timer untuk 1 menit

mov tmod,#01h

mov th0,#high(waktu) ; isi pencacah timer

mov tl0,#low(waktu)

setb tr0 ; aktifkan timer

setb it0 ; interupsi eksternal terjadi

mov ie,#83h ; aktifkan interupsi timer dan eksternal

mov dptr,#angka0 ; simpan base address angka pada DPTR

scan: mov a,37h ; tampilkan tampilan awal pada 7segmen

movc a,@a+dptr

mov p2,a

mov p1,#11111110b

call tunggu

mov a,36h

movc a,@a+dptr

mov p2,a

mov p1,#11111101b

call tunggu

mov a,35h

movc a,@a+dptr

mov p2,a

mov p1,#11111011b

call tunggu

mov a,34h

movc a,@a+dptr

mov p2,a

mov p1,#11110111b

call tunggu

mov dptr,#angka1

mov a,33h

movc a,@a+dptr

mov p2,a

mov p1,#11101111b

call tunggu

mov dptr,#angka0

mov a,32h

movc a,@a+dptr

mov p2,a

mov p1,#11011111b

call tunggu

mov a,31h

movc a,@a+dptr

mov p2,a

mov p1,#10111111b

call tunggu

mov a,30h

movc a,@a+dptr

mov p2,a

mov p1,#01111111b

call tunggu

jmp scan

pulsa: inc r0 ; hitung biaya listrik

inc r0

inc r0

inc r0

inc r0

cjne r0,#0ah,back

mov r0,#0

inc r1

cjne r1,#0ah,back

mov r1,#0

inc r2

cjne r2,#0ah,back

mov r2,#0

inc r3

cjne r3,#0ah,back

mov r3,#0

inc r4

cjne r4,#0ah,back

mov r4,#0

inc r5

cjne r5,#0ah,back

mov r5,#0

inc r6

cjne r6,#0ah,back

mov r6,#0

inc r7

cjne r7,#0ah,back

mov r7,#0

back: reti

menit: clr tr0

mov th0,#high(waktu) ; isi ulang timer

mov tl0,#low(waktu)

setb tr0 ; aktifkan timer

djnz 38h,belum ; keluar jika belum 1 detik

mov 38h,#20 ; isi ulang pencacah 1 detik

djnz 39h,belum ; keluar jika belum 1 menit

mov 39h,#60 ; isi ulang pencacah 1 menit

cjne r7,#0,ubah ; jika harga tidak = 0, lompat ke ubah

cjne r6,#0,ubah1

cjne r5,#0,ubah2

cjne r4,#0,ubah3

cjne r3,#0,ubah4

jmp ubah5

ubah: mov 35h,r7 ; pindahkan harga ke register tampilan

ubah1: mov 34h,r6

ubah2: mov 33h,r5

ubah3: mov 32h,r4

ubah4: mov 31h,r3

ubah5: mov 30h,r2

belum: reti

tunggu: mov 40h,#3

del1: mov 41h,#250

del2: djnz 41h,del2

djnz 40h,del1

ret

angka0: db 11h,0dbh,38h,98h,0d2h,94h,14h,0d9h,10h,90h,0ffh,75h,60h

angka1: db 01h,0cbh,28h,88h,0c2h,84h,04h,0c9h,00h,80h,0ffh

end

3.3.1.3.Cara Kerja Alat

Pulsa–pulsa listrik yang dikeluarkan oleh sensor terjadi karena adanya putaran

piringan alumunium dan lubang–lubang di pinggirnya menyebabkan sinar dari

optocoupler terputus–putus dan menimbulkan pulsa – pulsa tersebut. Pulsa–pulsa itu

kemudian diumpankan ke rangkaian inverter. Untuk ini kami menggunakan IC HD

7404 yaitu IC inverter. Inverter ini dibutuhkan karena sinyal masukkan yang

diinginkan oleh mikrokontroler adalah aktif rendah. Setelah itu pulsa–pulsa tersebut

diolah pada mikrokontroler secara perhitungan matematisnya dan disajikan melalui

tampilan seven segment.