ALAT PENETASAN TELUR ITIK DENGAN KONTROL SUHUMENGGUNAKAN MIKROKONTROLER AT89S51 DAN

PEMBALIKAN TELUR SECARA OTOMATIS

SKRIPSI

Oleh:

FATHUR ROHMANNIM: 03540002

JURUSAN FISIKAFAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGIUNIVERSITAS ISLAM NEGERI (UIN)

MAULANA MALIK IBRAHIMMALANG

2009

ALAT PENETASAN TELUR ITIK DENGAN KONTROL SUHUMENGGUNAKAN MIKROKONTROLER AT89S51 DAN

PEMBALIKAN TELUR SECARA OTOMATIS

SKRIPSI

Diajukan Kepada :Universitas Islam Negeri Malang

Untuk Memenuhi Salah Satu Persayaratan DalamMemperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)

Oleh:

FATHUR ROHMANNIM: 03540002

JURUSAN FISIKAFAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGIUNIVERSITAS ISLAM NEGERI (UIN)

MAULANA MALIK IBRAHIMMALANG

2009

HALAMAN PERSETUJUAN

ALAT PENETASAN TELUR ITIK DENGAN KONTROL SUHUMENGGUNAKAN MIKROKONTROLER AT89S51 DAN PEMBALIKAN

TELUR SECARA OTOMATIS

SKRIPSIOleh:

FATHUR ROHMAN

NIM: 03540002

Disetujui oleh:

Pembimbing I

Imam Tazi, M. SiNIP: 150 327 265

Pembimbing II

Munirul Abidin, M.AgNIP. 150 321 634

MengetahuiKetua Jurusan Fisika

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Malang

Drs. M. Tirono, M.SiNIP. 131 971 849

HALAMAN PENGESAHAN

ALAT PENETASAN TELUR ITIK DENGAN KONTROL SUHUMENGGUNAKAN MIKROKONTROLER AT89S51 DAN

PEMBALIKAN TELUR SECARA OTOMATIS

SKRIPSI

Oleh:FATHUR ROHMAN

NIM: 035 400 02

Telah Dipertahankan di Depan Dewan Penguji Skripsi danDinyatakan Diterima Sebagai Salah Satu Persyaratan

Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)

Tanggal

Susunan Dewan Penguji : Tanda Tangan1. Penguji Utama : Drs.Abdul Basid, M. Si ( )

NIP: 131 918 439

2. Ketua Penguji : Irjan M. Si ( ) NIP: 150 381 861

3. Sekr. Penguji : Imam Tazi, M. Si ( )NIP: 150 327 265

4. Anggota Penguji : Munirul Abidin, M.Ag ( )NIP. 150 321 634

Mengetahui dan Mengesahkan

Ketua Jurusan

Drs. M. Tirono, M.SiNIP. 131 971 849

PERSEMBAHANKU :Sang pemilik jiwaku, yang maha mengabulkan segala doa, segala

puji syukur senantiasa terlahir untuk-Mu, Ya... Robbi.Nabi akhir zaman pemberi safaat, sholawat serta salam senantiasa

tercurahkan kaharibaanmu, ya... Rosululloh sawKedua orang tuaku tercinta; Kasiadi dan Siti Munawaroh yangselalu mendidik, mendoakan dan menyayangiku terima kasihatas segalanya. semoga Allah selalu memberikan kesehatan,

kebahagiaan dunia-akhirat dan umur panjangAminYang aku sayangi mbak Azizah dan De saifuddin terima kasih atas

dukungan dan motivasinya selama ini.Yang mengajari aku, guru-guruku, ustadz-ustadzahku, dosen-

dosenku, dan Guru spiritualku, terima kasih atas bimbingan danpetuah yang diberikan selama ini.

Dosen2 Fisika yang terhormat; P.Tirono, P.Tazi, P.Tokhi, P.Basid,P.Agus Kris, P.Agus Mul, P.Irjan, P.Farid, P.Novi, Bu Erika dan Bu Erna.

Semoga Allah membalas kebaikan MerekaAminUntuk teman-temanku, kokok, Rizal, Yusuf, Fuad, Bolang, fatchur,Adib thanks banget and Semua temen2 Fisika angkatan 2003

kapan kita bisa berkumpul and camping barengRekan/ita IPNU-IPPNU ranting suru cabang Mojokerto, terimakasih

atas semangat, diskusi serta doanya. VIVA IPNU-IPPNU suru

Teman-teman :BBCclub : Agus, Imron, Tain, P-mand, Adib, Lukman, Wawan, Kusairi,Bagus, serta semua Mahasiswa Fisika yang telah memberikan suport

keadaku sehingga penulis dapat menelesaikan sikripsi ini

Dan untuk semua orang yang aku sayangi dan yangmenyayangiku

MOTTO

Artinya: Engkau masukkan malam ke dalam siang dan Engkau masukkan siang kedalam malam. Engkau keluarkan yang hidup dari yang mati, danEngkau keluarkan yang mati dari yang hidup. dan Engkau beri rezkisiapa yang Engkau kehendaki tanpa hisab (batas)"(QS. Al-Imron: 27).

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Wr. Wb.

Segala puji bagi Allah SWT karena atas rahmat, taufiq dan hidayahNya,

penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi sebagai salah satu syarat untuk

memperoleh gelar Sarjana Sains (S.Si.). Penulis menyadari bahwa banyak pihak

yang telah berpartisipasi dan membantu dalam menyelesaikan penulisan skripsi

ini. Untuk itu, iringan doa da ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya penulis

sampaikan, utmanya kepada:

1. Prof. Dr. H. Imam Suprayogo selaku Rektor Universitas Islam Negeri

Maulana Malik Ibrahim (UIN MMI) Malang.

2. Bapak Prof. Drs. Sutiman Bambang Sumitro, SU., DSc selaku Dekan Fakultas

Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim (UIN

MMI) Malang.

3. Drs. M. Tirono. Selaku Ketua Jurusan Fisika Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim (UIN MMI) Malang.

4. Bapak Imam Tazi M.Si. Selaku Dosen Pembimbing I, karena atas bimbingan,

bantuan dan kesabaran beliau penulisan skripsi ini dapat terselesaikan.

5. Bapak Munirul Abidin, M.Ag selaku pembimbing II yang senantiasa

mengarahkan dan membimbing penulisan skripsi yang berhubungan dengan

Agama.

6. Bapak dan ibu dosen Fisika yang senantisa memberikan ilmu dan informasi

yang berhubungan dengan penulisan skripsi ini.

7. Ayah dan Ibunda tercinta yang sepenuh hati memberikan dukungan moril

maupun sprituil serta ketulusan doanya sehingga penulis skripsi ini dapat

terselesaikan.

8. Kakak dan adikku yang selalu memberikan motivasi sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi ini.

9. Teman-teman Fisika, terutama angkatan 03 yang telah memberikan

dukungan, bantuan dan loyalitas serta kerjasamanya selama penulisan skripsi

ini.

10. Semua pihak yang telah membantu baik secara moril maupun materiil, yang

tidak bisa penulis sebutkan di sini satu persatu. Semoga Allah membalas

semua amal baik kalian dengan balasan yang berlipat ganda.

Semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan menambah khasanah ilmu

pengetahuan. Amin.

Wassalamualaikum wr. Wb.

Malang, 15 Juni 2009

Penulis

DAFTAR ISI

Halaman Judul.................................................................................................... iHalaman Pengajuan........................................................................................... iiHalaman Persetujuan ....................................................................................... iiiHalaman Pengesahan........................................................................................ iv

Halaman Persembahan...................................................................................... vHalaman Motto ................................................................................................. vi

Kata Pengantar ................................................................................................ viiDaftar Isi ........................................................................................................... ix

Daftar Tabel..................................................................................................... xiiDaftar Gambar ...............................................................................................xiiiDaftar Lampiran.............................................................................................. xvAbstrack .......................................................................................................... xvi

BAB I : PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang ................................................................................ 1

1.2 Rumusan Masalah ........................................................................... 31.3 Tujuan Penelitian............................................................................. 41.4 Manfaat Penelitian........................................................................... 4

1.5 Batasan Masalah.............................................................................. 41.6 Sistematika Penulisan ...................................................................... 5

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA2.1 Penetasan Telur ............................................................................... 7

2.1.1 Cara Tradisional Alamiah ....................................................... 82.1.2 Cara Teknologi (modern) ........................................................ 8

2.2 Temperatur .................................................................................... 12

2.2.1 Konsep Temperatur............................................................... 12

2.2.2 Pengukuran Temperatur ........................................................ 13

2.3 Pengaturan Dalam Perpetif Al-Quran ........................................... 142.4 Kontrol Otomatis ........................................................................... 162.5 Sensor Suhu(Tranduser IC LM35) ................................................. 172.6 Analog To Digital (ADC) .............................................................. 18

2.7 Mikrokontroler .............................................................................. 24

2.7.1 Arsitektur Mikrokontroler AT89S51 ..................................... 242.7.2 Susunan Pin MCS AT89S51 ................................................. 262.7.3 Rangkaian Osilator................................................................ 292.7.4 Memori data Internal............................................................. 302.7.5 Memori Data Eksternal ......................................................... 302.7.6 Register Fungsi Khusus (FR) ................................................ 31

2.8 Liquid Crystal Display (LCD)........................................................ 342.9 Pemanas (Heater)........................................................................... 372.10 Penguat Operasional .................................................................... 38

2.10.1 Penguat Pembalik (Inverting Amplifier) .............................. 412.10.2 Penguat Tak Membalik (Non Inverting Amplifier)............... 422.10.3 Integrator Op-Amp.............................................................. 432.10.4 Sifat-sifat ideal Op-Amp ..................................................... 442.10.5 IC LM741 ........................................................................... 44

2.11 Motor DC .................................................................................... 462.12 Real Time Cloc (RTC) ................................................................. 47

BAB III : METODOLOGI PENELITIAN3.1 Bentuk dan Sampel Penelitian........................................................ 493.2 Waktu dan Tempat Penelitian ........................................................ 493.3 Alat dan Bahan .............................................................................. 493.4 Perancangan dan Pembuatan Alat ................................................. 52

3.4.1 Perancangan Sistem Keseluruhan.......................................... 523.4.2 Perancangan Rangkaian Sensor Suhu.................................... 543.4.3 Perancangan Rangkaian Pengondisi Sinyal ........................... 543.4.4 Perancangan Rangkaian ADC ............................................... 553.4.5 Perancangan Rangkaian Miroontroller AT89S51 .................. 553.4.6 Perancangan Rangkaian Driver Relay ................................... 563.4.7 Perancangan Rangkaian RTC................................................ 573.4.8 Perancangan Rangkaian Motor DC ....................................... 573.4.9 Perancangan Rangkaian LCD................................................ 58

3.4.10 Perancangan Perangkat Lunak............................................. 603.5 Teknik Pengambilan Data.............................................................. 61

3.5.1 Pengujian Sensitivitas Rangkaian Sensor Suhu (LM35) ........ 613.5.2 Pengujian Rangkaian Penguat Sinyal .................................... 623.5.3 Pengujian Rangkaian ADC 0804........................................... 623.5.4 Pengujian Rangkaian LCD.................................................... 633.5.5 Pengujian Rangkaian Driver Relay........................................ 643.5.6 Pengujian Alat Penetasan Telur Itik Dengan Kontrol Suhu

Menggunakan Mikrokontroller AT89S51 dan PembalikanTelur Secara Otomatis........................................................... 64

3.6 Teknik Analisis Data ..................................................................... 65BAB IV : LAPORAN HASIL PENELITIAN

4.1 Pengujian Alat ............................................................................... 674.1.1 Hasil Pengujian Sensitivitas Sensor Suhu.............................. 674.1.2 Hasil pengujian Rangkaian Penguat Sinyal............................ 684.1.3 Hasil Pengujian Rangkaian ADC .......................................... 694.1.4 Hasil Pengujian Rangkaian LCD........................................... 714.1.5 Hasil Pengujian Rangkaian Driver Relay............................... 714.1.6 Hasil Pengujian Telur Itik Dengan Kontrol Suhu Menggunakan

Mikrokontroller AT89S51 dan Pembalikan Telur SecaraOtomatis ............................................................................... 72

4.2 Pembahasan................................................................................... 734.2.1 Pembahasan Alat................................................................... 734.2.2 Pembahasan dalam Kajian Al-Quran.................................... 75

BAB V : PENUTUP5.1 Kesimpulan ................................................................................... 785.2 Saran ............................................................................................. 78

DAFTAR PUSTAKALAMPIRAN-LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Termometer dengan sifat termometriknya........................................... 13

Tabel 2.2 Pemberian Nilai Pada RD dan WR Serta Perubahan Nilai Pada-INTR ............................................................................................... 23

Tabel 2.3 Fungsi Alternatif dari Port 3 ............................................................... 28

Table 2.4 Bank Register..................................................................................... 32

Table 2.5 Pembagian Alamat Pada Fungsi-fungsi Khusus.............................................. 36

Tabel 2.6 Konfigurasi Pin LCD M1632 ............................................................... 34

Table 4.1 Hasil Pengujian Rangkaian Sensor Suhu ............................................ 67

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Pada Rangkaian Penguat Sinyal ................................ 68

Tabel 4.3 Hasil pengujian rangkaian ADC ......................................................... 69

Tabel 4.5 Hasil Pengujian Rangkaian liquid cristal display (LCD) .................... 71

Tabel 4.6 Hasil pengujian rangkaian relay pemanas ........................................... 71

Tabel 4.7 Hasil pengujian rengkaian driver relay motor DC ............................... 72

Tabel 4.3 Tabel Pengujian Alat Penetasan Telur Itik dengan Sensor SuhuMenggunakan MK AT89S51 dan Pembalik Telur Secara Otomatis.... 73

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Alat penetas telur dengan lampu minyak tanah ................................. 9

Gambar 2. 2 Penampang alat penetas telur dengan lampu minyak tanah.............. 9

Gambar 2.3 Isoterm dari dua sistem yang berbeda ............................................. 12

Gambar 2.4 Percepatan sekalar temperatur menyangkut penentuan harga numerik

pada isoterm sistem baku atau termometer ..................................... 14

Gambar 2.5 Sistem control umpan balik............................................................. 17

Gambar 2.6 Sensor temperatur LM35 dan Typical Aplication LM35 ............... 18

Gambar 2.7 Konversi sinyal analog menjadi digital/ biner.................................. 19

Gambar 2.8 Konversi dasar ADC..................................................................... 20

Gambar 2.9 Rangkaian successive approximation pengkonversi A/D................. 21

Gambar 2.10 Rangkaian Free running ADC....................................................... 22

Gambar 2.11 Blok Diagram AT89S51 .............................................................. 26

Gambar 2.12 Pin Diagram AT89S51................................................................. 27

Gambar 2.13 Rangkaian Oscillator AT89S51 .................................................... 29

Gambar 2.14 LCD M1632 ............................................................................... 35

Gambar 2.15 Lambang Op-Amp ....................................................................... 38

Gambar 2.16 Penguat pembalik (Inverting Amplifier) ....................................... 41

Gambar 2.17 Penguat tidak pembalik ................................................................ 42

Gambar 2.18. Rangkaian Integrator.................................................................... 43

Gambar 2.19 Kemasan IC 741 42 ..................................................................... 45

Gambar 2.20 Rangkaian IC 741 ....................................................................... 45

Gambar 2.21 Pin RTC DS 12C887 .................................................................... 47

Gambar 2.22 Diagram Blok DS12C887 ............................................................ 48

Gambar 3.1. Diagram Blok Sistem.................................................................... 53

Gambar 3.2 Rangkaian Minimum Mikrokontroller AT89S51............................. 56

Gambar 3.3 Interface LCD dengan MCU........................................................... 59

Gambar 3.4 Diagram Alir Program .................................................................... 60

Gambar 3.5 Rangkaian pengujian sensor suhu ................................................... 61

Gambar 3.6 Rangkaian pengujian penguat sinyal ............................................... 62

Gambar 3.7. Grafik hubungan output analog dengan digital .............................. 63

Gambar 3.8 Rangkaian pengujian rangkaian LCD.............................................. 63

Gambar 3.9 Rangkaian pengujian driver relay .................................................. 64

Gambar 4.1. Grafik hubungan Pembacaan ADC dan Suhu ................................. 70

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran I Gambar Rangkaian Keseluruhan

Lampiran 2 Gambar Rangkaian PCB

Lampiran 3 Foto Alat Petasan Telur

Lampiran 4 List Program Assambler

Rohman, Fathur. 2009, ALAT PENETASAN TELUR ITIK DENGANKONTROL SUHU MENGGUNAKAN MIKROKONTROLERAT89S51 DAN PEMBALIKAN TELUR SECARA OTOMATIS.Sikripsi. Jurusan Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi. Universitas IslamNegeri Maulana Malik Ibrahim (UINMMI) Malang.Pembimbing : (1) Imam Tazi, M.Si. (2) Munirul Abidin, M.Ag.

Kata Kunci: Telur Itik, suhu, Mikrokontroller AT89S51

Salah satu usaha yang sederhana untuk mendapat hidup yang layak yaitubeternak unggas, terutama itik. Jaman dahulu beternak itik merupakan suatupekerjaan yang kurang bergengsi, peternak menjadi pengembala dan mengekoritiknya kemana ia pergi. Ditambah dengan lamanya proses penetasan telur itikkarena selama ini hanya mempergunakan bola lampu 5 - 20 Watt dan lampuminyak tanah untuk menghangatkan ruang penetasan. Skripsi ini bertujuanmembuat suatu alat kontrol temperatur untuk penetesan telur itik menggunakanmikrokontroler AT89S51 dan pembalikan telur secara otomatis, pemutaran telurdilakukan agar telur mendapatkan panas yang lebih merata. Dengan alat inidiharapkan dapat meningkatkan efesiensi dan efektifitas kerja peternak itik.

Penelitian ini menggunakan metode eksperimental kuantitatif karena datayang diperoleh berupa angka-angka. Pengkalibrasian dilakukan dengan caramembandingkan keluaran alat uji dengan data yang dihasilkan oleh termometer.

Dari hasil pegujian terhadap incubator melelui sistem pengontrol baikpengontrol mikrokontroller AT89S51, motor DC, real time clock (RTC) maupunliquid cristal display (LCD) dapat disimpulkan bahwa analisa data output alatpenetasan telur menggunakan sensor suhu dan pemutaran secara otomatis inididapatkan hasil rata-rata kesalahan relatif sebesar 0.54 %, nilai tersebutmenunjukan nilai kesalahan relatif yang minimum dan apabila diaplikasikan padapenetasan telur akan mendapatkan hasil yang maksimum.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Semakin maju perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, semakin

terbuka pula peluang berusaha. Beberapa puluh tahun yang lalu orang harus

kekota untuk mengadu nasib dan berusaha mendapatkan kehidupan yang lebih

layak. Sekarang tidak demikian, bahkan dicanangkan gerakan kembali ke desa.

Salah satu usaha yang sederhana untuk mendapat hidup yang layak yaitu

beternak unggas, terutama itik. Jaman dahulu beternak itik merupakan suatu

pekerjaan yang kurang bergengsi, peternak menjadi pengembala dan mengekor

itiknya kemana ia pergi. Ditambah dengan lamanya proses penetasan telur itik

karena selama ini hanya mempergunakan bola lampu 5 - 20 Watt dan lampu

minyak tanah untuk menghangatkan ruang penetasan. Dalam kehidupan sehari-

hari, perubahan suhu atau temperatur dipengaruhi dengan perubahan cuaca. Hal

ini sangat merepotkan bagi peternak itik petelur, karena cepat tidaknya telur yang

menetas di pengaruhi oleh kesetabilan temperatur (Bambang, 1988: 78).

Mahasiswa sebagai generasi muda yang penuh dengan potensi, dinamika

idealisme dan sebagai aset nasional yang perlu untuk mengembangkan dan

mengaktualisasikan dirinya agar dapat menguasai ilmu pengetahuan dan teknologi

serta mempunyai rasa tanggung jawab yang tinggi terhadap kepentingan

masyarakat. Dalam hal ini dapat dilakukan dengan salah satu cara yaitu membuat

sistem kendali dari temperatur ruangan untuk pengembangbiakan itik darat.

Kontrol otomatis telah memegang peranan yang sangat penting dalam

perkembangan ilmu dan teknologi. Di samping sangat diperlukan pada pesawat

ruang angkasa, peluru kendali, sistem pengendali pesawat, dan sebagainya.

Kontrol otomatis telah menjadi bagaian yang sangat penting dan terpadu dari

proses-proses dalam pabrik dan industri modern. Misalnya kontrol otomatis perlu

sekali dalam kontrol numeric dari mesin alat-alat bantu industri manufaktur. Ia

juga perlu sekali dalam operasi industri seperti pengontrolan tekanan, suhu,

kelembaban, viskositas, dan arus dalam industri proses.

Melihat kemajuan teknologi yang berdampak positif dan bermanfaat

dalam kehidupan manusia sehari-hari, seperti halnya kontrol otomatis dan

dijelaskan dalam al-Quran betapa sang maha pencipta Allah SWT telah mengatur

isi jagat raya, sehingga di dalamnya berlaku hukum-hukum alam dan keteraturan.

Menjadikan sesuatu memiliki kadar serta sistem tertentu dan teliti baik itu yang

berkaitan dengan materi, maupun waktu seperti Siang, malam, pagi, sore

semuanya itu telah diatur oleh ketentuan Allah SWT. Maksudnya Dialah yang

menerapkan seluruh ketetapan dan hukumnya yang diberlakukan terhadap semua

makhluk-Nya sesuai kehendak dan keinginannya. Allah SWT berfirman:

Artinya: Sesungguhnya Allah telah Mengadakan ketentuan bagi tiap-tiapsesuatu. (QS. Ath-Thalaaq: 3)

Al-Quran juga menghimbau kepada manusia untuk memikirkan masa

depannya dan berusaha merubah nasibnya melalui kegiatan-kegiatan yang

dilakukan bertahap dan terus-menerus sesuai dengan ayat berikut:

.

Artinya: .Sesungguhnya Allah tidak merubah Keadaan sesuatu kaumsehingga mereka merubah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri (QS. ar-Rad:11).

Karena kemajuan dalam teori dan praktek kontrol otomatis memberikan

kemudahan dalam mendapatkan kemudahan dalam performansi dari sistem

dinamik, mempertinggi kualitas dan menurunkan biaya produksi, mempertinggi

laju produksi, meniadakan pekerjaan-pekerjaan rutin dan membosankan yang

harus dilakukan oleh manusia, dan sebagainya, maka sebagaian besar insinyur dan

ilmuan sekarang harus mempunyai pemahaman yang baik dalam bidang ini.

Berdasarkan latar belakang di atas, penulis mencoba untuk membuat suatu

alat penetas telur itik menggunakan pengontrol otomatis agar mempermudah

proses penetasan, supaya peternak itik dapat memperoleh hasil yang lebih

maksimal.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas maka dapat diambil rumusan masalah

sebagai berikut:

1. Bagaimana merancang dan membuat suatu alat kontrol temperatur untuk

penetesan telur itik menggunakan mikrokontroler AT89S51 dan

pembalikan telur secara otomatis?

2. Bagaimana analisa penggunaan sensor suhu dalam penetesan telur itik

menggunakan mikrokontroler AT89S51 dan pembalikan telur secara

otomatis?

3. Bagaimana pengaruh penggunaan alat ini terhadap proses penetasan bila

dibandingkan dengan proses penetasan alamiah?

1.3 Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah :

1. Merancang dan membuat suatu alat kontrol temperatur untuk penetesan

telur itik menggunakan mikrokontroler AT89S51 dan pembalikan telur

secara otomatis.

2. Menganalisa penggunaan sensor suhu dalam penetesan telur itik

menggunakan mikrokontroler AT89S51 dan pembalikan telur secara

otomatis.

3. Bagaimana pengaruh penggunaan alat ini terhadap proses penetasan bila

dibandingkan dengan proses penetasan alamiah.

1.4 Manfaat

Adapun manfaat dari penulisan ini adalah sebagai berikut:

1. Pengontrol temperatur untuk penetasan telur itik dan pembalikan telur

sacara otomatis menggunakan kontrol suhu dapat diaplikasikan pada

kondisi nyata pada peternakan itik,sehingga dapat meningkatkan

produktifitas dan penghasilan mereka.

2. Dengan alat ini diharapkan dapat meningkatkan efisiensi dan efektifitas

kerja peternak itik.

3. Perancangan dan pembuatan alat ini diharapkan dapat berfungsi sebagai

alat otomatis terprogram dan dapat dikembangkan untuk penelitian

selanjutnya sesuai dengan kebutuhan.

1.5 Batasan Masalah

1. Pada penelitian ini dibuat sistem kontrol suhu dan pembalik telur secara

otomatis dengan set point antara 38,6 C sampai 39.4 C (Bambang, 1988:

78) dan menggunakan heater sebagai penghantar panas dan motor DC

sebagai pembalik telur.

2. Sebagai model digunakan miniatur.

3. Objek Penelitian ditekankan untuk penetasan telur itik

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Berisi tentang latar belakang, tujuan, batasan masalah dan

sistematika penulisan dari proyek akhir yang dibuat.

BAB II TEORI PENUNJANG

Membahas tentang teori dasar dari komponen-komponen yang

digunakan pada proyek akhir ini.

BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT

Berisi tentang perencanaan dan pembuatan alat proyek akhir yang

meliputi perencanaan komponen, rangkaian yang digunakan.

BAB IV PENGUKURAN DAN PENGUJIAN ALAT

Membahas tentang pengujian alat yang meliputi cara kerja alat,

perolehan data dan fenomena yang terjadi selama pengujian.

BAB V PENUTUP

Pada bab ini berisi tentang kesimpulan dari proyek akhir yang telah

dibuat dan saran yang mungkin bisa diberikan.

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Penetasan Telur

Penetasan telur teleh dijelaskan oleh al-Quran di dalam surat al-Imron

ayat 27 sebagaimana berikut:

Artinya: Engkau masukkan malam ke dalam siang dan Engkau masukkansiang ke dalam malam. Engkau keluarkan yang hidup dari yangmati, dan Engkau keluarkan yang mati dari yang hidup. danEngkau beri rezki siapa yang Engkau kehendaki tanpa hisab(batas)".

Sebagian mufassirin memberi misal untuk ayat ini dengan mengeluarkan

anak ayam dari telur, dan telur dari ayam. dan dapat juga diartikan bahwa

pergiliran kekuasaan diantara bangsa-bangsa dan timbul tenggelamnya sesuatu

umat adalah menurut hukum Allah (DEPAG RI. 1998 : 53).

Sebutir telur itik yang siap ditetaskan, memiliki komposisi kimia yang

mengandung sekitar 69% air; 1,2% karbohidrat; 1,0% mineral, dan sisanya

vitamin. Dari komposisi lengkap telur bertunas, lemak banyak terdapat pada

kuning telur, selain mineral dan vitamin. Sedangkan putih telur merupakan

sumber protein dan beberapa jenis mineral, tetapi kandungan karbohidrat sangat

sedikit, kecuali mineral seperti Calsium, Fosfor, Magnesium, Klorium, Potasium,

dan lain-lain.

Kuning telur dan putih telur dipisahkan oleh selaput Vitiline yang

mempertahankan kuning telur mempengaruhi sekresi puti telur sehingga semakin

besar kuning telur, semakin besar pula sekresi putih telur. Chalaza yang

merupakan tali terpilin dan bisa berputar-putar berfungsi untuk menjaga agar

kuning telur tetap di tengah.

Dalam tata laksana penetasan telur itik selama ini dikenal ada dua cara

yakni:

2.1.1 Cara tradisional alamiah

Cara ini termasuk salah satu cara yang praktis, ekonomis, dan

menghasilkan indeks tetas yang tinggi. Penetasan menggunakan ayam atau

"enthog/menthok" yang sedang mengeram. Kelemahannya, jumlah telur sangat

terbatas dan harus bersamaan dengan waktu mengeram ayam atau

"enthog/menthok". Menetaskan telur itik dengan bantuan ayam hanya mempunyai

kapasitas 10 butir per ekor. Jika menggunakan "enthog/menthok" maksimal 15

butir per ekor. Pengeraman dengan cara ini memerlukan waktu 28 hari, terhitung

mulai saat telur pertama kali dierami.

2.1.2 Cara teknologi

Cara ini merupakan usaha penetasan dengan menggunakan alat penetas.

Keistimewaannya, penetasan dapat dilakukan setiap saat dan dalam jumlah yang

banyak, tetapi pelaksanaannya memerlukan keterampilan khusus supaya bisa

menghasilkan angka tetas yang tinggi.

Ada dua cara sederhana dan ekonomis dalam penetasan telur itik:

a. penetasan telur itik dengan pemanas lampu minyak tanah dan lampu neon.

b. Penetasan telur itik dengan gabah dan energi surya.

Gambar 2.1 Alat penetas telur dengan lampu minyak tanah

Gambar 2. 2 Penampang alat penetas telur dengan lampu minyak tanah

Pedoman Penetasan :

Alat penetas harus diletakkan pada tempat yang rata, tidak boleh terkena

pancaran sinar matahari secara langsung, tempat penetasan tidak banyak

tertiup angin.

Ruangan tempat alat penetas harus bebas dari obat-obatan atau cairan yang

mudah menguap, alat penetasan sudah disterilkan dengan desinfektan atau

air kapur sebelum digunakan.

Lampu minyak tanah dinyalakan dan diatur lebih dulu sampai panasnya

sesuai dengan yang dibutuhkan dan cukup stabil. Sebaiknya dalam rak

penetasan ditaruh alat pengukur suhu atau thermometer.

Telur itik yang akan ditetaskan harus dibilas air hangat bersuhu sekitar 38-

39 C. pembilasan harus meratah ke seluruh permukaan kulit telur,

kemudian baru disusun dalam rak penetas.

Penampan berisi air untuk mengatur kelembaban dimasukkan ke dalam rak

penetas. Penampan jangan terlalu penuh dan setiap hari bisa ditambahkan

air hangat.

Akan lebih baik alat penetas dilengkapi alat pengukur kelembaban

sehingga dapat diusahakan kelembaban penetasan hari pertama sekitar

70%. Mulai hari kedua dan selanjutnya 60%.

Temperatur yang diperlukan selama penetasan 28 hari yaitu:

Minggu pertama 38,6 C

Minggu kedua 38,9 C

Minggu ketiga 39,2 C

Minggu keempat 39,4 C

Pembilasan telur itik dengan air hangat selama penetasan :

Hari kedua sampai ke-14 (sekali sehari, waktu pagi)

Hari ke-15 sampai ke-25 (dua kali sehari, waktu pagi dan sore)

Pelambaran kain yang dibasahi selama penetasan:

Hari ke-26 dan ke-27

Pembalikan telur selama penetasan dilakukan paling sedikit 2 kali sehari,

mulai hari ke-3 sampai ke-25.

Pendinginan telur selama penetasan selama 15 menit :

Hari ke-4 sampai ke-25 (dengan diangin-anginkan)

Pemeriksaan telur selama penetasan dilakukan 3 kali :

Pemeriksaan pertama pada hari ke-7

Pemeriksaan kedua pada hari ke-14

Pemeriksaan ketiga pada hari ke-21

Setelah telur menetas, biarkan anak itik yang bulunya masih basah berada

dalam alat penetas selam 24 jam sampai bulunya kering. Selanjutnya

dipindahkan ke kandang atau kotak anak itik yang sudah dilengkapi

pemanas (induk buatan). (Bambang, 1988: 77-79)

Pemutaran telur sedikitnya adalah 3 kali sehari atau 5 kali sudah lebih dari

baik untuk mencegah embrio telur melekat pada selaput membran bagian dalam

telur. Oleh sebab itu jangan pernah membiarkan telur tetas tidak dibalik atau

diputar posisinya dalam 1hari pada masa penetasan telur. Pemutaran telur tersebut

dilakukan dalam 18 hari pertama penetasan. Tetapi jangan membalik telur sama

sekali pada 3 hari terakhir menjelang telur menetas. Pada saat itu telur tidak boleh

diusik karena embrio dalam telur yang akan menetas tersebut sedang bergerak

pada posisi penetasannya.(UNILA, 2007:10-11)

2.2 Temperatur

Semakin Suhu menyatakan panas atau dinginnya sesuatu. Semakin panas

suatu benda maka semakin tinggi suhunya. Sehingga suhu menyatakan panas atau

dinginnya sesuatu. (Sears dan Zemansky, 1991:354)

2.2.1 Konsep Temperatur

Tinjaulah sistem A kedalam Y1, X1 dalam kesetimbangan termal dengan

sistem B dalam keadaan Y1, X1. jika sistem A disingkirkan dan keadaannya

diubah, maka dapat di dapatkan keadaan lain Y2, X2 yang dalam kesetimbangan

termal dengan keadaan semula Y1, X1 dari sistem B. Percobaan menunjukkan

terdapat sekumpulan keadaan Y1, X1; Y2, X2; Y3, X3; dan seterusnya, yang

masing-masing dalam kesetimbangan termal dengan keadaan yang sama Y1, X1

dari sistem B dan menurut hukum ke nol, dalam kesetimbangan termal satu sama

lain. Kita akan menganggap bahwa jika semua keadaan seperti itu digambarkan

dalam diagram YX, letaknya pada kurva akan seperti I dalam dalam gambar 2.3,

yang di sebut isoterm. Isoterm adalah kedudukan semua titik yang

menggambarkan keadaan sistem yang dalam kesetimbangan termal dari satu

keadaan dari sistem lain. Kita tidak mengambil pengandaian mengenai kemalaran

isoterm, walaupun keadaan pada sistem yang sederhana menunjukkan bahwa

biasanya sekurang-kurangnya sebagai isoterm merupakan kurva yang

malar.(Zemenski, 1982 : 8-9)

11 , XY

22 , XY

33 , XY 11 ',' XY

22 ',' XY33 ',' XY

Gambar 2.3 Isoterm dari dua sistem yang berbeda

2.2.2 Pengukuran Temperatur

Untuk menentukan sekala empiris, kita memiliki beberapa sistem untuk

koordinal Y dan X sebagai sistem baku yang kita sebut termometer dan

mengambil seperangkat kaidah untuk menentukan harga numerik pada temperatur

yang berkaiatan dengan masing-masing isoterm. Pada setiap sistem lain yang

dalam kesetimbangan termal dengan termometer itu, kita pilih bilangan yang sama

untuk menunjukkan temperatur. Prosedur yang paling sederhana adalah memilih

lintasan yang mudah dalam bidang Y X, seperti yang diperlihatkan pada gambar

2.4 oleh garis terputus-putus Y = Y1 yang memotong isoterm itu pada titik yang

masing-masimg mempunyai koordinat Y yang sama tetap, isoterm diambil

sebagai fungsi X disebut sifat termometrik, dan bentuk sifat termometrik (X0

memutus sekala temperatur). Terdapat enam jenis termometer yang penting, yang

masing-masing dengan sifat termometriknya, seperti yang dilhat pada tabel 2.1.

.(Zemenski, 1982 : 11-12)

Tabel 2.1 Termometer dengan sifat termometriknya

Termometer Sifat termometrik Lambang

Gas (volum tetap)

Resistor listrik (tegangan mekanis tetap)

Termokopel (tegangan mekanis tetap)

Uap helium (jenuh)

Garam para magnetik

Radiasi benda hitam

Tekanan

Radiasi listrik

Elektromotansi termal

Tekanan

Suseptibilitas magnetik

emitensi

P

R

P

R B.

Isoter

mpad

a temp

eratur

titik tr

ipel ai

r

Gambar 2.4 Percepatan sekalar temperatur menyangkut penentuan harga nomerikpada isoterm sistem baku atau termometer

2.3 Pengaturan Dalam Perspektif Al-Quran

Membahas masalah peraturan, yang paling Maha Pengatur adalah Allah

karena Allah berhak atas semua apa yang ada di langit ataupun di bumi

Hal ini telah dijelaskan dalam al-Quran:

Artinya: Allah menciptakan segala sesuatu dan Dia memelihara segalasesuatu. (QS. Az-Zumar/39 : 62).

Ayat diatas mejelaskan betapa sang maha pencipta Allah SWT telah

mengatur isi jagat raya, sehingga di dalamnya berlaku hukum-hukum alam dan

keteraturan. Menjadikan sesuatu memiliki kadar serta sistem tertentu dan teliti

baik itu yang berkaitan dengan materi, maupun waktu seperti siang, malam, pagi,

sore semuanya itu telah diatur oleh ketentuan Allah SWT. Maksudnya Dialah

yang menerapkan seluruh ketetapan dan hukumnya yang diberlakukan terhadap

semua makhluk-Nya sesuai kehendak dan keinginannya. Allah SWT berfirman:

(Shihab, 2003: 258-260)

Artinya: Sesungguhnya Allah telah Mengadakan ketentuan bagitiap-tiap sesuatu. (QS. Ath-Thalaaq/65 : 3)

Artinya: Dan Dialah yang telah menciptakan malam dan siang, mataharidan bulan. masing-masing dari keduanya itu beredar di dalamgaris edarnya. (QS. Al-Anbiya/21 : 33)

Asbabun nuzul dari surat Ath-Thalaaq ayat ketiga ini berkenaan dengan seseorang

suku Asyja yang fakir, cekatan dan banyak anak. Ia menghadap kepada

Rosulullah SAW. Meminta bantuannya (tentang anak yang ditawan musuh dan

tentang penderitaan hidupnya). Rosulullah SAW. Bersabda: :Bertaqwalah kepada

Allah dan sabarlah. Tiada lama kemudian datanglah anaknya (yang ditawan itu)

membawa seekor kambing (hasil rampasan dari musuh sewaktu melarikan diri).

Hal ini segera dilaporkan kepada Rosulullah SAW. Rosulullah SAW. Bersabda:

Makanlah (kambing itu)(H. A. Dahlan, dkk. 1989 : 533)

Ayat ini menjelaskan kepada kita semua bagaimana konsep pengaturan

alam semesta ini diatur dengan tatanan yang sangat rapi, hal ini menunjukkan

keseimbangan kontrol yang dibuat oleh Allah SWT untuk kemaslahatan demi

kelangsungan hidup makhluk-Nya. (Abdullah bin Muhammad, 2007: 448-449)

Di dalam Al-Quran Allah juga menjelaskan sebagaimana firman-Nya:

Artinya: Dan sekali-kali tidak (pula) akan menemui penyimpangan bagi sunnahAllah itu. (QS. Al-Fathir/35 : 43 )

Yakni siapapun dari makhluk ini, tidak akan mampu mengalihkan hukum

Allah dari arah yang telah ditentukan. Kata () sunnah antara lain berartikebiasaan. Sunnatullah atau sunnah Allah adalah kebiasaan-kebiasaan yang

diberlakukannya terhadap apa, siapa dan kapanpun. Karena ia adalah sunnah yang

tidak menyimpang dari arah yang telah ditetapkan dari hukum-hukum Allah SWT.

(Shihab, 2003: 494-495 )

2.4 Kontrol Otomatis

Kontroler berfungsi membandingkan nilai yang sebenarnya dengan

keluaran plant dengan nilai (set poin) yang diinginkan, menentukan deviasi dan

menghasilakan suatu sinyal kontrol yang akan memperkecil deviasi sampai nol

atau sampai suatu nilai yang kecil. Cara kontroler menghasilkan sinyal kontrol

disebut aksi pengontrolan (Ogata, 1991: 197)

Kontrol didefinisikan sebagai operasi pengaturan beberapa obyek untuk

tujuan tertentu. Pada kontrol manual, yang bertindak sebagai kontrol adalah

manusia. Sedangkan pada kontrol otomatis, peran manusia sebagai operator

digantikan oleh peralatan mekanik maupun elektronik. Kontrol otomatis

membandingkan harga yang sebenarnya dari keluaran plant dengan harga yang

diinginkan, menentukan deviasi, dan menghasilkan sinyal kontrol yang akan

memperkecil deviasi sampai nol atau sampai suatu harga yang kecil. Cara kontrol

otomatis menghasilkan sinyal kontrol disebut aksi pengontrolan (control action).

Kontroler otomatis biasa dipergunakan dibidang industri, di mana prinsip kerja

yang digunakan sama yaitu meliputi proses mengamati, mengolah informasi dan

memberikan reaksi terhadap alat.

Beberapa jenis kontrol yang umum digunakan antara lain :

Kontrol Sequensial

Kontrol sequensial beroperasi step by step sesuai dengan urutan yang telah

ditentukan. Kontrol jenis ini biasanya menggunakan relay, timer, limit switch,

kontaktor dan sebagainya. Aplikasinya banyak ditemui pada sistem

pengaturan seperti lampu lalu lintas dan proses produksi pada skala industri.

Kontrol Umpan Balik

Kelebihan kontrol umpan balik adalah kemampuan mendapatkan informasi

keluaran saat itu sehingga bisa dibandingkan dengan kondisi yang diharapkan

(set point) dan mengoreksi kesalahannya. Sistem kontrol ini secara umum

ditunjukkan pada Gambar 2.3. (Happy dan Purwati, 2001: 4-5)

Gambar 2.5 Sistem control umpan balik

2.5 Sensor Suhu (Tranduser IC LM 35)

Semakin Suhu menyatakan panas atau dinginya sesuatu. Semakin panas

suatu benda maka semakin tinggi suhunya. Sehingga suhu menyatakan panas atau

dinginnya sesuatu(Sears dan Zemansky, 1991:354). Sensor suhu adalah suatu

tranduser yang digunakan untuk mengkonversi besaran suhu menjadi besaran

listrik. Sensor suhu yang biasa digunakan adalah IC LM35 yang dikemas dengan

sangat kompak. LM35 tidak memerlukan kalibrasi eksternal ataupun timing

khusus, dengan range pengukuran antara 0 - 100 C. sensor ini mempunyai

karakteristik yang linier serta sensitifitas sebesar 10mV/ C (Widodo, Dkk.

2005:119)

Aplikasi IC LM35 sangat mudah karena output yang linier dan impedensi

keluaran yang rendah. Suhu untuk untuk penetasan telur itik berkisaran antara

38,6 C 39,4 C.

Gambar 2.6 Sensor temperatur LM35 dan Typical Aplication LM35

2.6 Analog To Digital Converter (ADC)

Rangkaian atau chip ADC berfungsi untuk mengubah sinyal analog

menjadi sinyal digital. Umumnya kita menggunakan chip ADC 8 bit untuk

mengubah rentang sinyal analog 0-5 V menjadi level digital 0-255 untuk ADC 8

bit, meskipun saat ini sudah banyak ADC yang mampu memproses data 12 bit.

Gambar 2.7 Konversi sinyal analog menjadi digital/ biner

Faktor-faktor spesifikasi ADC:

1. Resolusi

2. Linearitas

3. Akurasi

ADC

Vdd

AnalogSinyalInput

BinaryOutput

4. Non linearitas

5. Kontrol

Analog to Digital Converter (ADC) berfungsi untuk mengubah tegangan

analog pada input menjadi tegangan digital pada outputnya.Sehingga data tersebut

dapat dibaca oleh peralatan interface dan dapat diproses oleh mikroprosesor.

Secara umum ADC dapat dibedakan menjadi 2 golongan, yaitu:

a. ADC dengan golongan open -loop (tanpa feedback)

misalnya: tipe flash ADC, slope converter, dual converter

b. ADC dengan golongan close-loop (dengan feedback)

misalnya: single counter ADC, tracking ADC dan successive

ADC mengambil input sinyal kontinyu yang tidak diketahui (Vin) dan

mengkonversinya ke dalam bilangan biner n-bit. Bilangan n-bit adalah fraksi biner

yang menunjukkan rasio antara sinyal input (Vin) dan pengkonversi tegangan

penuh.

Gambar 2.8 Konversi dasar ADC

Tegangan Vin dihubungkan pada suatu input dari sinyal analog

pembanding dan tegangan referensi analog (Vr) dihubungkan pada input yang lain

dari komparator. Jika Vin > Vr tegangan output akan berada pada +Vo level yang

berarti logika 1,jika Vin < Vr tegangan output akan low yang berarti logika

0.( Anik fitria, Anton Indarto. 2001)

Vin

Vr Vout

Metode konversi sinyal analog menjadi digital yang digunakan adalah

Succesive Approximation ADC. Rangkaian ini menggunakan counter yang dikenal

sebagai successive-approximation register, yaitu melalui pendekatan berturut-turut

untuk mencari nilai yang paling tepat. Disamping menghitung naik deretan data

biner, register ini menghitung dengan mencoba seluruh nilai bit dimulai dari MSB

dan diakhiri dengan LSB. Selama proses penghitungan, register akan memonitor

output komparator untuk melihat jika hitungan biner kurang atau lebih besar dari

input sinyal analog.

Komponen dasarnya adalah pengkonversi A/D, pembanding atau

komparator, successive approximation register (SAR), sebuah clock dan kontrol

dan status logic (Widodo,D dan Sigit F. 2005: 120-121).

Gambar 2.9 Rangkaian successive approximation pengkonversi A/D

Clock

Control and status logic

Succesive approximationregister(SAR)

DAC

Digital Output D

VoVin

Vfs

Pada permulaan konversi, SAR dibersihkan ke 0 dan bit paling berarti

diset ke 1. Hasil ini adalah harga Vo yang merupakan setengah dari skala

penuh. Output dari komparator kemudian di tes untuk melihat apakah Vin > atau

< Vo. Jika Vin > Vo bit yang paling berarti berubah menjadi on atau berubah

off.

Pada step berikutnya, bit yang paling berarti atau penting dari SAR

berubah menjadi on. Pada tingkat ini, Vo akan menjadi 3 atau 1 atau skala

penuh, tergantung pada apakah Vin > Vo atau Vin < Vo, masing-masing pada

langkah pertama. Kemudian komparator di tes apakah Vin > Vo yang baru, bit

yang paling berarti berikutnya on atau off.

Proses diulang untuk masing-masing bit SAR. Ketika proses dibawah

keluar untuk masing-masing bit , SAR berisi nomor biner D yang proporsi dengan

Vin dan garis EOC menunjukkan bahwa perbandingan telah selesai dan output

digital siap untuk transmisi. Keuntungan dari metode successive approximation

adalah kecepatan terbaik hanya pada pulsa clock n yang menghasilkan resolusi n

bit dari sinyal analog. Pada skripsi ini dipergunakan ADC 0804, yang mode tipe

kerjanya free running. Rangkaian free running ADC 0804 ditunjukkan pada

Gambar 2.10.

Gambar 2.10 Rangkaian Free running ADC

Untuk membuat mode kerja ADC 0804 menjadi free running, maka harus

diketahui bagaimana urutan pemberian nilai pada -RD dan -WR serta perubahan

nilai pada -INTR. Urutan pemberian nilai pada -RD , -WR perubahan nilai pada -

INTR ditunjukkan pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Pemberian nilai pada -RD dan -WR serta perubahan nilai pada -INTR

Mode kerja free running ADC diperoleh jika -RD dan -CS dihubungkan ke

ground agar selalu mendapat logika 0 sehingga ADC akan selalu aktif dan siap

memberikan data. Pin -WR dan -INTR dijadikan satu karena perubahan logika -

ITNR sama dengan perubahan logika pada -WR, sehingga pemberian logika pada

-WR dilakukan secara otomatis oleh keluaran -INTR.

Nilai tegangan masukan (Vx) dari sebuah ADC secara umum dapat

dirumuskan sebagai berikut:

dimana: Vx = tegangan masukan

Vref = tegangan referensi

Sedangkan resolusi dari sebuah ADC secara umum dapat dirumuskan sebagai

berikut:

dimana:

(http://www.electroniclab.com/index.php?action=html&fid=56)

2.7 Mikrokontroler

Pada dasarnya mikrokontroler adalah terdiri dari mikroprosesor, timer dan

counter, perangkat I/O dan internal memori. Pada dasarnya mikrokontroller

mempunyai fungsi yang sama dengan mikroprosesor, yaitu untuk mengontrol

kerja suatu sistem. Di dalam mikrokontroller terdapat CPU, ALU, PC, SP, dan

register lain yang terdapat pada mikroprosesor, tetapi dengn penambahan

perangkat-perangkat lain seperti ROM, RAM, PIO, SIO, Counter, dan rangkaian

Clock.

Mikrokontroller didesain dengan instruksi-instruksi yang lebih luas dan 8

bit instruksi digunakan untuk membaca data instruksi dari internal memory ke

ALU. Banyak instruksi yang digabung dengan pin-pin pada chip-nya. Pin tersebut

adalah pin yang dapat diprogram yang mempunyai fungsi berbeda, tergantung

pada kehendak programmernya.

Sedangkan mikroprosesor didesain sangat fleksibel dan mempunyai

banyak byte instruksi. Semua instruksi bekerja dalam sebuah konfigurasi

perangkat keras yang membutuhkan banyak ruang memori dan perangkat I/O

untuk dihubungkan ke alamat pin-pin bus data pada chip. Sedangkan besar

aktifitas pada mikroprosesor bekerja dengan kode instruksi dan data pada atau dari

memori luar ke CPU. (Firmansyah, 2005: 277)

2.7.1 Arsitektur Mikrokontroler AT89S51

Mikrokontroller 89S51 terdiri dari sebuah central processing unit (CPU),

dua jenis memori data (RAM) dan memori program (ROM), port I/O dengan

programmable pin secara independent, dan register-register mode, status, internal

timer/counter, serial communication serta logika random yang diperlukan oleh

berbagai fungsi peripheral. Masing-masing bagian saling berhubungan satu

dengan yang lain melalui kabel data bus 8 bit. Bus ini di-buffer melalui port I/O

bila diperlukan perluasan memori atau sebagian perangkat I/O. (Budiharto, 2004:

133)

MCU AT89S51 memiliki arsitektur sebagai berikut :

1) 8 bit Central Processing Unit (CPU).

2) 16 bit Program Counter (PC) dan Data Pointer (DPTR).

3) 8 bit Program Status Word (PSW).

4) 8 bit Stack Pointer (SP).

5) 4 Kbyte ROM internal (on chip).

6) 128 byte RAM internal (on chip) yang terdiri dari:

a) 4 register bank masing-masing 8 register.

b) 16 byte yang dapat dialamati dalam bit level.

c) 80 byte data memory general purpose.

d) 4 programmable port masing-masing terdiri dari 8 jalur I/O

e) 2 timer/counter 16 byte.

f) 1 serial port dengan control serial full duplex UART.

g) 5 jalur interupsi (2 jalur eksternal dan 3 jalur internal).

7) 32 I/O yang disusun pada 4 port (port 0 port 4).

8) 2 buah timer/counter 16 bit: T0 dan T1.

9) Full Duplex Serial Data Communication (SBUF).

10) Control Register: TCON, TMOD, PCON, IP, dan IE.

11) 2 eksternal interrupt dan 3 internal interrupt.

12) Oscillator dan clock circuit.

Gambar 2.11 Blok Diagram AT89S51Sumber : www.atmel.com

2.7.2 Susunan Pin MCS AT89S51

Pin AT89S51 dibedakan menjadi pin sumber tegangan, pin oscillator, pin

I/O, dan pin untuk proses interupsi luar. (Widodo, 2005 hal: 23)

Gambar 2.12 Pin Diagram AT89S51Sumber : www.atmel.com

Fungsi dari pin-pin AT89S51:

a) Pin 40 adalah pin Vcc, yaitu pin positif sumber tegangan 5 volt DC

b) Pin 20 adalah pin Vss, yaitu pin grounding sumber tegangan.

c) Pin 32-39 adalah pin port 0, merupakan port I/O 8 bit full duplex. Port

ini dapat digunakan sebagai gabungan antara alamat dan data selama ada

pengambilan dan penyimpanan data dengan eksternal ROM dan RAM.

d) Pin 1-8 adalah pin port 1, merupakan port I/O 8 bit full duplex. Setiap

pin dapat digunakan sebagai masukan atau keluaran tanpa tergantung

dari pin yang lain

e) Pin 21-28 adalah pin port 2, sama seperti port 0. port ini dapat digunakan

sebagai address bus tinggi, selama ada penghambilan dan penyimpanan

data dengan eksternal ROM dan RAM.

f) Pin 10-17 adalah pin port 3, sama seperti port 1, tetapi port ini memiliki

keistimewaan seperti pada table berikut:

Kaki Port Fungsi Alternatif

P3.0 RXD (masukan penerima data serial)P3.1 TXD (keluaran pengirim data serial)P3.2 INT 0 (interupsi eksternal 0)P3.3 INT 1 (interupsi eksternal 1)P3.4 T0 (masukan eksternal pewaktu/pencacah 0)P3.5 T1 (masukan eksternal pewaktu/pencacah 1)P3.6 WR (strobe penulisan memori data eksternal)P3.7 RD (strobe pembacaan memori data eksternal)

Tabel 2.3 Fungsi Alternatif Port 3Sumber : www.atmel.com

Pin 9 adalah RST/VPD, pin ini berfungsi untuk me-reset sistem

AT89S51. kondisi high (logika 1) dari pin ini selama dua siklus clock

(siklus mesin) akan me-reset mikrokontroller yang bersangkutan.

g) Pin 30 adalah pin ALE/PROG, pin ini berfungsi untuk mengunci low

address (alamat rendah) pada saat akses memori program selama operasi

normal.

h) Pin 29 adalah pin PSEN, Program Strobe Enable merupakan strobe

output yang dipergunakan untuk membaca eksternal program memori.

PSEN aktif setiap dua siklus mesin.

i) Pin 31 adalah pin EA/VPP, Eksternal Acces Enable secara eksternal

harus disambung ke logika 0 jika diinginkan MCS51 menjadi enable

untuk mengakses kode mesin dari program memori eksternal. Namun

jika EA dihubungkan ke logika 1 maka device akan mengambil kode

mesin dari internal program memori, kecuali jika program counter berisi

lebih besar dari 0 FFFh.

j) Pin 18 adalah pin XTAL1, pin ini merupakan input ke inverting

amplifier osilator. Pin ini dihubungkan dengan kristal atau sumber

osilator dari luar.

k) Pin 19 adalah pin XTAL 2, pin ini merupakan output dari inverting

amplifier osilator. Pin ini dihubungkan dengan kristal atau ground jika

menggunakan sumber kristal internal.

2.7.3 Rangkaian OsilatorJantung dari mikrokontroler AT89S51 terletak pada rangkaian yang

membangkitkan pulsa clock. Pin XTAL1 dan XTAL2 disediakan untuk

disambungkan dengan jaringan resonan untuk membentuk sebuah osilator.

AT89S51 dirancang untuk running pada frekuensi 3 MHz sampai 24 MHz.

(Budiharto, 2005 hal: 25)

Gambar 2.13 Rangkaian Oscillator AT89S51

Sumber : www.atmel.com

2.7.4 Memori Data InternalPada mikrokontroller 89S51 terdapat internal memori data. Internal

memori data dialamati dengan lebar 1 byte. Lower 128 (00H-7FH) terdapat pada

semua anggota keluarga MCS-51. Pada lower 128 lokasi memori terbagi atas 3

bagian yaitu: (Budiharto, 2005: 28)

1) Register Bank 0-3

32 byte terendah terdiri dari 4 kelompok (bank) register, dimana

masing-masing dari kelompok register itu berisi 8 register bit (R0-R7)

yang masing-masing kelompok register dapat dipilih dengan melalui

register PSW. Pada register PSW RS0 dan RS1 digunakan untuk memilih

kelompok register yang ada.

2) Bit Addressable

16 bite di atas kelompok register tersebut membentuk suatu lokasi

blok memori yang dapat dialamati dimulai dari 20H-2FH

3) Scratch Pad Area

Dimulai dari alamat 30H-7FH yang dapat digunakan untuk inisialisasi

alamat bawah dari Stack Pointer. Jika telah diinisialisasi, alamat bawah dari

stack pointer akan naik ke atas samapai 7FH. Sedangkan pada 128 Byte atas

(upper 128) ditempati oleh suatu register yang memiliki fungsi khusus yang

disebut dengan SFR.

2.7.5 Memori Data EksternalUntuk megakses memori program eksternal, pin EA dihubungkan ke

ground. 16 jalur input/output (pada port 0 dan port 2) difungsikan sebagai bus

alamat port 0 mengeluarkan alamat rendah (A0-A7) dari pencacah program

(program counter). Pada saat port 0 mengeluarkan alamat rendah, maka sinyal

ALE (Address Lacth Enable) akan menahan alamat pada pengunci port 2 yang

merupakan alamat tinggi (A8-A15) yang bersama-sama alamat rendah (A0-A7)

membentuk alamat 16 bit. Sinyal PSEN digunakan untuk membaca memori

program eksternal.

Mikrokontroller 8951 memiliki data berupa RAM internal sebesar 128

byte. Dari jumlah tersebut, 32 byte terendah dikelompokkan menjadi 4 bank.

Tiap-tiap bank terdiri dari 8 register. Pemilihan bank dilakukan melalui register

Program Status Word (PSW). 16 byte berikutnya membentuk satu blok memori

yang dapat dialamati per bit. Memori data ini dapat diakses baik langsung atau

tidak langsung. (Widodo, 2005 hal: 20)

2.7.6 Register Fungsi Khusus (SFR) Register dengan fungsi khusus (Spesial Function Register / SFR) terletak

pada 128 byte bagian atas memori data internal. Wilayah SFR ini terletak pda

alamat 80H sampai FFH. Pengalamatan harus khusus diakses secara langsung

baik secara bit maupun secara byte. Register-register khusus dalam MC 8951,

yaitu: (Widodo, 2005 hal: 27)

1) Accumulator (ACC) atau register A dan register B

Register B : Register ini digunakan untuk proses perkalian dan

pembagian bersama dengan accumulator.

2) PSW : Register ini terjadi dari beberapa bit status yang menggambarkan

kejadian di accumulator sebelumnya, yaitu Carry bit, Auxiliary

carry, pemilih bank (RS0 dan RS1), bendera overflow, parity bit

dan dua buah bendera yang dapat didefinisikan sendiri oleh

pemakai. Ada 4 bank yang dapat dipilih untuk digunakan yang

semuanya bersifat addressable yaitu:

RS1 RS0 Register

0 0 BANK 0

0 1 BANK 2

1 0 BANK 3

1 1 BANK 4

Tabel 2.4 Bank RegisterSumber : www.atmel.com

3) SP: Merupakan register 8 bit. Register SP dapat ditempatkan dalam

suatu alamat maupun RAM internal. Isi register ini ditambah

sebelum data disimpan, selama intruksi PUSH dan CALL. Pada

saat reset register SP diinisialisasi pada alamat 07H sehingga

stack akan dimulai pada lokasi 08H.

4) DPTR: adalah suatu register yang digunakan untuk pengalamatan tidak

langsung. Register ini digunakan untuk mengakses memori

program internal atau eksternal, juga digunakan untuk alamat

eksternal data. DPTR Ini dikontrol oleh dua buah register 8 bit

yaitu DPH dan DPL.

5) Register Prioritas Interrupt (Interrupt Priority / IP)

Merupakan suatu register yang berisi bit-bit untuk mengaktifkan

prioritas dari suatu interrupt yang ada pada mikrokontroller pada taraf

yang diinginkan.

6) Interupt Enable Register (EI)

EI merupakan register yang berisi bit-bit untuk menghidupkan atau

mematikan sumber interrupt.

7) Timer / Counter Control Register (TCON)

TCON merupakan register yang berisi bit-bit untuk

memulai/menghentikan pewaktu/pencacah.

8) Serial Control Buffer (SBUFF)

Register ini digunkan untuk menampung data dari masukan

(SBUFF IN) ataupun keluaran (SBUFF OUT) dari serial.

Berikut adalah tabel pembagian alamat pada register fungsi-fungsi khusus:

SYMBOL NAME ADDRESS*ACC Accumulator 0E0H*B B Register 0F0H*PSW Program Status word 0D0HSP Stack Pointer 81HDPTR Data Pointer 2 BytesDPL Low Byte 82HDPH High Byte 83H*P0 Port 0 80H*P1 Port 1 90H*P2 Port 2 0A0H*P3 Port 3 080H*IP Interrupt Priority Control 0B8H*IE Interrupt Enable Control 0ABHTMOD Timer/Counter Mode Control 89H*TCON Timer/Counter Control 88H*+T2CON Timer/Counter 2 Control 0C8HTH0 Timer/Counter 0 High Control 8CHTL0 Timer/Counter 0 Low Control 8DHTH1 Timer/Counter 1High Control 8DHTL1 Timer/Counter 1Low Control 8BH*TH2 Timer/Counter 2High Control 0CDH*TL2 Timer/Counter 2 High Control 0CCH*RCAP2H T/C Capture Reg, High Byte 0CBH+RCAP21 T/C Capture Reg, Low Byte 0CAH*SCON Serial Control 98HSBUF Serial Data Buffer 99H

Tabel 2.5 Pembagian Alamat Pada Fungsi-fungsi KhususSumber : www.atmel.com.

Keterangan:

* : Bit addressable+ : 8052 only

2.8 Liquid Crystal Display (LCD M1632)

Untuk tampilan dalam Laporan Akhir ini, digunakan LCD M1632. Tampilan

jenis ini tersusun dari dot matriks dan dikontrol oleh ROM / RAM generator

karakter dan RAM data display. Semua fungsi display dikontrol dengan instruksi

dan LCD dapat dengan mudah diantarmukakan (interface) dengan unit

mikrokontroller.

Liquid cristal display adalah modul tampilan yang mempunyai konsumsi

daya yang relatif rendah dan terdapat sebuah controler CMOS didalamnya.

Controler tersebut sebagai pembangkit ROM/RAM dan display data RAM.

Semua fungsi tampilan di kontrol oleh suatu instruksi modul LCD dapat dengan

mudah diinterfacekan dengan MPU.

Ciri-ciri dari LCD M1632: (Widodo, 2002: 153)

1) Terdiri dari 32 karakter yang dibagi menjadi 2 baris dengan display dot

matrik 5 X 7 ditambah cursor

2) Karakter generator ROM dengan 192 karakter

3) Karakter generator RAM dengan 8 tipe karakter

4) 80 X 8 bit display data RAM

5) Dapat diinterfacekan dengan MPU 8 atau 4 bit

6) Dilengkapi fungsi tambahan : Display clear,cursor home,display ON/OFF,

cursor ON/ OFF, display character blink, cursor shift dan display shift

7) Internal data

8) Internal otomatis dan reset pada power ON

9) +5 V power supply tunggal

Berikut ini merupakan pin-pin LCD berserta konfigurasinya:

Gambar 2.14. LCD M1632Sumber : www.robotindonesia.com

Karakteristik dari LCD M1632 antara lain 16 x 2 karakter dengan 5 x 7 dot

matriks, ROM generator karakter dengan 192 tipe karakter, RAM generator

karakter dengan 8 tipe karakter (untuk program write), 80 x 8 bit RAM data

display dengan 80 karakter maksimal, Dapat diantarmukakan (interface) dengan

MPU 4 atau 8 bit, RAM data dan RAM generator karakter dapat dibaca dari

MCU, Rangkaian osilator terpadu, Catu daya tunggal 5 Volt, Reset otomatis.

(Seiko Instruments Inc,1987 :1).

Adapun untuk menampilkan karakter yang ada dilakukan dengan cara

memberikan kode karakter untuk tiap tiap karakter yang diinginkan pada bus

data dan dengan menggunakan kontrol E, RS dan R/W.

No Nama Pin Deskripsi

1 VDD 5 V

2 VSS 0 V (Ground)

3 VLC Tegangan kontras LCD

4 RS Register Select. 0 : register perintah, 1: register data

5 R/W 1 : read, 0 : write

6 E Enable clock LCD

7 D0 Data Bus 0

8 D1 Data Bus 1

9 D2 Data Bus 2

10 D3 Data Bus 3

11 D4 Data Bus 4

12 D5 Data Bus 5

13 D6 Data Bus 6

14 D7 Data Bus 7

15 Anoda Tegangan Positif Backlight

16 Katoda Tegangan Negatif Backlight

Tabel 2.6 Konfigurasi Pin LCD M1632Sumber : (Seiko Instruments Inc,1987 :7).

2.9 Pemanas (Heater)

Pemanas (heater) adalah suatu bahan yang mampu menghasilkan energi

panas bila diberi tegangan bolak balik. Bahan-bahan yang paling banyak

digunakan untuk pembuatan elemen pemanas listrik terdiri dari campuran krom +

nikel, krom + nikel + besi, krom + nikel + alumunium. Kawat untuk elemen

pemanas listrik harus memenuhi syarat: tahan lama pada suhu yang dikehendaki,

mekanis harus cukup kuat pada suhu yang dikehendaki, koefisien muai harus kecil

sehingga perubahan bentuknya pada suhu yang dikehendaki tidak terlalu besar,

tahanan jenis harus tinggi, koefisien suhu harus kecil sehingga arus kerja sedapat

mungkin konstan.

Bahan yang digunakan sebagian besar ditentukan oleh suhu maksimal

yang dikehendaki. Logam-logam campuran tersebut diatas dapat digunakan antara

100 C-1250 C. Sebagai penyangga panas maka diperlukan isolasi, bahan isolasi

kawat pemanas tidak boleh mengadakan reaksi kimia dengan bahan pengawatnya

pada suhu penggunaan.(Harten, 1985:142)

2.10 Penguat Operasional

Penguat Operasional (Penguat Amplifier) adalah chip yang umumnya

digunakan untuk penguat sinyal yang nilai penguatannya dapat dikontrol melalui

penggunaan resistor dan komponen lainnya. Umumnya op-amp terdiri atas 2 input

dengan 1 output. Keluaran dari penguat adalah 0 yang mempunyai rumus :

VVAV0 ..............(1)Dengan :

A adalah penguatan tegangan open loop dari amplifier

V adalah tegangan input noninverting

V adalah tegangan input inverting

V dan V adalah tegangan node terhadap ground. Umumnya penguatan

tegangan open loop dalam order 105 106. Biasanya sebuah resistor diletakkan di

antara node output dan input inverting untuk menyediakan feedback dan

penguatan yang dapat diatur.

Gambar 2.15 Lambang Op-Amp

_

+

V

V-

+Vcc

-VccV0

Op-Amp sifatnya bekerja secara linier. Oleh karena itu , Op-Amp

menyesuaikan keluaran arus sehingga perbedaan tegangan di antara 2 input

mendekati 0.

V = V ................................................................................................(2)

(Widodo,D dan Sigit F. 2005: 131-132)

Untuk menggunakan Op-Amp harus memperhatikan parameter-

parameternya, agar didapatkan output sesuai dengan yang diharapkan antara lain:

1. Impedansi Input

Secara ideal impedensi input adalah tak terhingga, namun dalam kenyataan

hanya mencapai 1M atau lebih. Semakin tinggi impedansi input maka semakin

baik penampilan Op-Amp tersebut.

2. Impedansi Output

Untuk impedansi output yang ideal adalah nol. Dalam kenyataan setiap Op-

Amp adalah berbeda-beda. Impedansi berfariasi antara 25 sampai ribuan .

Pada kebanyakan pemakaian, impedensi output dianggap nol sehingga Op-Amp

akan berfungsi sebagai sumber tegangan yang mampu memberikan arus dari

berbagai macam beban. Dengan impedansi input dan output yang renda, maka

Op-Amp berperan sebagai Impedansi.

3. Arus Bias Input

Secara teoristik ipmpedansi input besarnya takterhingga, maka seharusnya tak

ada arus input. Tetapi seharusnya tetap ada arus input dalam orde pikoamper

sampai mikroamper. Harga rata-rata dari arus ini biasanya dikenal sebagai arus

bias input, akan semakin rendah pula kelabilannya.

4. Tegangan Offset Output

Tegangan offset output (tegangan kesalahan) disebabkan oleh arus bias input.

Bila tegangan kedua input sama besar, output Op-Amp akan nol volt. Namun

jarang sekali dijumpai kejadian seperti ini, sehingga pada output tetap ada sedikit

tegangan.

5. Arus Offset Input

Kedua arus input seharusnya sama besar sehingga tegangan output nol. Tetapi

hal ini tidak mungkin, karenanya harus ditambah arus offset input untuk menjaga

supaya output tetap nol volt. Dengan perkataan lain, untuk memperoleh keluaran

nol volt, sebuah arus mungkin menarik arus lebih besar dari yang lainnya.

6. Tegangan Offset Input

Idealnya, tegangan output Op-Amp nol saat tegangan kedua input nol. Namun

berkenaan dengan penguatan Op-Amp yang tinggi, adanya sedikit ketidak

seimbangan dalam rangkaian akan mengakibatkan munculnya tegangan output.

Dengan memberikan sedikit tegangan offset pada sebuah inputnya, tegangan

output dapat dinolkan kembali.

7. Slew Rate

Slew Rate adalah laju perubahan maksimum tegangan output Op-Amp,

dinyatakan dengan:

(3)

(Laporan PKLI Fisika. 2006)

t

maksVWaktuPerubahan

MaksimumOutputTeganganPerubahah out

)(SR =

2.10.1 Penguat Membalik ( Inverting Amplifier)

Penguat pembalik adalah rangkaian penguat dimana outputnya mempunyai

perbedaan fasa 1800 dengan sinyal input (membalikkan sinyal input).

Gambar 2.16. Penguat pembalik (Inverting Amplifier)

Gambar di atas menampilkan rangkaian inverting amplifier dengan sumber

daya terhubung ke +Vcc dan Vcc. Pentingnya sinyal positif dan negative ini

karena biasanya sinyal input dalam mode AC dan terjadi penguatan pada output

yang kisarannya dari tegangan positif hingga ke tegangan negative. Untuk

menganalisis rangkaian tersebut, akan digunakan hukum arus dari kirchoff untuk

menentukan tegangan keluaran vo dan penguatan tegangan rangkaian sebagai

berikut:

Penguatan tegangan = Vo / Vs.(4)

Sangatlah penting untuk membedakan antara penguatan tegangan

rangkaian dan penguatan tegangan open loop dari op-amp. Penguatan tegangan

open loop dari op-amp adalah penguatan tegangan dari 2 input op-amp terhadap

output op-amp. Untuk menganalisis rangkaian op-amp kita lihat node input (2 dan

-Vcc

+Vcc

R2

R1

Vs

R3

Vo

3

2

3). Misalkan op-amp ideal dimana tidak ada arus mengalir pada input op-amp,

arus yang melalui R 3 adalah nol. Oleh karena itu, v 3 = 0. Dari persamaan diatas

kita tahu bahwa v 2 = v 3 =0,karena rangkaian op-amp berperilaku secara

linear (v = v ).

2.10.2 Penguat Tidak Membalik ( Non Inverting Amplifier)

Gambar 2.17. Penguat tidak pembalik

Pada rangkaian ini terminal masukan penguat tak membalik (Non

Inverting) ditanahkan, sedangkan tegangan keluaran dihubungkan dengan

terminal masukan pembaliknya.

Arus yang melintasi R1 (I1) terbagi dua yaitu arus yang melintasi Rf ( I2)

dan arus yang masuk ke Op-Amp sehingga dapat ditulis :

321 III .(5)

in

s

f

Oss

RV

RVV

RVV

1

1 (6)

Dengan mengasumsikan bahwa Op-Amp adalah ideal (dimana Zin=

A=tak terhingga) maka:

Vs = V0 / A = 0

Karena Vs = 0 sehingga persamaan (9) menjadi :

f

O

RV

RV

1

1 ..(7)

11

0

RR

VV f .(8)

11

0 VRR

V f (9)

2.10.3 Integrator Op-Amp

Sebuah integrator adalah rangkaian yang menyelenggarakan operasi,

integrasi secara matematik karena dapat menghasilkan tegangan keluaran

yang sebanding dengan integral masukan. Pemakaian yang umum ialah

menggunakan tegangan masukan yang tetap untuk mengahasilkan tegangan

keluaran berbentuk lereng (ramp). Sebuah lereng adalah tegangan yang mendaki

atau menurun secara linier.

Gambar 2.18. Rangkaian Integrator

Pada keadaan awal, arus input yang mengalir melalui resistor sama

dengan i1 = Vi / R. Tegangan output (Vo) sama dengan nol sehingga

arus yang mengalir melalui resistor juga mengalir melalui kapasitor C

(i2=C. dv/dt) yaitu dengan menganggap resistansi input Op-Amp adalah tak

terhingga ( keadaan ideal ).

Dari hal ini maka didapat persamaan :

dtdVC

RVi i 01

..(10)

Sehingga :

CRV

dtdV i

.

0 ....(11)

Dengan mengintegralkan kedua ruas persamaan diatas, suatu persamaan

tegangan Output Integrator (Vo) akan diperoleh sebagai berikut:

dtVCR

V I.

10 ..(12)

2.10.4 Sifat-sifat Ideal OP-Amp

a. Penguat lingkar terbuka tak berhingga atau lbvA ,b. Hambatan keluaran lingkar terbuka adalah nol, atau 0

,0 lbR

c. Hambatan masukan lingkar terbuka tak berhingga, atau lbiR ,d. Lebar pita tak berhingga, atau f = f2 f1 = e. Nisbah penolakan modus bersama (CMRR) =

2.10.5 IC LM 741

Pada mulanya IC 741 dibuat oleh Fairchild semiconductor dan bernama

A 741. karena amat popular maka hampir semua perusahaan membuatnya.

Untuk 741 mempunyai data sebagai berikut: lbiR , = 2 M,CMRR = 90 dB, lbvA , =

200000 (pada frekwensi rendah), lbR ,0 = 75 , lebar pita untuk penguatan = 1

adalah 1 M Hz. (sutrisno. 1987. 117-118)

IC 741 berbentuk chip IC 8 kaki dalam kemasan Dual Inline Package

(DIP). Dalam IC tersebut terdapat beberapa puluh transistor yang membentuk

konfigurasi penguat. Chip 741 dan skematik rangkaiannya seperti gambar di

bawah ini :

Gambar 2.19. Kemasan IC 741

Gambar 2.20. Rangkaian IC 741(http://www.datasheet4u.com/download/741)

2.11 Motor DC

Motor DC Servo

DC servo motor yang digunakan dalam perencanaan ini adalah DC servo

motor yang menggunakan permanen magnet. Alasan pemilihan DC servo motor

tipe ini adalah kemudahan dalam pengontrolan dengan menggunakan pengaturan

tegangan DC. Medan stator motor jenis ini dihasilkan oleh magnet permanen

bukan elektromagnet. PM motor mempunyai kurva kecepatan torsi yang linier

dalam jangka yang lebar. Penggunaan magnet permanen tidak membutuhkan daya

listrik untuk menghasilkan medan stator, sehingga daya dan pendinginan yang

diperlukan lebih rendah dibandingkan motor yang menggunakan elektromagnet.

Perubahan kecepatan motor dapat dengan mudah diatur dengan cara merubah-

rubah besarnya tegangan DC yang diberikan pada motor.

DC servo motor memiliki beberapa keunggulan, yaitu :

a. Bentuknya kompak, ringan dan berdaya kerja tinggi

b. Dapat bekerja pada daerah atau tempat yang kurang baik

c. Kecepatan maksimum yang sangat tinggi

d. Biaya perawatan mudah

DC servo motor ini mempunyai fasilitas optical encoder yang menjadi satu

dengan bodymotor dan ikut berputar pada saat motor berputar. Encoder ini

berfungsi sebagai feedback untuk pengontrolan close loop.

2.12 Real Time Clock (RTC)

Real Time Clock merupakan suatu chip (IC) yang memiliki fungsi sebagai

penyimpan waktu dan tanggal. IC RTC yaitu DS12C887 yang memiliki register

yang dapat menyimpan data detik, menit, jam, tanggal, bulan dan tahun. RTC ini

memiliki 128 lokasi RAM yang terdiri dari 15 byte untuk data waktu serta

kontrol, dan 113 byte sebagai RAM umum.

RTC DS 12C887 menggunakan bus yang termultipleks untuk menghemat

pin. Timing yang digunakan untuk mengakses RTC dapat menggunakan intel

timing atau motorola timing. RTC ini juga dilengkapi dengan pin IRQ untuk

kemudahan dalam proses.

Berikut ini gambar pin-pin dari RTC DS 12C887, jumlah total pin-nya

sebanyak 13 buah :

Gambar 2.21 Pin RTC DS 12C887

Gambar 2.22 Diagram Blok DS12C887

Terlihat dari diagram blok tersebut bahwa RTC terbagi menjadi beberapa

bagian utama dengan kontrol maupun I/O untuk operasinya.

(www.agfi.staff.ugm.ac.id)

Berikut ini keterangan dari fungsi masing-masing pin:

1. AD0-AD7 - Multiplexed Address/Data Bus2. NC - No Connect (tidak dihubungkan kemana-mana)3. MOT - Pemilih tipe bus

4. CS - Masukan RTC Chip Select

5. AS - Address Strobe (ALE)

6. R/W - Masukan Read/Write

7. DS - Data Strobe

8. RESET - Masukan Reset

9. IRQ - Luaran Permintaan Interupsi

10. SQW - Luaran Gelombang Kotak

11. VCC - +5 Volt Main Supply

12. GND - Ground

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Bentuk dan Sampel Penelitian

Bentuk penelitian ini adalah perancangan dan pembuatan alat untuk

mengatur temperatur di dalam incubator penetasan telur itik dan pemutaran telur

secara otomatis. Bentuk alat yang digunakan adalah miniatur dari suatu incubator

penetasan telur itik.

3.2 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret-Mei 2009. Dan penelitian ini

dilaksanakan di Laboratorium Fisika Instrumentasi Jurusan Fisika UIN Maulana

Malik Ibrahim Malang.

3.3 Alat dan Bahan

1. Bok Persegi Panjang (Incubator)

2. Komponene-komponen driver suhu Sensor

a. LM 35 (sensor suhu)

b. LM 358

c. Soket IC 8 pin

d. R 1K

e. Trimpot 10 K (multiturn, obeng - di atas)

f. Trimpot 100 K (multiturn, obeng - di atas)

3. Komponene-komponen Analog To Digital Converter (ADC)

a. ADC 0804

b. Soket IC 20 pin

c. R 10 K - 1/4w

d. C 150 PF (coklat) isi

e. Tr 9013

f. Trimpot 10 K

(multi turn, obeng - di atas)4. Komponen- komponen Mikrokontroler

a. Mikrokontroler AT89S51

b. Soket IC 40 pin

c. R 10 k 1/4 w

d. C 10 F/16 V (kecil)

e. C 33 pf (coklat)

Crystal 12 Mhz (kecil)5. Komponen- komponene Liquid Crystal Display

a. LCD M1632/162A (putih)

b. R 220 K -1/4w

c. Trimpot 1K

(segitiga, obeng + atas)

6. Komponen-komponen RTC (Real Time Clock)

a. RTC DS 12C887

b. Soket IC 24 pin (lebar)

7. Komponen-komponen Konektor

a. Dip plug 16 pin

b. Dip plug 8 pin

c. Dip plug 5 pin

d. Dip plug 3 pin

e. Dip plug 2 pin

8. Power Supply

a. LM 7805

b. C 4700 F/16V

c. C 100 F/16V

d. Dioda 1A (IN 4002)

9. Lain-lain

a. Valay PCB 1cm

b. Trafo 1 A (nol)

c. Kabel pita 20 warna

d. Keypad 4 x 4 (hitam, tebal)

e. Motor DC

f. Heater

g. Driver Haiter

h. Kipas

i. Termometer

3.4 Perancangan dan Pembuatan Alat

Berdasarkan literatur, tahap selanjutnya dalam penelitian ini adalah

perencanaan alat. Dalam perancangan instrumen penyusunan diagram blok sistem

dan pembuatan skema rangkaian. Serta pemilihan komponen-komponen

perangkat keras berdasarkan komponen yang berada dipasaran.

Perancangan dan pembuatan alat dibagi menjadi 2 tahap yaitu tahap

pembuatan perangakat keras dan tahap pembuatan perangkat lunak.

3.4.1 Perancangan Sistem Keseluruhan dan Prinsip Kerja Alat

Sistem yang dirancang bertujuan untuk mengontrol suhu ruang dalam

incubator sehingga sesuai dengan setting yang diberikan diawal proses penetasan.

Secara blok diagram alat yang dirancang ditunjukkan dalam gambar 3.1 dibawah

ini:

Gambar 3.1. Diagram Blok Sistem

Ketika alat dinyalakan secara otomatis pemanas (heater) menyala.

Pemanas (Heater) membuat suhu pada incubator menjadi menjadi panas. Suhu

pada incubator perlahan naik hingga mencapai suhu yang ideal yang diperlukan

untuk penetasan telur itik. Apabila sensor suhu mendeteksi suhu yang lebih tinggi

dari yang diperlukan, maka secara otomatis sinyal dari sensor suhu dikuatkan oleh

penguat sinyal lalu dirubah menjadi sinyal digital pada ADC dan diproses pada

MCU lalu pemanas akan dimatikan dan menyalakan kipas. Sebaliknya bila suhu

kurang dari yang diinginkan maka secara otomatis sinyal dari sensor suhu

dikuatkan oleh penguat sinyal lalu dirubah menjadi sinyal digital pada ADC dan

diproses oleh MCU lalu pemanas dinyalakan. Pada counter/timer disetting pada

hari ketiga setiap jam 07.00, 12.00 dan 17.00, pada saat-saat itu Motor DC akan

berputar secara otomatis dan membalik telur pada incubator, dan sebelum

Sensor Suhu ADC

MCUAT89S51

Driver Motor

LCD

DriverPemanas Heater

RTCPenguat Sinyal

Keypad

Motor DC

pembalikan pada pukul 17.00 telur didinginkan dahulu 15 menit dan fan

dinyalakan.

3.4.2 Perancangan Rangkaian Sensor Suhu

Sensor suhu yang digunakan untuk mengkonveksi perubahan suhu ruang

penetasan menjadi sinyal listrik dalam perancangan ini adalah IC LM35,

penggunaan IC LM35 didasarkan pada kelebihan yang dimiliki IC LM35

diantaranya keluaran yang linier terhadap suhu, terkalibrasi secara langsung dalam

derajat celcius, murah dan mudah didapat, catu daya yang digunakan sensor

sebesar 5V DC. Sensor diletakkan dalam ruang penetasan telur, sehingga suhu

dalam ruangan tersebut dapat terdeteksi. Keluaran dari sensor suhu selanjutnya

dihubungkan ke rangkaian penguat sinyal.

3.4.3 Perancangan Rangkaian Pengkondisi Sinyal

Tegangan keluaran dari sensor suhu terlalu rendah. Oleh karena itu

tegangan keluaran dari sensor suhu harus dikuatkan agar sesuai dengan masukan

yang diperlukan oleh ADC. Penguat sinyal yang digunakan adalah IC LM358

yang merupakan penguat tak membalik.

Pada perancangan penguat sinyal menggunakan tegangan sebesar 5V.

ADC yang digunakan pada perancangan ini adalah ADC 10 bit, tapi dapat juga

menggunakan 8 bit dengan mengatur pemilihan bit pada pengesetan register.

Dalam perancangan ini dipilih 8 bit sebagai bit keluaran.

3.4.4 Perancangan Rangkaian ADC

Keluaran dari sensor suhu yang dikuatkan oleh pengonisi sinyal

merupakan sinyal analog, sehingga harus di ubah terlebih dahulu ke dalam bentuk

digital agar dapat diproses oleh mikrokontroler AT89S51. Untuk keperluan itu

maka digunakan IC ADC 0804 sebagai pengubah sinyal analog kedigital.

Dalam skripsi ini ADC yang digunakan yaitu ADC 0804 buatan Nasional

Semiconductor. ADC ini merupakan konversi 8 bit dengan teknik konversi

aproksimasi register bertingkat (SAR, Succesive Aproximation Register). Pada IC

ini terdapat 8 masukan dengan 3 bit dekoder latch.

Waktu konversi ADC0804 sekitar 100 untuk clock KHz dan frekuwensi

maksimal adalah 1,28 Mhz. Daerah masukan 0-5 volt dan tegangan referensi

konversi disesuaikan dengan daerah masukan analog.

3.4.5 Perancangan Rangkaian Mikrokontroller AT89S51

Mikrokontroler yang digunakan sebagai kontrol ini tidak dapat melakukan

prosesnya tanpa dibantu oleh rangkaian lain seperti clock dan reset. Selain

rangkaian-rangkaian tersebut perlu juga ditentukan penggunaan dari port-portnya

dan sinyal-sinyal yang digunakan untuk mendukung proses kerja rangkaian.

Berikut adalah konfigurasi port-port yang digunakan:

a) P0.0-P0.7 digunakan sebagai data tampilan pada Liquid Cristal Display

(LCD)

b) P2.6-P2.7 digunakan sebagai instruksi data untuk pengontrol instruksi dan

karakter dan pada Liquid Cristal Display (LCD)

c) P1.0-P1.3 digunakan sebagai output ke motor DC

d) P3.3-P3.5 digunakan sebagai input limit swicth dan tombol

Gambar 3.2 Rangkaian Minimum Mikrokontroller AT89S51

3.4.6 Perencanaan Driver Relay

Pada prencanaan ini, beban yang harus dikontrol oleh mikrokontroler

adalah pemanas (heater) dan Motor DC. Untuk menggerakkan relay dibutuhkan

driver. Ada 2 buah driver yang digunakan, 1 driver relay untuk menghidupkan dan

mematikan pemanas (heater) dan 1 driver untuk menghidupkan dan mematikan

motor DC. Rangkaian driver pamanas dan motor DC terdiri dari PNP 9012 dan

NPN 9013 yang berfungsi sebagai sklar, relay yang di hubungkan dengan

pemanas dan motor DC, serta dioda yang dihubungkan secara pararel dengan

relay.

Dalam perencanaan ini, digunakan port 3.0 untuk menggerakkan pemanas

(heater) dan port 3.1 untuk menggerakkan motor DC melalui rangkaian driver.

Relay yang digunakan pada rangkaian driver pemanas beroperasi dengan tegangan

12 V DC. Arus minimal yang diperlukan untuk mengaktifkan relay adalah 80mA

(berdasarkan pengukuran) dengan resistor sebesar 150 .

3.4.7 Perancangan RTC (Real Time Clock)

Jenis IC RTC yang digunakan pada rangkaian ini yaitu DS12C887 yang

memiliki register yg dapat menyimpan data detik, menit, jam, tanggal, bulan dan

tahun. RTC ini memiliki 128 lokasi RAM yang terdiri dari 15 byte untuk data

waktu serta kontrol, dan 113 byte sebagai RAM umum.

RTC DS 12C887 menggunakan bus yang termultipleks untuk menghemat

pin. Timing yang digunakan untuk mengakses RTC dapat menggunakan intel

timing atau motorola timing. RTC ini juga dilengkapi dengan pin IRQ untuk

kemudahan dalam proses.

3.4.8 Perancangan Rangkaian Motor DC

Jenis motor yang dipakai adalah jenis motor DC shunt yang mempunyai

daya kecil dan mempunyai putaran konstan, tegangan yang diperlukan yaitu 12volt. Motor DC ini menggunakan potensiomotor yang pengaturannya dikerjakan

oleh driver motor. Driver motor ini menggunakan IC L23D. Dalam prakteknya

satu buah motor DC berputar ke kedua arah sehingga perlu piranti yang disebut H-

Bridge. H-bridge ini menggunakan dua buah penguat push-pul yang dipasang

berhadapan satu sama lain. Sebuah sinyal digital dari mikrokontroler AT89S51,

diberikan push-pull untuk menentukan arah putarannya yang mana hanya

menghasilkan sinyal sebesar 5 volt sehingga perlu adanya penguatan sampaisinyalnya 12 volt. Sinyal PWM (Pulse Width Modulation) diberikan padapenguat push-pull yag lain untuk menentukan kecepatan putarannya.

3.4.9 Perancangan Rangkaian Liquid Cristal Display (LCD)

Dalam sistem ini direncanakan menggunakan sebuah layar penampil yang

berupa Liquid Crystal Display (LCD). Tipe LCD yang digunakan yaitu M1632

yang mempunyai spesifikasi yang dapat menampung karakter sebanyak 16 buah

dan 2 baris secara bersamaan. LCD ini memiliki 16 buah pin. Masukan yang

diperlukan untuk mengendalikan modul ini berupa bus data yang berhubungan

dengan bus alamat, serta 3 bit sinyal kontrol.

Penjelasan pin out pada LCD M1632 adalah sebagai berikut :

a. VSS (pin 1) dan VCC (pin 2), adalah pin untuk power supply

b. VEE (pin 3), adalah pin untuk mengatur intensitas cahaya tampilan

pada LCD.

c. RS (pin 4), adalah pin untuk pemilihan mode input data. Apabila RS

diberi logika 0, maka data berupa data kontrol dan bila RS diberi

logika 1 maka data adalah data untuk ditampilkan pada LCD.

d. R/W (pin 5), adalah pin untuk pemilihan proses pada LCD. Bila pin

R/W berlogika 1, maka terjadi proses read (membaca data),

sebaliknya bila pin R/W berlogika 0 maka terjadi proses write

(menulis data).

e. E (pin 6), adalah pin enable untuk LCD. LCD akan enable bila pin ini

berlogika HIGH, sebaliknya jika pin ini berlogika LOW, LCD

akan disable.

f. DB0 DB7 (pin 7 pin 14), adalah pin untuk input/output data.

g. V+BL ( pin 15) dan V-BL (pin 16), adalah pin untuk supply lampu

backlight LCD.

Bus data LCD terhubung dengan Port 0 mikrokontroler AT89S51.

Sinyal kontrol EN dihubungkan dengan port 2.4, LCD tipe M1632 dilengkapi

pula dengan backlight berwarna biru. Penyemat VCC dihubungkan ke variable

resistor sebesar 10K yang berfungsi untuk mengatur intensitas gelap/terang

tampilan di layar LCD. Penyemat R/W dihubungkan pada ground sehingga mode

LCD adalah write 0. Rangkaian LCD ini ditunjukkan pada Gambar 3.3

Gambar 3.3 Interface LCD dengan MCU

3.4.10 Perancangan Perangkat Lunak

Diagram alir utama system menunjukkan cara kerja sistem secara umum.

Diagram alir utama ditunjukkan pada gambar 3.4 berikut:

38T

39T

Gambar 3.4 Diagram Alir Program

3.5 Teknik Pengambilan Data

Teknik pengambilan data dalam penelitian ini diperoleh dari hasil

pengujian pada masing-masing rangkaian dan pengujian pada rangkaian secara

keseluruhan.

3.5.1 Pengujian Sensitivitas Rangkaian Sensor Suhu (LM35)

Uji sensitivitas dilakukan untuk mengetahui sejauh mana kemampuan

sensor suhu mampu bekerja. Langkah-langkah dalam melakukan uji sensitivitas

adalah:

1. Menyusun rangkaian penguji sensor suhu seperti yang ditunjukkan pada

gambar 3.5

2. Menghubungkan catu daya ke sensor suhu LM35

3. Memasukkan sensor suhu LM35 dan termometer ke dalam bejana

4. Menaikkan suhu udara dalam bejana dengan cara menyalakan pemanas

5. Mengukur tegangan keluaran sensor dengan multimeter

6. Mencatat hasil pengujian ke dalam tabel.

Gambar 3.5 Rangkaian pengujian sensor suhu

3.5.2 Pengujian Rangkaian Penguat Sinyal

Pengujian penguat sinyal dilakukan untuk mengetahui tanggapan keluaran

dari rangkaian penguat sinyal dan mengetahui prosentase simpangan teganga

keluaran hasil pengukuran dan perhitungan. Langkah-langkah dalam melakukan

pengujian rangkaian penguat sinyal yaitu:

1. Menyusun rangkaian pengujian penguat sinyal seperti ditunjukkan

gambar 3.6

2. Menghubungkan catu daya ke rangkaian penguat

3. Memberikan tegangan variabel

4. Mengukur tegangan keluaran penguat

5. Mengukur hasil pengukuran kedalam tabel

Gambar 3.6 Rangkaian pengujian penguat sinyal

3.5.3 Pengujian Rangkaian ADC 0804

Pada pengujian ini, masukan sinyal analog yang diberikan berasal dari

keluaran rangkaian sensor LDR berupa tegangan, yang diumpankan kemasukan

ADC 0804. Rangkaian ADC 0804 akan mengubah masukan analog 0-5 volt

menjadi keluaran digital dari 00000000 (00H) sampai dengan 11111111(FFH).

Data hasil pengujian rangkaian ADC 0804 disajikan dalam bentuk grafik seperti

pada gambar 3.7