BLOG

Prinsip kerja alat Mesin Tetas Elektronik Berbasis Mikrokontroler AT89S52 ini adalah alat menstabilkan suhu ruangan mesin tetas pada suhu rata – rata 40 ºC. Cara menstabilkan suhu ruangan ini yaitu dengan mengecek terus-menerus keadaan suhu ruangan mesin tetas menggunakan program, jika suhu terdeteksi kurang dari 40 ºC sistem kontrol akan menyalakan sumber pemanas, dan jika suhu terdeteksi melebihi atau sama dengan 40 ºC sistem kontrol akan memadamkan sumber pemanas.

Alat pengindera atau yang membaca keadaan suhu ruangan adalah sensor LM35DZ, sensor ini memberikan keluaran suhu ruangan yang terdeteksi pada saat itu. Waktu respon untuk membaca keadaan suhu menurut datasheet adalah dari 0 – 40 µS (mikro detik), sensor LM35DZ akan secara kontinyu mengeluarkan output tegangan  setiap periode waktu tersebut. Sensor LM35 memiliki rentang pembacaan suhu antara 0 – 100 ºC, keluaran tegangannya akan linear dengan suhu ruangan yang terdeteksi. Kenaikan tegangan tiap derajat celcius suhu adalah 0,01 Volt (10 mV), jadi tegangan keluaran LM35DZ antara (0 – 1,00 Volt).

Keluaran tegangan dari sensor LM35DZ masih analog sehingga tidak dapat langsung dihubungkan dengan port mikrokontroler, harus melewati bagian pengkonversi tegangan analog ke digital yaitu ADC0804. ADC0804 ini memiliki bagian input (+) dan (-). Sensor LM35DZ ini dihubungkan dengan bagian input (+) ADC0804. ADC0804 ini memiliki output 8 bit digital, sehingga dapat dihubungkan langsung pada port mikrokontroler yang juga memiliki 8 bit data input / output.

Mikrokontroler sebagai pembaca data digital ADC dan mengkonversikannya ke dalam satuan derajat celcius (ºC) untuk ditampilkan ke penampil 7-segmen. Mikrokontroler bertugas menstabilkan suhu ruangan mesin tetas dengan membaca keadaan keluaran tegangan sensor suhu melalui ADC. Mikrokontroler juga yang menyalakan dan memadamkan sumber pemanas ruangan. Sumber pemanas ruangan ini dikendalikan menggunakan rangkaian IC ULN2003 yang mampu menyediakan kebutuhan arus dan tegangan relai, karena relai tidak dapat dihubungkan langsung dengan port mikrokontroler yang berbeda level tegangan dan kebutuhan arus. Sumber pemanas ruangan mesin tetas menggunakan 2 buah lampu pijar 220 Volt dengan daya masing-masing 40 Watt. Lampu pijar ini diletakkan pada bagian atas ruangan mesin tetas dan menghadap ke bawah atau ke permukaan telur.

Mikrokontroler juga memilliki fasilitas timer yang dapat digunakan sebagai up-counter maupun down-counter, dengan fasilitas timer inilah mikrokontroler dapat menghitung hari penetasan dengan cara memulai perhitungan naik setiap detik pada saat alat pertama kali dinyalakan. Kemudian akan terus melakukan perhitungan hari dari 0 hari sampai 28 hari rata-rata penetasan telur itik, dan menampilkannya pada penampil 7-segment secara bergantian selang waktu 5 detik dengan tampilan suhu ruangan mesin tetas yang terdeteksi. Berikut ini adalah Gambar 1 dan 2 tampak dalam dan tampak luar alat Mesin Tetas Elektronik Berbasis Mikrokontroler AT89S52 yang telah dibuat.

Gambar 1 Tampak dalam alat

Gambar 2 Tampak luar alat

Bahan

1. Mikrokontroler AT89S52.

Mikrokontroler AT89S52 berfungsi sebagai pembaca masukan ADC0804, mengolah datanya menjadi desimal kemudian ditampilkan ke 4 digit penampil 7-segment. Juga sebagai penstabil suhu ruangan mesin tetas rata – rata 40 ºC, dengan cara menyalakan pemanas (2 buah lampu pijar 40 watt) jika suhu terdeteksi kurang dari 40 ºC, dan memadamkan pemanas jika suhu terdeteksi melebihi 40 ºC.

1. Sensor Suhu LM35DZ

Sebagai pengindera suhu LM35DZ yang memiliki keluaran antara 0 – 100 ºC pada datasheet, suhu ini berbanding lurus dengan tegangan keluaran pada kaki output LM35, yaitu antara 0,0 Volt – 1,00 Volt. Sensor suhu LM35 bekerja dengan tegangan 5 Volt DC.

1. ADC0804

Sebagai pengkonversi tegangan masukan yang berupa tegangan analog menjadi digital. Keluaran digital keluarannya adalah 8 bit, sehingga jika didesimalkan antara 0 – 255 desimal. Nilai desimal ini yang akan mewakili data suhu antara 0 – 100 ºC.

1. Rangkaian Terintegrasi ULN2003

Rangkaian terintegrasi ULN2003 adalah komponen elektronika yang ringkas dan terdiri dari tujuh rangkaian darlington, sehingga IC ini bisa digunakan sebagai driver relai 12 Volt DC yang akan menyaklar keluaran 2 buah lampu pijar.

1. Relai 12 Volt DC

Relai 12 Volt DC digunakan untuk menyaklar lampu pijar 220 Volt, relai ini yang dikendalikan oleh IC ULN2003.

1. Lampu Pijar

Lampu pijar digunakan sebagai sumber pemanas ruangan mesin tetas elektronik, lampu pijar yang digunakan pada alat ini berjumlah 2 buah yang masing – masing berdaya 40 Watt.

1. Telur itik

Digunakan pada waktu percobaan penetasan berjumlah 60 butir tiap satu kali penetasan.

Kotak mesin tetas

Kotak dibuat memakai kayu dan tripleks putih (melamin). Sebelum membuat sebaiknya dibuat sketsa terlebih dahulu agar tidak ada kesalahan. Setelah membuat sketsanya kemudian memotong kayu atau seng sesuai ukuran setelah itu membuat lubang untuk kabel, saklar, sensor, skrup dan dudukan. Berikut ini adalah Gambar 3 ukuran kotak mesin tetas elektronik.

Gambar 3 Ukuran kotak (box)

1. Perlengkapan pendukung

• Wadah air untuk menjaga kelembapan ruangan mesin tetas
• Bor AC
• Obeng

Langkah-langkah Penelitian

Perancangan

Metode yang digunakan dalam perancangan, perakitan hingga pengujian, dilakukan secara bertahap yaitu dengan cara membuat satu rancangan, kemudian membuat suatu rangkaian dan terakhir melakukan pengujian. Metode ini dilakukan pada semua proses pembuatan alat hingga membentuk beberapa blok rangkaian yang telah diuji satu persatu kemudian menggabungkannya menjadi suatu alat Mesin Tetas Elektronik Berbasis Mikrokontroler AT89S52. Untuk lebih jelasnya mengenai tahap-tahap dalam proses rancang bangun sistem Mesin Tetas Elektronik Berbasis Mikrokontroler AT89S52 dapat dilihat pada Gambar 4.

Gambar 4 Diagram blok mesin tetas elektronik berbasis mikrokontroler AT89S52

Perakitan Perangkat Keras dan Perancangan Software

Perakitan Sistem Minimum Mikrokontroler AT89S52

Perancangan sistem dengan menggunakan mikrokontroler AT89S52 secara perangkat keras, komponen  minimum yang dibutuhkan untuk menjalankan instruksi program yang tersimpan di dalam flash PEROM mikrokontroler dapat dilihat pada Gambar 5.

Gambar 5  Sistem minimum mikrokontroler

Pada Gambar 5 terlihat sistem minimum mikrokontroler AT89S52 dibentuk dengan menambahkan dua kapasitor, satu x-tal, serta catu daya 5Volt. Rangkaian reset ini berfungsi untuk mengembalikan looping program pada alamat awal. X-tal dengan frekuensi 12 MHz dan dua kapasitor 33 pF dipakai untuk melengkapi rangkaian oscillator pembentuk clock yang menentukan kecepatan kerja mikrokontroler.

Perakitan Sensor Suhu LM35DZ

Sensor suhu LM35 ialah sensor temperatur paling banyak digunakan untuk praktek, karena selain harganya cukup murah, linearitasnya lumayan bagus.  LM35 tidak membutuhkan kalibrasi eksternal yang menyediakan akurasi  ±¼°C  pada temperatur  ruangan dan ±¾°C pada  kisaran  -55 to +150°C.  LM35  dimaksudkan untuk beroperasi pada -55° hingga +150°C, sedangkan  LM35C pada  -40°C hingga +110°C, dan LM35D (DZ) pada kisaran 0-100 °C. LM35D juga tersedia pada paket 8 kaki  dan paket  TO-220. Sensor LM35 umumnya akan naik sebesar 10mV setiap kenaikan 1°C (300mV pada 30 °C).

Sensor suhu yang digunakan pada alat mesin tetas elekronik berbasis mikrokontroler AT89S52 ini adalah LM35D (LM35DZ) yang keluaran tegangannya antara 0 – 100 °C. Berikut ini adalah Gambar 6 sensor suhu LM35DZ yang dirangkaikan dengan resistor dan kapasitor, kemudian keluarannya dihubungkan ke kaki masukan ADC0804 untuk dikonversi datanya menjadi keluaran data biner digital dengan resolusi 8 bit.

Gambar 6  Sensor suhu LM35DZ

Pada Gambar 6 terlihat keluaran (kaki nomor 2) LM35DZ dihubungkan dengan rangkaian R-C (resitor – kapasitor damper), menurut datasheet ini akan mengurangi noise elektromagnetik yang dapat dihasilkan dari radio pemancar, motor, SCR, dan lain-lain. Kemudian kaki keluarannya (nomor 2) dihubungkan ke kaki input (masukan) ADC0804, sedangkan kaki Vcc (nomor 1) LM35DZ dihubungkan ke tegangan 5 Volt, dan kaki nomor 3 dihubungkan ke ground.

Perakitan Rangkaian ADC0804

Perakitan konverter analog ke digital (ADC) tersedia untuk komersil sebagai rangkaian terpadu (IC) dengan resolusi 8 bit dan 16 bit. AC0804 memiliki resolusi keluaran digital 8 bit sehingga mudah untuk diantarmuka dengan mikrokontroler AT89S52 yang juga memiliki port data 8 bit. Berikut ini adalah Gambar 7 Rangkaian ADC yang akan diantarmuka dengan mikrokontroler AT89S52.

Gambar 7  Rangkaian ADC0804

ADC0804 memiliki rangkaian clock internal dan memerlukan catu daya sebesar 5 Volt DC, dan mempunyai waktu konversi optimal 100 µS (mikro detik). Terlihat pada Gambar 7 keluaran data ADC (DB0 – DB7) yang dihubungkan dengan port mikrokontroler, dan juga kaki RD (Read), WR (Write), dan INTR (Interupsi) juga dihubungkan ke mikrokontroler sebagai kontrol ADC0804. Untuk bagian Vref dihubungkan dengan sebuah variabel resistor (resistor yang nilainya dapat diubah-ubah dengan memutarnya) agar dapat memperoleh nilai tegangan Vref yang dikehendaki sesuai dengan tegangan masukan sensor maksimal. Oleh karena tegangan sensor suhu LM35DZ antara 0-1 Volt, maka Vref ADC harus diatur menjadi 0,5 Volt. Sesuai dengan persamaan 3.1 berikut ini untuk menentukan nilai Vref mengikuti tegangan masukan ke ADC maksimal jika diketahui Vin maksimal adalah 1 Volt dari sensor suhu LM35DZ.

Sedangkan untuk mencari resolusi dari tegangan sensor suhu LM35DZ agar diubah ke digital dengan rentang 8 bit (0 – 255) desimal, menggunakan persamaan 3.2 berikut ini.

Resolusi ini memiliki arti sebagai berikut seperti terlihat pada Tabel 1 tegangan resolusi sensor LM35DZ dan data ADC0804.

Tabel 1 Tegangan resolusi sensor LM35DZ dan data ADC0804

Terlihat pada Tabel 1 merupakan tegangan resolusi sensor suhu LM35DZ, jika tegangan keluaran sensor suhu berkisar antara 0 – 0,0039 Volt maka ADC0804 akan mengeluarkan data biner 0000000 dan jika didesimalkan yaitu 0. Sedangkan jika tegangan keluaran sensor suhu antara 0,0039 – 0,0078 Volt, maka dianggap oleh ADC menjadi 1 desimal. Begitu juga seterusnya hingga 255 kali resolusinya hingga  tegangan maksimal sensor suhu adalah 1 Volt data yang dikeluarkan ADC akan 255 (11111111 biner).