1

PERANCANGAN DAN ANALISIS BEBAN PADA PROTOTIPE

ELEVATOR TIGA LANTAI BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51

Dendro Silva Praditya/20405192

Fakultas Teknologi Industri, Jurusan Teknik Mesin Universitas Gunadarma

Jl. Margonda Raya No.100, Depok 16424

E-mail : ndrouw_dhodol@yahoo.com

ABSTRAK

Perancangan dan pembuatan elevator telah banyak dilakukan, penelitian ini bertujuan untuk

merancang dan membuat prototipe elevator tiga lantai berbasis mikrokontroler AT89S51

dengan menggunakan bahasa pemrograman assembly. Gerakan elevator memiliki satu

gerakan yang pasti yaitu vertical atau naik dan turun. Pada sebuah elevator terdapat sangkar

sebagai tempat penumpang atau barang dan ada counterweight sebagai penyeimbang dari

sangkar. Perancangan prototipe elevator tiga lantai menggunakan komponen-komponen

seperti motor DC, puli, rack, tombol push on, limit switch, dan seven segment. Analisis

beban sangkar telah dilakukan dengan menghitung, tegangan tali, gaya, massa maksimum,

Daya, usaha, energy potensial dan energi kinetik. Hasil perhitungan yang didapat tegangan

tali pada sangkar elevator sebesar (T)=17,6706 Newton, gaya yang bekerja pada sangkar

(F)= 17,64 Newton, massa maksimum beban yang dapat diangkat oleh sangkar sebesar

(m)=2,509 Kg, daya yang dihasilkan adalah P1=P2= 1,764 Watt Usaha yang dilakukan oleh

motor kepada sangkar untuk ketinggian pertama W1 = 5,292 joule, untuk ketinggian kedua

W2 = 10,584 joule, energy potensial (Ep) yang dimiliki adalah 5,292 joule, dan untuk energi

kinetik (Ek ) yang didapat adalah 48,343 joule.

Kata Kunci: Limit Switch, Mikrokontroler AT89S51, IC L298, Motor DC,

Sistem Buka Tutup Pintu

1. PENDAHULUAN

Seiring dengan semakinmeningkatnya kemajuan ilmu pengetahuandan teknologi dari masa ke masa, Banyakgedung-gedung bertingkat yang dibangunpada zaman sekarang, menyebabkantransportasi vertical antar lantai digedung-

gedung bertingkat tersebut semakindibutuhkan. Elevator merupakan salah satualat transportasi yang banyak digunakanpada saat ini. Dapat dibayangkan berapabanyak waktu dan tenaga yang dibutuhkanuntuk naik dan turun pada sebuahbangunan yang memiliki lantai lebih darisatu atau dua tingkat jika hanya

2

menggunakan tangga biasa, berbedahalnya jika pengguna dapat menggunakanfasilitas elevator yang tentunya akan dapatmenghemat waktu dan tenaga untuk naikatau turun gedung.

Elevator merupakan alattransportasi vertikal sebagai penghubungantar lantai disuatu gedung yangdigunakan untuk mengangkut orang ataubarang secara vertikal denganmenggunakan seperangkat alat mekanikbaik disertai alat otomatis maupun manual.Sistem pengendali lift memang berperansangat penting dalam menentukanberfungsi atau tidaknya kerja elevator.

Disini akan dirancang sebuahprototipe sebagai alat peraga yangberfungsi sama seperti elevator yangdigunakan pada gedung-gedung bertingkat.Perancangan ini akan memudahkan kitadalam memahami bagaimana sistem kerjadan pengendalian elevator. Dalamperancangan dan pembuatan prototipeelevator tiga lantai ini sistem pengendalimenggunakan Mikrokontroler AT89S51yang mempunyai kemiripan dengan PLC,karena pada umumnya sistem pengendalielevator menggunakan PLC. PenggunaanMikrokontroler AT89s51 sebagai salahsatu alternatif, dikarenakan Mikrokontrolerdan PLC mempunyai fungsi yang mirip,yakni bisa diprogram (dengan caramasing-masing), dan mempunyai port I/O.

2. LANDASAN TEORI2.1 SEJARAH PERKEMBANGANELEVATOR [8]

Elevator atau yang lebih akrabdikenal oleh masyarakat luas dengannama lift. Lift adalah salah satu alatBantu dalam kehidupan manusia yangberfungsi untuk mempermudah aktifitasmanusia yang rutinitasnya lebih seringberada didalam gedung-gedungbertingkat. Elevator merupakan alattransportasi yang pengendaliannya tidakdilakukan oleh manusia secaralangsung, sehingga semua pengguna

elevator sepenuhnya tergantung padakehandalan teknologi dari alattransportasi vertikal ini.Keberadaan dari elevator ini merupakansebagai pengganti fungsi dari padatangga dalam mencapai tiap-tiap lantaiberikutnya pada suatu gedungbertingkat, dengan demikian keberadaanelevator tidak dikesampingkan inidikarenakan dapat mengefisienkanenergi dan waktu sipengguna elevatortersebut. Sistem keberadaan elevatordan segala kemajuan dan kehandalannyatidak serta merta mengalamiperkembangan-perkembangan secarabertahap, sejak keberadaannya pertamakali dibangun.Sejak pertama kali dibangun, sistempenggerak elevator pada awalperkembangannya dimulai dengan carayang sangat sederhana, yaitu denganmenggunakan tenaga nonmekanik.Elevator penumpang pertamadipasang oleh Otis di New York padatahun 1857.

2.2 KOMPONEN UTAMA ELEVATORApabila kita ingin mengetahui sistem

kerja elevator, maka kita harus mengetahuikomnponen utama dalam elevator tersebut.Untuk mempermudah kita mengetahui carakerja elevator secara keseluruhan, disinipenulis akan menggolongkan tata letakkomponen-komponen elevator dalam duabagian ruangan, yaitu ruang mesin(Machine Room) dan ruang luncur(Hoistway).

1. Ruang mesin (Machine Room)Ruang mesin adalah ruang

terpenting, dimana ruang tersebutterjadinya semua proses pengoperasianelevator berlangsung secara keseluruhan.Didalam ruang mesin terdapat beberapaalat penggerak elevator, yaitu :

Motor penggerakMotor penggerak elevator ini

memiliki asupan daya tegangan bolak-balik (Ac) dari PLN yang sangat berperandalam pelaksanaan kerja elevator, motorpenggerak ini mempunyai kemampuan

3

putar antara 50 putaran per menit sampaidengan 210 putaran per menit. Dengankapasitas tegangan motor 7.5 KW danmenggunakan arus maksimal 25 Ampere.

Motor penggerak ini dilengkapidengan rem magnet (magnetic brake) yangberfungsi menahan motor ketika keretaelevator telah sampai pada lantai yangdituju, pergerakan cepat atau lambatnyaelevator diatur oleh PLC (ProgramableLogic Control). Motor penggerak dalammenarik dan menurunkan elevatormenggunakan tali baja (rope) yangmelingkar pada puli mesin (sheave),Dibawah ini adalah gambar motor listrikyang digunakan pada elevator.

Gambar 2.1 Mesin elevator[8]

Governor1. Governor adalah komponen

penggerak utama dalamelevator, fungsi governoradalah memutuskanpower/aliran listrik ke controlpanel lift jika governormendeteksi terjadinya overspeed (kecepatan lebih) padatraffict lift (putaran roda pulleygovernoornya).

Gambar 2.2 Governor[8]

2. PanelPanel ini adalah tempat control

elevator secara otomatis, panel ini terdapat

inverter motor dan program logic controlyang berfungsi untuk mengatur geraknyaelevator.

3. Ruang luncurRuang luncur ini adalah tempat

dimana elevator beroperasi berbentuklorong vertikal, disinilah elevatormenjangkau tiap-tiap lantainya. Didalamruang luncur ini terdapat beberapakomponen utama yang tak kalahpentingnya dibandingkan dalam ruangmesin.

4. Sangkar.[7]

Sangkar atau kerata berfungsisebagai ruang untuk barang ataupenumpang. Sangkar atau kereta harustertutup untuk keselamatan penggunanyadan dilengkapi dengan dua buah pintupada satu sisinya untuk kluar dan masukbarang atau penumpang. Sangkar elevatorberoperasi pada ruang luncur dan menapakpada rail di kedua sisinya, pada sisi kanandan kiri terdapat pemandu rail ( slidingguide ) yang berfungsi memandu ataumenapaki rail.

Gambar 2.3 Sangkar[7]

Kereta elevator memiliki pintuotomatis yang digerakkan oleh motorstepper yang bekerja berdasarkan sinyaldigital yang asalnya dari sensor kedekatan(proximity) yang berfungsi menentukanlevel atau tidaknya lantai, setelah lantaidinyatakan level atau rata maka motorstepper akan membuka pintu secaraotomatis.

4

Gambar 2.4 Proximity [8]

5. Saklar PintuSaklar pintu atau sering disebut

dengan door contact adalah salah satukomponen yang termasuk penting dalampengamanan elevator, cara kerja darisaklar pintu (door contact) ini adalahsaklar dihubungkan kabel saklar pintu(door contact) tiap-tiap lantai secara seri.

Apabila salah satu pintu dibukasecara sengaja maka elevator tidak akanbekerja, ini dikarenakan untukkeselamatan pengguna elevator ataubagian perawatan elevator.

Gambar 2.5 Saklar pintu ( door contact )

6. Bobot imbang (counterweight)Bobot imbang atau counterweight

biasanya terpasang dibelakang ataudisamping kereta elevator, bobot daribobot imbang ini harus sesuai denganketentuan yang ada. Faktor-faktor yangmenentukan berapa berat dari bobotimbang ini diantaranya harusmemperhitungkan berat kereta, kapasitaspenuh pada kereta dan faktorkeseimbangan.

Gambar 2.6 Bobot imbang(counterweight).

2.3 Tegangan Tali [12]

Tegangan tali adalah gaya yangbekerja melalui tali, kawat, maupun kabel.Rumus yang digunakan adalah:

(Newton)…( 2.1 )

Dimana :m = Massa sangkar lift ( kg )g = Gaya gravitasi (m/s2)v = Kecepatan gerak lift (m/s)h = Jarak antar lantai (m)

2.4 Gaya. [1]

Gaya adalah sesuatu yangmenyebabkan terjadinya perubahan geraksebuah benda.

∑F = m . aDimana :F = Gaya (Newton)m = massa benda (kg)a = percepatan benda (m/s²)

Pembagian utama dari gaya ada 2jenis, yaitu gaya kontak dan gaya non-kontak yang disebabkan interaksi antaradua benda.

Gaya Kontak:-Gaya Gesek-Gaya Tegangan-Gaya Normal-Gaya Hambatan Udara-Gaya Yang Diterapkan-Gaya Pegas

Gaya Non-Kontak:-Gaya Gravitasi-Gaya Magnet-Gaya Listrik

Gaya gravitasi adalah gaya tarikyang dimiliki oleh bumi, bulan dan bendalangit lainnya sehingga dapat menarikbenda-benda lainnya ke arahnya sendiri.Gaya gravitasi selalu equal dengan beratbenda.

Fgrav= m x g (kg.m/s2)………………..(2.2)Dimana:m = massa benda (kg)g = percepatan gravitasi (m/s²)

5

Gaya normal adalah gaya penumpuyang dikenakan benda ketika sebuah bendakontak dengan benda stabil yang lain.Sebagai contoh sebuah buku diletakkan diatas meja, maka permukaan meja tersebutterdapat gaya ke atas untuk menumpuberat dari buku, gaya ke atas ini disebutgaya normal.

Gaya yang diterapkan adalahsebuah gaya yang diberlakukan kepadasuatu benda oleh seseorang atau bendalainnya. Sebagai contoh jika seseorangmendorong meja, maka gaya yangditerapkan diberikan oleh orang kepadameja. Gaya gesek adalah gaya yangterjadi antara dua permukaan bendabergerak yang saling bersentuhan. Gayagesek terbagi menjadi dua, yaitu gayagesek statis dan gaya gesek kinetis.

2.5 Massa MaksimumMassa adalah suatu sifat fisika dari

suatu benda yang digunakan untukmenjelaskan berbagai perilaku objek yangterpantau. Dalam kegunaan sehari-hari,massa biasanya disinonimkan denganberat. Namun menurut pemahaman ilmiahmodern, berat suatu objek diakibatkan olehinteraksi massa dengan medan gravitasi.Fapp = Ffrict

Ffrict = Fnorml. µs

Ffrict = m.g. µs (kg)……………….. (2.3)Dimana :Fapp= gaya yang diterapkanFfrict = gaya gesekm = massa (kg)g = gaya gravitasi (m/s)µs = koefisien gesek

2.6 Daya.Daya didefinisikan sebagai

kecepatan untuk melakukan kerja. Lebihcepat kerja, maka daya yang dihasilkanlebih baik.

P =

(Joule/detik atau Watt ) ……………..(2.4)

2.7 Usaha.Kerja didefinisikan sebagai hasil

perkalian perpindahan dengan komponengaya yang terletak dalam arah gerak.

usaha = Gaya x JarakW = F x h ( kg.m²/s² atau Nm )................(2.5)

2.8 Energi.Energi mekanik dibagi menjadi dua

kategori , yaitu : energi potensial danenergi kinetik.

2.8.1 Energi Potensial.Sebuah sistem dikatakan memiliki

energi potensial jika keadaan dari sistemtersebut dapat melakukan kerja. Air terjundan jam pegas adalah contoh sebuahsistem yang memiliki energi potensial.

Jika sebuah massa m diangkat keketinggian tertentu h, maka benda inimemiliki energi potensial sepertidiperlihatkan pada Gambar 2.17.Ep=m.g.h(Nm atau Joule )…………. (2.6)Dimana :m = massa (Kg)g = gaya gravitasi (m/s)h = jarak (m)

2.8.2 Energi Kinetik.Energi kinetik adalah energi yang

dimiliki oleh benda yang sedang bergerak.Sebuah mobil bergerak di sepanjang jalanmempunyai energi kinetik dari gerak lurus,dan roda yang sedang berputar padasebuah mesin mempunyai energi kinetikdari gerak putar.

(Nm atau Joule ) .................... (2.7)

Dimana:m = Massa Benda.(kg).v = Kecepatan Benda (m/s).

6

2.9 Mikrokontroller2.9.1 Pengertian Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah salah satudari bagian dasar dari suatu sistemkomputer. Meskipun mempunyai bentukyang jauh lebih kecil dari suatu komputerpribadi dan komputer mainframe,mikrokontroler dibangun dari elemen-elemen dasar yang sama. Secarasederhana, komputer akan menghasilkanoutput spesifik berdasarkan inputan yangditerima dan program yang dikerjakan.

Gambar 2.19 contoh mikrokontroler

Seperti umumnya komputer,mikrokontroler adalah alat yangmengerjakan instruksi-instruksi yangdiberikan kepadanya. Artinya, bagianterpenting dan utama dari suatu sistemterkomputerisasi adalah program itusendiri yang dibuat oleh seorangprogrammer. Program inimenginstruksikan komputer untukmelakukan jalinan yang panjang dari aksi-aksi sederhana untuk melakukan tugasyang lebih kompleks yang diinginkan olehprogrammer.

3. PERANCANGAN DANPEMBUATAN PROGRAMELEVATOR TIGA LANTAI

3.1 Perancangan Sistem Mekanik3.1.1 Rangka Elevator Tiga Lantai

Rangka model elevator tiga lantaiterbuat dari besi yang berbentuk L yangdilas pada sebagian sisinya untukmenyambungkan satu sama lain.Lift yang dibangun adalah Lift tiga lantai,yang mana ketinggiannya adalah 100 x 25cm. Pada kerangka Lift ini terdapat empat

buah besi yg berfungsi sebagai pegangansangkar Lift dan pegangan limit switch,yang berfungsi sebagai sensor untukmemutus aliran listrik motor pada saatprogram bekerja. Pada gambar 3.2merupakan sketsa rangka elevator yangmemiliki tinggi 100 cm dan lebar 25 cm.

Gambar 3.1 Rangka model elevator tigalantai tampak depan

3.1.2 Rangka Sangkar ElevatorRangka sangkar Lift terbuat dari empatbuah besi siku L yang dilas di setiapsikunya. Di sisi samping sangkar terdapatempat buah roller yang berfungsi untukmenghindari gesekan yang terlalu besarantara sangkar dengan rangka lift.Berikut sketsa rangka sangkar lift padagambar 3.3

Gambar 3.2 Rangka sangkar elevator

Gambar 3.3 Elevator dalam bentuk 3 (tiga)dimensi.

7

Gambar 3.6 Model elevator tiga lantai.

3.1.3 Rangkaian Catu Daya.Rangkaian catu daya

memanfaatkan sumber tegangan dari PLNsebesar 220 VAC. Tegangan 220 VAC inikemudian diturunkan menjadi 30VACuntuk catu daya motor DC penggeraksangkar dan mikrokontroler, sedangkan 5,7VAC untuk catu daya, IC L298 dan motorDC pengerak pintu lift melaluitransformator penurun tegangan.Rangkaian catu daya memberikan suplaitegangan pada setiap sistem yangmembutuhkan arus listrik. Tegangan AC30V atau 5,7V disearahkan oleh diodabridge menjadi tegangan DC.

Gambar 3.7 Rangkaian catu daya motorsangkar dan mikrokontroler.

Gambar 3.8 Rangkaian catu daya IC L298dan motor DC pintu lift.

Tegangan DC +24V digunakan untuktegangan masukan pada Motor dcpenggerak ssangkar. Tegangan DC +5Vdigunakan untuk tegangan masukan padamikrokontroler. Tegangan +5V digunakanuntuk tegangan masukan pada IC L298,dan motor DC pintu lift.

3.1.4 Rangkaian IC Motor DriverL298.

IC L298 pada perencanaan inidigunakan sebagai penggerak motor DCpenggerak sangkar lift dengan motor DCsistem buka tutup pintu. IC L298merupakan sebuah IC driver untuk motorDC yang dapat mengatur arah dankecepatan putaran pada motor DC. Outputarus listrik dapat mencapai 600 mA danarus puncak 1,2 A setiap channel.Tegangan output memiliki jangkauan 4,5V sampai 36 V. Pada Gambar 3.9merupakan keterangan terminal IC L298.

Gambar 3.9 IC L298.

8

3.1.5 Sistem Penggerak SangkarSistem penggerak sangkar lift pada

model elevator tiga lantai ini berfungsiuntuk mengangkat dan menurunkansangkar, sehingga dapat menggerakkansangkar naik dan turun. Sistem penggeraksangkar menggunakan motor DC.

Gambar 3.10 Motor DC penggeraksangkar.

3.1.6 Sistem Buka Tutup Pintu.Sistem buka tutup pintu pada

model elevator tiga lantai ini berfungsiuntuk membuka dan menutup pintuelevator. Sistem buka tutup pintu inimemiliki beberapa komponen yang terdiridari motor DC, puli, poros, pintu dan gear.

Gambar 3.11 Pergerakan sistem buka tutuppintu.

Gambar 3.12. Gear box pandangan atas.

Gambar 3.13 Keterangan puli dan gear.

Gambar 3.14 Motor DC penggerak sistembuka tutup pintu.

3.1.7 Rangkaian Tombol Push OnTombol yang dipasang sebagai

masukan tersebut adalah jenis tomboltekan (Push On), yang dihubungkan keground, dengan alasan pada saatmikrokontroler dihidupkan pertamakali,akan menuliskan logika 0 pada semua portyang digunakan otomatis terkonfigurasisebagai masukan impedensi rendah,program akan membaca kaki port logika 0karena masukan tombol tekan disambungke ground.

RS 2

RS 1

RS 0

S2

S1

S0

CS 2

CS 1

CS 0

PC 2

PC 1

PC 0

CAP NP

CAP NP

CAP NP

CAP NP

12

1

1

2

2

1 K

1 K

1 K

VCC

Gambar 3.15 Rangkaian tombol push on.

3.1.8 Rangkaian Limit SwitchUmumnya limit switch adalah

sebuah saklar atau pembatas aliran yangdigunakan untuk mengetahui ada tidaknya

9

suatu obyek di lokasi tertentu. Limit switchakan aktif jika mendapatkan sentuhan atautekanan dari suatu benda fisik

RL 1

RL 2

RL 3

L1

L2

L3

C L1

C L2

C L3

Pb1

Pb2

Pb3

CAP NP

CAP NP

CAP NP

CAP NP

12

1

1

2

2

1 K

1 K

1 K

VCC

Gambar 3.19 Rangkaian limit switch.

3.1.9 Rangkaian Seven SegmentSeven segment display adalah

sebuah rangkaian yang dapat menampilkanangka-angka desimal maupunheksadesimal. Seven segment displaybiasa tersusun atas 7 bagian yang setiapbagiannya merupakan LED (LightEmitting Diode) yang dapat menyala. Jika7 bagian diode ini dinyalakan denganaturan yang sedemikian rupa, makaketujuh bagian tersebut dapatmenampilkan sebuah angka heksadesimal.

Gambar 3.20 Seven segment

Gambar 3.21 Rangkaian Seven segment.

3.1.10 Mikrokontroler AT89S51. [6]

Berikut adalah feature-featureuntuk mikrokontroler tipe AT89S51buatan Atmel.

Gambar 3.22 Mikrokontroler AT89S51.

4K bytes Flash ROM 128 bytes RAM 32 jalur input-output (4 buah port

paralel I/O ) 2 buah 16 bit timer Interface komunikasi serial 64K pengalamatan code (program)

memori 64K pengalamatan data memori Prosesor Boolean (satu bit – satu bit) 210 lokasi bit-addressable Fasilitas In System Programming (ISP)

Mikrokontroler AT89S51 memilikipin berjumlah 40 dan umumnya dikemasdalam DIP (Dual Inline Package) sepertidiperlihatkan pada Gambar 3.23. Masing-masing pin Mikrokontroler AT89S51mempunyai kegunaan sebagai berikut:

Port 0Merupakan salah satu port yang

berfungsi sebagai general purpose I/O(dapat digunakan sebagai masukan danjuga sebagai keluaran) dengan lebar 8 bit.Fungsi lainnya adalah sebagai multiplexedaddres/data bus (pada saat mengaksesmemori eksternal).

Port 1Merupakan salah satu port yang

berfungsi sebagai general purpose I/Odengan lebar 8 bit. Sedangkan untukfungsi lainnya, port 1 tidak memiliki.

10

Port 2Merupakan salah satu port yang

berfungsi sebagai general purpose I/Odengan 8 bit. Fungsi lainya adalah sebagaihigh byte addrres bus (pada penggunaanmemori eksternal).

Port 3Merupakan port yang terdiri dari 8

bit masukan dan keluaran. Di sampingberfungsi sebagai masukan dan keluaran.,port 3 juga mempunyai fungsi khusus yanglain.

RSTPin ini berfungsi sebagai input

untuk melakukan reset terhadapmikrokontroler, dan jika RST bernilai highselama minimal 2 machine cycle, makanilai internal register akan kembali sepertiawal mulai bekerja.

VCCPada kaki ini berfungsi sebagai

tempat sumber tegangan yang sebesar +5Volt. Untuk besar tegangannya harusdiusahakan sebesar kurang lebih dari 5 V(4,8 v) agar mikrokontroler dapat bekerja.Apabila kurang dari itu makadikhawatirkan mikrokontroler tidak akandapat bekerja (diprogram). Atau bisadikatakan tegangan berapa saja boleh(mendekati 5 V) asal pada saat pengisianberlangsung tidak ada masalah, karenategangan yang tidak sesuai akanmengakibatkan proses pengisian programke IC mikrokontroler menjadi gagal.Untuk menentukan tegangan minimum(berapa saja) untuk IC mikrokontrolerAT89S51 dibutuhkan pengalaman.

GNDPada kaki berfungsi sebagai

pentanahan (ground). XTAL 1 dan XTAL 2

Merupakan pin inputan untukkristal oscillator.

PSENPSEN (Program Store Enable)

adalah pulsa pengaktif untuk membacaprogram memori luar.

ALEBerfungsi untuk demultiplexer

pada saat port 0 bekerja sebagai

multiplexed address/data bus (pengaksesanmemori eksternal). Pada paruh pertamamemory cycle, pin ALE mengeluarkansignal latch yang menahan alamat keeksternal register. Pada paruh keduamemory cycle, port 0 akan digunakansebagai data bus. Jadi fungsi utama dariALE adalah untuk memberikan signal keIC latch agar menahan/menyimpan addressdari port 0 yang akan menuju memorieksternal (address 0-7), dan selanjutnyamemori eksternal akan mengeluarkan datayang melalui port 0 juga.

EAEA (Eksternal Access) harus

dihubungkan dengan ground jikamenggunakan program memori internalmaka EA dihubungkan dengan VCC.Dalam keadaan ini mikrokontroler bekerjasecara single chip.

3.2 Perancangan ProgramMikrokontoler AT89S513.2.1 Flowchart

Mikrokontroler sebagai otakpengendali, tidak begitu saja dapat bekerjasecara otomatis mengendalikankomponen-komponen dalam rangkaianyang telah tersusun. Diperlukanperangankat lunak atau program yangberisi intruksi-intruksi dalam bahasaAssembler yang nantinya ditanamkan padachip mikrokontroler sebagai pengendalikomponen-komponen agar dapat bekerjasebagaimana mestinya. Untukmempermudah perancangan perangkatlunak tersebut, terlebih dahulu dibuatdiagram alir (flowchart) yang harusdikerjakan oleh mikrokontroler sepertitampak gambar dibawah ini:

Gambar 3.24 Flowchart sistem kerjamikrokontroler[13]

11

3.3.2 Diagram BlokSistem pengendalian lift 3 lantai memilikidua bagian utama yaitu struktur lift dankontrol sistem menggunakan AT89s51seperti gambar dibawah ini :

Gambar 3.25 Blok diagram sistempengendali lift tiga lantai

3.3.3 Pemograman MikrokontrolerAT89S51

Software yang digunakan padatugas akhir ini menggunakan Read 51 yangmerupakan salah satu software editorbahasa pemrograman assembly.

Gambar 3.26 Tampilan Read 51

Langkah awal membuat programmenggunakan read 51 adalah dengan caramembuat file baru dengan mengklik menu“file” pilih “New File” seperti padagambar 3.27. Kemudian Pilih “ Assemblyfile” lalu klik tombol “OK”

Gambar 3.27 Langkah awal pemogramanRead 51

BAB IV

PERANCANGAN DAN ANALISIS

BEBAN PADA PROTOTIPE

ELEVATOR TIGA LANTAI

BERBASIS MIKROKONTROLER

AT89S51

4. PEMBAHASAN

4.1 Data Yang Diketahui Pada

Beban Sangkar

1. Jumlah lantai = 3 l antai2. Jarak tiap lantai = 30 cm (0,3 m)3. Waktu tempuh tiap lantai= 3 detik4. Kecepatan gerak lift = h/t

= 0,3m/3s= 0,1 m/s5. Massa sangkar lift (m)= 1,8 kg6. Koefisien gesek pulley sangkar

dengan rel rangka (µs)= 0,617. Torsi motor = 0,375N.m8. Diameter pulley = 5 cm = 0,05 m9. F app = F frict =

gaya yang diterapkan10. Gaya pulley (Fapp) =

= = 15 N

11. Kecepatan sudut motor (ωp) = 70rpm (revolutions per-minute)=70 rpm x 0,1047 rad/s = 7,329 rad/s

12

4.2 Perhitungan Tegangan Tali (T).Perhitungan tegangan tali dihitung

dengan menggunakan persamaan 2.1.

T = 9,8 m/s + 0,017 m/s2)T = . 9,817 m/s2

T = 17,6706 N Tegangan tali yang terjadi pada

elevator adalah :T = 17,6706 N

4.3 Gaya (F)Perhitungan gaya dihitung dengan

mengunakan persamaan 2.2.F = m.gF = 1,8 kg . 9,8 m/ s2

F = 17,64 N Gaya yang terjadi pada sangkar

elevator adalah : F = 17,64 N

4.4 Massa Sangkar Maksimum YangDapat Diangkat (m).

Perhitungan massa sangkarmaksimum didapat dari persaman 2.3.Fapp = - Ffrict = 15 NFnorm = m.gg = 9,8 m/s2

m = ?Ffrict = Fnorm x µs

15 N = Fnorm x 0,6115 N = m.g x 0,6115 N = m. 9,8 m/s2 x 0,61

m = = 2,509 kg

Massa maksimum sangkar yangdapat diangkat oleh motor adalah

2,509 kg

4.5 Daya (P)Perhitungan daya dihitung dengan

menggunakan persamaan 2.4.Diketahui :

h1 = lantai 1 ke lantai 2 = 30 cm = 0,3 mh2 = lantai 1 ke lantai 3 = 60 cm = 0,6 mt1 = lantai 1 ke lantai 2 = 3 st2 = lantai 1 ke lantai 3 = 6 sUntuk m1 = 1,8 kg

P1 = = = 1,764 Nm/s =

1,764 Joule/s = 1,764 Watt

P2 = = = 1,764 Nm/s =

1,764 Joule/s = 1,764 Watt Daya yang dilakukan oleh motor

adalahUntuk masa sangkar = P1 = P2 = 1,764

Watt

4.6 Usaha (W)Perhitungan usahaha (W) didapat

dengan menggunakan persamaan 2.5.Diketahui :h1 = lantai 1 ke lantai 2 = 30 cm = 0,3 mh2 = lantai 1 ke lantai 3 = 60 cm = 0,6 mW1 = F x h1 = m.g x h1 =1,8 x 9,8 m/s2 x0,3 m = 17,64 N x 0,3 m = 5,292 N.m(joule)W2 = F x h2 = m.g x h2 =1,8 x 9,8 m/s2 x0,6 m = 17,64 N x 0,6 m = 10,584 N.m(joule) Usaha yang dilakukan oleh motor

untuk mengangkat sangkar adalahW1 = 5,292 N.m (joule)

W2 = 10,584 N.m (joule)4.7 Energi Potensial (Ep)

Perhitungan energi potensialdihitung dengan menggunakan persamaan2.6

Ep = m.g. hEp = 1,8 kg x 9,8 m/s x 0,3 mEp = 5,292 N.m (joule)

Energi potensial yang dimiliki sangkarpada saat sedang diangkat adalah:

Ep = 5,292 N.m (joule)

4.8 Energi KinetikPerhitungan energi potensial

didapat dengan menggunakan persamaan2.7.

Ek = x m x v2

Ek = x 1,8 kg x (7,329 m/s)2

Ek= x 1,8 kg x 53,714 m2/s2 = 48,343

N.m (joule) Energi kinetik yang dimiliki sangkar

pada saat sedang diangkat adalah :Ek = 48,343 joule

13

5. PENUTUP5.1 Kesimpulan

Dari hasil pembahasan tentang“Perancangan Dan Analisis Beban PadaPrototipe Elevator Tiga Lantai BerbasisMikrokontroler AT89S51” maka dapatdisimpulkan sebagai berikut:

Penggunaan PLC (ProgrammableLogic Controller) akan lebih akuratjika di bandingkan denganpenggunaan mikrokontroler.

PLC (Programmable LogicController) membutuhkan power yangbesar untuk mejalankannya sedangkanmikrokontroler hanya dengan poweryang kecil sudah dapat dioprasikan.

Penggunaan sensor dengan limitswitch kurang akurat, terkadang limitswitch tidak berfungsi karenakurangnya tekanan dari sangkar.

Hasil dari perhitungan yang didapat,tegangan tali pada sangkar elevatorsebesar (T)=17,6706 Newton, gayayang bekerja pada sangkar (F)= 17,64Newton, massa maksimum bebanyang dapat diangkat oleh sangkarsebesar (m)=2,509 Kg, daya yangdihasilkan adalah P1=P2= 1,764 WattUsaha yang dilakukan oleh motorkepada sangkar untuk ketinggianpertama W1 = 5,292 joule, untukketinggian kedua W2 = 10,584 joule,energy potensial (Ep) yang dimilikiadalah 5,292 joule, dan untuk energikinetik (Ek ) yang didapat adalah48,343 joule.

Dalam perancangan serta membuatsuatu alat dibutuhkan ketelitian yangtinggi untuk mendapatkan hasil yangbaik. Selain itu, perhitungan yangtepat dalam perencanan dapatmembuat produk yang dihasilkanberkualitas tinggi.

5.2 SaranDari hasil penelitian ini ada beberapa

hal atau masukan untuk pengembanganpenelitian selanjutnya :

Dapat menggunakan PLC(Programmable Logic Controller).

Dapat menambahkan sensor yanglebih baik.

DAFTAR PUSTAKA

1. Jati, Bambang Murdaka Eka dan,Tri Kuntoro Priyambodo, FisikaDasar Untuk Mahasiswa Eksaktadan Teknik, Andi, Yogyakarta,2007.

2. Satyadarma, Dita, KinematikaTeknik, Gunadarma, Jakarta, 2003.

3. Sears, Francis Weston, Mekanika,Panas dan Bunyi, Binacipta,Jakarta, 1986.

4. White, Harvey E. , DescriptiveCollege Physics Third Edition, D.Van Nostrand Company, NewYork, 1971.

5. Tim Lab. MikroprosesorElektronika, PemrogramanMikrokontroler AT89S51 DenganC/C++ dan Assembler, Andi,Yogyakarta, 2007.

6. Satyadarma, Dita, DinamikaTeknik, Gunadarma, Jakarta, 2005.

7. Rudenko, N. Mesin Pengangkat,terj. Nazar Fooead, Erlangga,Jakarta.

8. http://sindoindonesia.wordpress.com/2011/02/22/sejarah-perkembangan-elevator/

9. http://hme.ee.itb.ac.id/elektron/?p=32.

10. http://www.mikron123.com/index.php/Tutorial-MCS-51/Overview-Mikrokontroler-MCS-51.html.

11. http://www.te.ugm.ac.id/~bsutopo/stevanus.pdf.

12. http://www.staff.amu.edu.pl/~romangoc/M3-P5-elevator-cable-tension.html

13. http://ndoware.com/diagram-alir-flowchart.htm