APLIKASI MOTOR SERVO PADA PINTU OTOMATIS

BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S52

LAPORAN TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Dalam Menyelesaikan

Program Pendidikan Diploma III

Program Studi Teknik Konversi Energi

Oleh:

RAKHMAT FAUZAN SIREGAR

NIM. 1005051037

JURUSAN TEKNIK MESIN

POLITEKNIK NEGERI MEDAN

MEDAN

2013

INTISARI

Judul laporan tugas akhir ini adalah “Aplikasi Motor Servo pada

Pintu Otomatis Berbasis Mikrokontroler AT89S52”. Pintu merupakan suatu

alat yang berfungsi untuk memisahkan satu tempat dengan tempat yang lainnya,

selain itu pintu juga digunakan sebagai pengaman suatu ruangan. Pada umumnya

penggunaan pintu masih banyak dilakukan secara manual. Oleh karena itu, pada

pintu ini ditambahkan beberapa alat agar pintu dapat bekerja secara otomatis.

Mikrokontroler adalah suatu alat yang berfungsi sebagai pengatur proses

terbuka dan tertutupnya pintu. Mikrokontroler yang digunakan pada pintu ini

adalah mikrokontroler jenis AT89S52. Data yang diberikan oleh mikrokontroler

ke motor didapat melalui sensor PIR, sehingga motor servo dapat berputar secara

otomatis baik CW (membuka) ataupun CCW (menutup). Tujuan dari aplikasi

motor servo ini terhadap pintu, agar pintu dapat membuka ataupun menutup

secara otomatis tanpa adanya bantuan manusia dan dapat diaplikasikan.

Adapun cara yang digunakan untuk mengumpulkan data yaitu dengan cara

memberikan perubahan infra red ke sensor, sehingga sensor akan membandingkan

infrared.

Kata kunci : Pintu, Mikrokontroler AT89S52, Sensor PIR, Motor Servo

ABSTRACT

The title of this final assignment is “Motor Servo Application on Automatic

Door based Microcontroller AT89S52”. Door is a tool to seperate one place to

another, but it is also used as a safety door of a room. Generally the use of door

still mostly done manually. Therefore, on this door added some tools to make the

work automatically.

Microcontroller is a device that functions as a regulator of open and

closed doors. The kind of microcontroller that used on this door is AT89S52. data

that given by microcontroller to the motor get from PIR Sensor, so that servo

motor can rotate automatically in CW (open) or CCW (closed). the main goal of

servo motor applications to the door, that the doors can open or closed

automatically without human help and can be applicated.

The method to collect data by given the change of infra red to the sensor,

so that sensor will compare the infra red

Keywords : Doors, Microcontroller AT89S52, PIR Sensor, Servo Motor

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur penulis ucapkan kepada ALLAH SWT atas limpahan

rahmat – Nya penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini.

Adapun laporan Tugas Akhir yang penulis buat berjudul “Aplikasi Motor

Servo Pada Pintu Otomatis Berbasis Mikrokontroller AT89S52”. Penulisan

Tugas Akhir merupakan salah satu syarat dalam menyelesaikan mata kuliah Tugas

Akhir pada semester VI jenjang diploma III Jurusan Teknik Mesin Program Studi

Teknik Konversi Energi.

Dalam laporan Tugas Akhir ini akan dibahas mengenai perancangan pintu

otomatis yang mana bertujuan menjadi langkah awal dalam mengotomatisasi

sebuah alat agar dapat di aplikasikan pada pintu nyata.

Dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini penulis banyak mengalami

masalah, dan hambatan. Namun berkat bantuan dari berbagai pihak, penulis dapat

menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu, pada kesempatan ini

yang paling utama di ucapkan terima kasih adalah orang yang sangat istimewa

adalah kedua orang tua penulis yaitu ayahanda Drs. H. Mahmud N. Siregar dan

Ibunda Tersayang Dra. Hj. Zainab MZ M.Hum yang telah banyak memberikan

dukungan baik moril maupun materil, semangat dan telah banyak berkorban untuk

penulis. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada :

1. M. Syahrudin, S.T,M.T, selaku Direktur Politeknik Negeri Medan

2. Ir. Gidion Sembiring, M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

Politeknik Negeri Medan

3. Ir. Isman Harianda,M.T, selaku Kepala Program Studi Teknik

Konversi Energi Politeknik Negeri Medan.

4. Ir. Hairanus Tarigan,M.T, selaku dosen wali kelas EN-6A yang telah

memberikan dukungan dan ilmu yang bermanfaat kepada penulis.

5. Ir. Burhanuddin Tarigan,M.T, selaku Dosen Pembimbing Penulis

dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini, serta motivasi dan nasihat

yang diberikan kepada penulis.

6. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi

Energi Politeknik Negeri Medan yang telah memberikan ilmu, nasihat

serta didikan yang sangat bermanfaat kepada penulis.

7. Abang Achmad Mahroza Ramadhan Siregar, Kakak Mazlah Aini

Siregar, dan Adik Muhammad Furqon Siregar yang telah membantu

dan memberikan dukungan kepada penulis selama pembuatan Tugas

Akhir.

8. Buat Mifta Al Husna Humairah yang selalu mendukung dan

menyediakan waktu untuk membantu dan mendengarkan curhatan

penulis selama proses pembuatan Tugas Akhir.

9. Teman seperjuangan dalam pembutan Tugas Akhir Yudhi Permadi dan

Heri Sitorus.

10. Saudaraku Yudhi Permadi, Rizki Afnimaisya, Widia Wardah

Husnannisa yang telah mendukung dan mendengarkan keluh kesal

penulis.

11. Teman – teman seperjuangan kelas EN – 6A ankatan 2010, terima

kasih untuk semua kenangan di masa perkuliahan kita di kampus.

Meskipun berusaha semaksimal mungkin, penulis menyadari bahwa dalam

laporan ini mungkin masih terdapat kekurangan – kekurangan. Oleh karena itu,

penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk

kesempurnaan laporan Tugas Akhir ini. Akhirnya penulis berharap semoga

laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi siapa saja yang membacanya, baik

sebagai bahan masukan ataupun sebagai bahan pembanding.

Medan, 29 Agustus 2013

Hormat Penulis

Rakhmat Fauzan Siregar

NIM : 1005051037

DAFTAR ISI

SPESIFIKASI TUGAS AKHIR ........................................................................ ii

LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................... iii

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................ iv

INTISARI ............................................................................................................ v

ABSTRACT ......................................................................................................... vi

KATA PENGANTAR ......................................................................................... vii

DAFTAR ISI ....................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xii

DAFTAR TABEL ..............................................................................................xiv

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1

A. Latar Belakang............................................................................... 1

B. Batasan Masalah ............................................................................ 2

C. Tujuan Tugas Akhir ....................................................................... 3

D. Manfaat Tugas Akhir ..................................................................... 3

E. Teknik Pengumpulan Data ............................................................ 4

F. Sistematika Penulisan .................................................................... 4

BAB II DASAR TEORI .................................................................................. 6

A. Pendahuluan .................................................................................. 6

B. Motor Servo ................................................................................... 7

1. Prinsip Kerja Motor Servo ........................................................ 9

C. Mikrokontroller AT89S52 ............................................................. 12

1. Karakteristik Mikrokontroller AT89S52 .................................. 13

2. Fungsi Pin pada Mikrokontroller AT89S52 ............................. 14

D. Sensor PIR (Passive Infra Red) ..................................................... 16

1. Cara Kerja Pembacaan Sensor PIR ........................................... 17

2. Jarak Pancar Sensor PIR ........................................................... 18

E. Limit Switch .................................................................................. 19

F. Adaptor (Power Supply) ................................................................ 19

1. Prinsip Kerja Power Supply ...................................................... 20

a. Penyearah (Rectifier) ............................................................ 20

b. Regulator .............................................................................. 24

G. Resistor Karbon ............................................................................. 28

BAB III PERANCANGAN ALAT ................................................................... 32

A. Alat dan Bahan yang digunakan .................................................... 32

1. Alat ........................................................................................... 32

2. Bahan dan Komponen yang digunakan .................................... 33

B. Diagram Blok ................................................................................ 33

1. Pembuatan Rangkaian Kontrol ................................................. 34

a. Rangkaian Kontrol Sensor PIR ............................................ 34

b. Rangkaian Limit Switch....................................................... 35

c. Rangkaian Kontrol Mikrokontroller AT89S52 .................... 35

d. Rangkaian Sistem Kontrol Pintu dan Motor ........................ 36

C. Prinsip Kerja Pintu Otomatis ......................................................... 36

1. Prinsip Kerja Pintu Otomatis Secara Rangkaian ...................... 36

2. Prinsip Kerja Pintu Otomatis Secara Mekanik ......................... 37

BAB IV PENGUJIAN ALAT ........................................................................... 40

A. Pengujian Alat ............................................................................... 40

1. Pengujian Sensor PIR ............................................................... 40

2. Pengujian Motor ....................................................................... 40

3. Pengujian Limit Switch ............................................................ 41

4. Pengujian Rangkaian Kontrol ................................................... 41

5. Pengujian Putaran antara Sproket dengan Sproket ................... 42

B. Analisa Pengujian .......................................................................... 42

C. Daftar Biaya................................................................................... 43

BAB V PENUTUP ........................................................................................... 45

A. Simpulan ........................................................................................ 45

B. Saran .............................................................................................. 45

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Motor Servo ................................................................................... 7

Gambar 2. Konstruksi Motor Servo ................................................................ 8

Gambar 3. Konstruksi Motor DC dengan Magnet Permanent ........................ 9

Gambar 4. Penentuan Arah Gaya Pada Kawat Berarus Listrik Dalam

Medan Magnet ............................................................................... 10

Gambar 5. Bentuk Gelombang Motor ............................................................. 11

Gambar 6. Konfigurasi Pin (kaki) pada Mikrokontroler AT89S52 ................ 14

Gambar 7. Sensor PIR ..................................................................................... 16

Gambar 8. Diagram Blok Sensor PIR ............................................................. 17

Gambar 9. Simulasi Pancaran Sensor PIR ...................................................... 18

Gambar 10. Limit Switch .................................................................................. 19

Gambar 11. Adaptor .......................................................................................... 20

Gambar 12. Rangkaian Penyearah Sederhana ................................................... 21

Gambar 13. Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh ...................................... 21

Gambar 14. Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang dengan Filter C1 ...... 22

Gambar 15. Bentuk Gelombang dengan Filter Kapasitor ................................. 22

Gambar 16. Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh dengan Filter C ............ 24

Gambar 17. Regulator Zener ............................................................................. 25

Gambar 18. Regulator Zener Follower .............................................................. 26

Gambar 19. Regulator dengan Op-Amp............................................................ 27

Gambar 20. Regulator dengan IC 78XX / 79XX .............................................. 28

Gambar 21. Resistor Karbon Empat Pita Warna ............................................... 30

Gambar 22. Diagram Blok ................................................................................ 34

Gambar 23. Rangkaian Kontrol Sensor PIR ..................................................... 34

Gambar 24. Rangkaian Limit Switch ................................................................ 35

Gambar 25. Sistem Minimum Mikrokontroller AT89S52 ................................ 35

Gambar 26. Rangkaian Kontrol Pintu dan Motor ............................................. 36

Gambar 27. Rangka Pintu Otomatis .................................................................. 38

Gambar 28. Wiring Diagram ............................................................................. 39

Gambar 29. Pengujian Limit Switch ................................................................. 41

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Kapasitas Memori Mikrokontroller Seri AT89XX ............................ 12

Tabel 2 Tabel Acuan Menghitung Besar Resistor .......................................... 30

Tabel 3 Alat yang digunakan dalam Perancangan .......................................... 32

Tabel 4 Bahan dan Komponen yang digunakan dalam Perancangan ............. 33

Tabel 5 Data Pengujian Rangkaian Sensor PIR .............................................. 40

Tabel 6 Tabel Pengujian Rangkaian ................................................................ 43

Tabel 7 Daftar Biaya ....................................................................................... 43

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Bahasa Program Pintu Otomatis

Lampiran 2. Data Sheet Mikrokontroller AT89S52

Lampiran 3. Data Sheet Sensor PIR

Lampiran 4. Data Sheet IC 7404

Lampiran 5 Data Sheet Adaptor 5 Volt 2 Ampere

Lampiran 6. Foto Bentuk dan Proses Pembuatan Pintu Otomatis

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Dewasa ini sudah banyak kita lihat peralatan-peralatan rumah tangga yang

sifatnya manual digantikan oleh peralatan otomatis. Seperti pemanas, dan

sebagainya. Semua hal ini ditunjang oleh kemajuan teknologi yang pesat. Oleh

karena itu, penulis ingin menggunakan teknologi tersebut pada salah satu alat

rumah tangga, yaitu pintu.

Pintu pada dasarnya berguna sebagai pembatas ruangan, dan juga sebagai

jalan keluar atau masuk ke suatu ruangan. Pintu juga dilengkapi oleh handle pintu

dan kunci. Dengan kata lain, pintu juga digunakan manusia sebagai pengaman

agar tidak semua orang dapat memasuki ruangan tersebut. Karena tugas pintu

tersebut begitu penting di dalam rumah maka jika pintu masih digunakan secara

manual tentu masih ada kelemahannya. Contoh, handle pintu bisa saja dicungkil

orang agar dapat masuk kedalam ruangan tersebut atau handle yang telah lama

digunakan sehingga handle sudah rapuh dan mudah patah, dan juga kunci pintu

yang bisa di tiru. Tentu hal-hal seperti ini yang kita hindari. Untuk itu, penulis

merancang sebuah alat agar kerja pintu tersebut lebih efisien yaitu perancangan

pintu otomatis. Prinsip kerja pintu biasa dengan pintu otomatis ini sama, tidak ada

yang berbeda sama sekali. Hanya saja pada pintu otomatis ini proses membuka

dan menutup pintu dapat dilakukan secara otomatis.

Pada perancangan pintu otomatis ini penulis mencari bahan dan alat yang

digunakan dalam pembuatan pintu otomatis ini. Mulai dari penggerak pintu

hingga pengendali pintu. Penggerak pintu yang digunakan adalah motor

listrik. Motor listrik adalah alat yang dapat merubah energi listrik menjadi energi

mekanik. Energi mekanik dari motor listrik ini berupa putaran. Sesuai dengan

namanya sebagai alat penggerak pintu dan prinsip kerjanya dapat menghasilkan

putaran, maka motor listrik inilah yang bertugas membuka dan menutup pintu

otomatis ini dengan putarannya. Sedangkan pengendali pintu yang digunakan

adalah mikrokontroler. Mikrokontroler merupakan chip atau IC yang di dalamnya

terdapat sebuah processor dan flash memory yang dapat dibaca / ditulis sampai

dengan 1000 kali, sehingga biaya pengembangan menjadi murah karena dapat

dihapus kemudian diisi kembali dengan program lain sesuai dengan kebutuhan.

Dengan fungsinya tersebut mikrokontroler dapat digunakan sebagai pusat

pengendali pada pintu otomatis ini seperti mengendalikan motor listrik untuk

membuka dan menutup pintu ini, yang mana sinyal motor diperoleh dari sensor

PIR yang menangkap perubahan sinar infra red di sekitar sensor.

Jadi, secara singkat cara kerja pintu otomatis ini adalah pintu dapat terbuka

dan tertutup secara otomatis yang dikendalikan oleh mikrokontroler melalui motor

listrik. Atas dasar pemikiran dan permasalahan tersebut penulis merancang sebuah

alat simulasi yang berjudul “APLIKASI PINTU OTOMATIS MENGGUNAKAN

MOTOR SERVO BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52” yang untuk

selanjutnya dapat diaplikasikan pada pintu rumah tangga yang sebenarnya.

B. Batasan Masalah

Adapun yang menjadi pokok permasalahan dalam Tugas Akhir adalah

simulasi pintu otomatis berbasis mikrokontroler AT89S52.

Untuk Memperjelas dan menyederhanakan permasalahan ditentukan

beberapa batasan masalah, antara lain:

1. Mikrokontroler yang digunakan adalah jenis AT89S52

2. Motor listrik yang digunakan sebagai penggerak pintu adalah motor

Servo

3. Sensor yang digunakan sebagai perintah buka dan tutup pintu

otomatis ini adalah PIR (Passive Infrared)

Agar permasalahan ini tidak menyimpang dari inti permasalahan, dalam

tugas akhir ini hanya membahas segi elektrik mengenai motor Servo dan

rangkaian kontrol, sedangkan pemrograman pada mikrokonroler AT89S52 hanya

sebagai pelengkap guna terpenuhinya proyek tugas akhir ini.

C. Tujuan Tugas Akhir

Tujuan laporan ini sebagai berikut :

1. Melengkapi syarat kelulusan program diploma III Jurusan Teknik Mesin

Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan, Serta

sebagai syarat untuk memenuhi mata kuliah Tugas Akhir pada semester VI.

2. Mengetahui penggunaan mikrokontroler sebagai pusat pengendali dari

simulasi pintu otomatis berbasis Mikrokontroler AT89S52

3. Mengetahui penggunaan Motor Servo sebagai penggerak pintu otomatis ini

4. Mengetahui penggunaan sensor PIR sebagai sensor agar pintu terbuka dan

tertutup.

5. Mengetahui berbagai macam pemanfaatan mikrokontroler dan motor listrik

untuk di aplikasikan.

6. Menjadi simulasi awal agar nantinya dapat diaplikasikan pada pintu

sebenarnya.

D. Manfaat Tugas Akhir

Laporan ini diharapkan mempunyai beberapa manfaat antara lain :

1. Bermanfaat bagi penulis dalam memperluas wawasan dan pengembangan

ilmu pengetahuan mengenai teknologi.

2. Bermanfaat bagi pembaca yang ingin menambah pengetahuannya mengenai

topik yang dibahas pada Tugas Akhir ini.

3. Menjadi bahan perbandingan bagi mahasiswa yang akan menyusun Tugas

Akhir pada masa yang akan datang khususnya mahasiswa Teknik Konversi

Energi Politeknik Negeri Medan.

E. Teknik Pengumpulan Data

Pengumpulan data mengenai simulasi pintu otomatis ini diperoleh penulis

dengan cara :

1. Studi literature dengan buku-buku yang ada di perpustakaan Politeknik

Negeri Medan, maupun sumber lain yang berkaitan dengan perancangan

simulasi pintu otomatis tersebut.

2. Melakukan konsultasi dengan dosen pembimbing yang bersangkutan

maupun pihak-pihak yang dapat membantu dalam menyelesaikan Tugas

Akhir ini .

F. Sistematika Penulisan

Untuk Mempermudah pembatasan dan pemahan maka penulis membuat

sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari pintu otomatis, maka

penulis menulis laporan ini sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Dalam bab ini berisikan mengenai Latar Belakang, Batasan Masalah,

Tujuan , Manfaat, Teknik Pengumpulan Data, dan Sistematika Penulisan.

BAB II DASAR TEORI

Dalam bab ini dijelaskan mengenai penguraian alat-alat yang digunakan

pada Tugas Akhir ini serta fungsi dari masing-masing alat.

BAB III PERANCANGAN ALAT

Dalam bab ini akan dibahas mengenai perancangan alat, yaitu

menggambar diagram blok dari rangkaian, gambar dari masing-masing

rangkaian dan diagram alir program yang akan diisikan ke

mikrokontroler AT89S52

BAB IV PENGUJIAN ALAT

Dalam bab ini dibahas mengenai pengujian, pengukuran dan hasil

analisa dari rangkaian dan sistem kerja alat.

BAB V PENUTUP

Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari

pembahasn yang dilakukan dari tugas akhir ini serta saran apakah

rangkaian ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan perakitannya

pada suatu metode lain yang mempunyai sistem kerja yang sama.