Atap Jemuran Otomatis Berbasis AT89S51

     Atap Jemuran Otomatis Dengan Sensor Hujan Berbasis AT89S5

Dea Sabrina Eka Andifa, Faris Setya Nagara, Raditya Raffa, Refa Danaraya W 

Jurusan Teknik Elektro, Prodi Teknologi Rekayasa Elektronika, Politeknik Negeri Semarang

Jl. Prof. Soedarto, Tembalang, Kec, Tembalang, Kota Semarang, Jawa Tengah, 50275

 

Intisari - Jurnal ini membahas mengenai perancangan prototype sebuah sistem otomatis yang mampu merespons perubahan cuaca, khususnya hujan. Sistem ini memanfaatkan mikrokontroler AT89S51 sebagai otak pengendali utama yang memproses data dari sensor dan mengontrol aktuator. Sensor hujan berperan sebagai input utama yang mendeteksi adanya hujan, dilengkapi dengan sensor Hujan untuk mendeteksi air hujan. Ketika sensor hujan mendeteksi air, mikrokontroler akan memberikan perintah kepada aktuator (Motor DC ) untuk menutup atap jemuran secara otomatis. Proses sistem kerja secara garis besar adalah sebagai berikut: sensor hujan mengirimkan sinyal ke komparator yang akan membandingkan nilai ambang batas yang telah ditentukan. Jika nilai sensor melebihi nilai ambang batas, maka sinyal akan dikirimkan ke mikrokontroler AT89S51, mikrokontroler akan memproses sinyal tersebut menggunakan bahasa pemrograman assembly dan akan mengaktifkan motor driver untuk menutup atap. Sebaliknya, jika sensor dibawah nilai ambang batas motor akan membuka atap. Keunggulan dari sistem ini adalah mampu beroperasi secara otomatis tanpa campur tangan manusia, sehingga lebih efisien dan mengurangi risiko kerusakan benda disekitar atau pakaian yang tidak kering akibat perubahan cuaca yang tidak menentu. Hasil prototype berhasil merancang sistem Atap Jemuran Otomatis Menggunakan Sensor Hujan dan IC AT89S51. Sistem ini memiliki potensi yang besar untuk diaplikasikan pada berbagai rumah tinggal, terutama pada daerah yang sering mengalami hujan dan cuaca tidak menentu. Pengembangan lebih lanjut dapat dilakukan dengan menambah fitur-fitur tambahan seperti kontrol jarak jauh, monitoring kondisi cuaca melalui aplikasi, dan integrasi dengan sistem rumah pintar

Kata Kunci-Atap Otomatis, Sensor Hujan, AT89S51, Mikrokontroller, Sistem Kendali Otomatis

I.                   PENDAHULUAN

A.    LATAR BELAKANG

Perkembangan teknologi telah membawa perubahan signifikan dalam berbagai aspek kehidupan manusia, termasuk dalam bidang otomatisasi. Salah satu contohnya adalah penerapan teknologi mikrokontroler dalam berbagai sistem kontrol. Mikrokontroler, seperti AT89S51, menawarkan fleksibilitas dan kemampuan komputasi yang handal untuk mengendalikan berbagai perangkat secara otomatis dengan bahasa pemrograman assembly yang efisien. Dalam konteks kehidupan sehari-hari, salah satu tantangan yang sering dihadapi adalah bagaimana menjaga agar pakaian atau barang seperti jemuran tetap kering saat terjadi hujan yang tidak terduga. Sistem atap jemuran otomatis hadir sebagai solusi inovatif untuk mengatasi permasalahan tersebut, terutama di daerah dengan cuaca yang tidak menentu.

Pembuatan prototype Atap Jemuran Otomatis Dengan Sensor Hujan Berbasis AT89S51 menggunakan mikrokontroler AT89S51 sebagai otak pengendali utama yang memproses input dari sensor. Dengan menggunakan sensor hujan, sistem ini dapat mendeteksi adanya air hujan dan secara otomatis memberikan perintah kepada motor driver L298N Mini untuk menggerakkan motor DC 5V yang menutup atap jemuran guna melindungi pakaian di bawahnya. Driver L298N Mini berfungsi sebagai penguat daya yang mampu mengendalikan arah putaran dan kecepatan motor DC dengan efisien. Motor DC 5V dipilih karena tegangan operasinya yang sesuai dengan sistem mikrokontroler dan torsi yang cukup untuk menggerakkan mekanisme atap. Melalui pembuatan prototype ini, diharapkan dapat dihasilkan sebuah sistem atap jemuran otomatis yang efisien, handal, dan mudah digunakan. Sistem ini memiliki potensi untuk diaplikasikan pada berbagai jenis bangunan, seperti rumah tinggal, kos-kosan, dan area jemuran komunal. Selain itu, dengan adanya sistem ini diharapkan dapat memberikan kontribusi dalam pengembangan teknologi otomasi rumah tangga yang lebih canggih, praktis, dan membantu masyarakat dalam menghadapi cuaca yang tidak menentu.

​

B.     RUMUSAN MASALAH

Berdasarkan uraian diatas, terdapat beberapa perumusan masalah yang harus diperhatikan yaitu:

1.      Bagaimana merancang sebuah sistem atap otomatis yang dapat merespon perubahan cuaca, khususnya hujan, dengan memanfaatkan mikrokontroler AT89S51?

2.      Apa saja kendala teknis yang mungkin timbul dalam implementasi sistem atap otomatis berbasis mikrokontroler dan bagaimana cara mengatasinya?

3.      Seberapa efektifkah sistem atap otomatis berbasis mikrokontroler dalam melindungi benda-benda dibawahnya dari kerusakan akibat hujan?

C.     TUJUAN

1.      Membangun sebuah sistem atap otomatis yang dapat berfungsi secara mandiri dan efektif.

2.      Mengevaluasi kinerja sistem prototype dalam mendeteksi hujan, menggerakkan atap, dan melindungi benda dibawahnya.

3.      Mengidentifikasi kendala teknis yang mungkin timbul selama proses perancangan, pembuatan, dan pengujian.

4.      Mencari solusi yang efektif untuk mengatasi kendala-kendala yang ditemukan.

 

II.                METODOLOGI

Metodologi penelitian ini diawali dengan studi pustaka untuk mengidentifikasi konsep sistem atap otomatis, karakteristik sensor hujan dan sensor cahaya, serta mikrokontroler AT89S51 dan algoritma kontrol yang sesuai. Selanjutnya dirancang diagram blok dan rangkaian perangkat keras yang meliputi sistem minimum AT89S51, rangkaian antarmuka sensor, driver motor, motor penggerak, serta catu daya. Setelah itu disusun algoritma dan program pada AT89S51 (assembly/BASCOM 8051) untuk membaca sensor, memproses logika hujan–tidak hujan dan terang–gelap, serta mengendalikan motor atap. Prototipe kemudian dibuat dan dirakit, program diunduh ke mikrokontroler, dilanjutkan dengan kalibrasi dan uji awal untuk memastikan sistem bekerja sesuai rancangan. Tahap akhir adalah pengujian fungsional dengan berbagai skenario kondisi cuaca, pengambilan data kinerja (respon dan keberhasilan buka–tutup atap), serta analisis data untuk menilai kesesuaian kinerja sistem dengan kriteria yang telah ditetapkan

III.             KAJIAN PUSTAKA

Pembahasan dalam bagian ini meliputi perancangan dan komponen apa aja yang digunakan dalam projek ini.

A. KOMPONEN

    1.Mikrokontroler AT89S51

Gambar 1. Mikrokontroler AT89S51

AT89S51 adalah mikrokontroler 8-bit dari keluarga MCS-51 dengan memori flash 4 KB yang dapat diprogram ulang secara in-system, RAM internal 128 Byte, dan kemampuan operasi hingga frekuensi 24 MHz. Mikrokontroler ini memiliki 32 pin I/O yang terbagi dalam 4 port (P0, P1, P2, P3) dengan masing-masing port 8-bit, dua timer/counter 16-bit, serta antarmuka komunikasi serial UART. AT89S51 menggunakan bahasa pemrograman assembly sebagai bahasa native-nya, meskipun dapat juga diprogram menggunakan bahasa C. Mikrokontroler ini sering digunakan untuk aplikasi embedded seperti sistem kontrol otomatis, interface sensor, display LCD, kontrol motor, dan perangkat otomatisasi rumah karena arsitekturnya yang sederhana, dokumentasi yang lengkap, serta harga yang terjangkau.

    2. Sensor Hujan dengan komparator

Gambar 2. Sensor Hujan dengan Komparator

Sensor hujan adalah komponen elektronik yang dirancang untuk mendeteksi keberadaan air. Prinsip kerjanya beragam, namun umumnya melibatkan perubahan sifat fisik suatu material saat terkena air. Perubahan ini kemudian diubah menjadi sinyal listrik yang dapat dibaca oleh mikrokontroler melalui komparator. Disini komparator merupakan rangkaian yang digunakan untuk membandingkan tegangan ambang batas  pada input untuk menghasilkan logic 1 atau 0 pada output.

3.      Limit Switch

                                                Gambar 3. Limit Switch

Limit switch merupakan komponen elektromekanik yang digunakan untuk mendeteksi posisi atau gerakan suatu objek. Ketika suatu objek  mencapai batas tertentu (limit), maka saklar akan tertekan dan mengirimkan sinyal listrik. Sinyal ini kemudian akan dikirim ke mikrokontroler kemudian diproses untuk menggerakkan aktuator (motor DC).

 

4.      Motor DC Gear Box Kuning

Gambar 4. Motor DC dengan Gear Box Kuning

Motor DC gearbox kuning adalah jenis motor listrik DC yang telah dimodifikasi dengan  penambahan gearbox. Gearbox ini berfungsi untuk meningkatkan torsi(daya putar) motor. Tegangan kerja dari motor DC gear box kuning ini adalah berkisar antara 3V sampai 6V.

5.      Driver L298N MINI

Gambar 5. Driver L298N Mini

Driver L298N Mini merupakan driver motor dc yang memiliki IC bernama MX1616 yang dirancang khusus untuk mengendalikan motor DC. Chip ini sering digunakan dalam berbagai proyek elektronik, terutama yang melibatkan pengendalian kecepatan dan arah putaran motor DC. MX1616 memungkinkan kita untuk mengontrol motor DC dengan mudah dan fleksibel menggunakan sinyal digital dari mikrokontroler atau sumber sinyal lainnya.

            

            B. DIAGRAM BLOK

                                                                    Gambar 6. Diagram Blok

            C. DIAGRAM ALIR

                                                                    Gambar 7. Diagram Alir

            D. DIAGRAM PENGAWATAN

Gambar 8. Diagram Pengawatan

             E. PROGRAM 

; DEFINISI PIN

SENSOR_HUJAN    EQU P3.2    ; Input sensor hujan (LOW=hujan, HIGH=kering)

LIMIT_TERBUKA   EQU P3.3    ; Limit switch atap terbuka (LOW=tertekan)

LIMIT_TERTUTUP  EQU P3.4    ; Limit switch atap tertutup (LOW=tertekan)

MOTOR_IN1       EQU P1.0    ; Kontrol motor IN1 (MX1508)

MOTOR_IN2       EQU P1.1    ; Kontrol motor IN2 (MX1508)

; DEFINISI STATUS ATAP

STATUS_TERTUTUP EQU 00H

STATUS_TERBUKA  EQU 01H

STATUS_MENUTUP  EQU 02H

STATUS_MEMBUKA  EQU 03H

; PROGRAM UTAMA

    ORG 0000H

    LJMP MAIN

MAIN:

    LCALL INIT_SYSTEM

    

MAIN_LOOP:

    LCALL CEK_SENSOR_HUJAN

    LCALL KONTROL_ATAP

    LCALL DELAY_200MS

    SJMP MAIN_LOOP

; INISIALISASI SISTEM

INIT_SYSTEM:

    ; Set motor mati dulu

    CLR MOTOR_IN1

    CLR MOTOR_IN2

    

    ; Cek posisi awal atap

    JNB LIMIT_TERTUTUP, INIT_TERTUTUP

    JNB LIMIT_TERBUKA, INIT_TERBUKA

    MOV 30H, #STATUS_TERTUTUP

    SJMP INIT_DONE

INIT_TERTUTUP:

    MOV 30H, #STATUS_TERTUTUP

    SJMP INIT_DONE

INIT_TERBUKA:

    MOV 30H, #STATUS_TERBUKA

INIT_DONE:

    RET

; CEK SENSOR HUJAN

; Return: Carry flag = 1 jika hujan, 0 jika kering

CEK_SENSOR_HUJAN:

    CLR C

    JB SENSOR_HUJAN, TIDAK_HUJAN    ; Jika HIGH = tidak hujan

    SETB C                           ; Jika LOW = hujan terdeteksi

TIDAK_HUJAN:

    RET

KONTROL_ATAP:

    LCALL CEK_SENSOR_HUJAN

    JC HUJAN_TERDETEKSI              ; Jika carry=1, hujan terdeteksi

    

TIDAK_ADA_HUJAN:

    MOV A, 30H

    CJNE A, #STATUS_TERBUKA, BUKA_ATAP_CHECK

    RET                              ; Sudah terbuka, tidak perlu aksi

    

BUKA_ATAP_CHECK:

    CJNE A, #STATUS_MEMBUKA, BUKA_ATAP_MULAI

    JNB LIMIT_TERBUKA, ATAP_SUDAH_TERBUKA  ; Cek apakah sudah sampai

    RET                              ; Masih dalam proses membuka

BUKA_ATAP_MULAI:

    JB LIMIT_TERBUKA, JALANKAN_BUKA  ; Jika belum sampai, buka

    RET                              ; Sudah terbuka

JALANKAN_BUKA:

    LCALL MOTOR_BUKA

    MOV 30H, #STATUS_MEMBUKA

    RET

ATAP_SUDAH_TERBUKA:

    LCALL MOTOR_STOP

    MOV 30H, #STATUS_TERBUKA

    RET

    ; Hujan terdeteksi - tutup atap jika masih terbuka

HUJAN_TERDETEKSI:

    MOV A, 30H

    CJNE A, #STATUS_TERTUTUP, TUTUP_ATAP_CHECK

    RET                              ; Sudah tertutup, tidak perlu aksi

TUTUP_ATAP_CHECK:

    CJNE A, #STATUS_MENUTUP, TUTUP_ATAP_MULAI

    JNB LIMIT_TERTUTUP, ATAP_SUDAH_TERTUTUP  ; Cek apakah sudah sampai

    RET                              ; Masih dalam proses menutup

TUTUP_ATAP_MULAI:

    JB LIMIT_TERTUTUP, JALANKAN_TUTUP  ; Jika belum sampai, tutup

    RET                                ; Sudah tertutup

JALANKAN_TUTUP:

    LCALL MOTOR_TUTUP

    MOV 30H, #STATUS_MENUTUP

    RET

ATAP_SUDAH_TERTUTUP:

    LCALL MOTOR_STOP

    MOV 30H, #STATUS_TERTUTUP

    RET

; MX1508: IN1=HIGH, IN2=LOW

MOTOR_BUKA:

    SETB MOTOR_IN1                   ; IN1 = HIGH

    CLR MOTOR_IN2                    ; IN2 = LOW

    RET

; MX1508: IN1=LOW, IN2=HIGH

MOTOR_TUTUP:

    CLR MOTOR_IN1                    ; IN1 = LOW

    SETB MOTOR_IN2                   ; IN2 = HIGH

    RET

; Motor berhenti

; MX1508: IN1=LOW, IN2=LOW (atau IN1=HIGH, IN2=HIGH)

MOTOR_STOP:

    CLR MOTOR_IN1                    ; IN1 = LOW

    CLR MOTOR_IN2                    ; IN2 = LOW

    RET

DELAY_200MS:

    MOV R0, #200

DELAY_1MS:

    MOV R1, #250

DELAY_LOOP:

    NOP

    NOP

    DJNZ R1, DELAY_LOOP

    DJNZ R0, DELAY_1MS

    RET

    END

    IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. GAMBAR PROTOTIPE

 

Gambar 9. Prototipe alat dalam keadaan atap menutup

Gambar 10. Prototipe alat dalam keadaan atap terbuka

B.     CARA KERJA

Sensor hujan mengirimkan sinyal ke komparator yang akan membandingkan nilai ambang batas yang telah ditentukan. Jika nilai sensor melebihi nilai ambang batas, maka sinyal akan dikirimkan ke mikrokontroler, mikrokontroler akan memproses sinyal tersebut dan akan mengaktifkan motor untuk menutup atap. Sebaliknya, jika sensor dibawah nilai ambang batas, motor akan membuka atap. Ketika motor telah menekan limit switch maka motor akan otomatis berhenti.

 

V.                KESIMPULAN

Pada percobaan ini telah berhasil dalam merancang dan mengimplementasikan sistem atap jemuran otomatis berbasis AT89S51 menggunakan prototype. Sistem ini memiliki potensi yang besar untuk diaplikasikan pada berbagai bangunan, terutama pada daerah yang sering mengalami hujan. Pengembangan alat ini memungkinkan pembuatan perangkat elektronik yang semakin cerdas dan efisien

 VI.             REFERENSI

Nuryanto, & Sudarno. (2012). Penutup Stadion Otomatis Menggunakan Mikrokontroller AT89S51 dengan Sensor Air dan LDR. Jurnal Ilmu Komputer dan Informatika (JIKI), INABA.

Nur'ainingsih, & Handoyo. (n.d.). Sistem Kendali Conveyor Otomatis Berbasis Mikrokontroller AT89S51. Jurnal Ilmiah Teknologi dan Rekayasa, ISSN: 14109093.

Rancang Bangun Rumah Cerdas Berbasis Mikrokontroler AT89S51. (n.d.). Retrieved from Scribd Digital Library.

Tumanduk, R. A., et al. (n.d.). Sistem Kontrol Atap Otomatis Tempat Penjemuran Berbasis Sensor. Jurnal MEKTEK UNSRAT.

Simanjuntak, M., & Wibowo, A. (n.d.). Atap Jemuran Otomatis dengan LDR dan Sensor Air Berbasis Mikrokontroler AT89S51. Repository Gunadarma.

VII.          LINK PPT

https://www.canva.com/design/DAG6YlFfK0k/7C-FtHIv9jQazCD0SuRBNg/edit?utm_content=DAG6YlFfK0k&utm_campaign=designshare&utm_medium=link2&utm_source=sharebutton

VIII.        LINK YOUTUBE

https://youtu.be/kyRsGln_tt8