Sistem Pengendali Peralatan Listrik Rumah Menggunakan Dual Tone Multiple Frequency-Frequency Modulation Berbasis Mikrokontroler AT89S51

SUNARTO
Jurusan Teknik Elektro Fak. Teknik UNJ
Graha Bakti D1 No.67 Cikarang Timur, Bekasi
Email : atel_se@yahoo.co.id

Abstrak

Sistem pengendali peralatan listrik ini terdiri dua blok yaitu blok pengirim dan blok penerima. Blok pengirim terdiri dari mikrokontroler AT89S51 sebagai pengontrol utamanya, rangkaian enkoder dan dekoder DTMF, modul penampil LCD M1632, pemancar dan penerima FM dan papan tombol matrik 4x3. Sedangkan blok penerima terdiri dari rangkaian enkoder dan dekoder DTMF, penggerak motor DC, penggerak lampu AC dan kipas angin DC, pemancar dan penerima FM dan sensor-sensor yang digunakan untuk membaca keadaan peralatan listrik yang dikendalikan. Peralatan listrik yang dikendalikan berupa lampu AC 220 VAC 5 watt, kipas angin DC 12 VDC 0,12 ampere, dan motor DC 12 VDC yang digunakan untuk pengunci pintu.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa proses pengendalian peralatan listrik yang diuji beroperasi sesuai dengan kriteria pengujiannya. Pertama, dapat menyalakan dan mematikan peralatan yang dikendalikan dan dapat ditampilkan pada modul penampil LCD dengan tampilan ”Nyalakan Lampu” dan ”Matikan Lampu”, ”Nyalakan Kipas” dan ”Matikan Kipas”, ”Kunci Pintu” dan ”Buka Kunci Pintu”. Kedua, hasil laporan pengendalian dari blok penerima dapat diterima oleh blok pengirim dan dapat ditampilkan di LCD dengan tampilan ”Lampu Menyala, Kipas Menyala, Pintu Terkunci”. Ketiga, blok pengirim dan penerima dapat berkomunikasi secara half duplex. Keempat, jarak pengendalian peralatan listrik dalam ruang tertutup mencapai 5-6 meter dan 10 meter pada ruang terbuka. Berdasarkan hasil penelitian tersebut maka dapat disimpulkan bahwa mengendalikan peralatan listrik jarak jauh dapat dilakukan dengan menggunakan Dual Tone Multiple Frequency dan modulasi frekuensi dengan mikrokontroler AT89S51 sebagai pengontrol utamanya.

Kata kunci : Sistem kendali, DTMF, Enkoder, Dekoder, Mikrokontroler AT89S51

Definisi Peralatan Listrik Rumah

Definisi Peralatan Listrik Rumah

Secara bahasa peralatan dapat diartikan sebagai benda yang dipakai untuk mengerjakan sesuatu. (Pusat Bahasa Departemen Pendidikan Nasional. Kamus Besar Bahasa Indonesia. (Jakarta : Balai Pustaka, 2001). hal 28)
Listrik merupakan daya atau kekuatan yang ditimbulkan oleh adanya pergesekan atau melalui proses kimia, dapat digunakan untuk menghasilkan panas atau cahaya, atau untuk menjalankan mesin.(Ibid) Listrik ini merupakan salah satu sumber energi yang sangat bermanfaat dan banyak digunakan oleh masyarakat luas.
Jadi yang dimaksud dengan peralatan listrik adalah semua benda yang dapat digunakan untuk melakukan sesuatu yang dapat berfungsi jika menggunakan listrik sebagai sumber energinya. Sedangkan peralatan listrik rumah yaitu berkaitan dengan peralatan listrik yang biasa digunakan di rumah. Banyak peralatan yang terdapat di rumah tangga menggunakan listrik sebagai sumber energinya seperti lampu, kipas angin, pendingin ruangan dan penanak nasi.

Definisi Sistem Pengendali

1. Definisi Sistem Pengendali

Sistem dapat didefinisikan sebagai berikut : “Sistem adalah kombinasi dari beberapa komponen yang bekerja bersama-sama dan melakukan suatu sasaran tertentu”.(Katsuhiko Ogata. Teknik Kontrol Automatik (Sistem Pengaturan) Jilid 1. (Jakarta : Erlangga, 1993). hal 3.)

Sistem tidak dibatasi hanya untuk sistem fisik saja. Konsep sistem dapat digunakan pada gejala yang abstrak dan dinamis seperti yang dijumpai dalam ekonomi. Oleh karena itu istilah ”sistem” harus dinterpretasikan untuk menyatakan sistem fisik, biologi, ekonomi, dan sebagainya.(Ibid)

Dari definisi tersebut di atas, maka dapat disimpulkan bahwa sistem merupakan suatu kesatuan unsur–unsur yang saling terkait baik secara konsep maupun fisik.

Menurut Anthony I. Karamanlis, kendali dapat diartikan dengan mengatur, mengarahkan atau memerintah.(Anthony I. Karamanlis.. Power Plant Over View. (Swiss : Asea Brown Boveri, 1997). hal 1.). Fungsi mengatur, mengarahkan dan memerintah tersebut berkaitan masukan (input) dan keluaran (output). Kendali berfungsi mengatur masukan (input) untuk memperoleh keluaran (output) yang diinginkan.

---

Dari uraian definisi di atas dapat disimpulkan bahwa sistem kendali adalah susunan komponen fisik yang dihubungkan sedemikian rupa untuk mengatur suatu kondisi agar mencapai kondisi yang diharapkan.

Sistem kendali ini secara umum terdiri dari tiga bagian yaitu input, proses dan output. Sistem kendali ini dibagi menjadi dua yaitu bersifat terbuka (open loop) dan tertutup (close loop).(Norman S Nise. Control System Engineering 4^th Edition. (United State of America : Wiley, 2004). hal 11). Model sistem kendali sederhana ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1. (a) open loop,(b) close loop

Bentuk umum pada sistem open loop, tahap masukan atau input berguna untuk mengubah informasi yang didapat kebentuk yang dapat diproses controller. Yang kemudian controller menggerakkan alat yang diinginkan. Kelemahan sistem ini adalah tingkat sensitifitas yang rendah terhadap gangguan dan tidak dapat memperbaiki gangguan tersebut. Untuk mengatasi masalah tersebut dapat digunakan sistem close loop. Dengan sistem close loop diharapkan hasil keluaran dapat mengoreksi masukan agar mencapai hasil yang diinginkan.

---

Attention Please!!!

Assalamu'alaikum warohmatullohi wa barokatuh,

Gimana kabar siswa dan siswi ku yang tercinta ? Semoga masih dalam kasih sayang Alloh Tabaroka Ta'ala, Sebelumnya saya mohon maaf untuk siswa dan siswi SMA-IT Thariq bin Ziyad karena beberapa kali pertemuan KBM kita tidak berjalan dengan lancar karena jadwal libur yang bertepatan dengan pelajaran PTD.
Berhubung pengumpulan nilai untuk tengah semester, maka saya selaku guru matapelajaran memberikan maklumat sebagai berikut :
1. Belajar tentang PTD selama liburan ini bisa diakses di blog saya.
2. Baca dan pelajari materi "CLOCK dan FLIP-FLOP"
3. kerjakan tugas dan tes formatif yang terdapat materi tersebut, jangan lupa perhatikan petunjuk pengerjaannya. Jika sulit melampirkan file pada email bisa menjawab pertanyaan dengan memberikan komentar pada materi tersebut, dengan cara meng-klik bacaan komentar pada sisi bawah materi, setelah itu jawab pertanyaan di kolom komentar tersebut.
4. Selamat mengerjakan, saya tunggu jawabannya agar nilai PTD kalian tidak NOL.
5. Selamat Berlibur
Terima Kasih

Wassalamu'alaikum warohmatullohi wa barokatuh.

FLIP-FLOP

FLIP-FLOP

Flip-flop adalah keluarga Multivibrator yang mempunyai dua keadaaan stabil atau disebut Bistobil Multivibrator. Rangkaian flip-flop mempunyai sifat sekuensial karena sistem kerjanya diatur dengan jam atau pulsa, yaitu sistem-sistem tersebut bekerja secara sinkron dengan deretan pulsa berperiode T yang disebut jam sistem (System Clock atau disingkat menjadi CK). Seperti yang ditunjukkan dalam gambar 1:

Gambar1: Keluaran dari pembangkit pulsa yang digunakan sebagai deretan pulsa untuk sinkronisasi suatu sistem digital sekuensial Lebor pulsa tp diandaikan kecil terhadap T
. Berbeda dengan uraian materi sebelumnya yang bekerja atas dasar gerbang logika dan logika kombinasi, keluarannya pada saat tertentu hanya tergantung pada harga-harga masukan pada saat yang sama. Sistem seperti ini dinamakan tidak memiliki memori. Disamping itu bahwa sistem tersebut menghafal hubungan fungsional antara variabel keluaran dan variabel masukan. Sedangkan fungsi rangkaian flip-flop yang utama adalah sebagai memori (menyimpan informasi) 1 bit atau suatu sel penyimpan 1 bit. Selain itu flip-flop juga dapat digunakan pada Rangkaian Shift Register, rangkaian Counter dan lain sebagainya.
Macam - macam Flip-Flop:

1. RS Flip-Flop

2. CRS Flip-Flop

3. D Flip-Flop

4. T Flip-Flop

5. J-K Flip-Flop

ad 1. RS Flip-Flop

RS Flip-Flop yaitu rangkaian Flip-Flop yang mempunyai 2 jalan keluar Q dan Q (atasnya digaris). Simbol-simbol yang ada pada jalan keluar selalu berlawanan satu dengan yang lain. RS-FF adalah flip-flop dasar yang memiliki dua masukan yaitu R (Reset) dan S (Set). Bila S diberi logika 1 dan R diberi logika 0, maka output Q akan berada pada logika 0 dan Q not pada logika 1. Bila R diberi logika 1 dan S diberi logika 0 maka keadaan output akan berubah menjadi Q berada pada logik 1 dan Q not pada logika 0.

Sifat paling penting dari Flip-Flop adalah bahwa sistem ini dapat menempati salah satu dari dua keadaan stabil yaitu stabil I diperoleh saat Q =1 dan Q not = 0, stabil ke II diperoleh saat Q=0 dan Q not = 1 yang diperlihatkan pada gambar berikut:

Gambar 2. RS-FF yang disusun dari gerbang NAND

Tabel Kebenaran:

S	B	Q	Q	Keterangan
0	0	1	1	Terlarang
0	1	1	0	Set (memasang)
1	1	1	0	Stabil I
1	0	0	1	Reset (melepas)
1	1	0	1	Stabil II
0	0	1	1	Terlarang
1	1	Qn	Qn	Kondisi memori (mengingat)

Yang dimaksud kondisi terlarang yaitu keadaaan yang tidak diperbolehkan kondisi output Q sama dengan Q not yaitu pada saat S=0 dan R=0.

Yang dimaksud dengan kondisi memori yaitu saat S=1 dan R=1, output Q dan Qnot akan menghasilkan perbedaan yaitu jika Q=0 maka Qnot=1 atau sebaliknya jika Q=1 maka Q not =0.

ad 2. CRS Flip-Flop

Tabel kebenarannya:

S	R	Qn +1
0	0	Qn
0	1	0
1	0	1
1	1	terlarang

Keterangan:

Q_n = Sebelum CK

Qn +1 = Sesudah CK

CRS Flip-flop adalah clocked RS-FF yang dilengkapi dengan sebuah terminal pulsa clock. Pulsa clock ini berfungsi mengatur keadaan Set dan Reset. Bila pulsa clock berlogik 0, maka perubahan logik pada input R dan S tidak akan mengakibatkan perubahan pada output Q dan Qnot. Akan tetapi apabila pulsa clock berlogik 1, maka perubahan pada input R dan S dapat mengakibatkan perubahan pada output Q dan Q not.

ad 3. D Flip-Flop

D flip-flop adalah RS flip-flop yang ditambah dengan suatu inventer pada reset inputnya. Sifat dari D flip-flop adalah bila input D (Data) dan pulsa clock berlogik 1, maka output Q akan berlogik 1 dan bilamana input D berlogik 0, maka D flip-flop akan berada pada keadaan reset atau output Q berlogik 0.

Gambar 4. D flip-flop

Tabel Kebenaran:

D	Qn+1
0 1	0 1

ad 4. T Flip-Flop

Gambar 5. T flip-flop

Tabel Kebenaran:

T	Q
0	0
1	0
0	1
1	1
0	0
1	0
0	1
1	1

Rangkaian T flip-flop atau Togle flip-flop dapat dibentuk dari modifikasi clocked RSFF, DFF maupun JKFF. TFF mempunyai sebuah terminal input T dan dua buah terminal output Q dan Qnot. TFF banyak digunakan pada rangkaian Counter, frekuensi deviden dan sebagainya.

ad 5. J-K Flip-Flop

JK flip-flop sering disebut dengan JK FF induk hamba atau Master Slave JK FF karena terdiri dari dua buah flip-flop, yaitu Master FF dan Slave FF. Master Slave JK FF ini memiliki 3 buah terminal input yaitu J, K dan Clock. Sedangkan IC yang dipakai untuk menyusun JK FF adalah tipe 7473 yang mempunyai 2 buah JK flip-flop dimana lay outnya dapat dilihat pada Vodemaccum IC (Data bookc IC). Kelebihan JK FF terhadap FF sebelumnya yaitu JK FF tidak mempunyai kondisi terlarang artinya berapapun input yang diberikan asal ada clock maka akan terjadi perubahan pada output.

Tabel Kebenaran:

J	K	Qn+1	Keterangan
0	0	Qn	Mengingat
0	1	0	Reset
1	0	1	Set
1	1	Qn (strep)	Togle

Petunjuk Pengerjaan !

Kerjakan tugas dan tes formatif berikut di ketik pada MS.WORD dan simpan menggunakan nama kalian masing-masing. kemudian kirimkan tugas tersebut dengan fungsi attachment file ke email saya di sunartooks190@yahoo.com paling lambat tanggal 10 Oktober 2008.

a. TUGAS

1. Berikan definisi dari suatu flip-flop!

2. Tuliskan 2 fungsi dari flip-flop !

3. Sebutkan jenis-jenis flip-flop yang pengaturnya menggunakan jam (clock)!

4. Gambarkan sebuah flip-flop RS yang tidak menggunakan dan disusun dari pintu/gerbang NAND!

5. Apa arti dari Men-Set flip-flop?

b. Test Formatif

I Berilah tanda silang pada jawaban yang paling benar!

1. Flip-flop termasuk golongan/keluarga:

a. Univibrator

b. Astabil Multivibrator

c. Monostabil Multivibrator

d. Bistabil Multivibrator

2. Yang bukan merupakan jenis flip-flop yang diatur dengan clock adalah:

a. JK FF

b. D FF

c. CRS FF

d. RS FF

3. Daerah terlarang untuk RS FF yang disusun dari pintu NAND yaitu:

a. S=0 , R=0 c. S=0 , R=1

b. S=1 , R=0 d. S=1 , R=1

4. Daerah stabil untuk RS FF yang dibangun dari pintu NAND yaitu:

a. S=0 , R=0 c. S=1 , R=0

b. S=1 , R=1 d. S=0 , R=1

5. Yang disebut dengan Me-Reset sebuah FF yaitu dengan membuat keluaran:

a. Q=1 , Qnot=0 c. Q=0 , Qnot=1

b. Q=1 , Qnot=1 d. Q=0 , Qnot=0

6. Jenis flip-flop yang tidak mempunyai kondisi terlarang adalah:

a. RS FF dari NAND c. JK FF

b. CRS FF d. RS FF dari NOR

7. Daerah terlarang untuk CRS flip-flop adalah:

a. R=1 , S=1 c. R=0 , S=1

b. R=0 , S=0 d. R=1 , S=0

8. Pernyataan berikut merupakan fungsi dari flip-flop, kecuali:

a. Memory

b. Pembangkit pulsa clock

c. Rangkaian penggeser data

d. Rangkaian hitung

9. Jenis IC yang melaksanakan fungsi NAND adalah:

a. 7402 c. 7473

b. 7400 d. 7474

10. Jenis IC yang melaksanakan fungsi JK FF adalah:

a. 7402 c. 7473

b. 7400 d. 7474