PERANCANGAN ALAT
PENGUJIAN ALAT
4.1. Rangkaian Catu Daya
Rangkaian ini berfungsi untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian yang ada. Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari dua keluaran, yaitu 5 volt dan 12 volt, keluaran 5 volt digunakan untuk mensupply tegangan ke rangkaian display dan rangkaian mikrokontroller, sedangkan keluaran 12 volt digunakan untuk mensuplay tegangan ke rangkaian alarm. Rangkaian power supply ditunjukkan pada gambar 3.2 berikut ini :
Gambar 4.1. Rangkaian Power Supplay (PSA)
Trafo CT merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan diratakan oleh kapasitor 2200 μF. Regulator tegangan 5 volt (LM7805CT) digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED1
sebagai indikator apabila PSA dinyalakan, sedangkan LED2 sebagai indikator untuk 5 Volt dan 12 Volt. Transistor PNP TIP 2955 disini berfungsi untuk mensupplay arus apabila terjadi kekurangan arus pada rangkaian, sehingga regulator tegangan (LM7805CT) tidak akan panas ketika rangkaian butuh arus yang cukup besar. Tegangan 12 volt DC langsung diambil dari keluaran 2 buah dioda penyearah.
4.2. Rangkaian Sakelar (Tombol)
Pada alat ini dipakai dua jenis sakelar yaitu limit switch dan touch switch (tombol). Limit switch digunakan sebagai pemberi informasi posisi atap, sedangkan touch switch (tombol) digunakan sebagai tombol operasional alat. Gambar dari rangkaian sakelar ini adalah sebagai berikut:
P0.5 P1.3 P1.5 P1.7 P0.6 P0.7
Gambar 4.2. Rangkaian Saklar
Ketika sakelar terbuka, P1.3 s.d. p1.7 akan bernilai 1 (high). Sedangkan ketika sakelar tertutup, pin akan terhubung langsung dengan ground yang akan mengakibatkan tegangannya menjadi 0 V. Ini akan memberikan logika 0 (low)pada mikrokontroler.
4.3. Rangkaian Driver Motor Stepper
Untuk mengendalikan perputaran motor stepper dibutuhkan sebuah driver. Driver ini berfungsi untuk memutar motor stepper searah dengan jarum jam atau berlawanan arah dengan jarum jam. Rangkaian ini dihubungkan ke port 2 dari mikrokontroler AT89S51. Sehingga untuk memutar motor, harus diberikan logika high secara bergantian ke port 2. Sedangkan untuk memutar motor ke arah sebaliknya, maka logika high yang diberikan secara bergantian tersebut harus berlawanan arah dengan sebelumnya. Dengan demikian maka rangkaian ini sudah dapat dikendalikan oleh mikrokontroler AT89S51 Motor Stepper Vcc Vcc P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 1K 1K 1K 1K TIP 122 TIP 122 TIP 122 TIP 122
4.4. Rangkaian Minimum AT89S51
Rangkaian ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh system yang ada. Kompoen utama dari rangkaian ini adalah IC mikrokontroler AT89S51. Pada IC inilah semua program diisikan, sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki.
Rangkaian mikrokontroler ditunjukkan pada gambar berikut ini:
Gambar 4.4. Rangkaian mikrokontroller AT89S51
Pin 31 External Access Enable (EA) diset high (H). Ini dilakukan karena mikrokontroller AT89S51 tidak menggunakan memori eskternal. Pin 18 dan 19 dihubungkan ke XTAL 12 MHz dan capasitor 30 pF. XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroller AT89S51 dalam mengeksekusi setiap perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset (aktif tinggi). Pulsa transisi dari rendah ke
5V VCC 10uF 5V VCC 2 1 30pF 30pF XTAL 12 MHz AT89S51 P0.3 (AD3) P0.0 (AD0) P0.1 (AD1) P0.2 (AD2) Vcc P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P0.4 (AD4) P0.5 (AD5) P0.6 (AD6) P0.7 (AD7) RST EA/VPP P3.0 (RXD) P3.1 (TXD) P3.2 (INT0) P3.3 (INT1) P3.4 (T0) ALE/PROG PSEN P2.7 (A15) P2.6 (A14) P2.5 (A13) P2.4 (A12) P2.3 (A11) P2.2 (A10) P2.1 (A9) P3.6 (WR) P3.5 (T1) P3.7 (RD) XTAL2 XTAL1 GND P2.0 (A8) 1 2 3 4 5 6 7 8 40 39 38 37 36 35 34 33 9 10 11 12 13 14 15 32 31 30 29 28 27 26 16 17 18 19 20 25 24 23 22 21 4.7k 2SA733 5V VCC LED1
tinggi akan me-reset mikrokontroller ini. Pin 32 sampai 39 adalah Port 0 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit open collector dapat juga digunakan sebagai multipleks bus alamat rendah dan bus data selama adanya akses ke memori program eksternal. Pin 1 sampai 8 adalah port 1. Pin 21 sampai 28 adalah port 2. Dan Pin 10 sampai 17 adalah port 3. Pin 17 yang merupakan P3.7 dihubungkan dengan transistor dan sebuah LED. Ini dilakukan hanya untuk menguji apakan rangkaian minimum mikrokontroller AT89S52 sudah bekerja atau belum. Dengan memberikan program sederhana pada mikrokontroller tersebut, dapat diketahui apakah rangkaian minimum tersebut sudah bekerja dengan baik atau tidak. Jika LED yang terhubug ke Pin 17 sudah bekerja sesuai dengan perintah yang diberikan, maka rangkaian minimum tersebut telah siap digunakan. Pin 20 merupakan ground dihubungkan dengan ground pada power supplay. Pin 40 merupakan sumber tegangan positif dihubungkan dengan + 5 volt dari power supplay.
4.5. Rangkaian Sensor Cahaya
LDR 4K7 100K 330 Ohm 4K7 C945 + 5V + 5V P1.4
LDR atau Light Dependent Resistor adalah salah satu jenis resistor yang nilai hambatannya dipengaruhi oleh cahaya yang diterima olehnya. LDR dibuat dari Cadmium Sulfida yang peka terhadap cahaya. Seperti yang telah diketahui bahwa cahaya memiliki dua sifat yang berbeda yaitu sebagai gelombang elektromagnetik dan foton/partikel energi (dualisme cahaya). Saat cahaya menerangi LDR, foton akan menabrak ikatan Cadmium Sulfida dan melepaskan elektron. Semakin besar intensitas cahaya yang datang, semakin banyak electron yang terlepas dari ikatan. Sehingga hambatan LDR akan turun saat cahaya meneranginya.
LDR akan mempunyai hambatan yang sangat besar saat tak ada cahaya yang mengenainya (gelap). Dalam kondisi ini hambatan LDR mampu mencapai 1 M Ohm. Akan tetapi saat terkena cahaya, hambatan LDR akan turun secara drastic, hingga kira-kira 250 Ohm.
Pada saat LDR dikenai cahaya, besar tegangan yang diumpankan ke transistor adalah:
x 5 V = 4,9 V
Tegangan tersebut akan mengkatifkan transistor C945. Pada saat aktif, kolektornya akan mendapatkan tegangan 0 Volt dari ground. Tegangan 0 volt inilah yang merupakan sinyal low (0) yang diumpankan ke mikrokontroler AT89S51.
Pada saat tidak ada cahaya yang mengenai LDR, tegangan yang diumpankan ke transistor adalah:
Tegangan tersebut belum dapat mengaktifkan transistor C945. Dengan demikian tegangan kolektor-emitornya berkisar antara 4,5 V – 5 V. Tegangan inilah yang
merupakan sinyal high (1) yang diumpankan pada mikrokontroler AT 89S51.
4.6. Rangkaian Sensor Air
4K7 330 Ohm 4K7 C945 + 5V + 5V Sensor Air P1.0 … P1.3
Gambar 4.6. Rangkaian Sensor Air
Sensor air yang dipergunakan pada rangkaian ini adalah sebuah PCB (Printed
Circuit Board) yang jalur tembaganya dibuat serapat mungkin. Sehingga ketika tetesan
Gambar 4.7. PCB Sensor Air
Ketika tetesan air mengenai jalur tersebut, basis transistor akan mendapat tegangan sekitar 4,5 V – 5 V. Hal ini akan mengakibatkan transistor aktif. Ketika aktif, transistor tersebut akan memberikan logika 0 (low) pada mikrokontroler.
Sebaliknya, dalam keadaan kering jalur – jalur tembaga pada PCB tersebut tidak terhubung. Hal ini akan meng-off kan transistor dan akan mengirimkan logika 1(high) pada mikrokontroler.