3.1 Diagram Blok Rangkaian
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian
Secara garis besar, perancangan pengendalian alat-alat elektronik jarak jauh dengan menggunakan HP ini terdiri dari power supplay, mikrokontroler AT89S52,
Penguat op-amp, DTMF dekoder, driver relay, driver kipas,driver motor stepper . Diagram blok dari alat ini ditunjukkan pada gambar 3.1 diatas.
1. Power supplay berfungsi sebagai sumber tegangan dari seluruh system agar system dapat bekerja.
2. AT89S8252 merupakan pusat kendali dari seluruh rangkaian. Dimana mikrokontroler akan mengambil data yang dikirimkan oleh DTMF dekoder kemudian membandingkannya dengan nilai yang benar dan juga mengecek sinyal yang dikirimkan oleh saklar batas, kemudian mengendalikan motor stepper.
3. Driver relay berfungsi sebagai saklar untuk menghidupkan lampu yang di Kontrol melalui mikrkontroler.
4. Driver kipas berfungsi untuk saklar dimana menggunakan Transistor TIP 122 sebagai komponen utamanya.
Driver motor stepper befungsi untuk mengendalikan perputaran dari motor stepper, sehingga dengan demikian perputaran dari motor stepper dapat dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi rumah tangga seperti membuka dan menutup gerbang, menggerakkan mesin penyiram taman otomatis dll.
Vreg LM7805CT IN OUT TIP32C 100Ω 330Ω 2200uF 220 V AC 0 V (+) 5 Volt DC Ground (+) 12 Volt DC D1 1B4B42 1 2 4 3 LM7812CT LINE VREG COMMON VOLTAGE 100uF 1uF-POL LM7912CT LINE VREG COMMON VOLTAGE 2200uF 1.0kΩ 100uF 1.0kΩ (-) 12 Volt DC
6. DTMF dekoder berfungsi untuk menterjemahkan sinyal DTMF yang dikirimkan oleh HP menjadi 4 bit data biner agar dapat dikenali oleh mikrokontroler.
3.2 Perancangan Power Supplay (PSA)
Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari tiga keluaran, yaitu (+) 5 volt, (+) 12 volt dan (–) 12 volt. Keluaran (+) 5 volt digunakan untuk menghidupkan seluruh rangkaian, keluaran (+) 12 volt digunakan untuk menghidupkan relay dan keluaran (-) 12 volt untuk mensupplay tegangan negatip Op-Amp. Rangkaian tampak seperti gambar di bawah ini:
Trafo merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 15 volt AC akan disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 15 volt DC akan diratakan oleh kapasitor 2200 µF. Regulator tegangan 5 volt (LM7805CT) digu nakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Transistor PNP TIP 32 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 dihasilkan oleh regulator tegangan LM7812. Dan tegangan (-) 12 volt dihasilkan oleh regulator tegangan LM7912.
3.3 Perancangan Rangkain µC AT89S8252
Rangkaian µC AT89S8252 pada penelitian ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem. Rangkaian mikrokontroler AT89S8252 ini akan menunggu pengiriman sinyal dari kedua saklar batas ketika sedang membuka/menutup pintu gerbang. Sinyal yang ditunggu adalah sinyal low. Jadi dalam keadaan normal, maka masing-masing saklar akan terus-menerus mengirimkan sinyal high. Ketika terjadi pengiriman sinyal low dari salah satu saklar, maka rangkaian mikrokontroler AT89S8252 ini akan melihat saklar mana yang mengirimkan sinyal low tersebut kemudian rangkaian mikrokontroler AT89S8252 memerintahkan motor untuk berhenti berputar. Rangkaian mikrokontroler AT89S8252 ditunjukkan oleh gambar 3.3 berikut :
5V VCC 5V VCC 10uF 2 1 30pF 30pF XTA L 12 MHz AT89S8252 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 (IN T0) P3.3 (IN T1) 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 GN D 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 27 26 16 17 18 19 20 25 24 23 22 21 2SA733 4.7kΩ 5V VCC 330Ω
Gambar 3.3 Rangkaian mikrokontroler AT89S8252
Selain mengecek sinyal yang dikirimkan oleh saklar batas, mikrokontroler ini juga melihat data yang dikirimkan oleh DTMF dekoder dan membandingkannya dengan data yang benar.
Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC mikrokontroler AT89S8252. Kapasitor 10 µF dan resistor K ohm bekerja sebagai “ power on reset” bagi mikrokontroler AT89CS8252 dan kristal 12 MHZ bekerja sebagai penentu nilai clock kepada mikrokontroler, sementar kapasitor 30 µF bekerja sebagai resenator terhadap kristal.
Pin 17 yang merupakan P3.7 dihubungkan dengan transistor dan sebuah LED. Ini dilakukan hanya untuk menguji apakan rangkaian minimum mikrokontroller AT89S8252 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. Namun setelah seluruh rangkaian disatukan, LED yang terhubung ke in 17 ini tidak digunakan lagi.
3.4 Perancangan Rangkaian Penguat
Rangkaian penguat ini berfungsi untuk menguatkan sinyal yang diterima oleh HP (kabel speaker pada hansfree). Karena sinyal yang diterima oleh HP sangat kecil, sehingga dibutuhkan penguat. Rangkaian penguat dapat dilihat pada gambar berikut ini :
Vc Vc 5V St ESt STD Q3 Q2 QI Q0 / GT INI+ IN GS VRef INH PWDN OSC1 OSC2 -TOE i VSS 3.579545 MHz AT89S8252 330Ω 100kΩ 100kΩ C2 10nF 30pF 30pF 330Ω 100nF 100kΩ VDD 5V 100nF Penguat
Komponen utama dari rangkaian ini adalah Op Amp 741, yang merupakan IC penguat. Pada rangkaian ini terjadi penguatan sebesar :
220.000 2 2 110.000 tan 366, 6 1 300 300 R Pengua A kali R = = = = =
3.5 Perancangan Rangkaian DTMF Dekoder.
Rangkaian ini berfungsi untuk mengubah nada tone yang diterima menjadi 4 bit data biner. Rangkaian DTMF decoder datunjukkan oleh gambar berikut ini :
Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC MT8870. IC ini merupakan IC DTMF decoder. IC ini akan merubah tone yang ada pada inputnya menjadi 4 bit data biner. Jika tone yang diterimanya tone 1, maka output dari rangkaian ini adalah 0001, tone yang diterimanya tone 2, maka output dari rangkaian ini adalah 0010, demikian seterusnya.
Input rangkaian ini akan dihubungkan dengan penguat sehingga sinyal (tone) yang berasal dari HP akan diinputkan ke pin 2 dari IC ini.
Output dari rangkaian ini akan dihubungkan ke mikrokontroler sehingga mikrokontroler dapat mengenali data yang dikirimkan oleh rangkaian ini untuk kemudian diolah oleh mikrokontroler untuk melaksanakan instruksi selanjutnya.
3.6 Perancangan 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 driver motor stepper ini terdiri dari empat masukan dan empat keluaran, dimana masing-masing masukan dihubungkan dengan mikrokontroler AT89S52 dan keluarannya dihubungkan ke motor stepper. Rangkaian ini akan bekerja memutar motor stepper jika diberi sinyal high (1) secara bergantian pada ke-4 masukannya. Rangkaiannya seperti gambar di bawah :
Gambar 3.6 Rangkaian Driver Motor Stepper
Rangkaian ini terdairi dari 4 buah transistor NPN TIP 122. Masing-masing transistor dihubungkan ke P0.0, P0.1, P0.2 dan P0.3 pada mikrokontroler AT89S52. Basis dari masing-masing transistor diberi tahanan 10 Kohm untuk membatasi arus yang masuk ke transistor. Kolektor dihubungkan dengan kumparan yang terdapat pada motor stepper, kemudian kumparan dihubungkan dengan sumber tegangan 12 volt.dan emitor dihubungkan ke ground.
Jika P0.0 diberi logika high (1), yang berarti basis pada transistor TIP 122 mendapat tegangan 5 volt, maka transistor akan aktip. Hal ini akan menyebabkan terhubungnya kolektor dengan emitor, sehingga kolektor mendapatkan tegangan 0 volt dari ground. Hal ini menyebabkan arus akan mengalir dari sumber tegangan 12 volt ke kumparan, sehingga kumparan akan menghasilkan medan magnet. Medan magnet ini akan menarik logam yang ada pada motor, sehingga motor mengarah pada kumparan yang memiliki medan magnet tesebut.
Jika kemudian P0.0 di beri logika low (0), yang berarti transistor tidak aktip dan tidak ada arus yang mengair pada kumparan, sehingga tidak ada medan magnet pada kumparan. Dan disisi lain P0.1 diberi logika high (1), sehingga kumparan yang terhubung ke P0.1 akan menghasilkan medan magnet. Maka motor akan beralih kearah kumparan yang terhubung ke P0.1 tersebut. Seterusnya jika logika high diberikan secara bergantian pada input dari driver motor stepper, maka motor stepper akan berputar sesuai dengan arah logika high (1) yang diberikan pada inputnya.
3.7 Rangkaian relay pengendali lampu
Untuk mengendalikan lampu tidak dapat langsung dikendalikan mikrokontroler tetapi terlebih dahulu harus melalui driver, dimana driver ini berupa rangkaian realay. Relay akan memutus dan menyambungkan arus AC untuk supplay tegangan yang
dibutuhkan lampu.
Keluaran dari mikrokontroler akan masuk ke basis transistor NPN C945, sehingga jika keluaran mikrokontroler high maka transistor akan saturasi, sehingga arus akan mengalir dari Vcc masuk ke colector dan diteruskan ke emiter. Ketika relay bekerja maka tegangan 12V DC akan disalurkan dan pompa motor akan menyala.
Gambar 3.7 Gambar rangkaian relay pengendali lampu
Transistor C945 dalam keadaan saturasi jika IB(Sat) = 15 mAmp. Keluaran dari DATA tegangannya sebesar 5 V (High) dengan arus sebesar:
5 0, 7
4, 3 mA 1000
B
I = − =
Maka IB = 4,3 mA sehingga IB > IB(Sat), dan transistor akan saturasi ketika data bernilai high, dan arus akan mengalir pada kumparan relay, dioda 1N4004 berfungsi menahan tegangan balik dari relay ketika keadaan berubah dari aktif menuju tidak aktif.
3.8 Rangkaian Pengendali Kipas
Alat ini secara otomatis akan mematikan kipas apabila temperatur yang terdeteksi oleh alat ini di atas atau sama dengan 360C dan akan meghidupkan kipas jika temperatur yang terdeteksi oleh alat ini di bawah atau sama dengan 330C. Rangakaian pengendali kipas dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Gambar 3.8 Rangkaian Pengendali Kipas
Kipas yang digunakan adalah kipas 12volt DC. Kipas jenis ini hanya membutuhkan tegangan 12 volt DC untuk menghidupkannya. Pada rangkaian di atas transistor berfungsi sebagai saklar elektronik yang dapat menghidupkan dan mematikan kipas. Dari gambar dapat dilihat bahwa negatip kipas dihubungkan ke kolektor dari transistor NPN (TIP122), ini berarti jika transistor dalam keadaan aktip maka kolektor akan terhubung ke emitor dimana emitor langsung terhubung ke ground yang menyebabkan tegangan di kolektor menjadi 0 volt, keadaan ini akan mengakibatkan kipas hidup. Sebaliknya jika transistor tidak aktip, maka kolektor tidak
terhubung ke emitor, sehingga tegangan pada kolektor menjadi 12 volt, keadaan ini menyebabkan kipas mati.
Transistor yang digunakan dalam rangkaian di atas adalah transistor jenis NPN, transistor jenis ini akan aktip apabila tegangan pada basis lebih besar dari 0,7 volt. Resistor 4,7 Kohm pada basis berguna untuk membatasi arus yang masuk pada basis agar transistor tidak rusak. Dengan memberikan tahanan sebesar 4,7 Kohm
berarti arus yang masuk ke basis sebesar 5 0, 001 1 4.700
V volt
A mA
R = ohm= = .
Seperti telah dijelaskan di atas bahwa transistor jenis NPN akan aktip apabila tegangan pada basis lebih besar dari 0,7 volt, dimana basis dihubungkan dengan P2.7 AT89S52. P2.7 akan memiliki tegangan sebesar 5 volt jika diset high (1) dan memiliki tegangan 0 volt jika diset low (0). Dengan demikian kita sudah dapat mengendalikan (menghidupkan/ mematikan) transistor melalui program.
BAB 4