3.1 Diagram Blok
Secara garis besar, diagram blok rangkaian pengendali tangki air menggunakan handphone ditunjukkan pada gambar berikut ini :
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian
Gambar diatas menjelaskan bahwa dalam proses pengiriman perintah, hp pengirim atau yang untuk seterusnya dalam penulisan skripsi ini disebut sebagai hp client menghubungi hp penerima yang untuk selanjutnya akan disebut sebagai hp server, saat hp client telah terhubung ke hp server, maka komunikasi dapat dilakukan, demikian pula dengan komunikasi nada DTMF (Dual Tone Multi Frequency).
DTMF Decoder Mikrokontroller ATMEGA8535 Relay driver pompa Pompa Air Display LCD Driver Relay DTMF mc Hp Client Hp Server Sensor Jarak (PING)
Penekanan salah satu tombol pada HP client akan menghasilkan nada DTMF, nada DTMF ini akan terkirim ke hp server yang akan diteruskan ke rangkaian DTMF decoder yang terhubung melalui kabel headset. Nada DTMF yang berisikan frekwensi tertentu tersebut akan diterjemahkan oleh rangkaian DTMF decoder menjadi data biner 4 bit. Data yang dihasilkan diteruskan ke mikrokontroller ATMEGA8535. Data tersebut masuk sebagai input pada mikrokontroller untuk selanjutnya diproses untuk menentukan tindakan selanjutnya, yaitu menghidupkan atau mematikan pompa air dengan mengendalikan relay yang terhubung ke mikrokontroller. Sistem ini menggunakan MT9170 sebagai DTMF decoder.
Sedangkan untuk proses pengiriman data balasan ke user, maka pada tangki diletakkan sensor jarak yang mengukur jarak air dari atas, jika penuh, maka mikrokontroller akan mengaktifkan relay untuk menekan tombol “9”, sehingga HP user akan miscall ke HP client. Dalam hal ini digunakan fungsi “autodial” dari HP client.
LCD akan menampilkan status atau kondisi bak air, dalam keadaan penuh, sedang atau kosong. Sekaligus menampilkan hasil pembacaan jarak air ke sensor.
3.2 Rangkaian Power Supply Adaptor (PSA)
Agar rangkaian dapat bekerja, maka dibutuhkan sumber tegangan. Pada perancangan ini dibutuhkan 3 sumber tegangan yang berbeda, yaitu (+) 5 volt DC, (+) 12 volt DC dan (–) 12 volt DC. Tegangan (+) 5 volt DC digunakan untuk mensupplay tegangan ke IC DTMF decoder, keluaran (+) 12 volt digunakan untuk mensupplay tegangan positip Op-Amp dan relay, sedangkan keluaran (-) 12 volt untuk mensupplay tegangan negatip Op-Amp. Rangkaian tampak seperti gambar di bawah ini:
Gambar 3.2 Rangkaian Power Supplay (PSA)
Trafo merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan disearahkan dengan
menggunakan dioda, selanjutnya 12 volt DC akan diratakan oleh kapasitor 3300 μF. Untuk
menghasilkan tegangan (+) 5 volt DC digunakan Regulator tegangan 5 volt (LM7805CT). Untuk menghasilkan tegangan (+) 12 volt DC digunakan Regulator tegangan 12 volt (LM7812CT). dan untuk menghasilkan tegangan (-) 12 volt DC digunakan Regulator tegangan - 12 volt (LM7912CT).
Pada perancangan rangkaian ini digunakan 2 buah power supplay, yang pertama untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian dan yang kedua berfungsi untuk mensupplay tegangan ke pompa air. Rangkaian power supplay untuk pompa air ditunjukkan oleh gambar berikut:
Gambar 3.3 rangkaian PSA untuk spreyer
3.3. Perancangan Rangkaian Mikrokontroler ATMEGA8535
Rangkaian ini berfungsi untuk mengendalikan seluruh sistem. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC mikrokontroler ATMEGA8535. Pada IC inilah semua program diisikan, sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki. Rangkaian mikrokontroler ditunjukkan pada gambar berikut ini:
Gambar 3.4 Rangkaian mikrokontroller ATMEGA8535
Mikrokontroler ini memiliki 32 port I/O, yaitu port A, port B, port C dan port D. Pin 33 sampai 40 adalah Port A yang merupakan port ADC, dimana port ini dapat menerima data analog. Pin 1 sampai 8 adalah port B. Pin 22 sampai 29 adalah port C. Dan Pin 14 sampai 21 adalah port D. Pin 10 dihubungkan ke sumber tegangan 5 volt. Dan pin 11 dihubungkan ke ground. Rangkaian mikrokontroler ini menggunakan komponen kristal sebagai sumber clocknya. Nilai kristal ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler dalam mengeksekusi suatu perintah tertentu.
Pada pin 9 dihubungkan dengan sebuah kapasitor dan sebuah resistor yang dihubungkan ke ground. Kedua komponen ini berfungsi agar program pada mikrokontroler dijalankan beberapa saat setelah power aktip. Lamanya waktu antara aktipnya power pada IC mikrokontroler dan aktipnya program adalah sebesar perkalian antara kapasitor dan resistor tersebut.
3.4. Rangkaian DTMF Dekoder.
IC MT9170 merupakan IC DTMF dekoder yang dirancang untuk keperluan merubah TONE dari nada DTMF menjadi 4 bit data biner. Rangkaian DTMF decoder ditunjukkan oleh gambar berikut ini :
Gambar 3.5 Rangkaian DTMF Dekoder.
Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC MT9170. IC ini akan merubah nada DTMF yang ada menjadi 4 bit data biner. Jika nada yang diterima adalah nada dari penekanan keypad angka 1, maka output dari rangkaian ini adalah 0001. Jika yang diterima nada 2, maka output dari rangkaian ini adalah 0010 dan demikian seterusnya.
Output dari rangkaian DTMF dekoder ini dihubungkan ke mikrokontroller, sehingga mikrokontroller dapat mengenali data yang dikirimkan oleh rangkaian ini untuk kemudian diolah oleh mikrokontroller untuk melaksanakan instruksi selanjutnya.
3. 5 Rangkaian Display LCD
Rangkaian display LCD ini berfungsi untuk menampilkan status relay (ON atau OFF). Rangkaian display LCD ditunjukkan pada gambar 3.5 berikut ini :
Gambar 3.6 Rangkaian Display LCD
LCD terdiri dari sejumlah memory yang digunakan untuk display. Semua teks yang kita tuliskan ke LCD adalah disimpan didalam memory ini, dan LCD secara berturutan membaca memory ini untuk menampilkan teks ke LCD itu sendiri.
Pada peta memori tersebut, daerah yang berwarna biru ( 00 s/d 0F dan 40 s/d 4F ) adalah display yang tampak. Sebagaimanan yang anda lihat, jumlahnya sebanyak 16 karakter per baris dengan dua baris. Angka pada setiap kotak adalah alamat memori yang bersesuaian dengan posisi dari layar. Demikianlah karakter pertama di sudut kiri atas adalah menempati alamah 00h. Posisi karakter berikutnya adalah alamat 01h dan seterusnya. Akan tetapi, karakter pertama dari baris 2 sebagaimana yang ditunjukkan pada peta memori adalah pada alamat 40h. Dimikianlah kita perlu untuk mengirim sebuah perintah ke LCD untuk mangatur letak posisi kursor pada baris dan kolom tertentu. Instruksi Set Posisi Kursor adalah 80h. Untuk ini kita perlu menambahkan alamat lokasi dimana kita berharap untuk menempatkan kursor.Sebagai contoh, kita ingin menampilkan kata ”World” pada baris ke
dua pada posisi kolom ke sepuluh. Sesuai peta memori, posisi karakter pada kolom 11 dari baris ke dua, mempunyai alamat 4Ah, sehingga sebelum kita tulis kata ”World” pada LCD, kita harus mengirim instruksi set posisi kursor, dan perintah untuk instruksi ini adalah 80h ditambah dengan alamat 80h+4Ah =0Cah. Sehingga dengan mengirim perintah Cah ke LCD, akan menempatkan kursor pada baris kedua dan kolom ke 11 dari DDRAM.
Set Alamat Memori DDRAM
RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0
0 0 1 A A A A A A A
Catatan:
A : Alamat RAM yang akan dipilih
Sehingga alamat RAM LCD adalah 000 0000 S/D 111 1111 b atau 00 s/d 7Fh
3.6 Rangkaian Relay Driver Pompa
Pompa air yang digunakan adalah pompa 12s volt, dengan arus stabil sebesar 450 mA. Rangkaian rangkaian relay driver pompa ini berfungsi sebagai saklar elektronik untuk menghubungkan pompa dengan sumber tegangan positip. Pada perancangan ini digunakan relay 12 volt dan sebuah rangkaian transistor sebagai saklar. Rangkaian relay driver pompa ini ditunjukkan pada gambar berikut ini :
Gambar 3.7 Rangkaian relay Driver Pompa
Komponen utama dari rangkaian ini adalah relay. Relay merupakan salah satu komponen elektronik yang terdiri dari lempengan logam sebagai saklar dan kumparan yang berfungsi untuk menghasilkan medan magnet. Pada rangkaian ini digunakan relay 12 volt, ini berarti jika positip relay (kaki 1) dihubungkan ke sumber tegangan 12 volt dan negatip relay (kaki 2) dihubungkan ke ground, maka kumparan akan menghasilkan medan magnet, dimana medan magnet ini akan menarik logam yang mengakibatkan saklar terhubung.
Pada rangkaian ini untuk mengaktipkan atau menon-aktipkan relay digunakan transistor tipe NPN. Dari gambar dapat dilihat bahwa negatip relay dihubungkan ke kolektor dari transistor NPN (2SC945), 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 relay aktip. Sebaliknya jika transistor tidak aktip, maka kolektor tidak terhubung ke emitor, sehingga tegangan pada kolektor menjadi 12 volt, keadaan ini menyebabkan tidak aktip.
Kumparan pada relay akan menghasilkan tegangan singkat yang besar ketika relay dinon-aktipkan dan ini dapat merusak transistor yang ada pada rangkaian ini. Untuk mencegah kerusakan pada transistor tersebut sebuah dioda harus dihubungkan ke relay tersebut. Dioda dihubungkan secara terbalik sehingga secara normal dioda ini tidak menghantarkan. Penghantaran hanya terjadi ketika relay dinonaktipkan, pada saat ini arus akan terus mengalir melalui kumparan dan arus ini akan dialirkan ke dioda. Tanpa adanya
dioda arus sesaat yang besar itu akan mengalir ke transistor, yang mengakibatkan kerusakan pada transistor.
Input dari rangkaian ini dihubungkan ke mikrokontroler, sehingga ON/OFF relay dapat dikendalikan oleh mikrokontroler, sehingga pompa dapat dikendalikan melalui computer.
Driver relay untuk menekan tombol hp, memiliki cara kerja yang hamper sama denganrelay driver pompa. Relay driver hp ditunjukkan pada gambar berikut:
Gambar 3.8 Rangkaian relay Driver Penekan tombol Hp
Jika relay ini aktif, maka output akan menghubungkan kedua jalur yang ada pada tombol hp, sehingga tombol hp akan tertekan.
3.6 Rangkaian Sensor Jarak (PING)
Sensor jarak yang digunakan adalah sensor PING ultrasonic. Sensor ini dapat mengukur jarak hingga 3 meter, sensor ini menggunakan motode pemancaran dan penerimaan sinyal suara ultrasonic. Gambar sensor jarak PING ditunjukkan pada gambar berikut ini ;
Gambar 3.9 Rangkaian sensor ping
Sensor jarak PING ultrasonic ini didesign untuk mengukur jarak. Namun jarak yang diukur hanya sebatas 3 meter. Sensor ini terdiri dari 3 pin, yaitu satu pin untuk Vcc 5 Volt, satu pin untuk ground dan satu pin untuk sinyal.