3.1 Diagram Blok Analog to Digital Converter (ADC) Sensor Suhu LM35 uC AT89S51 Display 7 Segment Infra red TSOP 1738 uC AT89S51 Display 7 Segment
3.1. Diagram Blok Rangkaian
Secara Umum, pada perancangan alat pengiriman data temperature jarak jauh dengan menggunakan infra merah ini terdiri dari delapan (8) blok diagram utama. Sensor suhu LM35 bersungsi untuk menangkap keadaan suhu disekitar / di dalam ruangan. Dalam keadaan normal (suhu kamar) sensor suhu LM35 akan menghasilkan tegangan sebesar ½ Vcc (2,5V), dan akan semakin bertambah tegangan outnya apabila badan sensor dikenai kenaikan suhu. Out data sensor yang berupa tegangan merupakan data analog. Tegangan analog ini tidak dapat di olah oleh mikrokontroller karena mikrokontroller hanya dapat mengolah data berupa data digital yang diinputkan kepadanya. Agar mikrokontroller dapat membaca data dari sensor maka data sensor terlebih dahulu dikonversi menjadi data - data digital dengan
menggunakan ADC. Setelah dikonversi menjadi data digital oleh ADC maka mikrokontroller sudah dapat membaca data yang diinputkan oleh sensor.
Data yang masuk ke mikrokontroler akan di olah dan dibandingkan nilainya untuk kemudian ditampilkan datanya melalui display 7 segment dan data tersebut akan dikirimkan secara jarak jauh dengan menggunakan metode pengiriman infra merah. Infra merah di sini berfungsi sebagai system pemancar, dimana infra merah ini merupakan jembatan data kepada receiver.karena agar dapat menerima data yang telah diberikan oleh pemancar, maka data yang telah dipancarkan tersebut akan diterima oleh IC TSOP1738. IC TSOP1738 ini merupakan IC khusus yang dirancang untuk menerima data dari pancaran infra red. Setelah diterima, data tersebut akan dimasukkan ke dalam mikrokontroller untuk di olah dan dibandingkan kembali sebelum hasilnya ditampilkan melalui display 7 segment.
3.2 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51
Rangkaian ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh system yang ada. Rangkaian mikrokontroler ditunjukkan pada gambar dibawah. 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 33 pF. XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroller AT89S51. Dalam mengeksekusi setiap perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset (aktif tinggi).
Gambar.3.2 Rangkaian Mikrokontroller AT89S51
Pulsa transisi dari rendah ke 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. Pada port 0 ini masing masing pin dihubungkan dengan resistor 4k7 ohm. Resistor 4k7 ohm yang dihubungkan ke port 0 befungsi sebagai pull up( penaik tegangan ). Pin 1 sampai 8 adalah port 1. Pin 21 sampai 28 adalah port 2. Dan Pin 10 sampai 17 adalah port 3. Pin 20 merupakan ground dihubungkan dengan ground pada power supplay. Pin 40 merupakan sumber tegangan positif dihubungkan dengan + 5 volt dari power supplay.
3.3 Rangkaian ADC
Rangkaian ADC ini berfungsi untuk merubah data analog yang dihasilkan oleh sensor suhu LM35 menjadi bilangan digital. output dari ADC dihubungkan ke mikrokontroler. Sehingga mikrokontroler dapat mengetahui perbedaan suhu yang dibaca oleh sensor. Dengan demikian proses pembacaan suhu dapat dilakukan. Gambar rangkaian ADC ditunjukkan pada gambar di bawah ini :
Gambar 3.3. Rangkaian ADC
Input ADC dihubungkan ke sensor LM35, sehingga setiap perubahan tegangan pada sensor LDR akan dideteksi oleh ADC. Agar output yang dihasilkan oleh ADC bagus, maka tegangan refrensi ADC harus benar-benar stabil, karena perubahan tegangan refrensi pada ADC akan merubah output ADC tersebut. Oleh sebab itu pada rangkaian ADC di atas tegangan masukan 12 volt dimasukkan ke dalam IC regulator tegangan 9 volt ( 7809) agar keluarannya menjadi 9 volt, kemudian keluaran 9 volt ini dimasukkan kedalam regulator tegangan 5 volt (7805), sehingga keluarannya menjadi 5 volt. Tegangan 5 volt inilah yang menjadi tegangan refrensi ADC.
Dengan demikian walaupun tegangan masukan turun setengahnya, yaitu dari 12 volt menjadi 6 volt, tegangan refrensi ADC tetap 5 volt.
3.4. Display seven segmen.
Untuk menampilkan nilai suhu yang terukur oleh sensor diperlukan suatu rangkaian display yang dapat menampilkan nilai suhu tersebut. Rangkaian display yang digunakan untuk menampilkan nilai suhu yang terukur oleh sensor terlihat pada ganbar berikut:
Gbr .3.4. Rangkaian Display Seven Segmen.
3.4. Gambar rangakaian display seven segment
Display ini menggunakan 3 buah seven segment yang dihubungkan ke IC HEF 4094BP yang merupakan IC serial to paralel. IC ini akan merubah 8 bit data serial yang masuk menjadi keluaran 8 bit data paralel. Rangkaian ini dihubungkan dengan P3.0 dan P3.1 AT89S51. P3.0 merupakan fasilitas khusus pengiriman data serial yang disediakan oleh mikrokontroler AT89S51. Sedangkan P3.1 merupakan sinyal clock untuk pengiriman data serial. Pada rangkaian display ini digunakan dua buah dioda yang berfungsi untuk menurunkan tegangan supply untuk seven segment. Satu buah dioda dapat menurunkan tegangan sekitar 0,6 volt. Jadi, apabila dioda yang digunakan dua buah maka tegangan yang dapat diturunkannya adalah 1,8 volt. Tegangan ini diturunkan agar umur seven segment lebih tahan lama dan karena tegangan maksimum seven segment adalah 3,7 volt.
3.5. Rangkaian Pemancar Infra Merah
Data temperatur yang yang telah diolah mikrokontroler AT89S51, selain ditampilkan pada display seven segmen, data tersebut juga dikirimkan ke rangkaian penerima dengan menggunakan LED infra merah. Rangkaiannya seperti gambar di bawah ini :
Gambar 3.5. Rangkaian Pemancar Infra Merah
Pada rangkaian di atas LED infra merah akan menyala jika basis pada transistor C945 diberi tegangan yang lebih besar dari 0,7 volt, ini akan sama artinya jika salah satu pin pada uC AT89S51 yang terhubung ke rangkaian di atas diberi logika high (1), karena pin yang diberi logika high agan mempunyai tegangan 4 s/d 5 volt, cukup untuk mengaktipkan transistor. Sedangkan untuk mematikan LED infra merah, maka pin pada uC AT89S51 yang terhubung ke rangkaian di atas harus diberi logika low (0), karena dengan memberikan logika low pada pin uC AT89S51 yang terhubung ke rangkaian pemancar tersebut maka pin tersebut akan memiliki tegangan 0 s/d 0,009 volt, tegangan ini akan menyebabkan transistor tidak aktif.
Untuk pengiriman data agar data dapat dikirimkan dari jarak yang jauh (secara wireless), maka LED infra merah harus dipancarkan dengan frekuensi 38 KHz karena frekuensi ini bebas dari gangguan frekuensi infra merah alam. Jika LED infra merah dipancarkan dengan frekuensi selain 38 KHz, maka pancarannya akan terganggu oleh frekuensi-frekuensi infra merah dari alam, seperti frekuensi infra merah yang dipancarkan oleh matahari, tumbuhan, bahkan badan manusia. Dengan menggunakan frekuensi 38 KHz, maka pancaran LED infra merah yang dihasilkan oleh rangkaian tidak terganggu oleh pancaran infra merah dalam, sehingga jarak pengiriman data akan semakin jauh.
3.6. Rangkaian Penerima Infra Merah
Rangkaian penerima infra merah ini terdiri sebuah IC khusus yang berfungsi sebagai penerima infra merah. IC yang digunakan sebagai penerima infra merah adalah IC TSOP 1738. IC ini sering digunakan sebagai penerima/receiver remote control dari TV atau VCD. Rangkaiannya tampak seperti dibawah ini:
TSOP1738
Gambar 3.6 Rangkaian Penerima Infra Merah
Pada rangkaian diatas digunakan resistor 100 ohm untuk membatasi arus yang masuk pada rangkaian, sedangkan kapasitor 10 μF digunakan agar arus yang masuk ke IC TSOP 1738 lebih stabil.
IC ini mempunyai karakteristik yaitu akan mengeluarkan logika high (1) atau tegangan ± 4,5 volt pada outputnya jika IC ini mendapatkan pancaran sinar infra merah dengan frekuensi antara 38 – 40 KHz, dan IC ini akan megeluarkan sinyal low (0) atau tegangan ± 0,109 volt jika pancaran sinar infra merah dengan frekuensi antara 38 – 40 KHz berhenti, namun logika low tersebut hanya sesaat yaitu sekitar 1200 μs, setelah itu outputnya kan kembali menjadi high. Sifat inilah yang dimanfaatkan sebagai penerimaan data dari pemancar infra merah.
Output dari IC ini dihubungkan ke salah satu pin pada uC AT89S51, sehingga setiap kali IC ini mengeluarkan logika low atau high pada outputnya, maka mikrokontroller dapat langsung mendeteksinya. Dan mengeksekusinya sebagai data.
BAB IV