BAB II KAJIAN PUSTAKA
3.2. Perancangan Perangkat Keras
Blok diagram dari perangkat keras yang dirancang pada penelitian ini dijelaskan pada gambar
Gambar 3.1. Perancangan Blok Diagram Perangkat keras
Sistem ini menggunakan Mikrokontroler sebagai otak pengatur kerja dari keseluruhan rangkaian. Terdapat 2 input yang masuk ke mikrokontroler yaitu sensor asap dan sensor suhu. Terdapat 3 output yang dikendalikan oleh mikrokontroler yaitu Relay pemutus, Buzzer dan LED indikator.
Mikrokontroler berkomunikasi dengan Handphone melalui komunikasi serial 2 arah sehingga mikrokontroler dapat membaca sms yang diterima oleh handphone dan dapat mengirimkan sms keluar melalui handphone.
3.2.1. Rangkaian Catu Daya
Rangkaian catu daya merupakan modul vital di dalam penelitian ini, yang terdiri atas trafo, dioda bridge, kapasitor, regulator dan beberapa komponen pendukungnya. Tanpa rangkaian catu daya sistem tidak akan bekerja sama sekali.
Catu daya menggunakan Trafo Step down yang digunakan untuk menurunkan tegangan dari 220 Volt AC PLN menjadi 15 Volt AC. Tegangan yang dihasilkan trafo masih AC, kemudian masuk ke dioda bridge sehingga menjadi DC tetapi DC yang dihasilkan masih belum sempurna karena masih ripple atau masih berfrekuensi sama dengan frekuensi AC PLN yaitu 50 Hz. Untuk menjadikan DC yang sempurna, aliran listrik masuk ke kapasitor yang berfungsi sebagai filter. Kapasitor bersifat menyimpan muatan listrik sehingga aliran listrik 15 Volt DC tersebut mengalir mengisi kapasitor sampai penuh lalu setelah penuh kapasitor akan membuang isi muatannya ke komponen selanjutnya, sehingga tegangan DC tersebut sudah tidak lagi berfrekuensi.
Tegangan yang dibutuhkan oleh penelitian ini adalah 5 Volt sehingga digunakan regulator untuk menghasilkan tegangan 5 Volt yaitu 7805 dan 12 Volt sehingga digunakan juga regulator untuk menghasilkan tegangan 12 Volt yaitu 7812. Regulator adalah pembatas arus yang memiliki fungsi hampir mirip dengan dioda zener. Berapapun input tegangan yang masuk, outputnya tetap sesuai dengan karakteristiknya dan akan membuang sisanya ke ground. Output dari 7805 sudah 5 Volt yang kemudian masuk ke kapasitor juga karena fungsi dari kapasitor adalah menyimpan muatan listrik sehingga aliran listrik 5 Volt mengalir mengisi kapasitor sampai penuh lalu setelah penuh kapasitor akan membuang isi muatannya ke beban. Hal ini dimaksudkan supaya kerja regulator menjadi lebih ringan karena aliran listrik lebih dulu disimpan di kapasitor, kemudian baru masuk ke beban. Output dari 7812 sudah 12 Volt yang kemudian masuk ke kapasitor juga karena fungsi dari kapasitor adalah menyimpan muatan listrik sehingga aliran listrik 12 Volt mengalir mengisi kapasitor sampai penuh lalu setelah penuh kapasitor akan membuang isi muatannya ke beban. Hal ini dimaksudkan supaya kerja regulator menjadi lebih ringan karena aliran listrik lebih dulu disimpan di kapasitor, kemudian baru masuk ke beban
Untuk indikator bahwa rangkaian catu daya ini mengalirkan arus listrik digunakan sebuah LED dan sebuah resistor yang menyala pada saat Baterai kotak mengalirkan arus listrik ke rangkaian catu daya.
Gambar 3.2. Rangkaian Catu daya 3.2.2. Rangkaian Mikrokontroler ATMEGA16A
Rangkaian Mikrokontroler merupakan modul pengendali utama di dalam penelitian ini, yang terdiri dari IC ATMEGA16A dan beberapa komponen sebagai rangkaian pendukungnya.
Mikrokontroler ATMEGA16A tidak akan dapat bekerja tanpa adanya sebagai jantungnya tidak berdetak / berdenyut, begitu juga Mikrokontroler yang apabila tidak diberikan jantung yang berdetak maka Centra Processing Unit (CPU) yang terdapat di dalam Mikrokontroler tidak akan dapat bekerja. Oleh karena itu diberikan rangkaian Oscilator menggunakan Xtal dan 2 buah kapasitor. Xtal memiliki 2 kaki yang disini berfungsi sebagai penghasil detak yang dilengkapi dengan 2 buah kapasitor di kedua kakinya, hal ini dimaksudkan supaya kedua kaki dapat berdetak berlawanan tergantung kaki mana yang lebih dulu mendapatkan logika 1 maka kaki yang lainnya mendapatkan logika 0.
Pada saat Mikrokontroler mendapatkan detak dari oscilator, CPU akan mulai bekerja dengan membaca urutan kerja / instruksi kerja di dalam Program memori. Program memori yang dimiliki ATMEGA16A adalah sebesar 16 kilo byte yang dapat diisikan urutan instruksi yang harus dikerjakan oleh CPU. Urutan kerja Instruksi dimulai dari address 0 sampai address 16ribu, maka CPU harus membaca instruksi mulai dari address 0 terlebih dulu lalu terus naik berurut.
Untuk dapat membaca Urutan instruksi di program memori dari address 0, Mikrokontroler harus di reset dengan memberikan logika 0 ke kaki reset. Oleh karena itu harus diberikan rangkaian reset otomatis sehingga setiap kali Mikrokontroler mulai bekerja, akan mereset otomatis supaya setiap kali sistem bekerja CPU membaca instruksi mulai dari address 0.
Rangkaian auto reset menggunakan sebuah kapasitor 10 µF yang kaki– nya terhubung keGround dan kaki + terhubung ke kaki reset melalui resistor 4,7 KΩ dan terhubung ke + VCC melalui resistor 2,2 KΩ. Pertama kali mendapatkan catu daya, Muatan kapasitor kosong yang artinya logika yang masuk ke kaki reset melalui resistor 4,7 KΩ adalah logika 0 yang menyebabkan kondisi mikrokontroler menjadi reset. Aliran listrik + VCC akan mulai mengisi kapasitor secara perlahan melalui resistor 2,2 KΩ. Kondisi reset akan berhenti pada saat kapasitor sudah terisi + VCC. Mikrokontroler memiliki Port A, Port B, Port C dan Port D yang dapat digunakan sebagai input atau output.
Gambar 3.3. Rangkaian Mikrokontroler
Rangkaian sensor asap dan sensor suhu merupakan modul input yang memberikan input ke mikrokontroler. Sensor asap menggunakan LED warna putih yang digunakan sebagai pemancar dan menggunakan LDR sebagai receiver cahaya. Kaki katoda LED dihubungkan ke ground dan kaki andoda LED dihubungkan ke + VCC melalui resistor 22 KΩ sehingga LED menyala warna putih tetapi tidak terlalu terang. Salah satu kaki LDR dihubungkan ke Ground, kaki satunya lagi dihubungkan ke + VCC melalui Resistor 470 KΩ dan dihubungkan ke kaki ADC 1. Karena sifat LDR yang pada saat terkena cahaya hambatan turun, maka pada saat terkena cahaya / tidak ada yg menghalangi cahaya / tidak ada asap, maka tegangan yang masuk ke kaki ADC 1 akan turun. Tetapi apabila ada asap yang melalui LDR maka berlaku sifat LDR yang pada saat tidak terkena cahaya hambatan naik, maka pada saat ada asap, tegangan yang masuk ke kaki ADC 1 akan naik.
Sensor suhu menggunakan sensor suhu LM35DZ yaitu sensor suhu yang menghasilkan tegangan 10 mili Volt per kenaikan 1 derajat. Jika 1°C bearti 10 mili Volt, jika 2°C bearti 20 mili Volt, jika 31°C bearti 310 mili Volt. Karena menggunakan ADC yang sudah terintegrasi di dalam Mikrokontroler ATMEGA16 kondisi default menggunakan Resolusi 10 Bit yang artinya apabila tegangan yang di konversi adalah maksimum 5 Volt, maka dapat dihitung dengan rumus:
10 Bit = 210 = 1024 Variasi data Bit
= 0,0048 Volt per Variasi data Bit = 4,8 mili Volt, pembulatan 5 mili Volt
Maka untuk perhitungan suhu adalah :
1°C = 10 mili Volt = 2 x 5 mili Volt resolusi ADC = 2 ( data ADC ) 2°C = 20 mili Volt = 4 x 5 mili Volt resolusi ADC = 4 ( data ADC ) 31°C = 310 mili Volt = 62 x 5 mili Volt resolusi ADC = 62 ( data ADC ) 41°C = 410 mili Volt = 82 x 5 mili Volt resolusi ADC = 82 ( data ADC )
Gambar 3.4. Rangkaian input
3.2.4. Rangkaian Output Pengendali Pompa, Buzzer dan LED Indikator Rangkaian pengendali Pompa, Buzzer dan LED indikator merupakan modul yang digerakkan oleh Mikrokontroler sehingga dapat bekerja sesuai dengan perintah Mikrokontroler.
Pompa digunakan sebagai penyemprot air pada saat terjadi kebakaran. Pompa dapat diaktifkan oleh Port BC.6 menggunakan Transistor NPN yang berfungsi sebagai saklar aliran listrik ke pompa. Pompa akan aktif pada saat pompa mendapatkan aliran listrik yaitu mendapatkan ground dan + VCC 12 Volt. Pada saat mikrokontroler memberikan logika 1 ke transistor NPN, maka transistor NPN yang akan memberikan ground ke pompa sehingga pompa aktif.
Buzzer digunakan sebagai sirine yang akan berbunyi pada saat terjadi kebakaran, Buzzer akan berbunyi pada saat kedua kaki buzzer mendapatkan Ground dan + VCC 12 Volt. Buzzer diaktifkan oleh mikrokontroler melalui Transistor NPN yang berfungsi sebagai saklar aliran listrik ke Buzzer. Pada saat mikrokontroler memberikan logika 1 ke transistor NPN, maka transistor NPN yang akan memberikan ground ke buzzer sehingga buzzer berbunyi.
Ada 3 buah LED indikator berfungsi sebagai indikator terdeteksi asap, suhu diatas normal dan indikator sedang kirim SMS. 3 buah LED
indikator kaki anodanya terhubung ke + VCC 5 Volt melalui resistor 220Ω, sedangkan kaki katoda terhubung ke port mikrokontroler sehingga LED indikator dapat diaktifkan dengan logika 0
Gambar 3.5. Rangkaian Output 3.2.5. Rangkaian Komunikasi Serial dengan Handphone
Rangkaian komunikasi serial dengan handphone merupakan rangkaian yang memungkinkan Mikrokontroler dapat berkomunikasi dengan handphone melalui AT Command. Mikrokontroler mengirim data ke Handphone melalui kaki Transmit yang diterima oleh handphone di kaki receive. Handphone juga mengirimkan data ke mikrokontroler melalui kaki transmit yang diterima oleh mikrokontroler dengan kaki receive. AT Command yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
printf("AT\r\n"); //tes komunikasi HP printf("ATZ\r\n"); //Reset komunikasi HP
printf("AT+CMGF=1\r\n"); //Format HP Text Format
printf("AT+CPMS=\"ME\",\"ME\",\"ME\"\r\n"); //Lokasi memori SMS di hp
printf("AT+CMGS=\"nomor handphone\”\r\n"); //kirim SMS ke nomor printf("Mobil anda dicuri%c",26); //kirim kalimat SMS
Gambar Rangkaian 3.6. Komunikasi dengan Hanphone