BAB III PERANCANGAN REALISASI ALAT
3.3 Cara Kerja Rangkaian
3.3.3 Rangkaian Komparator
Rangkaian ini berfungsi untuk memberi batas agar hanya warna tertentu dapat lewat sehingga dapat mengubah tegangan-tegangan V1 dan V2 menjadi digital. Data-data digital ini kemudian akan dimasukkan ke rangkaian mikrokontroller.
3.3.3.1.Rangkaian Komparator
Rangkaian ini menggunakan operasional Amplifier yang berfungsi sebagai komparator. Untuk rangkaian komparator 1 dapat dilihat pada gambar 3.6.
Gambar 3.6. Rangkaian Komparator 1
Rangkaian pada gambar 3.6 ini berfungsi untuk membatasi warna yang masuk pada LDR1 yang terdapat filter merah di depannya. Adapun warna yang dibatasi adalah warna merah dan putih yang bisa lewat dan warna hijau tidak bisa lewat. Dan pembatasan warna ini berlaku pada jarak tertentu.
Kriteria untuk mendapatkan tegangan batas untuk rangkaian komparator 1 ini adalah sebagai berikut:
1. Batas tegangan yang didapat merupakan tegangan terendah yang diijinkan untuk warna merah dan warna putih pada jarak maksimalnya. 2. Batas tegangan yang didapat merupakan batas tegangan tertinggi yang
diijinkan untuk warna hijau pada jarak minimalnya.
Untuk mendapatkan tegangan batas Vbi maka sebelumnya kita mengukur LDR1 pada jarak-jarak tertentu. Setelah itu kita dapat menentukan berapa tegangan batas Vb1. Rangkaian yang digunakan sebagai berikut.
Gambar 3.7. Rangkaian untuk menghitung Vb1
Dari gambar di atas untuk menghitung Vb1 digunakan prinsip pembagian tegangan sedangkan nilai LDR1 untuk beberapa jarak dapat dilihat pada tabel 3.1.
Tabel 3.1 Nilai LDR1 untuk beberapa jarak Nilai LDR1 (Ohm) untuk warna
Merah Putih Hijau 10 5,5 k 3,5 k 30 k
11 8 k 5 k 55 k
40 35 k 20 k 100 k
Maka Vb1 untuk jarak 10 cm dengan tegangan sumber 5 Volt untuk warna merah adalah sebagai berikut:
Vb1 = .5 ) 5 , 5 10 ( 10 + Vb1 = 3,22 Volt
Demikian juga untuk jarak dan warna yang lain menggunakan perhitungan yang sama. Untuk lebih jelasnya perhatikan tabel 3.2.
Tabel 3.1 Nilai LDR1 untuk beberapa jarak
Jarak
Nilai LDR1 (Ohm) untuk warna
Merah Putih Hijau 10 3,22 k 3,7 k 1,25 k
11 2,77 k 3,33 k 0,76 k 40 1,1 k 1,67 k 0,45 k 41 0,9 k 1,85 k 0,38 k
Dari tabel di atas penulis menentukan Vb1 sebesar 1,02 Volt karena pada jarak 11 cm warna hijau masih di bawah 1,02 Volt sedangkan pada jarak 40 cm warna merah dan putih masih di atas 1,02 Volt.
Jadi dari gambar 3.6 input inverting pada Op-Amp C1 dihubungkan ke V1 sedangkan input non inverting dihubungkan ke tegangan 1,02 V. Untuk menghasilkan tegangan 1,02 V ini maka 2 buah resistor yaitu 3,9 kOhm dirangkai seri dan outputnya pada resistor 1 kOhm. Sedangkan tegangannya 5 V. Untuk lebih jelasnya perhatikan perhitungan berikut:
V pada 1 kOhm = {1kOhm / (1+3,9) kOhm}. 5 volt. = 1,02 Volt
Operasional Amplifier menggunakan IC LM2903 yang berfungsi baik sebagai komparator. Output dari C1 dihubungkan ke tegangan 5 Volt melalui tahanan 4,7 kOhm. Apabila V1 kurang dari 1,02 V maka Vcl akan 5 Volt sedangkan apabila V1 lebih dari 1,02 maka Vc1 akan mendekati 0 Volt. Perhatikan gambar 3.8.
Gambar 3.8. Vc1 akan 5V apabila V1 kurang dari 1,02V
Jadi pada jarak 11 cm – 40 cm di depan sensor, apabila warna merah dan putih mengenai LDR1 maka tegangan V1 akan melebihi 1,02 V sehingga Vc1
akan bernilai 0 Volt. apabila warna hijau yang mengenai LDR1 maka tegangan V1 tidak melebihi 1,02V sehingga vc1 akan bernilai 5 Volt. Sedangkan apabila LDR1 tidak dikenai salah satu dari 3 warna terebut (dalam kondisi normal) tegangan V1 juga tidak melebihi 1,02 V sehingga Vc1 akan bernilai 5 Volt. untuk lebih jelasnya perhatikan gambar 3.9 dan tabel 3.3.
Gambar 3.9. Vc1 untuk warna yang jatuh pada LDR1
Tabel 3.3. Vc1 untuk warna yang jatuh pada LDR1 pada jarak 11-40 cm. Warna yang jatuh pada LDR1 Vc1
Merah 0 V
Putih 0 V
Hijau 5 V
3.3.3.2. Rangkaian Komparator 2
Sedangkan untuk rangkaian komparator 2 dapat dilihat pada gambar 3.10.
Gambar 3.10. Rangkaian Komparator 2
Rangkaian pada gambar 3.10 ini berfungsi untuk membatasi warna yang masuk pada LDR2 yang terdapat filter hijau di depannya. Adapun warna yang dibatasi adalah warna hijau dan putih yang bisa lewat dan warna merah tidak bisa lewat. Dan pembatasan warna ini juga berlaku pada jarak tertentu seperti pada rangkaian komparator 1.
Kriteria untuk mendapatkan tegangan batas untuk rangkaian komparator 2 ini adalah sebagai berikut:
1. Batas tegangan yang didapat merupakan tegangan terendah yang diijinkan untuk warna hijau dan warna putih pada jarak maksimalnya.
2. Batas tegangan yang didapat merupakan batas tegangan tertinggi yang diijinkan untuk warna merah pada jarak minimalnya.
Untuk mendapatkan tegangan batas Vb2 maka sebelumnya kita mengukur LDR2 pada jarak-jarak tertentu. Setelah itu kita dapat menentukan berapa tegangan batas Vb2. Rangkaian yang digunakan sebagai berikut:
Gambar 3.11. Rangkaian untuk menghitung Vb2
Dari gambar di atas untuk menghitung Vb2 digunakan prinsip pembagi tegangan sedangkan nilai LDR2 untuk beberapa jarak dapat dilihat pada tabel 3.4.
Tabel 3.4. Nilai LDR2 untuk beberapa jarak
Jarak
Nilai LDR2 (Ohm) untuk warna
Merah Putih Hijau
18 15 k 3 k 6 k
34 42,5 k 10 k 13,5 k 35 49 k 10,5 k 16 k
Maka Vb2 untuk jarak 18 cm dengan tegangan sumber 5 Volt untuk warna merah adalah sebagai berikut:
Vb2 = .5 ) 5 , 5 10 ( 10 + Vb2 = 2 Volt
Tabel 3.5. Vb2 untuk beberapa jarak
Jarak
Nilai LDR1 (Ohm) untuk warna
Merah Putih Hijau
18 2 3,85 3,12
19 1,89 3,7 2,85 34 0,95 2,25 2,12
35 0,85 2,43 1,92
Dari tabel di atas penulis menentukan Vb2 sebesar 1,91 Volt karena pada jarak 19 cm warna merah masih 1,91 Volt sedangkan pada jarak 35 c warna hijau dan putih masih di atas 1,91 Volt.
Jadi dari gambar 3.10 input inverting pada Op-amp dihubungkan ke V2 sedangkan input non inverting dihubungkan ke tegangan 1,91 V. Untuk menghasilkan tegangan 1,91 V ini maka 2 buah resistor yaitu 6,2 kOhm dirangkai seri dan outputnya pada resistor 6,2 kOhm. Sedangkan tegangannya 5 V. Untuk lebih jelasnya perhatikan berikut:
V Pada 6,2 kOhm = {6,2 kOhm / (1+3,9) kOhm} . 5 Volt
= 1,91 Volt
Operasional Amplifier menggunakan IC LM2903 yang berfungsi baik sebagai komparator. Output dari C2 dihubungkan ke tegangan 5 Volt melalui tahanan 4,7 kOhm. Apabila V2 kurang dari dari 1,91 V maka Vc2 akan 5 Volt sedangkan apabila V2 lebih dari 1,91 V maka Vc2 akan mendekati 0 Volt. Perhatikan gambar 3.12.
Gambar 3.12. Vc2 5V apabila V2 kurang dari 1,91V
Jadi pada jarak 19 cm – 35 cm di depan sensor, apabila warna hijau dan kuning mengenai LDR2 maka tegangan V2 akan melebihi 1,91 V sehingga Vc2 akan bernilai 0 Volt. Apabila warna merah yang mengenai LDR2 maka tegangan
V2 tidak melebihi 1,91 V sehingga Vc2 akan bernilai 5 Volt. Sedangkan apabila LDR tidak dikenai salah satu dari 3 warna tersebut (dalam kondisi normal) tegangan V2 juga tidak melebihi 1,02 V sehingga Vc2 akan bernilai 5 volt. untuk lebih jelasnya perhatikan gambar 3.13 dan tabel 3.6.
Gambar 3.13. Vc2 untuk warna yang jatuh pada LDR2
Tabel 3.6.Vc2 untuk warna yang jatuh pada LDR2 pada jarak 19-35 cm. Warna yang jatuh pada LDR2 Vc1
Merah 5 V
Putih 0 V
Hijau 0 V
Karena rangkaian komparator 1 berfungsi pada jarak 11-40 cm dan komparator 2 berfungsi pada jarak 19-35 cm maka karena sensor terdiri dari LDR1 dan LDR2 maka sensor akan berfungsi pada jarak dimana kedua rangkaian komparator dapat berfungsi yaitu pada jarak 19-35 cm. Untuk lebih jelasnya lihat tabel 3.7.
Tabel 3.7. Cv2 untuk warna yang jatuh pada sensor pada jarak 19-35 cm Warna yang jatuh pada sensor Vc1 Vc2
Merah 0 V 5 V
Putih 0 V 0 V
Hijau 5 V 0 V
Kondisi normal 5 V 5 V
Nilai-nilai dari Vc1 dan Vc2 yang bernilai 5 Volt da 0 Volt akan dihubungkan ke port 2.0 dan port 2.1. Mikrontroller sebagai data input. Apabila tegangan yang masuk 5 volt maka akan dibaca sebagai data high sedangkan apabila tegangan yang masuk 0 Volt maka akan dibaca sebagai data low. Data digital pada port 2.0 dan port 2.1 apabila ada cahaya yang mengenai sensor pada jarak 19-35 cm atau pada kondisi normal dapat dilihat pada tabel 3.8.
Tabel 3.8. Data digital pada port 2.0 dan port 2.1 Warna yang jatuh pada sensor Vc1 Vc2
Merah 0 1
Hijau 1 0 Kondisi normal 1 1
3.3.4. Rangkaian Mikrokontroller
Rangkaian mikrokontroller berfungsi sebagai pembanding data yang masuk dengan data yang terdapat pada mikrokontroller. Rangkaian mikrokontroller yang digunakan dapat dilihat dari gambar 3.14.
3.3.4.1.Prosedur Pemilihan Password
Terdapat 5 macam password dimana tiap jenis password mempunyai data yang berbeda-beda. Untuk memilih jenis password A maka port 1.0 dibuat dengan low dengan cara menghubungkan saklar S1 sehingga port 1.0 akan terhubung ke ground, dan membuka saklar yang lainnya. Demikian juga untuk memilih password yang lainnya. untuk lebih jelasnya perhatikan tabel 3.9.
Gambar 3.14. Rangkaian mikrokontroller sebagai pembanding data
Tabel 3.9. Kondisi Saklar S1-S5 untuk memilih jenis password
Jenis password S1 S2 S3 S4 S5
A Hubung Buku Buku Buku Buku
B Buka Hubung Buku Buku Buku
C Buku Buku Hubung Buku Buku
D Buku Buku Buku Hubung Buku
E Buku Buku Buku Buku Hubung
Karena kunci elektronik menggunakan senter 3 warna ini membutuhkan 4 digit data, maka masing-masing password mempunyai 4 digit data. Macam-macam data yang terdapat pada masing-masing password dapat dilihat pada tabel 3.10.
Tabel 3.10. Jenis password dengan 4 digit di dalamnya Jenis password Data
Pertama Data Kedua Data Ketiga Data Keempat
A Merah Putih Hijau Merah
B Hijau Merah Hijau Hijau
C Merah Hijau Hijau Merah
E Merah Putih Putih Hijau
Perancangan perangkat lunak untuk melakukan scan pada pemilihan jenis
password yang diinginkan adalah sebagai berikut:
F Start Kosongkan Output Pas. A Ditekan A Pas. B Ditekan B Pas. C Ditekan C Pas. D Ditekan D Pas. E Ditekan E tidak ya ya ya ya tidak tidak tidak tidak ya
Gambar 3.15. Diagram alir pemilihan password
3.3.4.2.Prosedur pemasukan data
Data-data yang akan dimasukkan ke dalam mikrokontroller berasal dari Vcl, Vc2 yang dihubungkan ke port 2.1 dan 2.0. Vcl dan Vc2 dihubungkan juga ke input gerbang AND dan keluaran gerbang AND dihubungkan ke port 2.2.
Fungsi dari gerbang AND ini sebagai inisialisasi pada mikrokontroller apakah ada data yang masuk. Dari tabel 3.4 kita lihat bahwa apabila cahaya kuning yang masuk maka port 2.0 dan 2.1 keduanya akan bernilai 0 (low). Waktu Transisi yang dibutuhkan op-amp C1 dan op-amp C2 untuk berubah dari high ke
low tidak sama walaupun keduanya menggunakan tipe yang sama. Dikuatirkan
apabila cahaya kuning yang masuk maka salah satu dari kedua op-amp akan lebih cepat waktu transisinya dari yang lainnya sehingga mikrokontroller akan membaca data untuk merah atau hijau. Maka untuk mengatasi ini diperlukan inisialisasi data pada mikrokontroller apakah ada data yang masuk atau tidak dan kemudian diberi waktu tunda sebentar untuk menunggu kedua op-amp dalam keadaan yang cocok sesuai dengan warna yang masuk.
Apabila sudah dipilih jenis password yang diinginkan maka mikrokontroller sudah siap menerima data untuk kemudian dengan data yang ada.
Proses pembandingan data dilakukan digit per digit sampai 4 digit dan apabila ada salah satu digit yang salah maka pembandingan akan dimulai lagi dari digit pertama. Lamanya waktu masing-masing digit untuk dimasukkan ke mikrokontroller adalah 0,5 detik yang sudah diprogram pada perangkat lunak.
Apabila data yang dibandingkan sudah benar maka output akan mengeluarkan data high pada port 3 mikrokontroller yang dimana akan mengaktifkan indikator LED dan rangkaian relay untuk membuka.
Sedangkan untuk menutup pintu kembali maka hanya diperlukan satu digit data saja dari ketiga warna.
Berikut merupakan diagram alur untuk jenis password A, sedangkan untuk jenis password lainnya sama, hanya data yang dibandingkan saja yang berbeda.
Gambar 3.16 Diagram Alir Untuk Password Jenis A
A
Ada data masuk?
Baca Data
Bandingkan dengan data yang ada
Data sama?
Buka Pintu
Ada data Masuk?
Baca data F Kosongkan Output F ya tidak tidak ya tidak tidak ya
Gambar 3.16. Diagram alir untuk password jenis A