1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi pada saat ini,
semakin banyak pula memberikan kemudahan dalam kehidupan manusia. Dimana dalam hal ini banyak diterapkan ilmu pengetahuan dan teknologi pada mesin
ataupun elektronika, sehingga pekerjaan manusia dapat dikerjakan dengan mudah tanpa harus membuang tenaga serta dapat mempersingkat waktu.
Setiap kelompok individu yang mempunyai tempat tinggal tentunya menginginkan suatu sistem yang dapat bekerja secara otomatis atau dapat dikendalikan jarak jauh untuk mempermudah segala rutinitas yang dilakukannya.
Salah satu rutinitas yang sering dilakukan adalah buka tutup pintu gerbang dan garasi, dalam proses buka tutup pintu ini mungkin untuk sebagian orang lebih
mudah dilakukan secara manual yaitu dengan cara menarik ataupun menggeser pintu gerbang dan garasi tanpa harus menggunakan sistem otomatis ataupun menggunakan sistem kendali jarak jauh, akan tetapi dilain hal banyak terdapat
kesulitan jika pada saat kita harus membuka dan menutup pintu dalam keadaan tidak mempunyai banyak waktu, hujan, ataupun dalam keadaan yang tidak
memungkinkan kita untuk menarik/menggeser pintu gerbang dan garasi.
Salah satu solusi untuk mengendalikan pintu gerbang dan garasi secara jarak jauh, yaitu ”Perancangan Prototipe Pengendali Pintu Gerbang dan Garasi
pemancar FM serta pada sistem modulasi tersebut mampu meminimalisir tingkat
kesalahan error rate pada saat pendeteksian sinyal, karena data yang dihasilkan berupa pergeseran frekuensi. Adapun dalam pengendali pintu gerbang ini
digunakan sebuah mikrokontroler BasicStamp BS2p40 sebagai inti pengendali serta sebuah sensor PIR (Passive Infra-Red) untuk mendeteksi keberadaan manusia diatas jalur lintasan pintu.
Dengan adanya sistem buka tutup pintu gerbang dan garasi secara jarak jauh ini diharapkan dapat melengkapi kebutuhan manusia akan fasilitas, kenyamanan
dan keamanan pada pintu gerbang.
1.2 Identifikasi Masalah
1. Adanya kebutuhan manusia dalam sistem otomatisasi buka tutup pintu
gerbang dan garasi secara jarak jauh.
2. Seringnya terjadi kesalahan pendeteksian sinyal data pada sistem
modulasi.
3. Adanya batas frekuensi yang terdapat pada mikrokontroler untuk sistem transmisi jarak jauh.
4. Adanya kemungkinan seseorang terjepit saat pintu sedang bekerja.
1.3 Rumusan Masalah
1. Bagaimana merancang komunikasi jarak jauh menggunakan pemancar FM.
3. Bagaimana cara mengintegrasikan suatu mikrokontroler dengan
modulasi FSK agar dapat berkomunikasi secara jarak jauh.
4. Bagaimana merancang sebuah sensor untuk mendeteksi keberadaan
manusia diatas jalur lintasan pintu.
1.4 Tujuan
Tujuan yang diharapkan oleh penulis dalam ”Perancangan Prototipe
Pengendali Pintu Gerbang dan Garasi Menggunakan Modulasi FSK (Frequency
Shift Keying)” ini bertujuan untuk:
1. Mengendalikan pintu gerbang dan garasi secara jarak jauh dengan menggunakan modulasi FM dan FSK.
2. Mampu mengaplikasikan serta memaksimalkan sistem kerja modulasi
agar dapat mengirim data dengan baik.
3. Mampu mengintegrasikan sebuah mikrokontroler sebagai proses
pengaturan buka tutup pintu gerbang dan garasi dengan sistem modulasi FSK sehingga dapat berkomunikasi secara jarak jauh.
4. Mampu merancang dan mengintegrasikan sebuah sensor dengan
mikrokontroller agar dapat digunakan sebagai pendeteksian keberadaan manusia pada saat sistem sedang bekerja.
1.5 Batasan Masalah
1. Gerakan pada sistem disesuaikan dengan penekanan pada tombol
(remote).
3. Pengidentifikasian sinyal dengan menggunakan teknik modulasi
Frequency Shift Keying (FSK).
4. Sensor yang digunakan berupa sensor PIR (Passive Infra-Red).
5. Sensor Infra red
1.6 Metode Penelitian 1. Studi Literatur
Dilakukan untuk mengumpulkan dan mempelajari bahan pustaka yang berhubungan dengan permasalahan yang dihadapi baik dari buku maupun
Internet.
2. Perancangan Sistem dan Implementasi
Dilakukan dengan merancang sistem buka tutup pintu gerbang dan garasi
jarak jauh dengan cara mendesain sistem, merancang blok diagram, membuat skematik rangkaian hingga menjadi suatu sistem yang lengkap.
3. Pengujian dan analisis
Pengujian merupakan metode untuk memperoleh data dari beberapa
bagian perangkat keras dan perangkat lunak sehingga dapat diketahui apakah sudah dapat bekerja sesuai dengan yang diinginkan. Selain itu pengujian juga digunakan untuk mendapatkan hasil dan mengetahui kemampuan dan unjuk kerja
1.7 Sistematika Penulisan
BAB I PENDAHULUAN
Pada bab ini diuraikan mengenai latar belakang, Permasalahan,
pembatasan masalah, tujuan, metodologi dan sistematika penelitian.
BAB II LANDASAN TEORI
Bab ini memaparkan dan menjelaskan tentang teori yang digunakan untuk
penelitian pada Tugas Akhir, yaitu meliputi : Bagian pemancar dan Penerima FM, Mikrokontroller, Sensor, dll.
BAB III PERANCANGAN ALAT
Pada bab ini diuraiakan mengenai perancangan alat yang meliputi perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak untuk
membentuk sistem membuka dan menutup pintu gerbang secara otomatis.
BAB IV PEMBAHASAN DAN ANALISIS
Bab ini berisi hasil pengujian dan analisa perangkat.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Dalam bab ini dikemukakan mengenai kesimpulan serta saran dari penulis.
DAFTAR PUSTAKA
Berisi referensi yang digunakan dalam penyusunan laporan.
iv
Segenap puji dan syukur kehadirat Illahi Rabbi atas segala berkah, rahmat dan hidayahNya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Dalam Tugas Akhir ini penulis mengambil judul “Perancangan Prototipe Pengendali Pintu Gerbang dan Garasi Menggunakan Modulasi FSK (frequency shift keying)” dimana maksud dari Tugas Akhir ini untuk memenuhi salah satu
syarat dalam menempuh gelar sarjana pada program studi Teknik Elektro di Universitas Komputer Indonesia (UNIKOM) Bandung.
Selama pengerjaan Tugas Akhir ini, penulis menghadapi beberapa kendala dalam proses perancangan alat serta dalam proses laporan penelitian, antara lain
dalam pemilihan komponen, pengambilan data yang diperlukan serta referensi buku pendukung. Kendala lain adalah keterbatasan pengalaman, pengetahuan, dan kemampuan penulis. Untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang
membangun dari pihak yang berkepentingan dalam laporan Tugas Akhir ini. Dalam kesempatan ini penulis tidak lupa juga untuk mengucapkan terima
kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu dan memberi support secara langsung maupun tidak langsung. Ucapan terima kasih dan penghargaan atas segala dorongan, dukungan dan bantuannya penulis sampaikan kepada :
1. Kedua orang tua atas do’a, support dan kasih sayangnya yang tak terhingga, serta keluarga besar penulis, kakak, adik, keponakan yang selalu
memberi semangat untuk terus menjadi yang terbaik.
2. Dr. Arry Akhmad Arman. Dekan Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer
3. Muhammad Aria, MT. Selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro
Universitas Komputer Indonesia (UNIKOM) Bandung.
4. Tri Rahajoeningroem, MT. Selaku dosen pembimbing I atas arahan, saran,
dorongan, nasehat, masukan serta bimbingannya kepada penulis.
5. Joko Prayitno, ST. Selaku dosen pembimbing II atas saran, arahan serta masukan kepada penulis.
6. Jana Utama, ST. Selaku dosen wali atas saran dan nasehat kepada penulis. 7. Bobi Kurniawan, ST. MKom, Budi Herdiana, ST, serta para dosen Teknik
Elektro atas dukungan serta ilmu yang diberikan kepada penulis.
8. Rekan-rekan dan sahabat Teknik Elektro angkatan 2006, 2007, serta 2008. 9. Divisi Roket Unikom yang telah memberikan pengalaman dan ilmu yang
berharga bagi penulis, terutama anggota tim Aeros dan Tim Arjuna S4D. 10.PT. Telkomsel, Tbk. sebagai tempat pelaksanaan Kerja Praktek penulis.
11.PT. Telkom atas keikutsertaan penulis pada Program Co-Op Telkom 2011. 12.Amelia F A, Amd yang selalu memberikan motivasi dan kepada penulis. 13.Bpk. Ismail, rekan-rekan, teman, serta sahabat penulis yang tidak dapat
disebutkan satu persatu terimakasih atas dukungannya.
Mudah-mudahan jasa baik yang telah penulis terima mendapat balasan dari
Allah SWT . Semoga kita selalu dalam lindungan dan bimbingan-Nya.
Bandung, Agustus 2011
ii
untuk mengendalikan pintu gerbang dan garasi ini digunakan sebuah menggunakan remote control yang terdiri dari baterai, tombol push button, mikrokontroler, modulator FSK, dan sebuah pemancar FM. Dimana data yang dikirimkan mikrokontroler yaitu berupa data bit/biner yang sesuai pada penekanan tombol pada remote dapat ditransmisikan secara jarak jauh menggunakan frekuensi radio FM, kemudian untuk mendapatkan data dari remote agar dapat menggerakkan pintu gerbang dan garasi tersebut, maka pada sisi penerima harus terdiri dari penerima FM, demodulasi FSK, mikrokontroler, driver motor, motor dc, sensor PIR dan IR sehingga sistem ini dapat bekerja dengan baik sesuai dengan perintah penekanan pada remote.
Remote ini dapat membuka/menutup pintu gerbang dan garasi berdasarkan pengkodean data bit/biner yang dikirim dan diterima mikrokontroler setelah melewati proses modulasi dan demodulasi. Untuk sistem keamanan pintu ini digunakan sensor PIR untuk mendeteksi keberadaan manusia, sehingga ketika terdeteksi adanya manusia diatas lintasan pintu, maka sistem tutup pintu akan berhenti sementara dan akan menutup kembali setelah tidak adanya halangan. Untuk halangan-halangan berupa benda padat, maka digunakan sensor Infra Red untuk pendeteksiannya, sehingga sistem keamanan ini lebih terkontrol dengan baik.
iii
In final assignment has designed a prototype of control gate and garage door in far distance using FSK modulation, where the control of gate and garage is used a remote control that consists of batteries, push button keypad, a microcontroller, FSK modulators, and an FM transmitter. Where the data that transmitted of microcontroller was the form of a data bit / binary corresponding to keystrokes on the remote can be transmitted remotely using FM radio frequencies, then to get the data from the remote to move the gate and garage, and then on the receiving side must consist of the FM receiver, FSK demodulators, microcontroller, motor drivers, motor dc, PIR and IR sensors so the system can be good to work in accordance with the emphasis on the remote command.
This remote can be open or close the gate and garage according to data of bit/biner code that sending or receiving of microcontroller after to pass modulation and demodulation process. For door security system is used PIR sensor to detect the presence of humans, so when humans were detected above the doorway, then the system of close the door will be stop temporarily, and will close again after the absence of obstacles. To the obstacles that a form of a solid object, so will be use Infra Red sensors for the detection, so the security system is controlled very well.
TUGAS AKHIR
Disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam menempuh pendidikan Program Sarjana Jurusan Teknik Elektro
Disusun Oleh :
Ervin Saeful Anwar 1.31.07.013
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER
6
LANDASAN TEORI
2.1 Modulasi Digital
Pengembangan dari suatu sarana berkomunikasi adalah radio Fm, pada
awalnya radio Fm hanya digunakan untuk menyalurkan sinyal suara saja tetapi seiring berkembangnya teknologi ternyata radio Fm juga mampu menyalurkan
sinyal data, sinyal data tersebut terlebih dahulu harus ditumpangkan ke sinyal gelombang pembawa, yang biasanya gelombang sinusoidal dan dipenerima data
tersebut dirubah kembali sesuai data yang dikirim, proses ini dinamakan modulasi-demodulasi. Perangkat telekomunikasi yang melakukan proses modulasi-demodulasi dinamakan modem atau modulator-demodulator.
Modulasi merupakan proses penumpangan sinyal masukan ke dalam sinyal carrier. Modulasi digital adalah proses mengubah-ubah karakteristik dan
sifat gelombang pembawa (carrier) yang sedemikian rupa sehingga bentuk hasilnya memiliki ciri-ciri dari bit-bit (0 atau 1) yang dikandungnya, proses ini dinamakan Modulasi Carrier. Sehingga dengan mengamati modulasi carriernya
kita dapat mengetahui urutan bit-bit yang ditumpangkan pada carrier.
Melalui proses modulasi digital, sinyal-sinyal digital pada setiap tingkatan
dapat dikirim ke penerima dengan baik. Untuk pengiriman ini dapat digunakan media transmisi fisik (logam atau optik) atau non fisik (gelombang-gelombang radio).Yang termasuk modulasi digital diantaranya ialah : Amplitude Shift Keying
Gambar 2.1 Modulasi Digital
2.1.1 Modulasi FSK
Modulasi Frequency Shift Keying (FSK) atau pengiriman sinyal melalui penggeseran frekuensi. Metoda ini merupakan suatu bentuk modulasi yang memungkinkan gelombang modulasi menggeser frekuensi output gelombang
pembawa. Pergeseran ini terjadi antara harga-harga yang telah ditentukan semula dengan gelombang output yang tidak mempunyai fasa terputus-putus. Dalam
proses modulasi ini besarnya frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan ada atau tidak adanya sinyal informasi digital. FSK merupakan metode modulasi yang paling populer. Dalam proses ini frekuensi pembawa
digeser kesamping sehingga memperoleh kerapatan frekuensi yang berbeda-beda, proses ini ditujukan untuk memperoleh bit 1 dan bit 0.
Bentuk dari modulasi FSK mirip dengan hasil modulasi FM. Secara konsep, modulasi FSK adalah modulasi FM, hanya disini tidak ada bermacam-macam variasi/deviasi, yang ada hanya 2 kemungkinan saja, yaitu More atau Less
0 kemungkinan kesalahan (error rate) sangat minim/kecil.
Teknik modulasi FSK banyak digunakan untuk informasi pengiriman jarak jauh atu teletype. Standar FSK untuk teletype sudah dikembangkan selama
bertahun-tahun, yaitu untuk frekuensi 1070 Hz merepresentasikan mark atau 1, dan 1270 Hz merepresentasikan space atau 0. Rangkaian yang digunakan untuk proses modulasi disebut dengan Modulator.
Gambar 2.2 Modulasi FSK
Dalam tugas akhir ini digunakan pembangkit sinyal modulasi FSK dengan menggunakan komponen XR2206 sebagai komponen utamanya.
2.1.2 Demodulasi FSK
Konsep dasar Demodulasi adalah proses pemisahan sinyal antara sinyal pembawa (Carrier) dengan sinyal data yang dikirim oleh suatu pemancar. Untuk
melakukan proses demodulasi ini, maka dibutuhkan Suatu rangkaian yang disebut Demodulator. Demodulator ini berada pada sisi penerima untuk melakukan proses
0
yang dikirim sebelumnya. Adapun rangkaian demodulator pada Tugas Akhir ini
digunakan sebuah tone decoder IC LM567.
Gambar 2.3 Demodulasi FSK
2.2 Osilator
Osilator adalah suatu alat untuk menghasilkan getaran, baik getaran listrik maupun mekanik, osilator yang akan dibahas disini adalah osilator yang menghasilkan getaran listrik, adapun bentuk getaran yang dihasilkan beraneka
ragam seperti sinusoidal, pulsa, gigi gergaji, serta bentuk-bentuk lainnya. Ketiga macam bentuk gelombang tersebut memegang peranan penting pada bidang
elektronika dewasa ini, salah satunya adalah gelombang sinusoidal terutama pada bidang telekomunikasi, kemudian gelombang pulsa pada bidang komputer serta gelombang gigi gergaji pada Cathoda Ray Tube (CRT).
Dalam Tugas Akhir ini osilator yang digunakan berupa gelombang sinusoidal yang dibangkitkan Variabel Resistor yang terhubung pada Pin 7 dan
2.3 Multivibrator Astabil
Multivibrator astabil adalah berupa sinyal kotak yang keluarannya selalu berubah dengan sendirinya, dari rendah ke tinggi kemudian ke rendah secara
berulang. Perubahan ini akan berhenti apabila catu daya diputuskan. Pewaktu NE555 digunakan untuk multivibrator astabil. Fungsi dari multivibrator astabil ini hanya sebatas pengecekan awal saja atau test awal pada modulator FSK,
rangkaian ini digunakan sebagai masukan data pada modulator pengganti data sensor atau data sistem yang sebenarnya, Adapun keluaran dari multivibrator ini
sering disebut data biner High=1 Low=0 secara berulang dengan bentuk sinyal
Gambar 2.4 Sinyal Keluaran Multivibrator Astabil
Dengan selang waktu yang diberikan oleh rangkaian multivibrator astabil
tersebut adalah sebagai berikut:
………….………(1)
……….(2)
Periode total yang diberikan adalah sebagai berikut:
T = T1 + T2 = 0.693 (Ra +2Rb) C………..(3)
………(4)
2.4 Pemancar
Pemancar radio bekerja dengan memberikan daya pada antena dengan frekuensi tertentu yang merupakan sinyal-sinyal perintah yang dikirimkan. Pemancar radio memancarkan dua macam gelombang, yaitu continuous wave
(CW) dan modulate wave (MW). Pada radio frekuensi, pemindahan pulsa-pulsa yang pendek atau panjang dari frekuensi radio diibaratkan sebuah tanda morse. Harga maksimum dari semua cycle dari bentuk gelombang yang dipancarkan
adalah sama dan mempunyai keluaran sinyal yang berosilasi.
2.4.1 Dasar Pemancar
Pemancar radio sering dinamakan pembangkit sinyal radio frekuensi untuk tujuan memancarkan gelombang-gelombang yang dibangkitkan osilator. osilator memberikan sinyal RF yang dibutuhkan, sedangkan antenna dipergunakan sebagai
pemancar gelombang elektromagnetik dari RF.
Suatu pemancar sederhana, dapat dipakai di dalam penggunaan yang
terbatas dalam hal ini dua alasannya yaitu yang pertama osilatornya sendiri hanya dapat memberikan sejumlah power yang sangat kecil, dan yang kedua adalah
osilator akan berubah frekuensi-frekuensinya kalau disambung pada suatu muatan misalkan antena. Agar hal-hal yang tidak dinginkan dapat diatasi maka biasanya output osilator dan antena ditambahkan suatu tingkat power amplifier. Pada
gambar 2.5 di bawah diperlihatkan sebuah blok diagram dan sebuah pemancar yang digolongkan sebagai master oscilator power amplifier (MPCA). Power
maka antara output osilator dan input pada tingkat akhir disambungkan suatu
buffer amplifier.
Gambar 2.5 Blok Diagram Pemancar
2.4.2 Penguat Frekuensi Radio
Perbandingan penguat-penguat tinggi dengan penguat-penguat frekuensi audio dalam sirkitnya terdapat perbedaaan-perbedaan terutama dalam
bentuk-bentuk komponen dan harga penguat dari komponen tersebut. Penguatan RF seperti telah diungkapkan di atas digunakan untuk mempebesar sinyal-sinyal yang sangat lemah pada radio-radio pemancar/penerima, alat-alat penguat dan
sebagainya. Penguat ini dapat disebut sebagai peguat RF bergantung pada pemakaiannya.
2.4.3 Antena Pemancar
Antena merupakan sebuah komponen yang sangat vital untuk setiap pesawat yang berfungsi sebagai sarana komunikasi. Begitu juga untuk jenis-jenis
pesawat radio, baik berbentuk frekuensi, berbentuk modulasi maupun yang berbentuk sistem modulasinya. Dan sesuai dengan hukum Faraday, bahwa pada
getaran radio yang ada di sekitar antenna terdapat getaran listrik yang sesuai dengan getaran radio penyebabnya. Kemudian getaran-getaran yang diterima atau
ditangkap oleh antena itu sifatnya masih begitu lemah, sehingga untuk bias mendapatkan getaran yang memadai, masih perlu adanya penguat lebih lanjut (AdimasAri Irawan, Sunggono Asi, K. Amien S, 1994).
2.5 Penerima FM
Penerima adalah suatu rangkaian yang digunakan untuk menerima sinyal frekuensi radio yang dipancarkan oleh rangkaian pemancar. Penerima radio
melakukan fungsi memisahkan dua sinyal radio yang dikehendaki dari semua sinyal radio lain yang mungkin akan diterima oleh antena, dan menolak semua sinyal lain. Sinyal yang dipisahkan tersebut kemudian diperkuat sampai ketingkat
yang dapat dipergunakan. Sinyal yang diterima tersebut kemudian dipisahkan dari pembawa (carrier) radio, dan diteruskan ke pemakai. Sinyal yang dimodulasi atau
sinyal telegraf dengan pembawa terputus-putus (interrupted carrier telegraf signal) menggunakan prinsip frekuensi radio yang ditala atau tuned radio frequency (TRF) ini hanya berupa rantai penguat-penguat yang masing-masing
ditala pada frekuensi yang sama diikuti oleh sebuah rangkaian detektor. Penerima semacam ini memiliki selektifitas sinyal berbatasan yang buruk, terutama bila
diharuskan untuk menala pada cakupan-cakupan frekuensi yang lebar.
Gambar 2.6 Blok Diagram Penerima FM
2.6 Mikrokontroler
Mikrokontroler merupakan sebuah IC yang berfungsi sebagai pengendali perangkat–perangkat lain yang terhubung dengan mikrokontroler tersebut. Pada
perancangan ini mikrokontroler berfungsi sebagai pengendali pintu gerbang dan garasi. Pada Tugas Akhir ini digunakan sebuah modul BS2p40 yang telah banyak tersedia dipasaran.
Gambar 2.7 Basic Stamp BS2p40
Alasan pemilihan mikrokontroler BS2p40 :
1. MikrokontrolerBasic Stamp 2p40 interpreter chip (PBASIC48W/40P) 2. 8 x 2Kbyte EEPROM yang mampu menampung hingga 4.000 interuksi
3. Kecepatan prosesor 20MHz turbo dengan kecepatan eksekusi program hingga 12.000 instruksi perdetik
4. RAM sebesar 38 byte (12 I/O,26 variabel) dengan Scratch Pad sebesar
128 byte
5. Jalur I/O sebanyak 32 pin dengan kemampuan suplai arus sebesar 30mA
per pin dan 60 mA per 8 pin
6. Tersedia jalur komunikasi serial UART RS-232 dengan konektor DB-9 7. Tegangan input 9-12 VDC dan tegangan output 5 VDC
2.6.1 Diskripsi Pin BasicStamp BS2p40
Dalam melakukan komunikasi atau sistem kendali menggunakan
basicstamp, maka di butuhkan pin-pin input dan output. Berikut adalah gambaran umum alokasi pin yang dapat digunakan.
Gambar 2.8 Konfigurasi Pin BasicStamp BS2p40
2.6.2 BASIC Stamp Editor v2.2
Basic Stamp Editor v2.2 adalah program basic kompiler berbasis windows untuk mikrokontroler keluarga Basic Stamp, bahasa yang digunakan adalah
bahasa basic atau bahasa tingkat tinggi yang mudah dimengerti oleh progremmer. Basic Stamp Editor v2.2 tidak memerlukan downloader lain untuk memasukkan program yang telah dibuat kedalam mirokontroler, karena setelah program selesai
di compile maka langsung dapat dimasukkan kedalam mikrokontrolermelalui port serial. Ketika Basic Stamp Editor dijalankan maka akan muncul jendela sebagai
berikut :
Gambar 2.9 Tampilan Jendela Program Basic Stamp Editor v2.2
Program Basic Stamp Editor v2.2 dilengkapi juga dengan sebuah terminal
untuk melihat data komunikasi serial dari perangkat luar. Semua data yang
dikirim dari mikrokontroler ke perangkat luar atau dari perangkat luar ke mikrokontroler dapat dilihat langsung dalam terminal ini. Adapun contoh listing
program debug pada Basicstamp adalah sebagai berikut:
Gambar 2.10 Terminal BasicStamp Editor v2.2
2.7 Sensor Passive Infra Red (PIR)
Cahaya merupakan suatu bentuk radiasi dari gelombang elektromagnetik
yang pada prinsipnya sama dengan gelombang radio, misalnya infra red, ultraviolet, dan sinar-X. Pada dasarnya yang membedakannya adalah panjang
gelombang dan frekuensinya.
Gambar 2.11 Sensor Passive InfraRed (PIR)
ultraviolet memiliki panjang gelombang lebih pendek dari 400 nm. Hubungan
antara frekuensi dan panjang gelombang dapat dirumuskan dengan persamaan berikut:
………..(5)
Dimana : c adalah kecepatan cahaya 3.108m/s
λ adalah panjang gelombang dalam meter
ƒ adalah frekuensi dalam Hertz
LED (Light Emiting Dioda) infrared adalah suatu komponen yang tersusun dari sambungan P–N yang akan memancarkan cahaya bila dialiri arus dengan bias
maju. Proses pancaran cahaya berdasarkan perubahan tingkat energi ketika elektron dan lubang bergabung atau berkombinasi di daerah N pada saat LED
dibias maju. Selama perubahan energi ini, proton akan dibangkitkan, sebagian akan diserap oleh bahan semi konduktor dan sebagian lagi akan dipancarkan sebagai energi cahaya. Tingkatan energi dari proton dinyatakan dengan persamaan
berikut:
………....(6)
Dimana : E adalah energi dalam elektron volt
c adalah kecepatan cahaya
λ panjang gelombang
Infra merah dapat digunakan baik untuk memancarkan data maupun sinyal
suara. Keduanya membutuhkan sinyal carrier untuk membawa sinyal data maupun sinyal suara hingga sampai pada receiver. Untuk transmisi sinyal suara
biasanya digunakan rangkaian voltage to frekuensi converter yang berfungsi untuk mengubah tegangan sinyal suara menjadi frekuensi.
Infra merah merupakan radiasi yang tidak tampak pada daerah spektrum
elektromagnetik yang mempunyai panjang gelombang antara 750 nm sampai 1000µm.
Gambar 2.12 Diagram Internal Rangkaian Sensor PIR
PIR sensor mempunyai dua elemensensing yang terhubungkan dengan masukan dengan susunan seperti yang terdapat dalam Gambar 2.12 Jika ada
sumber panas yang lewat di depan sensor tersebut, maka sensor akan mengaktifkan sel pertama dan sel kedua kemudian sensor aktif. Adapun jarak
jangkauan dari sensor ini seperti pada Gambar 2.13
2.8 Sensor Infra Red
Gambar 2.14 Infra Red
Infra red adalah suatu sinyal elektromagnetik yang panjang gelombangnya
lebih dari cahaya nampak yaitu diantara 700nm dan 1mm. infra red merupakan cahaya yang tidak dapat dilihat langsung oleh mata, jika infra red dilihat dengan
menggunakan stetorskop cahaya maka radiasi cahaya infra red dapat dilihat dengan adanya spectrum elektromagnetik dengan panjang gelombang di atas panjang gelombang cahaya merah.
2.9 Driver Motor L298
Gambar 2.15 IC L298
IC driver L298 yang memiliki kemampuan menggerakkan motor DC sampai arus 2A dan tegangan maksimum 40 Volt DC untuk satu kanalnya. Pin Enable A dan B untuk mengendalikan jalan atau kecepatan motor, pin Input 1
sampai 4 untuk mengendalikan arah putaran. Pin Enable diberi VCC 5 Volt untuk kecepatan penuh dan Pulse Width Modulation (PWM) untuk kecepatan rotasi
Gambar 2.16 Ilustrasi Pulse Width Modulation
Dari Gambar 2.16 dapat dijelaskan jika dikehendaki kecepatan penuh maka diberikan 5 Volt konstan, jika dikehendaki kecepatan bervariasi maka
diberikan pulsa yang lebar high dan low-nya bervariasi. Satu periode pulsa memiliki waktu yang sama sehingga dalam contoh diatas, kecepatan motor akan berubah dari setengah kecepatan penuh menjadi mendekati kecepatan penuh.
Biasanya digunakan lebar pulsa dalam beberapa milisekon misalnya 2 ms.
Didalam chip L298, untuk mengendalikan arah putaran motor digunakan
metode bridge-H dari kombinasi transistor, jadi dengan metode demikian arus yang mengalir kemotor polaritasnya dapat diatur dengan memberikan logika ke transistor Q1 sampai Q4. Pengaturannya seperti tabel kebenaran, Kondisi high
untuk semua input tidak diijinkan sebab akan mengakibatkan semua transistor aktif dan akan merusakkan transistor karena secara otomatis arus dari kolektor Q1
dan Q2 langsung mengalir ke Q2 san Q3 sehingga arus sangat besar tanpa melalui beban motor DC.
2.10 Motor DC
Motor DC adalah alat yang dapat mengubah daya listrik DC menjadi daya mekanik. Apabila pada penghantar yang dialiri listrik dan terletak diantara dua
tersebut akan terjadi gaya yang menggerakkan penghantar tersebut.Suatu
kumparan yang terletak dalam medan magnet yang arah arus dari kedua sisinya berlawanan sehingga arah gerak terhadap putaran berbeda selanjutnya akan
menghasilkan gaya gerak putar atau kopel. Semakin besar arusnya maka akan semakin besar kopelnya, juga jika gaya magnetnya makin kuat kopelnya makin berat. Jika kumparan terletak diantara kutub magnet yang sedang berputar maka
pada kumparan tersebut akan timbul suatu tegangan dari luar yang disebut gaya gerak listrik (ggl) lawan. Besar kecilnya ggl lawan tergantung dari tahanan
jangkarnya.
Gambar 2.17 Motor DC
2.11 Baterai
Baterai yang digunakan pada sistem ini baterai jenis lithium polymer (LiPo). Baterai ini dapat diisi ulang (rechargeable). Baterai yang digunakan
memiliki tegangan 11,1 Volt dan arus sebesar 2200 mAh dengan 3 cell di dalamnya. Cell merupakan teknologi konversi energi elektrokimia yang mampu
mengubah senyawa hidrogen dan oksigen menjadi air, dan dalam prosesnya menghasilkan listrik. Pemakaian baterai jenis ini harus dihentikan atau dilepas jika tegangan baterai turun mendekati batas tegangan 11,1 Volt, sehingga harus diisi
Gambar 2.18 Baterai Lithium Polymer 2200 mah
Selain jenis baterai lithium polymer (LiPo), masih banyak lagi jenis baterai yang tersedia di pasaran dengan spesifikasi yang beragam dan dapat digunakan
untuk catu daya. Diantaranya baterai Ni-Cd, Alkaline, Lead Acid dan sebagainya, yang masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangannya masing-masing.
2.12 Push Button (Tombol Tekan)
Menurut kedudukan kontak-kontaknya, maka tombol tekan dapat dibagi menjadi tiga macam yaitu:
2.12.1 Tombol Tekan Normally Open
Tombol tekan normally open adalah tombol tekan yang dalam keadaan normal kontak-kontaknya terbuka sebelun ditekan atau dioperasikan. Apabila
tombol ini ditekan maka lidahnya akan menutup (dari NO menjadi NC), tetapi apabila tombol tekannya dilepas kembali, maka lidah kontak akan kembali ke
posisi semula (mejadi NO lagi).
Gambar 2.19 Simbol Tombol Tekan Normally Open (NO)
2.12.2 Tombol Tekan Normally Closed
Tombol tekan normally closed (NC) kebalikan dari tombol tekan normally
open, dalam keadaan normalkontaknyamenutup. Tekanan yang diberikan bukan untuk mengadakan penutupan, melainkan pembukaan.
Gambar 2.20 Simbol Tombol Tekan Normally Close(NC)
2.12.3 Limit Switch
Saklar batas atau limit switch (LS) merupakan saklar yang dapat dioperasikan baik secara otomatismaupun non otomatis. Limit switch yang
bekerja secara otomatis adalah limit switch yang tidak mempetahankan kontak, sedangkan limit switch yang bekerja nonotomatis adalah limit switch yang
mempertahankan kontak. Kontak pada limit switch sama seperti kontak-kontak yang terdapat paada tombol tekan, yaitu mempunyai kontak normally open (NO) dan kontak normally closed (NC). Kedudukan kontak dan bentuk dari limit switch
dapat diperlihatkan seperti pada gambar. Limit switch yang tidak mempertahankan kontak akan bekerja apabila ada benda yang menekan rollernya,
sehingga kedudukan kontak NO menjadi NC dan kontak NC menjadi NO. Jika benda sudah diangkat, roller dan limit switch kembali ke posisi semula, demikian juga kontak-kontaknya. Jenis limit switch semacam ini dapat digunakan untuk
pengoperasian motor secara otomatis.
24
PERANCANGAN
Pada perancangan perangkat keras (hardware) ini meliputi: Rangkaian catu daya, modulator dan demodulator FSK, pemancar dan penerima FM, driver
motor DC, mikrokontroler, sensor, serta prototipe pintu gerbang dan garasi.
Pada perancangan perangkat lunak (software) ini meliputi Flow Chart, listing program yang akan ditanam pada mikrokontroler menggunakan bahasa
basic.
Pada blok diagram diatas dapat dijelaskan bahwa sistem kerja pengendali
pintu gerbang dan garasi ini bekerja menggunakan transmisi gelombang radio FM. Pada sisi pemancar atau pengendali ini merupakan sebuah remote kontrol
dengan 4 buah tombol sebagai input mikrokontroler yang selanjutnya akan diproses dan diteruskan ke modulator FSK, data yang dikirim mikrokontroler berupa output data High=1 atau Low=0 ini tidak dapat dipancarkan langsung
karena bentuk gelombang pada radio pemancar berupa sinyal analog atau berupa gelombang sinusoidal. Kemudian agar data High Low tersebut dapat dipancarkan
maka diperlukan sebuah Modulator FSK yang akan merepresentasikan data tersebut ke dalam bentuk gelombang sinusoidal.
Pada sisi penerima, sinyal akan didemodulasi sehingga frekuensi yang
berupa sinyal analog diidentifikasi dari nilai data High atau Low yang dikirim pemancar dengan melakukan teknik pergeseran frekuensi, sehingga menghasilkan
bentuk gelombang data sesuai yang dikirim. Selanjutnya data tersebut akan diproses oleh mikrokontroller dan melakukan perintah pengaktifan membuka atau menutup pintu gerbang dan garasi sesuai dengan penekanan tombol pada remote.
Pada saat proses pengaktifan pintu, sensor PIR dan Infra Red akan mengirim data ke mikrokontroller kemudian melakukan penghentian sistem penutup pintu jika
terjadi perubahan data sensor dan sistem penutup pintu akan kembali aktif jika data sensor kembali ke data awal.
3.2 Catu Daya
dibutuhkan tegangan sebesar 12Vdc yang berasal dari baterai. Remote ini yang
akan selalu dipegang oleh pengguna sebagai alat pengendali.
Catu daya yang digunakan adalah catu daya +12V DC, +9V DC, dan +5
Vdc. Maka untuk menghasilkan tegangan konstan 12 Volt maka digunakan IC Regulator 7812, untuk tegangan 9 Volt digunakan IC Regulator 7809 dan untuk tegangan 5 Volt digunakan IC Regulator 7805.
Tabel 3.1 Alokasi Catu Daya
Tegangan Alokasi
12 Vdc Modulator, Pemancar, Penerima 9 Vdc Mikrokontroler BasicStamp BS2p40
5 Vdc Demodulator, Sensor PIR, Infra red, Driver Motor DC
Gambar 3.3 Bentuk Fisik Rangkaian Catu Daya
3.3 Modulator dan Demodulator FSK
Pada perancangan modulator dan demodulator ini digunakan IC XR2206 sebagai modulator FSK dan IC LM567 sebagai Demodulator.
3.3.1 Modulator FSK
Untuk mengirimkan bit-bit digital maka diperlukan suatu sistem modulasi digital yang dapat mengkonversi bit-bit tersebut ke dalam bentuk sinyal analog.
Modulasi digital yang dipakai ialah sistem FSK dengan menggunakan rangkaian terintegrasi dengan komponen utamanya IC XR2206.
Gambar 3.4 IC XR2206
XR-2206 merupakan IC yang mampu membangkitkan sinyal modulator.
dari 0,01 Hz sampai 1 MHz. Agar mendapatkan kecepatan data sampai 1200
bps, maka frekuensi mark dan space harus diset pada frekuensi 1070 Hz dan 1270 Hz. Untuk melakukan setting frekuensi seperti yang diharapkan dapat dilakukan
dengan mengganti nilai resistor dan kapasitor timing.
Untuk mendapatkan frekuensi mark dapat menggunakan rumus sebagai berikut.
f1 = ………...…(7)
f2 = ………..…(8)
Adapun Blok Diagram yang terdapat dalam IC XR2206 terdiri dari
rangkaian Voltage Control Oscilator (VCO), Switch, dan Multiplier seperti pada gambar 3.5 dibawah ini.
XR2206 dapat diaplikasikan sebagai pembangkit sinyal modulasi FSK,
function generator, Phase Loked Loops (PLL), generator AM/FM. Untuk membuat aplikasi yang diinginkan maka diperlukan pengetahuan tentang fungsi
dari pin-pin yang terdapat pada IC XR2206. Adapun diskripsi pin yang berada pada kaki-kaki IC tersebut seperti pada gambar 3.6
Gambar 3.6 Diskripsi Pin XR2206
Tabel 3.2 Diskripsi Pin XR2206
Pin Simbol Diskripsi
1 AMSI Amplitude Modulating Signal Input 2 STO Sine or Triangle Wave Output 3 MO Multiplier Output
4 VCC Positive Power Suply 5 TC1 Timing Capasitor Input 6 TC2 Timing Capasitor Input 7 TR1 Timing Resistor 1 Output 8 TR2 Timing Resistor 2 Output 9 FSKI Frequency Shift Keying Input 10 BIAS Internal Voltage Reference 11 SYNCO Sync Output
Pada perancangan rangkaian modulator ini sinyal frekuensi pada modulasi FSK dapat ditentukan yaitu pada frekuensi f1=1270Hz untuk kondisi mark
menentukan frekuensi tersebut dapat dilakukan dengan cara mencari nilai R1, R2,
dan C dengan melakukan perhitungan :
Jika nilai C = 100nF maka:
Untuk menentukan F1=1270Hz (mark)
Untuk menentukan F2=1070Hz (space)
Gambar 3.7 Rangkaian Modulator FSK
Gambar 3.8 Bentuk Fisik Rangkaian Modulator FSK
3.3.2 Demodulator FSK
LM567 adalah rangkaian terintegrasi yang berfungsi sebagai tone dekoder,
yang membandingkan frekuensi masukan dengan frekuensi osilator.frekuensi yang dapat dibandingkan mulai dari 0.01Hz sampai 500KHz. prinsip kerja dari IC
ini adalah membandingkan frekuensi nada/data masukan dan jika frekuensi masukan sama dengan frekuensi osilator maka output IC akan berlogika Low sedangkan jika tidak sama maka output IC berlogika High. Blok diagram dari IC
Gambar 3.9 Blok Diagram LM567
Agar komunikasi antara modulator dengan demodulator dapat berfungsi
dengan baik, maka pada demodulator harus mempunyai frekuensi center (fc) diantara f1 dan f2 (pada modulator).
Perhitungan untuk menentukan frekuensi center pada demodulator dapat dihitung dengan persamaan berikut:
fc ……….(9)
Jika diketahui f1=1270 Hz, f2=1070 Hz, maka:
fc
fc
fc Hz
Gambar 3.11 Bentuk Fisik Rangkaian Demodulator
3.4 Multivibrator Astabil
Rangkaian Multivibrator ini berfungsi untuk menghasilkan data konstan High-Low yang dibangkitkan terus menerus sehingga menghasilkan sinyal kotak
yang terus berosilasi atau lebih sering disebut data clock. Data clock atau sinyal kotak ini berfungsi sebagai masukan data pada modulator FSK (hanya digunakan
saat test awal rangkaian modulator FSK), apabila data sinyal kotak yang dibangkitkan multivibrator hasilnya sama dengan sinyal modulasi FSK maka
Modulator FSK dapat berfungsi dengan baik.
3.5 Pemancar dan Penerima FM
Pada modul pemancar dan penerima data harus dapat dikirim dan diterima dengan baik agar tidak terjadi loss data, maka pada sisi pemancar dan penerima
harus di setting pada range yang sama diantara 100-108MHz atau dapat disesuaikan dengan range yang kosong agar tidak bersinggungan dengan radio broadcast yang ada.
3.5.1 Modul Pemancar
Modul pemancar yang dipakai dalam Tugas Akhir ini berupa pemancar
VCO (Voltage Control Oscilator), pemancar ini memiliki penguatan daya pancar rendah dengan jarak jangkauan ± 5 meter sesuai dengan panjang antena yang dipasang. Range Frekuensi band yang dipakai berada di 100-108 MHz.
Gambar 3.13 Rangkaian Modul Pemancar
Spesifikasi :
Tegangan : 12Vdc
Range radio frekuensi dapat di adjust mulai dari 88-108MHz Daya pancar 300mWatt
Gambar 3.14 Modul Pemancar
3.5.2 Modul Penerima
Modul Penerima ini berupa FM tuner yang merupakan Radio penerima
yang sering dipakai untuk penerima siaran radio broadcast biasa. Biasanya modul ini dipasang tanpa antena tambahan karena modul penerima ini sudah dilengkapi antena dengan kualitas peneriman yang baik.
Gambar 3.15 Rangkaian Modul Penerima
Spesifikasi :
Tegangan : 12 Vdc.
Output Stereo.
Terdapat dua led indikator yang menandakan radio aktif serta baik
buruknya kualitas penerimaan.
Gambar 3.16 Modul Penerima
3.6 Sensor Infra Red
Sensor infra red pada perancangan Tugas Akhir ini berfungsi untuk mendeteksi adanya hambatan/halangan yang menutupi jalur lintasan IR. Kondisi
awal IR berlogika High=1 karena IR Led (Transmit) akan terus menerus mengirim data High ke IR Detector (Receive) dan ketika jalur lintasan komunikasi
IR terhalang atau terdapat hambatan maka IR Detector akan berlogika Low=0 (tidak ada data yang diterima).
Spesifikasi :
Tegangan = 5Vdc
Data output IR berupa TTL
Gambar 3.17 Rangkaian Infra Red
3.7 Sensor PIR
Sensor PIR yang digunakan dalam Tugas Akhir ini berupa modul yang telah terintegrasi dengan sensor PIR tersebut. Sensor ini digunakan untuk mendeteksi keberadaan manusia, sehingga dalam sistem ini dapat diterapkan
sebagai sistem kenyamanan pintu gerbang. Sistem kerja sensor pada aplikasi ini adalah jika sensor mendeteksi adanya manusia d atas jalur lintasan pintu gerbang,
maka sensor akan mengirim data ke mikrokontroler kemudian pintu akan berhenti sementara dan kembali beroperasi jika sensor sudah tidak menemukan adanya manusia dilintasan.
Spesifikasi :
Tegangan : 5Vdc
Output data : High=1, Low=0 Jarak jangkauan : max.7 meter
Gambar 3.18 Rangkaian Sensor PIR Top_3224
3.8 Driver Motor
Driver motor yang digunakan adalah driver motor dengan menggunakan
IC L298 yang dapat mengendalikan 2 motor DC.
Alasan pemilihan rangkaian driver motor dengan menggunakan IC L298 adalah.
Rangkaian ini dapat memutar arah putaran motor dengan baik.
Kecepatan motor DC dapat diatur dengan Pulse Width Modulation
(PWM).
Mudah dalam program pengendalian motor.
Gambar 3.20 Gambar Fisik Rangkaian Driver Motor
3.9 Switch
Pada perancangan limit switch dan push button ini dapat dihubungkan
langsung antara 5Vdc ke port pada basicstamp, kondisi awal switch tidak
terhubung kemana mana, ketika ada penekanan switch atau push button maka port
pada basicstamp akan terhubung dengan 5Vdc sehingga akan berlogika 1 (High).
Gambar 3.21 Rangkaian Switch dan Push Button
3.10 Mikrokontroler BasicStamp BS2p40
Pada perencanaan sistem ini dibutuhkan 2 buah mikrokontroler untuk diprogram/ditanamkan alur kerja sistem sistem buka/tutup pintu gerbang dan garasi yang dapat di kelompokan menjadi 2 bagian, yaitu: mikrokontroler pada
remote yang berfungsi untuk pemilihan data input yang boleh dikirim ke
transmitter dan mikrokontroler pada pengendali pintu gerbang dan garasi yang
diproses sebagai pengendali pintu, kemudian mikrokontroler ini juga melakukan
interface antar sensor-sensor agar data keluaran sensor dapat diproses sebagai data masukan mikrokontroler.
3.10.1 Flow Chart Sistem Remote
Penjelasan flow chart sistem pada remote adalah sebagai berikut :
Pada remote kontrol ini data masukan dari penekanan tombol akan di
proses oleh mikrokontroler dan mengirimkan data biner untuk perintah
membuka tutup pintu gerbang dan garasi sesuai dengan penekanan pada remote.
Jika terjadi penekanan tombol pada remote maka data masukan dari
tombol akan diolah berdasarkan pemilihan data tombol yang telah ditetapkan.
Jika penekanan tombol sesuai dengan data yang telah ditetapkan maka data
akan dikirim ke transmitter, kemudian kembali ke awal program.
Jika data tombol tidak sesuai, data tombol dikembalikan ke masukan data
Start
Gambar 3.22 Flow Chart Sistem Remote
3.10.2 Flow Chart Sistem Pengendali Pintu Gerbang dan Garasi
Flowchart pada pengendali pintu gerbang dan garasi ini dibagi mejadi beberapa prosedur, keadaan ini difungsikan agar sistem dapat bekerja secara
Begin
Gambar 3.23 Flow Chart Sistem Pengendali Pintu Gerbang dan Garasi
Penjelasan Flow chart sistem:
Data masukan dari remote akan di proses berdasarkan pemilihan data yang
telah ditetapkan.
Jika data masukan sesuai dengan yang ditetapkan, maka akan sistem akan
Antena
tutup_garasi
Buka_gerbang tutup_gerbang
buka_garasi
pada sistem penutup pintu, maka sistem akan melakukan pengecekan
sensor-sensor. apabila terjadi perubahan data sensor, maka sistem akan melakukan penghentian sementara pada sistem penutup kemudian akan
dilakukan pengecekan sensor-sensor kembali hingga tidak terjadi perubahan data sensor dan sistem penutup dapat dilanjutkan.
3.11 Perencanaan Pembuatan Model Mekanik Sistem
Bahan yang digunakan dalam perencanaan mekanik ini adalah bahan acrilik untuk semua lapisan cassing pada remote kontrol, dan untuk perencanaan
Gambar 3.25 Perancangan Pintu gerbang dan Garasi Keterangan:
Switch_1 = untuk mematikan motor ketika pintu gerbang sudah menutup Switch_2 = untuk mematikan motor ketika pintu gerbang sudah membuka Switch_3 = untuk mematikan motor ketika pintu garasi sudah menutup Switch_4 = untuk mematikan motor ketika pintu garasi sudah membuka Infra red_A = mendeteksi jika ada benda yang menghalangi lintasan pintu Infra red_B = mendeteksi jika ada benda yang menghalangi lintasan pintu Sensor PIR = mendeteksi jika manusia yang menghalangi lintasan pintu Motor DC_A = untuk sistem buka tutup pintu gerbang
Motor DC_B = untuk sistem buka tutup pintu garasi
Pintu Garasi
Switch_3 Infra Red_B
Motor DC_B
46
PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1 Pengukuran Catu Daya
Pada pengujian catu daya dilakukan beberapa pengukuran terhadap IC
regulator yang digunakan seperti L7805, L7809, dan L78012. Maka untuk regulator L7805 mengeluarkan tegangan sebesar 4.8 Vdc, untuk L7809 mengeluarakan tegangan 9 Vdc, untuk L7812 mengeluarkan tegangan 12 Vdc.
Tabel 4.1 Pengukuran Catu Daya terhadap Beban yang Terpasang
No Beban Yang Terpasang Tegangan Awal Tegangan + Beban 1 Modulator FSK, Pemancar,
Penerima
11.89 Vdc 11.82 Vdc
2 Mikrokontroler BasicStamp 8.9 Vdc 8.8 Vdc 3 Demodulator FSK, Sensor PIR,
Infra red, Driver Motor DC
4.8 Vdc 4.8 Vdc
Analisa
Tegangan yang dihasilkan berupa tegangan konstan sesuai dengan kode IC
regulator yang digunakan. Untuk pengujian motor DC yang terhubung langsung pada catu daya 5 Vdc maka tegangan pada 5 Vdc berubah pada saat pertama kali aktif mulai dari 1-4.8 Vdc. Kondisi ini akan mengakibatkan beberapa komponen
dan IC menjadi rusak, karena tegangan yang terhubung tidak konstan.
4.2 Pengujian Modulator FSK
konfigurasi CH1 sebagai indikator pada frekuensi mark (F1).
Gambar 4.1 Frekuensi Mark 1270 Hz
Untuk frekuensi F1 dapat dilakukan dengan cara menyambungkan data
input FSK dengan tegangan 5Vdc kemudian VR1 untuk mencari nilai frekuensi yang telah ditentukan dalam perancangan yaitu frekuensi mark sebesar 1270 Hz.
Frekuensi mark ini akan mewakili data input High (5Vdc), jadi ketika data input berlogik High maka data input tersebut berada pada frekuensi 1270 Hz.
Untuk frekuensi F2 dapat dilakukan dengan cara menyambungkan data
input FSK dengan tegangan 0Vdc kemudian memutar VR2 untuk mencari nilai frekuensi yang telah ditentukan dalam perancangan yaitu frekuensi space sebesar
1070 Hz. Frekuensi space ini akan mewakili data input Low (0Vdc), jadi ketika data input berlogika 0 maka data input tersebut berada pada frekuensi 1070 Hz.
Gambar 4.3 Pengujian Modulator FSK terhadap Data Input Clock
Data input yang diberikan pada input data FSK berasal dari sebuah multivibrator astabil (clock) dengan data 150.4 Hz, maka pada output FSK dapat
dilihat perbedaan rapat renggang frekuensi yang menjadi karakteristik modulasi FSK. Data awal dari clock ini dilakukan pada saat pengecheckan modulator saja,
dimana pada saat pengaplikasiannya data masukan berasal dari sebuah Mikrokontroler.
Analisa
Modulator FSK dapat menerima input data High Low atau data sinyal digital sehingga data tersebut dapat ditransmisikan melalui media udara
sinyal analog yang mewakili data High Low atau dapat disebut juga data biner 0
dan 1.
4.3 Pengujian Demodulator FSK
Pada pengukuran demodulator ini harus terlebih dahulu ditentukan frekuensi center dari F1 dan F2 di modulator, setelah itu maka di demodulator harus di set pada frekuensi tersebut agar dapat menerima data dengan baik.
Gambar 4.4 Demodulator FSK(Ch2) dan Modulator FSK(Ch1)
Analisa
Data yang dikirim oleh modulator FSK berupa sinyal analog kemudian sinyal tersebut dirubah kembali dengan sistem demodulasi sehingga data output
dari demodulator ini menjadi data kotak kembali sesuai dengan input pada modulator.
4.4 Pengujian Pemancar dan Penerima FM
Dalam pengujian pemancar dan penerima ini dilakukan dengan beberapa tahapan:
Gambar 4.6 Konfigurasi Pengujian
Gambar 4.7 Pemancar dan Penerima FM
a. Untuk mendapatkan range frekuensi radio yang dapat dipakai untuk sistem
pengirim dan penerima data maka dapat dicari range frekuensi radio yang
Function generator
Pemancar
Osiloskop
kosong, dengan cara memasukan sinyal dari function generator, kemudian
pada penerima dipasang speaker kemudian dituning sampai terdengar nada beep/sirine. Dari hasil pengujian maka digunakan frekuensi radio 108MHz
(dapat dilihat dengan melakukan pencarian chanel radio di handphone). b. Setelah tahap pertama tercapai data belum tentu dikirim dan diterima
dengan baik, maka pengujian selanjutnya dilakukan dengan cara
memasukan sinyal input analog dari function generator dengan frekuensi yang dipancarkan sebesar 1KHz maka pada sisi penerima harus mendapat
frekuensi yang sama dengan input pemancar seperti pada gambar 4.7 CH1=Pemancar CH2=Penerima, sehingga dengan begitu data yang dikirim dapat diterima dengan baik, jika tidak sesuai maka antara
pemancar dan penerima belum bisa berkomunikasi dengan baik.
c. Dengan memasukan data clock pada modulator FSK kemudian
dipancarkan memakai pemancar FM, maka data clock tersebut akan ditumpangkan pada frekuensi carrier radio sehingga bentuk sinyal radio tersebut akan terlihat perbedaan rapat renggang pada frekuensinya sesuai
dengan data clock yang dipancarkan tersebut.
Pada pengukuran jarak jangkauan pemancar terhadap penerima
FM, maka dilakukan pengukuran dengan cara memasukan frekuensi space pada modulator FSK yang mewakili nilai Low kemudian dipancarkan.
Pada sisi penerima setelah di demodulasi, maka harus berlogika 0 sesuai dengan data yang dikirim. Begitu pula jika nilai High yang dipancarkan, maka di sisi penerima harus berlogika 1.
Tabel 4.2 Jarak Jangkauan Pemancar FM
Jarak Data yang dikirim M
e
Jika frekuensi yang dipancarkan sama dengan output pada penerima maka
data dapat ditransmisikan dengan baik. Data akan berubah-ubah jika range frekuensi radio yang dipakai berada pada range frekuensi radio broadcast, sehingga agar data dapat dikirim dan diterima dengan baik, harus dicari dan
ditempatkan pada range frekuensi yang kosong. Jarak jangkauan harus kurang dari 7m antara pemancar dan penerima agar dapat mengirim data dengan baik.
4.5 Pengujian Sensor Infra Red
Pada pengujian infra red ini dilakukan dengan cara menyimpan salah satu benda yang dapat menghalangi pancaran dari infra red tersebut, sehingga output
dari sensor ini dapat dibedakan pada saat kondisi terhalang dan tidak terhalang.
Tabel 4.3 Output Infra Red terhadap Tegangan
Kondisi Output Tegangan Logika
Terhalang 0.034 Vdc 0 (Low)
Tidak terhalang 3.8 Vdc 1 (High)
Jarak jangkauan infra red ini berada pada 50 Cm dari pemancar, ketika
jarak tersebut melebihi jarak jangkauan maka sensor infra red tidak dapat mendeteksi adanya halangan.
Analisa
Sensor infra red ini bekerja berdasarkan pada kondisi terhalang atau tidaknya pancaran sinar infra red dari pemancar ke penerima infra red. Daya
pancar dari pemancar infra red ini ditentukan oleh supply tegangan dan arus yang masuk ke rangkaian pemancar infra red
4.6 Pengujian Sensor PIR
Benda yang dapat memancarkan panas berarti memancarkan radiasi infra merah. Benda-benda ini termasuk makhluk hidup seperti binatang dan tubuh
manusia. Radiasi infra merah yang dipancarkan inilah yang menjadi sumber pendeteksian bagi detektor panas yang memanfaatkan radiasi infra merah.
Pada pengujian sensor PIR ini dilakukan terhadap gerakan pada manusia,
untuk jarak kurang dari 15cm dilakukan terhadap gerakan pada telapak tangan. Tabel 4.4 Pengukuran Tegangan Output Pada Sensor PIR
No Jarak Tegangan Output Logika Keterangan
1 10 cm 3.78 Vdc 1 Terdeteksi
Keterangan : objek penelitian dilakukan pada gerakan manusia
Untuk pengukuran sensor PIR terhadap binatang, dalam pengukuran ini dilakukan pada seekor kucing, dengan jarak 1 meter dan 5x pengujian, maka
sensor hanya dapat mendeteksi 2x.
Analisa
Sensitifitas sensor PIR ini lebih akurat untuk sensor gerak pada manusia
dengan delay pembacaan sensor dapat diatur pada modul sensor PIR tersebut. Jarak jangkauan sensor ini dapat mendeteksi dengan baik dengan jarak maksimal
6.3 meter. Output dari sensor ini berupa tegangan High Low sehingga dapat memudahkan dalam pemrograman pada mikrokontroler.
4.7 Pengujian Driver Motor L298
Untuk membuktikan tabel kebenaran IC driver motor L298 maka telah dilakukan pengukuran tegangan input dan output untuk masing-masing motor.
Pembuktiaan dilakukan dengan mengubah-ubah logika kedua enable dan keempat input, dan tegangan suplai yang diberikan sebesar 5Vdc. Hasilnya
Tabel 4.5 Data Hasil Pengukuran Driver Motor L298 Untuk Motor A
Enable_a Plus_a Minus_a Out1 Out2 Keterangan
1 0 0 0 0 Diam
dan minus_a. motor A ini digunakan sebagai penggerak pintu gerbang.
Sedangkan menggerakkan pintu garasi digunakan motor B , hasilnya
ditunjukan pada tabel berikut :
Tabel 4.6 Data Hasil Pengukuran Driver Motor L298 Untuk Motor B
Enable_b Plus_b Minus_b Out1 Out2 Keterangan
5Vdc 0 0 0 0 Diam memungkinkan untuk menghidupkan motor salah satu saja secara bergantian, karena pada rangkaian driver motor ini dibangun oleh beberapa diode dan
4.8 Pengujian Keseluruhan
Pada pengujian ini dilakukan dengan cara menjalankan semua sistem keseluruhan mulai dari catu daya, modulator dan demodulator FSK, pemancar dan
penerima FM, sensor Infra red, sensor PIR, serta driver motor.
Gambar 4.10 Prototipe Keseluruhan
Pada pengujian ini sistem bekerja sesuai dengan penekanan tombol pada
garasi ini berada pada jangkauan maksimal 6.8 meter.
Pada pengujian ini didapat bahwa data yang dikirim dan diterima mikrokontroler setelah melewati proses modulasi dan demodulasi adalah berupa
data High Low, maka pada mikrokontroler harus dilakukan pengkodean data biner untuk membedakan data masukan High Low tersebut sehingga dapat mengatur empat kondisi pada sistem.
Gambar 4.11 Data Biner Pada Remote
Tabel 4.7 Penekanan Pada Tombol Remote
Tombol Bit Yang Dikirim Keterangan
Tabel 4.8 Kebenaran Pintu Gerbang Enable_a Plus_a Minus_a
0 0 1 0 1 1 0 Tutup Pintu Gerbang
Tabel 4.9 Kebenaran Pintu Garasi
Switch Enable_b Plus_b Minus_b
0 0 1 1 1 0 Tutup Pintu Garasi
Algoritma yang ditanam pada mikrokontroler dapat berfungsi sesuai
dengan perancangan, dimana untuk mengetahui tombol yang ditekan maka dilakukan penentuan data biner, sehingga tidak terjadi kesalahan pembacaan pada mikrokontroler. Data biner ini dapat mengkondisikan satu output data High Low
59
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Modulator FSK pada sistem ini hanya dapat mengirim dan menerima data
bit/biner yang diberikan sebuah mikrokontroler, dikarenakan modulator FSK ini hanya mendeteksi data 0 volt dan 5 volt.
Arah antena dapat mempengaruhi data input dan output pada sistem
modulasi dan demodulasi FSK karena pemancar yang digunakan hanya memiliki daya pancar 300mWatt.
Untuk jarak jangkauan yang lebih jauh maka dibutuhkan suatu pemancar
FM yang memiliki daya pancar yang lebih tinggi pula.
Sistem buka tutup pintu gerbang dan garasi dapat bekerja sesuai dengan
algoritma yang tertanam pada mikrokontroler.
5.2 Saran
Pada catu daya, IC regulator untuk motor DC disarankan dihubungkan
terpisah dengan rangkaian lainnya.
Sistem Modulasi FSK diharapkan dapat mengirim sebuah data karakter. Sistem buka tutup pintu gerbang dan garasi ini diharapkan dapat
Dapat menambahkan sebuah tombol pembuka pintu untuk gerbang dan
garasi pada sistem agar pintu dapat dioperasikan, tanpa menggunakan remote.
Gerakan pada motor lebih diperhalus lagi dengan penggunaan PWM pada
program mikrokontroler
Pada bagian pemancar, frekuensi yang dipakai pada range tertentu dapat di
kunci dengan menggunakan rangkaian PLL (phase lock loop).
Baterai pada remote pengendali dapat diganti dengan baterai type lain
dengan ketentuan tegangan yang dihasilkan sekitar 12Vdc.
61
DAFTAR PUSTAKA
[1] Modul Praktikum Telekomunikasi 2, Bandung, Unikom
[2] Modul Praktikum Telekomunikasi 2, Bandung, Unikom
[3] Sutrisno, Elektronika Teori dan Penerapannya jilid 1, Bandung, ITB
[4] A.WIKIPEDIA. (2010, MARET 17). Dipetik Juli 18, 2011, dari www.id.wikipedia.org http://www.id.wikipedia.org/wiki/Modulasi
[5] Malvino, A. P. (2003). Prinsip-Prinsip Elektronika. Jakarta: Salemba Teknika.
[6] Alldatasheet. XR2206. Diakses Juli 22, 2011, dari www.jaycar.com.au
CV – Ervin Saeful Anwar
ERVIN SAEFUL ANWAR
Jl. IR. H. Juanda Gg. H. Syamsuri No.D54 RT.03/14 Selakopi-Cianjur 43211 Phone : 085213960223 e-mail : ervin.saeful.anwar@gmail.com
PERSONAL DETAILS
Full Name : Ervin Saeful Anwar Place of Birth : Cianjur
Current Address : Jl. Kebon Bibit Barat I No.8 RT.03/10 Tamansari-Bandung
Phone / Mobile Phone : 085213960223
Email : ervin.saeful.anwar@gmail.com
Permanent Address : Jl. IR. H. Juanda Gg. H. Syamsuri No.D54 RT.03/14 Selakopi-Cianjur 43211
FORMAL EDUCATION
University : UNIKOM
Faculty : Faculty. Technical and Computer Science Departement : Electrical Engineering
ID : 13107013
CV – Ervin Saeful Anwar Language
Language Speak Read Write
Engish Good Good Good
Bahasa Indonesia Excellent Very Good Very Good
Computer
