Alat Otomatisasi Pemanasan Mesin Kendaraan Bermotor

BAB II
LANDASAN TEORI
Regulator LM2576
Regulator LM 2576 adalah regulator dengan kemampuan switching.
Regulator ini biasanya digunakan untuk menghasilkan output yang akurat.
LM2576 sendiri mampu bekerja pada arus rata – rata yang mencapai 3A.
Regulator jenis ini adalah regulator yang bekerja untuk mengkonversikan
tegangan DC ke DC.
LM2576 merupakan sebuah regulator yang biasanya digunakan pada alat
komunikasi. LM2576 mempunyai bermacam-macam keluaran tegangan yaitu 3,3
V, 5 V, 12 V, dan versi adjustable. Dalam pembuatan alat ini, digunakan
LM2576 dengan keluaran tegangan 5 V. LM2576 bekerja dengan menggunakan
prinsip switching power supply. LM2576 sendiri memiliki dua buah packaging
yaitu TO-220-5 dan TO-263-5. Namun demikian pada rancangan ini digunakan
tipe packaging TO-220-5. Pada Gambar 2.1 ini adalah bentuk fisik LM2576 dan
konfigurasi pin – pin yang dimilikinya.
Gambar 2.1 Konfigurasi pin LM2576
Sementara itu spesifikasi manufaktur dan elektrik yang dimiliki oleh
LM2576 ditunjukan pada tabel 2.1 dan 2.2 di bawah ini.
4
Tabel 2.1 Spesifikasi manufaktur LM2576
Tabel 2.2 Spesifikasi elektrik LM2576
Mikrokontroler ATMEGA32
Mikrokontroler ATMEGA32 mempunyai kapasitas memori program
besar, SRAM internal besar, EEPROM, dan kemampuan khusus. Mikrokontroler
ATMEGA32 adalah sebuah mikrokontroler 8-bit AVR yang rendah dalam
penggunaan daya dan memiliki performa kerja yang tinggi. ATMEGA32
5
mempunyai kapasitas 32 kilobit memori program, 1024 bit EEPROM, dan 2
kilobit SRAM internal. Kemampuan khusus dari ATMEGA 32, yaitu mempunyai
2 timer-8 bit, 1 timer 16-bit, Real Time Counter dengan osilator yang terpisah, 8
kanal ADC 10-bit, TW1, USART, SPI, Watchdog Timer, analog comparator, dan
sleep mode. ATMEGA32 membutuhkan sumber tegangan yang berkisar antara 4,5
hingga 5,5 V untuk menjalankan fungsinya. Kristal yang dapat digunakan pada
ATMEGA32 berkisar antara 0-16 MHz. Konfigurasi pin ATMEGA32 disajikan
pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Konfigurasi Pin ATMEGA32
Dari Gambar 2.2. dapat dijelaskan cara kerja fungsional masing – masing pin,
yaitu :
VCC merupakan pin masukan positif catu daya. Setiap peralatan elektronika digital
tentunya butuh sumber catu daya yang umumnya sebesar 5V, itulah sebabnya di
PCB kit mikrokontroller selalu ada ICregulator 5V.
GND sebagai pin Ground.
Port.A (PAO..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan dapat diprogram sebagai pin
masukan ADC.
Port B (PBO..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu
Tirner/Counter, Komparator analog, dan SPI.
6
Port C (PCO..PC7) merupakan pin I/0 dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI,
komparator analog, dan Timer Osilator.
Port D (PDO..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu
komparator analog, interupsi eksternal dan komunikasi serial.
Reset merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroller.
XTAL 1 dan XTAL 2 sebagai pin masukan clock ekstemal. Suatu mikrokontroler
membutuhkan sumber detak (clock) agar dapat mengeksekusi instruksi yang ada di
memori. Semakin tinggi nilai kristalnya, maka semakin cepat mikrokontroller
tersebut.
AVCC sebagai pin masukan tegangan untuk ADC.
AREF sebagai pin masukan tegangan referensi.
RTC DS 1307
RTC DS1307 adalah IC serial Real Time Clock (RTC) di mana alamat
dan data ditransmisikan secara serial melalui sebuah jalur data dua arah I2C. Oleh
karena menggunakan jalur data I2C, maka hanya memerlukan dua buah pin saja
untuk sarana komunikasi yaitu pin untuk data dan pin untuk sinyal clock. Real
Time Clock (RTC) berfungsi untuk menyimpan data-data waktu berupa: detik,
menit, jam, tanggal, bulan, dan tahun. RTC yang digunakan dalam pembuatan
penelitian ini adalah RTC tipe DS1307. Gambar Pinout dari RTC DS1307 disajikan
pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Pinout RTC DS 1307
7
Catatan waktu (clock) yang dihasilkan berupa informasi: detik, menit,
jam, hari, tanggal, bulan, dan tahun. Saat akhir bulan RTC DS1307 secara
otomatis akan disesuaikan untuk bulan dengan hari kurang dari 31, termasuk juga
adanya penyesuaian untuk tahun. Clock tersebut beroperasi dalam 24 jam atau
format 12 jam dengan tambahan adanya AM/PM. Berikut ini adalah fitur-fitur
yang terdapat pada RTC DS1307:
1.
56-byte, battery-backed, RAM nonvolatile (NV) RAM untuk penyimpanan
2.
Antarmuka serial Two-wire (I2C)
3.
Sinyal luaran gelombang-kotak terprogram (Programmable squarewave)
4.
Deteksi otomatis kegagalan-daya (powerfail) dan rangkaian switch
5.
Konsumsi daya kurang daripada 500nA menggunakan mode baterai cadangan
dengan operasional osilator
6.
Tersedia fitur industri dengan ketahanan terhadap perubahan suhu dari -40
hingga +85°C
Wavecom M 1206 B
Wavecom GPRS M1206B adalah sebuah modul yang dapat digunakan sebagai
komunikasi via wireless GSM. Dengan alat ini kita dapat dengan mudah mengirimkan
data berupa SMS atau data GPRS. Wavecom dapat dihubungkan dengan computer
dengan menggunakan komunikasi data serial RS 232. Dengan menggunakan ATCommand sebagai perintah untuk mengirimkan data.
Di sini mikrokontroler dipake sebagai pengatur kapan ke nomor mana SMS
akan dikirim serta isi SMS yg mau dikirim. Kita membutuhkan modem GPRS M1206B
sebagai penghubung ke jaringan GSM.
Mikrokontroller mengirimkan perintah AT-Command ke M1206 B lewat
komunikasi serial RS232. Lalu modem GSM ini akan mengirim data sesuai dengan ATCommand yg diterimanya.
1.
AT-command
8
AT-Command adalah perintah yang dapat diberikan kepada handphone atau
GSM/CDMA modem untuk melakukan sesuatu hal, termasuk untuk mengirim dan
menerima SMS. Dengan memprogram pemberian perintah ini di dalam komputer atau
mikrokontroler maka perangkat didapat melakukan pengiriman atau penerimaan SMS
secara otomatis untuk mencapai tujuan tertentu.
Komputer ataupun mikrokontroler dapat memberikan perintah AT-Command
melalui hubungan kabel data serial ataupun bluetooth. Dinamakan AT-Command karena
semua perintah diawali dengan karakter A dan T. Berikut perintah AT-Command :
Tabel 2.3 Perintah-perintah pada AT-Command dan fungsinya
Perintah
Fungsi
AT+CMGR
Cek tipe modem
AT+CGSN
Cek IMEI Modem
AT+CGMI
Cek pabrikasi Modem
AT+CSQ
Cek ketersediaan sinyal
AT+CMGS=”no_telpon”
Perintah mengirim SMS
2.
Komunikasi serial
Komunikasi serial adalah sebuah komunikasi dimana pengiriman data
dilakukan per bit. Data yang ditransmisikan pada format transmisi satu byte dalam
komunikasi serial adalah 8 bit. Sistem transmisi sinyal RS232 ini menggunakan
level tegangan dengan sistem common (power ground). Sebelum data tersebut
ditransmisikan maka akan diawali oleh start bit dengan logika 0 (0 Volt),
kemudian 8 bit data dan diakhiri oleh satu stop bit dengan logika 1 (5 Volt).
1.
Konektor serial
9
RS232 memiliki dua jenis konektor, yaitu konektor dengan pin 9 yaitu
DB9 dan konektor dengan pin 25 yaitu DB25. Tampilan kedua konektor tersebut
dapat dilihat pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 DB 9 (kiri) dan DB 25 (kanan)
Sesuai dengan namanya pada Gambar 2.4 DB9 memiliki sembilan buah kaki.
Sementara itu, DB 25 memiliki 25 buah kaki. Berdasarkan pada tampilan konektor DB9
dan DB25 diatas, pada tabel 2.4 berikut ini adalah konfigurasi pada setiap kaki yang
dimilikinya.
Berdasarkan tabel 2.4, untuk melakukan komunikasi serial, hanya tiga pin dari
konektor RS232 yang digunakan, yaitu TD (Transmit Data), RD (Receive Data), dan GND
(Signal Ground). Dalam komunikasi serial ini, ada beberapa hal yang perlu untuk
diperhatikan antara lain:
1. Port number
: kabel serial yang digunakan berada pada COM nomor berapa
karena dalam satu PC ada lebih dari satu COM.
2. Baudrate : kecepatan pengiriman data yang dimiliki oleh device
yang
disambungkan secara serial. Baudrate pada masing-masing device berbeda, antara
300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, dan 115200. Contohnya
baudrate modul GSM yang digunakan pada tugas akhir ini adalah 115200.
3. Parity
: parity yang digunakan adalah none, odd, mark, atau even.
4. Size
: byte size data yang akan dikirimkan apakah 7 bit atau 8 bit.
5. Stop Bits
: stop bit yang dimiliki 1 ataukah 2.
10
Tabel 2.4 Konfigurasi dan fungsi PIN serial
1.
Max 232
Pada saat melakukan komunikasi dengan mikrokontroler level tegangan pada
RS232 perlu diubah menjadi level yang lebih rendah pada tipe 3.3 atau 5 volt. Serial RS
232 dengan tegangan 24V yang dikomunikasikan dengan tegangan -15 sampai +15 volt
11
untuk tinggi dan rendah. Sementara itu untuk IC TTL logic operasinya terdapat pada level
tegangan 0V dan +5V. Bahkan pada perkembangannya banyak yang bekerja pada
tegangan 0V dan +3V atau lebih rendah.
Tabel 2.5 Range tegangan Rs.232
Pada tabel 2.5 terdapat level tegangan yang digunakan oleh mikrokontroler
memiliki perbedaan yang sangat jauh dengan level tegangan yang dimiliki oleh RS232
karena itu digunakan max 232 sebagai pengubah tegangan yang keluar dari DB 9 Pada
Gambar 2.5 adalah Gambar bentuk fisik pin IC max 232.
Gambar 2.5 Penampang fisik max 232
Berdasarkan pada Gambar 2.5 pada Gambar 2.6 adalah konfigurasi lengkap
pin – pin pada max 232 dan pada tipe operasi yang ada pada max 232.
12
Gambar 2.6 Konfigurasi pin dan tipe operasi sirkuit max 232
Gambar 2.7 Skematik serial max 232 terhadap DB 9 dan mikrokontroler
Max 232 yang terdapat pada Gambar 2.7 akan berhubungan dengan DB 9 yang
membawa input tegangan dari sistem luar dan menghubungkannya dengan
mikrokontroler.
13
2.
Relay
Relay adalah sebuah alat elektromagnetik yang dapat mengubah kontakkontak saklar sewaktu alat ini menerima sinyal listrik Bentuk fisik relay disajikan
pada Gambar 2.8.
Gambar 2.8 Bentuk Fisik Relay
Pada pembuatan alat dalam penelitian ini digunakan relay tipe Single
Pole Double Throw (SPDT) yang mempunyai 5 buah pin. Dua (2) pin digunakan
sebagai coil, 1 pin sebagai common (COMx), Normally Open (NOx) dan Normally
Closed (NCx). Relay tipe SPDT disajikan pada Gambar 2.9.
Gambar 2.9 Relay Tipe SPDT
Adapun spesifikasi hardware yang dipunyai oleh DT-I/O relay Board
yang digunakan adalah:
Mempunyai tegangan kerja yang bervariasi antara 5 – 24 VDC (bergantung
1.
tipe).
1.
Contact rating (besar arus dan tegangan yang dapat dilewatkan ke terminal
relay terdapat pada bodi relay).
2.
Input logika pada konektor input header ber-level tegangan TTL atau CMOS.
1.
Pengapian Baterai
14
Sistem ini terdapat pada mesin yang mempunyai sistem kelistrikan
dimana baterai sebagai sumber tegangan sehingga mesin tidak dapat dihidupkan
tanpa baterai (Gambar 2.10). Hampir semua baterai menyediakan arus listrik
tegangan rendah (12V) untuk sistem pengapian. Arus listrik DC (Direct Current)
dihasilkan dari baterai (Accumulator). Baterai tidak menghasilkan arus listrik,
tetapi dapat menyimpan arus listrik melalui proses kimia. Pada umumnya baterai
yang digunakan pada sepeda motor ada dua jenis, yaitu baterai 6V dan 12V. Di
dalam baterai terdapat sel-sel yang jumlahnya menyesuaikan jenis baterai,
misalnya baterai 6V mempunyai tiga buah sel (masing-masing sel menghasilkan
tegangan ±2,1V) dan baterai 12V mempunyai 6 buah sel yang berhubungan
secara seri. Pada setiap sel terdiri dari dua buah pelat yaitu pelat positif dan pelat
negatif yang terbuat dari timbal atau timah hitam (Pb) dan disusun bersebelahan
antara pelat positif dan pelat negatif. Di antara pelat-pelat tersebut, dipasang
pemisah (separator) non konduktor dengan jumlah pelat negatif lebih banyak
daripada pelat positif untuk setiap selnya.
Gambar 2.10 Konstruksi Baterai (Accumulator)
2.
Kunci Kontak
Pada sistem pengapian, kunci kontak (Gambar 2.11) diperlukan untuk
memutus-hubungkan rangkaian tegangan baterai ke koil pengapian terminal saat
15
menghidupkan atau mematikan mesin. Jika kunci kontak posisi ON, maka arus dari
baterai akan mengalir ke terminal positif koil pengapian dan tegangan primer sistem
pengapian siap untuk bekerja (Gambar 2.12). Koil pengapian berfungsi untuk mengubah
tegangan rendah dari baterai (12V) menjadi sumber tegangan tinggi (10kV) yang
diperlukan untuk menghasilkan loncatan bunga api yang kuat pada celah busi dalam
sistem pengapian.
Gambar 2.11 Kunci Kontak
Gambar 2.12 Alur Arus pada saat Kunci Kontak Posisi ON
16