BAB III PERANCANGAN RANGKAIAN

27 BAB III
PERANCANGAN RANGKAIAN
3.1
Tujuan Perancangan
Tujuan dari perancangan adalah untuk memudahkan pembuatan
alat dimana perancangan merupakan acuan dasar yang meliputi perancangan
yang meliputi rangkaian kelistrikan dari komponen juga dilakukan
pemilihan rangkaian, perhitungan komponen, pemilihan komponen dan
perakitan. Hal ini dilakukan untuk mempermudah dalam pencarian
kesalahan jika ternyata ditemukan kegagalan. Komponen yang dipilih sesuai
dengan fungsi yang diperlukan dan banyak tersedia di pasaran. Perancangan
ini tentunya juga termasuk perancangan kode program untuk mikrokontroler
sehingga sisyem dapat bekerja sesuai yang diinginkan . Dengan demikian
diharapkan alat yang dibuat dapat berfungsi optimal sesuai dengan
parameter yang diharapkan.
3.2
Diagram Blok, Rangkaian Lengkap Dan Cara Kerja
LDR LED Mikrokontroler RTC ( DS1307 ) ATmega 8535 LCD Switch Jam Gambar 3.1 Diagram Blok
28 Cara kerja:
Pada diagram blok diatas memperlihatkan alur output dan input
dari mikrokontroler sehingga dipastikan mikrokontroler sebagai pusat
pemerosesan utama sistem. Mikrokontroler menerima masukan-masukan
data dari sensor dan switch termasuk IC RTC yang akan diproses untuk
menghasilkan output yang diinginkan.
Sensor akan memberikan nilai tertentu pada mikrokontroler dan
mikrokontroler akan membandingkan data tersebut dengan parameter nilai
yang telah di set. Mikrokontroler akan memberikan atau mengeluarkan
output sesuai dengan perameter nilai yang sudah ada.
Output nya ialah penyalaan lampu dan tampilan pada LCD. Jika
sensor mencapai kondisi tertentu maka lampu akan menyala secara
otomatis. LCD pada hal ini berfungsi sebagai tampilan data pada sensor yg
akan ditampilkan, sehingga perubahan nilainya dapat dipantau.
Gambar 3.2 Rankaian Lengkap Alat
29 3.3
Perancangan Rangkaian Komponen
Pada bagian ini akan diuraikan rangkaian utama dari sistem secara
terpisah sehingga fungsi nya dapat dipahami. Penjelasan rangkaian
dibatasi hanya pada fungsi dan parameter rangkaian yang seperlunya saja.
3.3.1
Rangkaian Catu Daya
Gambar 3.3 Rangkaian Catu Daya
Ket : c1, c2 = 470 uF
R1
= 390 R
U1
= IC regulator 7805
Rangkaian catu daya ialah rangkaian yang memberikan daya pada
komponen-komponen. Pada rangkaian diatas sumber awal ialah tegangan
sebesar 9-12 volt. Setelah melewati sistem rangkaian meka tegangan yang
dihasilkan ialah 5 volt. Tegangan inilah yang diperlukan untuk sumber
catu daya utama mikrokontroler.
Ic 7805 ialah ic regulator untuk mendapatkan tegangan sebesar 5
volt.tegangan masukan harus lebih tinggi dari tegangan keluaran untuk
mendapatkan output 5 volt. Ic ini merupakan jenis regulator linear dimana
arus masukan akan sama dengan arus keluaran. Arus maksimum ialah
sebesar 1 A. Kapasitor berfungsi sebagai penstabil tegangan.Rangkaian
dilengkapi dengan lampu indikator yang akan menyala jika catu daya
bekerja.
30 Gambar 3.4 IC7805 dan Battery 9 Volt
3.3.2
Rangkaian Minimum AVR ATmega 8535
Gambar 3.5 Rangkaian minimum Mikrokontroler
31 Rangkain
diatas
ialah
rangkaian
minimum
dari
sebuah
mikrokontroler dengan external oscillator. Mikrokontroler Atmega 8535
membutuhkan sumber tegangan sebesar 5 volt untuk dapat bekerja dengan
baik.Pin xtal 1 & 2 merupakan pin masukan clock external.
Keterangan gambar :
C1
= 18 pF
C2
= 18 pF
A1 ( xtal )
= 4 mhz
Gambar 3.6 Atmega 8535 dan Kristal
3.3.3
Rankaian LED
Gambar 3.7 Rangkaian LED
32 Rangkaian LED disini jika diaplikasikan pada kendaraan
merupakan lampu depan. LED yang digunakan ialah LED 5 mm. Tapi
tidak menutup kemungkinan menggunakan lampu LED jenis lain.
Penggunaan LED sangat efektif untuk penghematan daya listrik
karena LED mengkonsumsi listrik cukup rendah dibandingkan lampu jenis
lain. Sangat edfektif pada kendaraan roda empat jika menggunakan LED
super bright untuk pencahayaan maksimal tapi tetap lebih hemat jika
dibandingkan lampu standart pada kendaraan roda empat.
Gambar 3.8 LED
3.3.4
Rangkain LCD
LCD digunakan untuk menampilkan data sinyal atau output
voltage dari rangkaian sensor LDR dan tingkat kecerlangan sinar matahari
juga untuk menampilkan jam secara actual.
33 Gambar 3.9 Rangkaian LCD
LCD sangat mudah dihubungkan pada mikrokontroler ATmega
8535. Terdapat 16 pin pada LCD yang dihubungkan pada port
mikrokontroler pada port yang sama. LCD yang digunakan ialah LCD 2 x
16. Rangkaian yang digunakan adalah rangkaian standar yang umum
digunakan. Untuk bit data digunakan mode 4 bit, dimana pin yang
digunakan untuk data hanya pin 11 s/d 14 Berikut ialah keterangan dari
tiap PIN LCD :
1. VSS ( Ground voltage )
2. VCC ( +5 volt )
3. VEE ( Contrast voltage )
4. RS ( Register select )
a. 0 = Instruction register
b. 1 = Data register
5. R/W ( Read/Write )
34 a. 0 = write mode
b. 1 = Read mode
6. E ( Enable )
a. 0 = Start to lacht data to LCD character
b. 1 = Disable
7 s/d 14 = Data bit 0 s\d 7
15. BPL ( Back plane light )
16. GND (Ground voltage )
Gambar 3.10 LCD 2x16
3.3.5
Rangkaian LDR
Gambar 3.11 LDR dan simbolnya
35 Gambar 3.12 Rangkaian LDR
Rangkaian LDR terdiri dari sebuah tahanan dan sensor LDR ( light
dependent resistor ). Sensor LDR sejatinya ialah resistor jenis variable
value, dimana perubahan nilai tahanan nya bergantung dari banyak nya
cahaya yang mengenainya.
Ω
0
Kuantitas cahaya
Gambar 3.13 Sifat LDR
Semakin banyak cahaya yang menerpanya maka nilai tahanannya
akan semakin rendah begitu juga sebaliknya, semakin sedikit cahaya yang
ada, maka nilai tahanan nya semakin tinggi.
36 Fungsi dari rangkaian LDR ini ialah untuk memberikan data
terhadap kondisi pencahayaan lingkungan yang akan diproses untuk
menghidupkan lampu.\
Berikut ialah data hasil pengukuran pada rangkaian LDR dengan
AVO Meter pada PORT A0 untuk tegangan.
-
Hasil tes LDR ( Tahanan sensor ) :
Kondisi gelap total
= lebih dari 2 MΩ
Kondisi siang hari
= 500 Ω s/d 1 kΩ
Sore hari
= 50 kΩ s/d 100 kΩ
Menjelang gelap
= 100 kΩ s/d 500 kΩ
Hasil tes LDR ( Tegangan ) :
-
Siang hari
Sore hari
Malam hari
3.3.6
= 0, s/d 1,7 V ( 0 s/d 370 )
= 1,8 s/d 3,4 V ( 380 s/d 700 )
= > 3,5V ( >701 )
Rangkaian Switch
Gambar 3.14 Rangkaian Switch
37 Rangkaian switch digunakan bersama-sama LCD. Terhubung pada
ground melalui sebuah switch sebagai input sinyal untuk setingan jam dan menit.
Pada rangkaian switch dipasang pull-up resistor 10 k untuk memberikan
logika 1.
3.3.6
Rangkaian RTC
Rangkaian RTC ( Real Time Clock ) ialah rangkaian yang
terdiri dari sebuah Kristal, resistor dan ic RTC DS1307. Rangkaian ini
menggunakan antarmuka I²C dengan pull-up resistor berfungsi sebagai
penghitung waktu ( hari, tanggal, bulan,jam, tahun, menit, detik ) dalam
mode 12-jam atau 24-jam hingga tahun 2100 dengan kompensasi tahun
kabisat. Pada alat yang akan dibuat hanya akan ditampilkan jam, menit dan
detik saja sesuai kebutuhan alat.
Gambar 3.15 Rangkaian RTC
Catu daya sebesar 5 volt dibutuhkan untuk menjalankan ic DS1307. Sebuah
Kristal sebesar 32,768 Mhz dibutuhkan sebagai clock external. Pin Vbat
digunakan untuk battery back-up yang bersifat optional.
38 Gambar 3.16 IC DS 1307