BAB III PERANCANGAN DAN CARA KERJA RANGKAIAN

BAB III
PERANCANGAN DAN CARA KERJA RANGKAIAN
3.1 Diagram Blok Rangkaian Secara Detail
Pada rangkaian yang penulis buat berdasarkan cara kerja rangkaian secara
keseluruhan penulis membagi rangkaian menjadi tiga blok yaitu blok pemberi
sinyal yang berfungsi sebagai pemberi sinyal masukan berupa arus, blok pengolah
sebagai pengolah sinyal masukan berupa arus yang merupakan rangkaian
Mikrokontroller AT89S51 dan blok pemberi informasi berupa sinyal keluaran
dalam bentuk petunjuk berupa kipas angin, 7_Segment dan Buzzer.
Gambar 3.1 Diagram blok Detail
Pada gambar 3.1 uraian blok diagram diatas , penulis akan menguraikan
cara kerja rangkaian sebagai berikut :
Gambar 3.2 Diagram Blok Rangkaian
22
23
Dari cara kerja sistem secara keseluruhan, maka dapat di uraikan fungsi
umum tiap-tiap blok rangkaian adalah sebagai berikut :
a.
Sensor
•
Sensor Phototransistor
Berfungsi untuk mendeteksi jumlah orang yang masuk dan jumlah orang
yang keluar ( sebagai input untuk mikrokontroller).
•
Sensor Suhu LM35
Berfungsi untuk mendeteksi suhu di dalam ruangan dan meneruskan ke
mikrokontroller.
b.
Mikrokontroller
Berfungsi untuk mengendalikan motor penggerak / kipas angin,
7_segment dan buzzer berdasarkan sinyal masukan dari sensor
phototransistor dan sensor suhu (sebagai proses).
c.
Motor Penggerak / Kipas Angin, 7_segment dan Buzzer
Berfungsi untuk sebgai output jika suhu di dalam ruangan berubah sesuai
dengan suhu maksimum ataupun suhu minimun yang telah ditentukan di
dalam mikrokontroller dan juga sebagai indikator bahwa ada seseorang
yang masuk dan keluar ruangan..
3.1.1
Blok Catu daya
Catu daya berfungsi untuk memberikan suplai tegangan, khususnya ke IC
mikrokontroler AT89S51, catu daya yang di gunakan adalah 5 Volt dc. Untuk
menurunkan tegangan trafo dari 12 V menjadi 5 V maka di gunakan IC voltage
regulator LM7805. Pada rangkaian catu daya, dioda 1N4002 berfungsi sebagai
penyearah gelombang penuh dari ac ke dc dengan arus sebesar 1 Ampere,
sedangkan kapasitor 50µF dan
berfungsi sebagai filter tegangan dc atau
penghalus pulsa-pulsa tegangan yang dihasilkan oleh dioda penyearah. Skema
rangkaian catu daya di perlihatkan pada Gambar 3.3.
24
Gambar 3.3 Skema rangkaian catu daya dengan output +5V
3.1.2
Blok Pemberi Sinyal (Input)
Pada Blok Pemberi Sinyal (input) sensor yang digunakan adalah sensor
Phototransistor yang berfungsi untuk mendeteksi
keluar masuknya orang di
dalam suatu ruangan. Sensor Phototransistor digunakan untuk menerima
gelombang cahaya yang berasal dari LED infrared yang mengeluarkan gelombang
cahaya. Pada rangkaian sensor ini menggunakan suatu IC LM 324 sebagai
pengolah yang akan Skema rangkaian sensor phototransistor di perlihatkan pada
Gambar 3.4.
Gambar 3.4 Skema rangkaian sensor Phototransistor
Rangkaian sensor ini terdiri dari dua buah LED infrared dan dua buah
sensor phototransistor, kedua phototransistor tersebut di pasang secara
25
berdampingan sedemikian rupa sehingga jika ada orang yang memasuki ruangan,
sensor 1 akan di lewati terlebih dahulu dan sebaliknya sensor 2 akan terlewati
dahulu jika ada orang yang keluar dari ruangan. Keluarannya akan bernilai 0 V
apabila sensor tidak terhalang oleh suatu benda/orang dan sebaliknya keluaran
(output) akan bernilai 5 V apabila sensor terhalang oleh suatu benda/orang. Pada
rangkaian ini juga dipasang variabel resistor (trimpot) 20 KOhm yang berfungsi
untuk mengatur sensitivitas dari sensor, agar kedua level masukan antara sensor
pertama dan sensor kedua sama besar nilainya.
Gambar 3.5 Skema rangkaian sensor suhu LM35
3.1.3 Blok Pengendali (control)
Dalam hal ini cara kerja mikrokontroler AT89S51 hampir sama dengan otak
manusia, mikrokontroler akan mengendalikan seluruh rangkaian. Agar dapat
mengerjakan suatu perintah maka mikrokontroler harus diisi program dahulu.
Mikrokontroler AT89S51 hanya memerlukan tambahan 3 kapasitor, 1 resistor dan
1 kristal serta catu daya 5 Volt. Kristal dengan frekuensi 11,0592MHz dan dua
buah kapasitor 33pF di pakai untuk melengkapi rangkaian oscillator.
Pembentuk clock yang menentukan kecepatan kerja mikrokontroler.
Kapasitor 10µF dan resistor 10 KOhm di pakai untuk membentuk rangkaian reset
dimana rangkaian ini pada saat pertama kali catu daya di hidupkan, akan mereset
26
rangkaian mikrokontroler sehingga program di pastikan akan bekerja dari awal.
Prinsip kerja rangkaian reset adalah proses pengisian kapasitor yang di tunda oleh
sebuah resistor sehingga pada saat pengisian kapasitor akan terjadi proses keadaan
dari tegangan rendah (low) ke tegangan tinggi (high), keadaan inilah yang akan
mereset rangkaian mikrokontroler. Port 0 mikrokontroler AT89S51 merupakan
keluaran untuk alamat (address AD0-AD7) tidak mempunyai tahanan yang
terhubung ke Vcc, seperti pada konstruksi port-port yang lain. Pada saat port 0 di
pakai sebagai port output tegangan pada kaki P0.x tidak mungkin menjadi high
(tegangan ambang), untuk mengatasi hal ini maka harus di pasangkan tahanan ke
Vcc diluar chip IC mikrokontroler. Skema rangkaian mikrokontroler AT89S51
diperlihatkan pada Gambar 3.6.
Gambar 3.6 Skema rangkaian mikrokontroller AT89S51
27
3.1.4 Blok Pemberi Informasi (Output)
a. Blok Sevent Segment
Anoda (CA) pada 7_segment, karena register Port 2 (P2) panjangnya 8 bit,
maka dapat digunakan untuk ‘saklar’ ke 2 buah 7_segment. Konfigurasi saklar
menggunakan transistor 2N2907 dengan rangkaian LED driver dari 7_segment
diperlihatkan pada Gambar 3.7.
Gambar 3.7 Rangkaian buzzer dan driver dari 7_segment.
Sesuai dengan gambar rangkaian pada gambar 3.7, agar ada arus yang
mengalir dari Vcc ke CA maka P2.n harus di beri logika ‘0’ atau ‘low’ sehingga
transistor menjadi ON (kondisi jenuh) dan mengalirkan arus dari Vcc ke CA. Data
tampilan 7_segment di kirimkan melalui Port 0, karena menggunakan konfigurasi
7_segment CA (Common Anoda) maka untuk menyalakan LED pada 7-segment
harus di kirim juga logika ‘0’ atau ‘low’.
28
b. Blok Buzzer
Pada alat ini buzzer berfungsi untuk indikator bunyi atau penanda apabila
ada orang masuk atau orang keluar ruangan. Buzzer terhubung pada port 0.7
mikrokontroler, rangkaian buzzer menggunakan transistor A733 (general
purpose), pada dasarnya, buzzer di hubungkan ke tegangan Vcc 5 Volt (dengan
batasan arus oleh resistor 47 ohm), karena adanya transistor, maka buzzer
mendapatkan arus atau tidaknya tergantung dari kondisi transistor saat itu, jika
transistor ON ( karena adanya arus low pada basis, dengan pemberian logika ‘0’),
maka buzzer mendapat tegangan Vcc, namun sebaliknya jika transistor OFF
(karena adanya arus high pada basis, dengan pemberian logika ‘1’), maka buzzer
juga OFF. Skema rangkaian buzzer di pelihatkan pada Gambar 3.8.
Gambar 3.8 Skema rangkaian buzzer.
Tahanan 2,2 KOhm pada kaki basis transistor berfungsi sebagai pembatas
arus yang masuk melalui basis. Jika tegangan input sebesar +5 V di berikan, maka
arus basis dapat di hitung :
Tabel 3.1 Rumus Perhitungan Arus buzzer