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