BAB III PERENCANAAN DAN REALISASI 3.1 Perancangan Blok Diaram Metode untuk pelaksanaan Program dimulai dengan mempelajari sistem pendeteksi kebocoran gas pada rumah yang akan digunakan. Dari sini dikembangkan apa saja persoalan yang timbul yaitu bagaimana sinyal dari sensor dapat mengirimkan pesan yang telah disimpan pada mikrokontroler berupa pesan tanda bahaya kepada pemilik rumah melalui perangkat HP. Selanjutnya menghidupkan buzzer atau alarm sebagai tanda kebakaran. Setelah mendefinisikan persoalan yang timbul, selanjutnya dibuat diagram blok dari system. Berdasarkan diagram blok system, dibuat skema rangkaiannya dan juga pemrograman assembler mikrokontroler. Selanjutnya membuat prototype rangkaiannya dan melakukan pengujian-pengujian. Alat ini dipasang dirumah dan menggunakan handphone sebagai media pengiriman data yang memberitahukan bahaya yang terjadi di rumah dan pengaktifan tanda bahaya. Proses kerja alat Sistem Pendeteksi Kebocoran Gas pada Rumah Berbasis Layanan Pesan Singkat dapat dijelaskan pada gambar 3.1 Diagram Blok Alat berikut ini. Sensor Gas HS-133 Solenoid LCD Buzzer/ Alarm ADC (Analog To Digital Converter) Mikrokontroler Kipas Gambar 3.1 Diagram Blok Pendeteksi Kebocoran Gas pada Rumah Berbasis Layanan Pesan Singkat 24
Sensor Gas HS-133 berfungsi untuk mendeteksi kebocoran gas dalam ruangan sehingga data akan dikirim ke ADC dan diproses oleh mikrokontroler. Blok ADC berfungsi untuk mengubah data analog menjadi data digital sehingga data dari sensor dapat dibaca oleh mikrokontroler. Blok Mikrokontroler berfungsi untuk membaca data dari ADC, mengolah data, memproses,mengaktifkan buzzer, kipas dan mengirimkan pesan singkat. Blok Kipas berfungsi untuk menetralisir kadar gas pada ruangan dengan menghembuskan udara ke dalam ruangan. Blok Buzzer berfungsi untuk indicator atau peringatan untuk menandakan adanya kebocoran gas pada ruangan. Blok LCD berfungsi untuk menampilkan aktivitas dari alat. Solenoid berfungsi untuk menutup kran apabila terjadi kebocoran gas. Pada mulanya rangkaian sensor akan mendeteksi kebocoran yang yang terjadi di tempat dimana sensor itu di tempatkan. Setelah melewati rangkaian ADC, data yang sudah berupa sinyal digital masuk ke rangkaian mikrokontroler AT89S52. AT89S52 adalah jantung dari sub system transmitter karena dari sinilah semua data yang masuk diolah dan diperintahkan untuk dikirim ke Handphone pemilik rumah. AT89S52 juga menyalakan buzzer atau alarm agar berbunyi jika sensor yang berada di rumah mendeteksi kebocoran. Untuk dapat mengendalikan aktif atau tidaknya buzzer, maka diperlukan sebuah relay. Semua data yang dikirimkan harus terlebih dahulu melewati rangkaian interface. Selanjutnya data yang telah disimpan pada mikroprosesor berupa pesan tanda bahaya akan dikirimkan melalui handphone dalam bentuk pesan singkat atau SMS kepada pemilik rumah. Semua kegiatan itu dikontrol menggunakan IC mikon yang didalamnya sudah diisikan suatu program. Apabila sensor mendeteksi gas-gas tersebut berubah secara signifikan di suatu ruangan maka sensor mengirim sinyal ke mikrokontroler. Data tersebut akan melewati rangkaian interface untuk diteruskan ke rangkaian mikrokontroler AT89S52. Mikrokontroler AT89S52 disini berfungsi untuk memberikan perintah mengaktifkan buzzer dan juga mengirim pesan ke pemilik rumah bahwa terjadi kebocoran gas. Secara garis besar alat ini terdiri dari beberapa rangkaian, yaitu : 1. Rangkaian sistem mikrokontroler AT89S52 25
2. Rangkaian ADC 3. Rangkaian buzzer 4. Rangkaian pengendali kipas 5. Kabel data serial 6. Rangkaian LCD 3.1.1 Rangkaian Sistem Mikrokontroler AT89S52 Rangkaian minimum sistem mikrokontroler AT89S52 terdiri atas rangkaian reset dan clock. Rangkaian clock berfungsi untuk memberikan frekuensi kerja pada mikrokontroler. Sedangkan rangkaian reset berfungsi untuk mereset memori program pada mikrokontroler sehingga memori program pada mikrokontroler akan kembali pada baris program mulai dari 0000H. Spesifikasi alat : - IC Mikrokontroler AT 89S52 - Tegangan suplai 12 Vdc - Kristal 11.059 MHz - Boud rate 19200 bps - Port input : P1.0, 1.1, P1.2. - Port output : P2 Mikrokontroler AT89S52 memiliki 4 buah port yang dapat diatur fungsinya. Pada alat ini port 3 difungsikan sebagai input. Sedangkan port 1 difungsikan sebagai output. Hal ini diperlihatkan pada gambar 3.2 rangkaian minimum system mikrokontroler. 26
Output Solenoid Output Kipas Buzer A T 8 9 S 5 2 Gambar 3.2 Rangkaian Minimum Sistem Mikrokontroler Rangkaian clock menentukan kecepatan eksekusi program pada mikrokontroler. Gambar 3.3 merupakan rangkaian clock dari mikrokontroler. 30 pf 30 pf 11.059 MHz XTAL 1 XTAL 2 GND Gambar 3.3 Rangkaian Clock Mikrokontroler Kristal yang digunakan pada rangkaian ini adalah 11,059 MHz. Nilai kapasitor yang digunakan pada rangkaian ini adalah 30 pf, hal ini sesuai dengan nilai yang dikehendaki dari data sheet yang dikeluarkan oleh ATMEL Corporation yaitu sebesar 20 pf sampai 40 pf jika menggunakan kristal. 27
Mikrokontroler AT89S52 dalam satu siklus byte programnya membutuhkan 12 kali frekuensi osilasi clock. Rangkaian ini menggunakan kristal 11,059 MHz maka lamanya eksekusi satu siklus byte program adalah : Lamanya eksekusi satu siklus = (11,05 MHz / 12) = 0.921 µs 1.1.2 Rangkaian Analog to Digital Converter (ADC) ADC (Analog to Digital Converter) berfungsi untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital. Pada ADC 0804 terdapat 2 jenis prinsip di dalam melakukan konversi, yaitu free running dan mode control. Dalam perancangan ini akan digunakan prinsip konversi free running. Pada mode free running, ADC akan mengeluarkan data hasil pembacaan input secara otomatis dan berkelanjutan. Pada mode ini, pin INTR akan berlogika 0 setelah ADC selesai melakukan konversi. Logika ini dihubungkan ke WR untuk memerintahkan ADC memulai konversi kembali. Gambar 3.3 berikut ini memperlihatkan rangkaian ADC 0804. Gambar 3.4 Rangkaian ADC 0804 Pada rangkaian ini, IC yang digunakan adalah ADC 0804. IC ini mempunyai dua input analog, yaitu Vin (+) dan Vin (-) pada pin 6 dan pin 7, sehingga dapat menerima masukan differensial. Masukan analog sebenarnya (Vin) sama dengan selisih antara tegangan-tegangan yang dihubungkan dengan kedua pin input, yaitu Vin = Vin (+) Vin (-). Masukan tegangan dari sensor gas dihubungkan dengan Vin (+), sedangkan Vin (-) dihubungkan ke ground. Untuk 28
operasi normal, ADC 0804 menggunakan Vcc = +5 Volt sebagai tegangan referensi. Dalam hal ini jangkauan masukan analog mulai dari 0 Volt sampai 5 Volt (skala penuh), karena IC ini adalah SAC 8-bit, resolusinya akan sama dengan : Resolusi = = = 19,6 mvolt (dimana n = jumlah bit output biner IC analog to digital converter) ADC 0804 memiliki 8 output digital pada pin 11-18 (DB7-DB0) yang masing-masing terhubung ke mikrokontroler port 2.0-port2.7. Masukan CS (Chip Select) digunakan untuk mengaktifkan ADC 0804 dengan memberi logika low. Jika berlogika high, ADC 0804 tidak aktif (disable) dan semua output berada dalam keadaan mengambang. Masukan RD (Read) digunakan untuk memerintahkan ADC 0804 untuk membaca data masukan. Masukan WR (Write) digunakan untuk menuliskan data pada keluaran hasil konversi. Masukan INTR adalah interupsi dimana jika diberi logika high akan memulai proses konversi. Pin CS dan RD dihubungkan dengan ground atau diberi logika low sehingga IC tersebut akan selalu aktif dan terus membaca data masukan, sedangkan untuk pin WR dihubungkan ke pin INTR. 3.1.3 Rangkaian Buzzer Rangkaian ini berfungsi untuk menghasilkan bunyi yang menandakan bahwa ada suatu panggilan masuk. Rangkaian buzzer ini terhubung dengan mikrokontroler yang dalam hal ini P 1.1. Bagian rangkaian ini terdiri dari komponen-komponen seperti resistor, transistor yang jenisnya NPN dan buzzer. VCC Buzzer 4k7 C945 C1815 Gambar 3.5 Rangkaian Buzzer 29
3.1.4 Rangkaian Pengendali Kipas Rangkaian pengendali kipas pada alat ini berfungsi untuk memutuskan atau menghubungkan sumber tegangan 12 volt dengan kipas. Penggerak Relay digunakan untuk mengkoordinasi keadaan On atau Off. Bagian rangkaian ini terdiri dari komponen-komponen seperti resistor bernilai 4,7 kω, transistor NPN yaitu C1815, dioda IN4148 dan relay NC (Normally Close). Ini dikendalikan oleh pin P 1.1 pada mikrokontroler, relay yang dipakai adalah NC yaitu kontak relay yang sudah tersambung meskipun kumparannya tidak dialiri listrik. Fungsi dioda IN4148 adalah untuk membuang arus AC dari lilitan relay, apabila tidak ada dioda maka arus dari relay akan mengalir ke transistor. Apabila hal ini dibiarkan terus akan memyebabkan transistor rusak, maka dipasangkan dioda IN4148 untuk mencegahnya. Kipas Relay 4148 Ground C1815 Ground 4K7 5 v Gambar 3.6 Rangkaian Pengendali Kipas Untuk menentukan nilai tahanan basis (R11 = Rb = 4,3 Ω) k pada rangkaian switching transistor ini adalah dapat dilakukan perhitungan sebagai berikut ini : Berdasarkan lembar data dari transistor C1815 yang digunakan, Ic(max) = 100 ma dan pengutan arus ß = 100 serta VBE = 0,7volt sehingga di dalam persamaan 2-6 didapatkan arus basis sebesar : 30
Berdasarkan persamaan 2-5, maka : IB = Dalam hal ini VBB = VpC0 = 5 Volt RB = = 4,3 KΩ Sedangkan untuk mengetahui nilai tegangan kolektor emitor (VCE) adalah dengan mengetahui terlebih dahulu tahanan pada kolektor transistor tersebut. Dimana nilai tahanan ini adalah berada pada relay yang digunakan. Menurut lembar data relay, arus maksimum yang diperbolehkan untuk masuk ke relay tersebut adalah sebesar 100 ma (I relay ). Dalam perancangan alat ini tegangan yang digunakan untukl menghidupkan relay tersebut adalah sebesar 5 Volt DC. Sehingga tahanan relay (R coil ) yang juga merupakan tahanan kolektor (R C ) dapat dicari dengan : R coil =Rc = = 4,3 KΩ Dengan nilai tahanan Rc = 50 Ω dan tegangan Vcc = 5 volt, maka V CE VCE = V CC (I C X R C ) V CE = 5 Volt (100mA X 50Ω) VCE = 0 Volt adalah : 3.1.5 Kabel Data Serial Sistem komunikasi yang digunakan untuk mengkoneksikan antara handphone dengan mikrokontroler AT89S52 adalah dengan menggunakan Serial interface T X dan Ground kabel data. 31
Kabel data Siemens C55 diperlihatkan pada gambar 3.7, sedangkan keterangan mengenai pin-pin pada soket kabel data siemens C55 dapat dilihat pada tabel 3.1 Gambar 3.7 Kabel Data Siemens C55 Tabel 3.1 Keterangan pin-pin soket kabel data handphone Siemens C55 Pin Nama In/Out Keterangan 1 GND Ground 2 SB I / O Charger coding and charger control 3 Power I Charging current 4 Fbatt + O Power supply for the accessories 5 Tx O Serial interface 6 Rx I Serial interface 7 ZUB_clk I / O Clock line for accessory bus. Use as DTC in 8 ZUB_Data I / O data operation Data line for accessory bus. Use as CTS in data operation 9 GND_MIC - For eksternal microphone 10 HF_MIC I Eksternal microphone 11 AUDIO O Trigger for eksternal loudspeaker 12 GND_AUDIO For eksternal loudspeaker 3.1.6 Rangkaian LCD Rangkaian ini menggunakan LCD Display Wintex WD-C 1602M dengan kemampuan 16 X 2 karakter. Pemilihan LCD 16 X 2 karakter karena kemampuan total keseluruhan karakter yang mampu ditampilkan adalah 32 karakter secara saling bergantian. 32
Display LCD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 +5V RES AD GND Gambar 3.8 Rangkaian Display LCD Proses pengiriman data yang akan ditampilkan pada LCD dapat dilakukan secara bergantian dengan pengiriman 4 bit data biner dari mikrikontroler dilakukan melalui port A (A4 sampai A7), sementara control bagi Register Internal pada Display LCD serta proses enable sinyal dapat dilakukan melalui port A1 dan A3 pada rangkaian mikrokontroler. 33