BAB III PERANCANGAN ALAT 1.1 Blok Diagram Sensor Kunci kontak Transmiter GSM Modem Recivier Handphone Switch Aktif Sistem pengamanan Mikrokontroler Relay Pemutus CDI LED indikator aktif Alarm Buzzer Gambar 3.1 : Blok Diagram Mikrokontroller Sistem ini menggunakan Mikrokontroler sebagai otak pengatur kerja dari keseluruhan rangkaian. a. Terdapat 2 input yang masuk ke mikrokontroler yaitu sensor kunci kontak diputar dan switch aktif system pengamanan. 36
b. Terdapat 3 output yang dikendalikan oleh mikrokontroler yaitu Relay pemutus, led indicator dan Buzzer. c. Mikrokontroler berkomunikasi dengan GSM modem melalui komunikasi serial port sehingga mikrokontroler dapat mengirimkan sms dan menghubungi handphone. a. Rangkaian Catu daya Rangakian catu daya dengan tegangan yang sesuai dengan kebutuhan. Gambar 3.2 : Rangkaian Catu Daya Catu daya menggunakan Trafo Step down yang digunakan untuk menurunkan tegangan dari 220 Volt AC PLN menjadi 12 Volt AC. Tegangan yang dihasilkan trafo masih AC, kemudian masuk ke dioda bridge sehingga menjadi DC tetapi DC yang dihasilkan masih belum sempurna karena masih ripple atau masih berfrekuensi sama dengan frekuensi AC PLN yaitu 50 Hz. Untuk menjadikan DC yang sempurna, aliran listrik masuk ke kapasitor yang berfungsi sebagai filter. Kapasitor bersifat menyimpan muatan listrik sehingga aliran listrik 12 Volt DC tersebut mengalir mengisi kapasitor sampai penuh 37
lalu setelah penuh kapasitor akan membuang isi muatannya ke komponen selanjutnya, sehingga tegangan DC tersebut sudah tidak lagi berfrekuensi. Tegangan yang dibutuhkan oleh penelitian ini adalah 12 Volt dan 5 Volt, untuk mendapatkan tegangan sebesar 5 Volt, maka dibutuhkan IC Regulator untuk menghasilkan tegangan 5 Volt yaitu LM 7805 dan teganga 12 Volt di dapatkan langsung dari catu daya. Regulator adalah pembatas arus yang memiliki fungsi hampir mirip dengan dioda zener. Berapapun input tegangan yang masuk, outputnya tetap sesuai dengan karakteristiknya dan akan membuang sisanya ke ground. Output dari 7805 sudah 5 Volt yang kemudian masuk ke kapasitor juga karena fungsi dari kapasitor adalah menyimpan muatan listrik sehingga aliran listrik 5 Volt mengalir mengisi kapasitor sampai penuh lalu setelah penuh kapasitor akan membuang isi muatannya ke beban. Hal ini dimaksudkan supaya kerja regulator menjadi lebih ringan karena aliran listrik lebih dulu disimpan di kapasitor, kemudian baru masuk ke beban. Tegangan 12 Volt kemudian masuk ke kapasitor juga karena fungsi dari kapasitor adalah menyimpan muatan listrik, sehingga aliran listrik 12 Volt yang mengalir mengisi kapasitor sampai penuh lalu setelah penuh kapasitor akan membuang isi muatannya ke beban. Hal ini dimaksudkan supaya kerja regulator menjadi lebih ringan karena aliran listrik lebih dulu disimpan di kapasitor, kemudian baru masuk ke beban. Untuk indikator bahwa rangkaian catu daya ini mengalirkan arus listrik digunakan sebuah LED warna merah dan sebuah resistor yang menyala pada saat arus listrik masuk ke rangkaian catu daya. 38
b. Rangkaian Mikrokontroler Rangkaian mikrokontroler dengan skematik rangkaian yang dapat dilihat pada gambar dibawah ini Gambar 3.3 : Rangkaiam Mikrokontroller Rangkaian Mikrokontroler merupakan modul pengontrol utama di dalam penelitian ini, yang terdiri dari IC ATMEGA16A dan beberapa komponen sebagai rangkaian pendukungnya. Mikrokontroler ATMEGA16A tidak akan dapat bekerja tanpa adanya detak / denyut yang masuk yang dapat diibaratkan manusia yang jantungnya tidak berdetak / berdenyut, begitu juga Mikrokontroler yang apabila tidak diberikan jantung yang berdetak maka Centra Processing Unit (CPU) yang terdapat di dalam Mikrokontroler tidak akan dapat bekerja. Oleh karena itu diberikan rangkaian Oscilator menggunakan Xtal 39
dan 2 buah kapasitor. Xtal memiliki 2 kaki yang disini berfungsi sebagai penghasil detak yang dilengkapi dengan 2 buah kapasitor di kedua kakinya, hal ini dimaksudkan supaya kedua kaki dapat berdetak berlawanan tergantung kaki mana yang lebih dulu mendapatkan logika 1 maka kaki yang lainnya mendapatkan logika 0. Pada saat Mikrokontroler mendapatkan detak dari oscilator, CPU akan mulai bekerja dengan membaca urutan kerja / instruksi kerja di dalam Program memori. Program memori yang dimiliki AT89MEGA16A adalah sebesar 16 kilo byte yang dapat diisikan urutan instruksi yang harus dikerjakan oleh CPU. Urutan kerja Instruksi dimulai dari address 0 sampai address 8 ribu, maka CPU harus membaca instruksi mulai dari address 0 terlebih dulu lalu terus naik berurut. Untuk dapat membaca Urutan instruksi di program memori dari address 0, Mikrokontroler harus di reset dengan memberikan logika 0 ke kaki reset. Oleh karena itu harus diberikan rangkaian reset otomatis sehingga setiap kali Mikrokontroler mulai bekerja, akan mereset otomatis supaya setiap kali sistem bekerja CPU membaca instruksi mulai dari address 0. Rangkaian auto reset menggunakan sebuah kapasitor 10 µf yang kaki - nya terhubung ke GND dan kaki - terhubung ke kaki reset melalui resistor 4,7 KΩ dan terhubung ke Gnd melalui resistor 2,2 KΩ. Pertama kali mendapatkan catu daya, Muatan kapasitor kosong yang artinya logika yang masuk ke kaki reset melalui resistor adalah logika 0 yang menyebabkan kondisi mikrokontroler menjadi reset. Kapasitor secara 40
perlahan mengisi muatan melalui resistor 2,2 KΩ. Kondisi reset akan berhenti pada saat kapasitor sudah penuh. Mikrokontroler memiliki Port A, Port B, Port C dan Port D yang dapat digunakan sebagai input atau output. c. Rangkaian Switch aktif dan LED indicator Dalam sistem ini dirancang switch untuk mengaktifkan system keamanan dan LED indicator warna hijau aktif dengan skematik rangkaian yang dapat dilihat pada gambar dibawah ini Gambar 3.4 : Rangkaian Switch aktif dan LED indicator Pada saat switch tidak aktif terhubung maka logika yang masuk ke kaki PB.1 adalah logika 1 yang dianggap oleh mikro kondisi system pengamanan sedang tidak diaktifkan, pada saat switch aktif terhubung maka logika yang masuk ke PB.1 adalah logika 0 yang dianggap oleh mikro kondisi system pengamanan sedang diaktifkan. LED berfungsi sebagai indikator system sedang aktif, LED indikator kaki anodanya terhubung ke + VCC 5 Volt melalui resistor 220Ω, sedangkan kaki 41
katoda terhubung ke port mikrokontroler sehingga LED indikator dapat diaktifkan dengan logika 0. d. Rangkaian Sensor kunci kontak diputar & switch Rangkaian sensor pendeteksi kunci kontak diputar & dengan skematik rangkaian yang dapat dilihat pada gambar dibawah ini Gambar 3.5 : Rangkaian Sensor kunci kontak diputar & switch Sensor kunci kontak diputar mendeteksi motor dinyalakan atau tidak dengan cara mendeteksi apakah switch / kaki yang terdapat di kunci kontak terhubung atau tidak. Apabila tegangan tidak melewati switch kunci kontak artinya motor tidak dinyalakan, tetapi jika tegangan melewati switch artinya motor dinyalakan. Konsep sensor kunci kontak diputar mendeteksi dengan cara jalur setelah switch di hubungkan ke PortB.0 Mikrokontroler melalui Transistor NPN sehingga pada saat kunci kontak diputar akan mengaktifkan transistor dan transistor memberikan logika 0 ke port mikro. PortB.0 difungsikan sebagai input yang aktif low / 0, yang artinya pada saat switch tidak terhubung, 42
kondisi logika input yang masuk adalah logika 1, tetapi pada saat switch terhubung, logika input yang masuk adalah logika 0. e. Rangkaian Pemutus CDI Rangkaian pemutus CDI dengan skematik rangkaian yang dapat dilihat pada gambar dibawah ini Gambar 3.6 : Rangkaian pemutus CDI Rangkaian pengendali Relay merupakan modul yang digerakkan oleh Mikrokontroler sehingga dapat bekerja sesuai dengan perintah Mikrokontroler. Relay digunakan sebagai switch penghubung jalur CDI yang dapat menyebabkan motor bisa menyala atau tidak bisa menyala. Relay dapat diaktifkan oleh Port B.4 menggunakan Transistor NPN yang berfungsi sebagai saklar aliran listrik ke relay. Relay akan aktif pada saat kaki lilitan / coil yang terdapat di dalam relay mendapatkan aliran listrik yaitu mendapatkan ground dan + VCC 12 Volt. Pada saat mikrokontroler memberikan logika 1 ke transistor NPN, maka transistor NPN yang akan memberikan ground ke relay sehingga relay aktif. Kaki coil relay dikasih dioda yang terbalik yang berguna 43
untuk membuang arus gaya gerak listrik berlawanan yang merupakan imbas dari aliran listrik di dalam coil sehingga tidak ada kemungkinan relay tidak bekerja. f. Rangkaian Alarm Rangkaian alarm dengan skematik rangkaian yang dapat dilihat pada gambar dibawah ini Gambar 3.7 : Rangkaian Alarm Buzzer digunakan sebagai alarm yang akan berbunyi pada saat mesin motor dinyalakan, Buzzer akan berbunyi pada saat kedua kaki buzzer mendapatkan Ground dan + VCC. Buzzer diaktifkan oleh mikrokontroler melalui Transistor NPN yang berfungsi sebagai saklar aliran listrik ke Buzzer. Pada saat mikrokontroler memberikan logika 1 ke transistor NPN, maka transistor NPN yang akan memberikan ground ke Buzzer sehingga buzzer berbunyi. 44
g. Rangkaian Modem GSM Rangkaian pengirim SMS yang dapat dilihat pada gambar dibawah ini Gambar 3.8 : Rangkaian Modem GSM Modem GSM yang digunakan adalah modem GSM Wavecom Fastrack 1306B yang bisa langsung dihubungkan dengan serial port komputer PC. Untuk dapat berkomunikasi dengan mikrokontroler maka membutuhkan interface untuk sebagai penghubungnya yaitu MAX232 yang berfungsi sebagai level konverter antara level tegangan TTL dengan RS232. Level tegangan TTL dinyatakan berlogika 1 apabila level tegangannya adalah 5 V dan berlogika 0 apabila tegangannya 0 V, sedangkan pada level tegangan RS232 logika 1 dinyatakan sebagai Mark dengan level tegangan antara -3V sampai -25V, sedangkan logika 0 dinyatakan sebagai Space dengan level tegangan +3V sampai +25V. Berdasarkan perbedaan level tegangan inilah maka port serial mikrokontroler yang menggunakan level tegangan TTL tidak bisa dihubungkan secara langsung dengan port serial Modem Serial Wavecom 1306b yang memiliki level tegangan RS232, sehingga dibutuhkan komponen level konverter yaitu RS232 yang terintegrasi pada IC MAX232. Melalui satu 45
penerima (RS232 ke TTL) dan satu pengirim (TTL ke RS232) yang terdapat pada IC MAX232, maka dihubungkan pin RXD dan TXD Modem GSM Serial Wavecom 1306b dengan mikrokontroler. Modem GSM Serial wavecom 1306b berfungsi sebagai media pengirim dan penerima data berupa SMS (Short Message Service) antar owner dan perangkat menggunakan fasilitas penunjang berupa kartu SIM, serial data (TXD dan RXD). Wavecom berkomunikasi dengan mikrokontroler melalui Serial Port dengan cara mikrokontroler memberikan AT Command ke Wavecom yang kemudian aka dibalas oleh wavecom yang dapat diterima oleh mikrokonrtoler. h. Perancangan Software Mikrokontroler Pada perancangan software mikrokontroler dimaksudkan untuk dapat memberikan deretan perintah di dalam program memori mikrokontroler sehingga mirkokontroler dapat bekerja sesuai dengan yang diinginkan. Perangkat lunak yang digunakan adalah bahasa C yang sudah terintegrasi di dalam software Codevision AVR yang dapat dilihat pada gambar dibawah ini Gambar 3.9-a 46
Pada saat mulai menjalankan software ini muncul tampilan awal seperti gambar dibawah ini Gambar 3.9-b Untuk memulainya, pertama kali kita pilih New lalu pilih Project Gambar 3.9-c 47
Maka akan muncul Setting untuk Mikrokontroler yang digunakan, frekuensi Xtal, Port Input Output, Timer dan Interrupt. Gambar 3.9-d Setelah Program selesai dibuat kita Compile untuk mengetahui apakah terdapat kesalahan atau tidak, dan untuk mengkonversinya menjadi *.hex yg dapat didownload ke Flash ROM Mikrokontroler 48
Gambar 3.9-e Setelah sudah tidak terdapat Error kita dapat langsung mendownload Program ke dalam Flash ROM Mikrokontroler Gambar 3.9-f Gambar 3.9 : Perancangan Software Mikrokontroler 49
i. Flow Chart Urutan kerja dari program perangkat lunak mikrokontroler dapat dilihat pada gambar diagram alir dibawah ini Start SIstem pengamanan diaktifkan? Tidak Ya Tidak LED indikator aktif menyala Kunci kontak diputar? Ya Telp pemilik motor selama 10 detik Bunyikan Alarm lalu Putuskan CDI motor Kirim SMS Motor anda dicuri Sistem pengamanan di nonaktifkan? Ya Tidak Alarm berhenti lalu motor dapat menyala kembali Stop Gambar 3.10 : Flow Chart Diagram Mikrokontroller 50
j. Rangkaian Keseluruhan Rangkainan kesluruhan sistem pengaman motor anti pencurian dengan skematik rangkaian yang dapat dilihat pada gambar dibawah ini Gamar 3.11 : Diagram Keseluruhan rangkaian Mikrokontroller dan GSM Modem Rangkaain diatas adalah penggabungan dari rangkaian keseluruhan komponen sehingga semua dapat bekerja sesuai dengan yang dinginkan. Sistem pengamanan bekerja pada saat switch aktif sistem diaktifkan. Pada saat sistem anti pencurian diaktifkan, relay akan memtutus aliran listrik ke CDI sehingga tidak mendapat tegangan lagi dan pada saat kunci kontak diputar maka sistem akan bekerja, alarm akan berbunyi dan GSM Modem akan langsung mengirimkan SMS ke pemilik kendaraan, dan dalam waktu tertentu akan menelepon pemilik motor. Alarm hanya dapat dimatikan secara manual dengan menekan kembali switch, walupun kunci kontak sudah diputar ke posisi semula (OFF). 51