BAB III PERANCANGAN SISTEM
Pada bab ini penulis akan membahas perancangan yang merupakan proses dari pembuatan alat yang meliputi perancangan hardware dan perancangan software. Dimana perancangan software pengenalan ucapan menggunakan bantuan software Sistem Development Kit SAPI 5.1 dan Microsoft Visual Basic 6.0, sedangkan perancangan program pergerakan car menggunakan software CodeVisionAVR, dan perancangan hardware terdiri dari: perancangan catu daya, perancangan sistem minimum ATMega8535, perancangan sensor lantai (optocoupler), perancangan rangkaian penggerak (driver), dan perancangan mekanik elevator.
3.1
Perancangan Hardware Berikut adalah proses dari perancangan hardware Pengontrolan Elevator
Berbasis Sistem Pengenalan Ucapan:
3.1.1
Perancangan Blok Diagram Hal pertama yang akan dilakukan dalam perancangan untuk perancangan
hardware Pengontrolan Elevator Berbasis Sistem Pengenalan Ucapan adalah membuat sistem blok diagram. Dimana blok-bloknya memiliki fungsi masingmasing. Gambar 3.1 menunjukkan suatu blok diagram sistem:
33
34
Sensor Optocoupler suara Mikrofon
PC
Driver Motor
Mikrokontroler LED Lantai
Tombol
Gambar 3.1 Blok Diagram Pengontrol Elevator Suara
masuk
ke
komputer
melalui
mikrofon
kemudian
diolah
menggunakan program SAPI 5.1 dan Visual Basic 6, kemudian apabila ucapan sudah dikenali maka komputer akan memberikan masukan kepada mikrokontroler melalui kabel DB9 yang nantinya akan dipakai mikrokontroler sebagai input lantai tujuan, selain dari komputer input tujuan lantai yang dikirim ke mikrokontroler dapat juga diberikan melalui penekanan tombol. Optocoupler akan mendeteksi posisi dari car elevator, kemudian mengirimkan masukan kepada mikrokontroler, pada mikrokontroler masukan ini dijadikan sebagai input posisi lantai. Kemudian mikrokontroler akan membandingkan antara input posisi lantai dengan input tujuan lantai untuk memberikan masukan kepada driver yang nantinya akan menggerakan motor dc.
3.1.2 Catu Daya Perangkat elektronika mestinya dicatu oleh suplai arus searah DC (direct current) yang stabil agar dapat bekerja dengan baik. Baterai adalah sumber catu daya DC yang paling baik. Namun untuk aplikasi perancangan elevator ini membutuhkan catu daya yang cukup besar, Sumber catu daya yang besar adalah sumber bolak-balik AC (alternating current) dari pembangkit tenaga listrik.
35
Untuk itu diperlukan suatu perangkat catu daya yang dapat mengubah arus AC menjadi DC.
Gambar 3.2 Rangkaian Catu Daya Transformator diperlukan untuk menurunkan tegangan AC dari jala-jala listrik pada kumparan primernya menjadi tegangan AC yang lebih kecil pada kumparan sekundernya. Pada rangkaian ini, dioda bridge berperan untuk merubah dari arus AC menjadi DC dan meneruskan tegangan positif ke beban. Sedangkan regulator voltage berfungsi sebagai filter tegangan untuk meregulasi tegangan keluaran dari rangkaian penyearah agar bisa lebih stabil.
3.1.3 Sistem Minimum ATmega 8535 Pengendali yang dirancang adalah menggunakan mikrokontroler dan bekerja dalam ragam single chip operation (mode operasi keping tunggal) yang tidak memerlukan memori luar karena ROM untuk menyimpan sandi sumber masih mampu untuk menampung program yang akan dibuat serta penggunaan
36
RAM yang masih bisa ditampung oleh RAM dalam dan tidak memerlukan komponen tambahan seperti PPI, karena penggunaan port mikrokontroler hanya 4 port, yaitu untuk keluaran sinyal penggerak, masukan dari komputer melalui kabel serial DB9, masukan dari sensor optocoupler, dan keluaran untuk LED pendeteksi lantai tujuan sedangkan kristal
yang
digunakan untuk
pengoperasikan
mikrokontroler adalah 3.6864 MHz. Port yang digunakan pada sistem, CONN-CATU DAYA
CONN-PORTA
D1 VCC
R2
1 2
470R
LED
PA0/ADC0 PA1/ADC1 PA2/ADC2 PA3/ADC3 PA4/ADC4 PA5/ADC5 PA6/ADC6 PA7/ADC7
GND GND VCC
CONN-UNDUH 1 2 3 4 5 6
PB5/MOSI PB6/MISO PB7/SCK RESET
CONN-KOM
VCC
1 2 3 4
PD0/RXD PD1/TXD GND
GND
1 2 3 4 5 6 7 8
CONN-PORTB
PB0/T0/XCK PB1/T1 PB2/AIN0/INT2 PB3/AIN1/OC0 PB4/SS PB5/MOSI CONN-SIL4 PB6/MISO PB7/SCK
PD0/RXD PD1/TXD PD2/INT0 PD3/INT1 PD4/OC1B PD5/OC1A PD6/ICP1 PD7/OC2 XTAL1 XTAL2 RESET
1 2 3 4 5 6 7 8 14 15 16 17 18 19 20 21 13 12 9
PB0/T0/XCK PB1/T1 PB2/AIN0/INT2 PB3/AIN1/OC0 PB4/SS PB5/MOSI PB6/MISO PB7/SCK PD0/RXD PD1/TXD PD2/INT0 PD3/INT1 PD4/OC1B PD5/OC1A PD6/ICP1 PD7/OC2 XTAL1 XTAL2 RESET
PA0/ADC0 PA1/ADC1 PA2/ADC2 PA3/ADC3 PA4/ADC4 PA5/ADC5 PA6/ADC6 PA7/ADC7 PC0/SCL PC1/SDA PC2 PC3 PC4 PC5 PC6/TOSC1 PC7/TOSC2 AREF AVCC
40 39 38 37 36 35 34 33 22 23 24 25 26 27 28 29
1 2 3 4 5 6 7 8
PD0/RXD PD1/TXD PD2/INT0 PD3/INT1 PD4/OC1B PD5/OC1A PD6/ICP1 PD7/OC2
C2
PA0/ADC0 PA1/ADC1 PA2/ADC2 PA3/ADC3 PA4/ADC4 PA5/ADC5 PA6/ADC6 PA7/ADC7 PC0/SCL PC1/SDA PC2 PC3 PC4 PC5 PC6/TOSC1 PC7/TOSC2 VCC
1 2 3 4 5 6 7 8
CONN-PORTD
1 2 3 4 5 6 7 8
ATMEGA8535 PB0/T0/XCK PB1/T1 PB2/AIN0/INT2 PB3/AIN1/OC0 PB4/SS PB5/MOSI PB6/MISO PB7/SCK
CONN-PORTC PC0/SCL PC1/SDA PC2 PC3 PC4 PC5 PC6/TOSC1 PC7/TOSC2
XTAL1 27p
C3
X1 CRYSTAL XTAL2
27p GND
32 30
RESET VCC
R1 10k
C1 10u GND
Gambar 3.3 Sistem Minimum AVR ATMega 8535
3.1.4
Interface Mikrokontroler Dengan Komputer Untuk menghubungkan antara sistem minimum ATmega 8535 dengan
komputer menggunakan interface serial dengan rangkaian sebagai berikut:
37
DB9-F 1 6 2 7 3 8 4 9 5
C3 3
14 13 7 8
CONN-D9F VCC
C5
2 6 1u
MAX232
1
1u
C1-
C1+
T1OUT R1IN T2OUT R2IN
T1IN R1OUT T2IN R2OUT
11 12 10 9
TXD RXD
VS+ VS-
C6
C2-
C2+
C4
5
4
MAX232
1u 1u
GND VCC
R1 LED
CONN-KOM
VCC
D1
470R
RXD TXD
1 2 3 4 CONN-SIL4
GND
GND
Gambar 3.4 Rangkaian Interface ATMega 8535 Dengan Komputer Konektor db9 memiliki 9 buah pin, tidak semua pin-pin nya kita gunakan tetapi hanya tiga buah pin saja yaitu pin 2 sebagai Reciever Data(RXD), pin3 sebagai Transmitter data(TXD) dan pin 5 sebagai ground. Fungsi IC Max 232 adalah sebagai pengubah level tegangan TTL yang keluar dari serial Rs 232 komputer (com1/com2) dan IC max232 ini mempunyai 16 pin. Output dari Rs 232 komputer dihubungkan dengan konektor DB9.
3.1.5
Rangkaian Driver Motor DC Rangkaian driver motor yang digunakan untuk mengatur kecepatan dan
arah pergerakan dari motor dc yang digunakan adalah sebagai berikut:
Gambar 3.5 Driver Motor DC
38
Rangkaian driver ini berfungsi untuk menggerakan motor sesuai dengan input yang diterimanya. Rangkaian bertindak sebagai pengatur arah kerak motor DC, apakah bergerak forward atau reverse. Secara teori, rangkaian driver motor tersebut bekerja dengan sistem switching. Jika inputnya diberi logika input 1, maka input 2 adalah low, sehingga perputaran motor DC bergerak forward. Sedangkan jika input 1 diberi logika low dan input 2 diberi logika high, maka perputaran motor DC adalah reverse. Dimana dalam perancangan elevator ini motor dc yang digunakan adalah motor dc 18V, jadi tegangan masukan yang dipakai untuk menggerakan motor adalah sebesar +18V.
3.1.6
Rangkaian Optocoupler
Gambar 3.6 Rangkaian Optocoupler Rangkaian optocoupler ditempatkan di masing-masing lantai dan dipakai untuk mendeteksi posisi car elevator, output dan input dari rangkaian ini dihubungkan ke mikrokontroler, dimana bila rangkaian diberi input 0 maka rangkaian akan aktif sedangkan jika diberi logika 1, maka rangkaian akan tidak aktif, sedangkan pemakaian transistor 2n2222 pada keluaran dimaksudkan agar keluaran dari optocoupler bernilai 0 dan 5v.
39
3.1.7
Perancangan Mekanik GEARBOX Gear Motor
LED Lantai
Rantai penarik Counter weight
Sensor lantai optocoupler
REL
Tombol Lantai
CAR
Gambar 3.7 Perancangan Mekanik Elevator
40
1.
LED lantai, menggunakan LED super bright, dimana LED digunakan untuk menunjukkan posisi car dan tujuan pergerakan car
2.
Tombol lantai, dipasang disetiap lantai digunakan untuk memanggil elevator.
3.
Sensor Optocoupler, dipasang dimasing-masing lantai digunakan sebagai pendeteksi posisi car.
4.
Bandul penyeimbang car (counter weight), terbuat dari akrilik dengan ketentuan dimensi : 7 cm x 1.5 cm x 10.5 cm
5.
Car elevator, terbuat dari akrilik dengan ketentuan :
dimensi : 15 cm x 15 cm x 20 cm
pada rangka ini terdapat paling sedikit empat buah sliding type guide shoes, dimana dua buah terletak pada bagian atas car dan yang lain pada bagian bawah car tepat guide rail.
6.
Rantai penarik car terbuat dari rantai keteng dengan panjang 110 cm
7.
Rel Penuntun (Guide Rails), untuk kabin lift dan counter weight dipasang menggunakan pipa besi berdiameter 2 cm dan terikat kuat pada struktur bangunan, dimana untuk car elevator digunakan 2 buah rel sedangkan untuk counter weight dipakai 1 buah rel penuntun.
41
8.
Mesin Pengangkat (Hoisting Machines), berupa motor listrik dc dengan transmisi menggunakan gearbox
yang dikontrol menggunakan sebuah
driver. 9.
Rangka lift, terbuat dari besi dengan ketentuan dimensi keseluruhan : 30 cm x 30 xm x 100 cm
3.2
Perancangan Software Perancangan software dibagi menjadi 2 yaitu: perancangan program pada
VB 6.0 untuk proses pengenalan ucapan dan perancangan program pada mikrokontroler untuk proses pergerakan elevator.
3.2.1 Interface Program Pengontrolan Elevator Pada VB Tampilan program pengontrolan elevator pada Microsoft Visual Basic 6.0 dengan menggunakan bantuan interface Microsoft SDK SAPI 5.1
Gambar 3.8 Interface Pengontrolan Elevator Pada VB 6.0
42
3.2.2 Flowchart Program Pada Pada VB 6.0 Berikut adalah flowchart program pengontrolan elevator pada VB 6.0:
Gambar 3.9 Flowchart Program Pada VB
43
3.2.3 Flowchart Program Pada Mikrokontroler Berikut adalah flowchart program pergerakan car elevator pada mikrokontroler:
44
A
B
Cek lantai tujuan
Cek lantai tujuan
x 1?
w 1?
Ya Ya
Motor naik? Tidak
Tidak Tidak
y 1?
Tidak
Ya
Tidak
Tidak
Ya
z 1?
Motor turun
y 1?
Ya
Tidak
Ya
Motor turun?
Tidak
Motor naik
Ya
z 1?
Motor naik
Ya
F
F
C
D
Cek lantai tujuan
Cek lantai tujuan Ya
z 1?
Ya
Motor turun?
w 1?
Tidak
Tidak
Motor naik
Tidak
Tidak Tidak w 1? Tidak
Ya
Motor naik?
Tidak
Motor turun
x 1?
Ya
Tidak
Ya
y 1?
Ya
Ya
x 1? Ya
Motor turun
C
C
Gambar 3.10 Flowchart Program Mikrokontroler Keterangan: w = indikator tujuan lantai 1 x = indikator tujuan lantai 2 y = indikator tujuan lantai 3 z = indikator tujuan lantai 4 i = indikator posisi car
45
Flowchart program pergerakan car elevator diatas merujuk pada ketentuan sebagai berikut: 1. pergerakan car mengacu pada pemanggilan lantai yang pertama diberikan, 2. apabila car berada pada sebuah lantai keadaan diam kemudian ada pemanggilan ke lantai yang lain, maka car akan menuju pada lantai yang bersangkutan, 3. apabila car dalam pergerakan turun, misal: a. car berada pada lantai 3 kemudian ada pemanggilan pada lantai 1 dan diikuti pemanggilan pada lantai 2, maka car akan bergerak turun menuju lantai 2 berhenti sejenak kemudian melanjutkan ke lantai 1, b. car berada pada lantai 3 kemudian ada pemanggilan pada lantai 1 dan lantai 2 kemudian diikuti pemanggilan pada lantai 4 maka car akan bergerak turun menuju lantai 2 berhenti sejenak kemudian melanjutkan ke lantai 1 berhenti sejenak kemudian menuju lantai 4, 4. apabila car dalam pergerakan naik, misal: a. car berada pada lantai 2 kemudian ada pemanggilan pada lantai 4 dan diikuti pemanggilan pada lantai 3, maka car akan bergerak turun menuju lantai 3 berhenti sejenak kemudian melanjutkan ke lantai 4, b. car berada pada lantai 3 kemudian ada pemanggilan pada lantai 4 dan lantai 3 kemudian diikuti pemanggilan pada lantai 2 maka car akan bergerak turun menuju lantai 3 berhenti sejenak kemudian melanjutkan ke lantai 4 berhenti sejenak kemudian menuju lantai 2.
