PERANCANGAN ALAT PEMBERI MAKAN IKAN SECARA OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER AT89C51

PERANCANGAN ALAT PEMBERI MAKAN IKAN SECARA OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER AT89C51

Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Guna Mengikuti Ujian Sarjana Untuk Mencapai Gelar Ke-Sarjanaan

Oleh : Nama: MURGIANTO NIM : 01498-053

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2006

LEMBAR PENGESAHAN KUNCI ELEKTRONIK MENGGUNAKAN SENTER 3 WARNA

Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Guna Mengikuti Ujian Sarjana Untuk Mencapai Gelar Kesarjanaan

Disusun Oleh: NAMA NIM

: :

Romy Agustian S. 01498-061

Disetujui Oleh: Dosen Pembimbing

Koordinator Tugas Akhir

Tugas Akhir

Teknik Elektro

( Jaja Kustija, Msc )

( Ir. Yudhi Gunardi MT )

Mengetahui Ketua Jurusan Fakultas Teknologi Industri

( Ir. Budi Yanto Husodo, Msc )

i

ABSTRAK

Kunci elektronik menggunakan senter tiga warna adalah kunci elektronik yang tidak menggunakan keypad sebagai masukan datanya melainkan menggunakan senter tiga warna. Cahaya yang dipancarkan oleh senter diterima oleh sensor yang kemudian diteruskan kerangkaian komparator untuk dibandingkan datanya pada mikrokontroller. Apabila data yang dibandingkan cocok maka mikrokontroller akan mengeluarkan data untuk mengaktifkan solenoid sehingga pintu akan terbuka. Jarak sensor 19 cm sampai 35 cm sangat ditentukan oleh besarnya kemampuan filter warna untuk menyerap dan melewatkan cahaya, struktur sensor, kondisi batu baterai dan lampu pijar pada senter.

DAFTAR ISI

Halaman DAFTAR PERNYATAAN LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK KATA PENGANTAR ...............................................................................

i

DAFTAR ISI ..............................................................................................

iii

DAFTAR TABEL ......................................................................................

vi

DAFTAR GAMBAR .................................................................................

viii

BAB I

PENDAHULUAN ......................................................................

1

1.1

Latar Belakang ...................................................................

1

1.2

Tujuan Penulisan ................................................................

1

1.3

Pembatasan Masalah ..........................................................

2

1.4

Metode Penulisan ...............................................................

2

1.5

Sistematika Penulisan ........................................................

3

BAB II LANDASAN TEORI ..................................................................

4

2.1

Mikrokontroler ...................................................................

4

2.1.1

Pengertian Mikrokontroler .....................................

4

2.1.2

Arsitektur Mikrokontroler AT89C51 .....................

5

2.1.3

Fungsi-fungsi Pin Mikrokontroler AT89C51 ........

7

2.1.4

Organisasi Memori .................................................

8

2.1.4.1 Memori Program ........................................

8

2.1.4.2 Memori Data ..............................................

8

i

2.1.5

Register ..................................................................

9

2.1.6

Struktur Port ...........................................................

12

2.1.6.1 Port 0 ..........................................................

12

2.1.6.2 Port 1 ..........................................................

12

2.1.6.3 Port 2 ..........................................................

12

2.1.6.4 Port 3 ..........................................................

13

2.1.7

Metode Pengalamatan ............................................

13

2.1.8

Software Mikrokontroler AT98C51.......................

14

2.2

Warna .................................................................................

17

2.3

Prinsip Kerja LDR .............................................................

18

2.4

Operasional Amplifier sebagai Komparator ......................

19

2.5

Transistor Sebagai Saklar...................................................

20

2.6

Solenoid .............................................................................

22

BAB III PERANCANGAN REALISASI ALAT .....................................

24

3.1

Blok Diagram .....................................................................

24

3.2

Fungsi Blok Diagram .........................................................

25

3.3

Cara Kerja Rangkaian ........................................................

27

3.3.1 Rangkaian Senter 3 Warna ......................................

27

3.3.2 Rangkaian sensor ....................................................

28

3.3.3 Rangkaian Komparator ...........................................

30

3.3.3.1 Rangkaian Komparator 1 ...........................

30

3.3.3.2 Rangkaian Komparator 2 ...........................

36

ii

3.3.4 Rangkaian Mikrokontroler ......................................

42

3.3.4.1 Prosedur Pemilihan Password ..................

42

3.3.4.2 Prosedur Pemasukan Data .........................

46

3.3.5 Rangkaian Relay .....................................................

49

3.3.6 Rangkaian Catu Daya..............................................

50

BAB IV PENGUJIAN DAN PENGAMATAN ........................................

53

4.1

Pengujian Filter ..................................................................

4.2

Pengujian Untuk Mendapatkan Batas Tegangan

53

Rangkaian Komparator ......................................................

54

4.2.1 Komparator 1 ..........................................................

54

4.2.2 Komparator 2 ..........................................................

57

4.3

Pengujian Mikrokontroler ..................................................

59

4.4

Pengujian Rangkaian Keseluruhan ....................................

61

BAB V KESIMPULAN ...........................................................................

64

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

iii

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 2.1 Fungsi Pengganti Port 3 ...........................................................

13

Tabel 3.1 Nilai LDR1 untuk beberapa jarak ............................................

32

Tabel 3.2 Nilai LDR1 untuk beberapa Jarak ............................................

33

Tabel 3.3 Vc1 untuk warna yang jatuh pada LDR1 pada jarak 11-40 cm

35

Tabel 3.4 Nilai LDR2 untuk beberapa Jarak ............................................

37

Tabel 3.5 Vb2 untuk beberapa jarak .........................................................

38

Tabel 3.6 Vc2 untuk warna yang jatuh pada LDR2 .................................

40

Tabel 3.7 Cv2 untuk warna yang jatuh pada sensor pada jarak 19-35 ......

41

Tabel 3.8 Data Digital pada port 2.0 dan port 2.1 ....................................

41

Tabel 3.9 Kondisi Saklar S1-S5 untuk memilih jenis Password .............

44

Tabel 3.10 Jenis Password dengan 4 digit di dalamnya ............................

44

Tabel 3.11 Kondisi Saklar S1-S5 untuk memilih jenis Tabel 4.1 Hasil pada layar putih filter merah dan filter hijau ..................

54

Tabel 4.2 Mengukur batas tegangan untuk komparator ..........................

55

Tabel 4.3 Perbandingan tegangan hasil perhitungan dengan hasil pengukuran ...............................................................................

56

Tabel 4.4 Mengukur batas tegangan komparator 2 ..................................

58

Tabel 4.5 Perbandingan tegangan hasil perhitungan dengan hasil pengukuran ...............................................................................

58

Tabel 4.6 Perwakilan warna untuk P2.1 dan P2.0....................................

60

Tabel 4.7 Pemasukan data pada Mikrokontroler......................................

61

iv

Tabel 4.8 Pemasukan data senter 3 warna pada Mikrokontroler ............. 62 Tabel 4.9 Lamanya data yang dimasukkan ke Mikrokontroler................ 63

v

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1

Arsitektur Internal Mikrokontroler AT89C51 ...................

6

Gambar 2.2

Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89C51........................

7

Gambar 2.3

Spektrum Warna.................................................................

17

Gambar 2.4

Karakteristik LDR ..............................................................

18

Gambar 2.5

LDR yang dipasang Seri pada Rangkaian Tertutup ...........

18

Gambar 2.6

Operasional Amplifier........................................................

19

Gambar 2.7

Fungsi Op-Amp sebagai Komparator ................................

20

Gambar 28

Karakteristik dari Komparator ...........................................

20

Gambar 2.9

Transistor Sebagai Saklar...................................................

21

Gambar 2.10 Grafik Transistor sebagai Saklar ........................................

22

Gambar 2.11 Solenoid Aktuator ..............................................................

23

Gambar 3.1

Diagram Blok Alat Keseluruhan ........................................

24

Gambar 3.2

Rangkaian Keseluruhan .....................................................

26

Gambar 3.3

Rangkaian Senter 3 Warna .................................................

28

Gambar 3.4

Struktur Sensor ...................................................................

28

Gambar 3.5

(a) LDR 1 pada Rangkaian (b) LDR pada Rangkaian .......

29

Gambar 3.6

Rangkaian Komparator 1 ...................................................

31

Gambar 3.7

Rangkaian Untuk Menghitung Vb1 ....................................

32

Gambar 3.8

Vc1 akan 5V apabila V1 kurang dari 1,02V .......................

34

Gambar 3.9

Vc1 untuk warna yang jatuh pada LDR1 pada jarak 11-40 cm .......................................................................................

vi

35

Gambar 3.10 Rangkaian Komparator 2 ...................................................

36

Gambar 3.11 Rangkaian untuk Menghitung Vb2 .....................................

37

Gambar 3.12 Vc2 5V apabila V2 kurang dari 1,91V ...............................

39

Gambar 3.13 Vc2 untuk warna yang jatuh pada LDR2............................

40

Gambar 3.14 Rangkaian mikrokontroler sebagai pembanding data ........

43

Gambar 3.15 Diagram Alir Pemilihan Password ....................................

45

Gambar 3.16 Diagram Alir untuk password jenis A ..............................

48

Gambar 3.17 Rangkaian Relay ................................................................

49

Gambar 3.18 Rangkaian Catu Daya.........................................................

52

Gambar 4.1

Penguji filter merah dan hijau ............................................

53

Gambar 4.2

Rangkaian untuk penguji tegangan batas pada komparator

55

Gambar 4.3

Pengukuran tegangan pada R 1 K ......................................

56

Gambar 4.4 Rangkaian untuk mendapatkan tegangan batas Komparator 2 ......................................................................

57

Gambar 4.5 Pengukuran tegangan pada R 6,2K .....................................

59

Gambar 4.6 Pengujian Mikrokontroler untuk Password tipe A .............

60

vii

Bab I Pendahuluan

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 LATAR BALAKANG Seiring dengan semakin pesatnya perkembangan teknologi akhir-akhir ini, manusia menginginkan segala sesuatu yang bersifat praktis dan efisien dalam menjalankan kehidupan sehari-harinya. Dalam dunia elektronika, banyak peralatannya yang sudah menggunakan system otomatis, salah satunya pada kunci elektronik yang biasanya menggunakan keypad sebagai input datanya. Berdasarkan hal tersebut diatas penulis merasa tertarik membuat suatu kunci elektronik yang dapat diaktifkan dari jarak tertentu tanpa menggunakan keypad melainkan menggunakan menggunakan senter tiga warna, sekaligus untuk menganalisa lebih jauh keamanan dan kelemahan alat tersebut. Maka pada buku ini akan dibahas mengenai Kunci elektronik menggunakan senter 3 warna. Dengan menggunakan alat ini maka pemakai tidak lagi memerlukan keypad untuk membuka pintu melainkan menggunakan senter tiga warna, sehingga tingkat keamanan akan semakin tinggi.

1.2 TUJUAN PENULISAN Merancang dan meralisasikan protipe dari suatu alat kunci elektronik menggunakan senter tiga warna, dimana dalam pengoperasiannya tidak menggunakan keypad sebagai input datanya.

1

Bab I Pendahuluan

2

1.3 PEMBATASAN MASALAH Dalam tugas akhir ini penulis akan membatasi pembuatan alat dalam hal: a. Untuk catu daya yang digunakan tegangan AC dari sumber PLN, yang teganggannya diturunkan dengan trnformator dan rangkaian yang menggunakan IC regulator 7805 dan regulator 7812. b. Menggunakan LDR sebagai sensor fan IC mikrokontroller AT89C51 sebagai pembanding data yang masuk. c. Pemancarnya yang berupa senter tiga warna dapat beroperasi pada jarak antara 19 sampai 35 cm.

1.4 METODE PENULISAN Metode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut: a. Menentukan topik yang akan dibahas. b. Melakukan studi pustaka dan mempelajari teori yang mendukung pembuatan tugas akhir. c. Merancang blok-blok rangkaian dari alat yang akan dibuat dan kemudian merealisasikan rangkaian tersebut. d. Setelah rangkaian selesai dibuat, dilakukan tahap pengujian agar alat tersebut dapat bekerja dengan benar. e. Melakukan penelitian. f. Menarik kesimpulan dari analisa dan pembuatan alat tersebut.

Bab I Pendahuluan

3

1.5 SISTEMATIKA PENULISAN Sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut: BAB I

: PENDAHULUAN Dalam bab ini, diuraikan mengenai latar belakang, tujuan penulisan, pemabatasan masalah, metode penulisan dan sistematika penulisan dari tugas akhir dengan judul Kunci elektronik menggunakan senter tiga warna.

BAB II : TEORI PENUNJANG Dalam bab ini, dibahas mengenai teori-teori dasar mengenai cara kerja dari alat kunci elektronik menggunakan senter tiga warna. Adapun yang dibahas meliputi :

warna, prisip kerja LDR, Operasional

Amplifier sebagai komparator, Mikrokontroller AT89C51 dan transistor sebagai saklar. BAB III : PERANCANGAN DAN RELISASI RANGKAIAN Dalam bab ini dibahas mengenai perancangan dan realisasi rangkaian kunci elekronik menggunakan senter tiga warna yang mencakup kerja blok, dan rangkaian secara keseluruhan. BAB IV : PENGUJIAN DAN PERCOBAAN ALAT Dalam bab ini dibahas tentang pengujian dan percobaan yang dilakukan terhadap alat kunci elektronik menggunakan senter tiga warna. BAB V : KESIMPULAN Merupakan bagian akhir dari tugas akhir ini yang berisi tentang kesimpulan dari pengujian dan percobaan alat.

4

Bab II Landasan Teori

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 2.1.1

Mikrokontroler Pengertian Mikrokontroler Mikrokontroler adalah kemampuan digital yang menirukan fungsi otak

manusia. Fungsi kemampuan otak meliputi : aritmatika (berhitung), logika, (mempertimbangkan suatu kondisi ), dan memori. Berbeda halnya dengan suatu mikroprosesor. Mikroprosesor adalah suatu pemrosesan yagn terdiri dari Central Processing Unit (CPU) dan registerregister, tanpa memori, tanpa I/O (input dan output), dan peripheral yang dibutuhkan oleh suatu sistem supaya dapat berkerja. Bila sebuah mikroprosesor dikombinasikan dengan I/O dan memori

(RAM dan ROM) akan dihasilkan

sebuah mikrokontroler, dimana kombinasi dari komponen-komponen tersebut sudah terdapat di suatu chip Integrated Circuit (IC). Jadi apabila ingin merancang suatu alat dengan mengunakan mikrokontroler maka tidak diperlukan menambah clock generator, addres latcher, chip selector, memory dan PPI (Programmable Peripheral Interface). Variasi register di dalam mikroprosesor beragam bergantung pada tipe, fungsi khusus yang diinginkan dan pabrik pembuatannya. Karena mikrokontroler telah dilengkapi dengan berbagai peripheral yang sudah terdapat pada satu chip IC maka mikrokontroler memiliki keunggulan dalam hal :

4


5

a. Harga yang lebih ekonomis . b. Tingkat keamanan yang lebih terjamin. c. Ukuran sistem yang jauh lebih ringkas. d. Kemudahan dalam merancang sistem yang berbasis mikrokontroler. Berdasarkan perbedaan dalam aplikasi, mikrokontroler mempunyai beberapa set instruksi yang berbeda dengan mikroprosesor. Set intruksi mikroprosesor bersifat processing intensive untuk operasi data volume besar, yang beroperasi secara nibble, byte dan word. Mode pengalamatan memberikan akses ke data array yang besar, memakai pointer alamat dan offset. Di sisi lain mikrokontroler mempunyai instruksi yang bekaitan dengan kontrol dari masukan dan keluaran. Antaramuka ke berbagai masukan dan keluaran memakai bit tunggal.

2.1.2

Arsitektur Mikrokontroler AT89C51 Mikrokontroler AT89C51 adalah sebuah mikrokomputer 8 bit dengan low

power supply dan performansi tinggi yang terdiri dari CMOS dengan Flash Programmable dan Erasable Read Only Memory (PEROM) sebesar 4 Kbyte didalamnya. Alat tersebut dibuat dengan menggunakan teknologi tinggi nonvolatile berdensitas tinggi dari ATMEL yang kompatibel dengan keluarga MCS-51 yang merupakan standar industri. Dengan menggunakan flash memori, program dapat diisi dan dihapus secara elektrikal, yaitu dengan memberikan kondisi-kondisi tertentu (high / low) pada pin-pinnya sesuai dengan konfigurasi untuk memprogram atau menghapus. Cara ini lebih praktis dibandingkan dengan

6


menggunakan EPROM yang penghapusan program atau datanya menggunakan sinar ultraviolet. Fasilitas yang tersedia pada AT89C51 adalah : a. 4 Kbytes ROM. b. 128 x 8 bit internal RAM. c. 32 jalur I / O. d. 2 (dua) 16 bit Timer / counter. e. 6 (enam) sumber interupsi. f. Serial interface. g. 4 Kbyte In-system Reprogramable flash Memory dengan kemampuann sampai 1000 kali perograman dan penghapusan. h. Kompatibel dengan MCS-51. i. Range operasi 0-24 MHz.

EXTERNAL INTERRUPTS ETC.

ON-CHIP FLASH INTERRUPT CONTROL

TIMER 1

ON-CHIP RAM

TIMER 0

CPU

OSC

BUS CONTROL

SERIAL PORT

4 I/O PORTS

P0

P1

P2

P3

TXD

RXD

ADDRESS/DATA

Gambar 2.1. Arsitektur Internal Mikrokontroler AT89C51

COUNTER INPUTS

7


2.1.3

Fungsi – fungsi Pin Mikrokontroler AT89C51 Susunan kaki–kaki mikrokontroler AT89C51 dapat dilihat pada gambar

dibawah ini : U2 39 38 37 36 35 34 33 32 1 2 3 4 5 6 7 8 19 18 9 31

P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 XTAL1 XTAL2 RST

P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INTO P3.3/INT1 P3.4/TO P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD PSEN ALE/PROG

21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 29 30

EA/VPP AT89C51

Gambar 2.2. Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89C51 RST, Reset input. Semua pin I/O akan high ketika input reset high. Memberikan sinyal high pada reset input ini selama 2 siklus akan me-reset mikrokontroler. XTAL1, adalah kaki masukan ke rangkaian oscilator internal. Sebuah oscillator kristal atau sumber oscilator luar dapat digunakan. XTAL2, adalah kaki keluaran dari rangkaian oscilator internal. Pin ini dipakai bila menggunakan oscilator kristal. ALE / PROG, ALE (Addres Latch Enable) digunakan untuk menahan alamat memori eksternal selama pelaksanaan instruksi. Pada operasi normal ALE dikelurkan secara konstan pada 1/6 frekuensi oscillator dan dapat dipakai untuk timing atau clocking eksternal. Jika diinginkan, ALE dapat di-disabled dengan men-set operasi MOVX atau MOVC.

8


PSEN,

Program

Strok

Enable

merupakan

sinyal

pengontrol

yang

memperbolehkan program memori eksternal masuk ke dalam bus selama proses pemberian / pengambilan instruksi (fetching) EA / VPP, EA harus dihubungkan ke ground untuk mem-fetch kode dari memori program eksternal mulai dari 0000H – FFFFH. Untuk eksekusi program internal, EA harus dihubungkan ke Vcc. Ruang memori program dan memori data pada mikrokontroler AT89C51 memiliki ROM internal, jadi untuk menyimpan program selama tidak melebihi kapasitas ROM internal, tidak diperlukan lagi ROM eksternal. Dari 32 buah saluran I /O yang tersedia, 24 buah digunakan untuk I/O paralel dan untuk sinyal kontrol yaitu pin P3.0 sampai P3.7. Sinyal control tersebut adalah WR, RD, T0, T1, INT0, INT1 dan dua saluran masukan / keluaran serial yaitu RXD dan TXD.

2.1.4

Organisasi Memori

2.1.4.1 Memori Program Mikrokontroler AT89C51 memiliki ruang operasi yang terpisah degan memori data, ruang memori program dapat mencapai alamat hingga 4 kByte flash ROM (address 00h sampai 0FFFh). 2.1.4.2 Memori Data Memori data pada mikrokontroler AT89C51 memilliki ruang hingga 64 kByte, pengaksesan data ke memori data eksternal dilakukan dengan menggunakan data pointer melalui instruksi “MOVX”. Disamping memiliki RAM eksternal, mikrokontroler AT89C51 memiliki RAM internal yang pengaksesannya terpisah dengan RAM eksternal. RAM


9

internal berkapasitas 128 byte ditambah sejumlah SFR (Special Function Register), alamat terrendah dari 128 byte internal dapat diakses dengan mode pengalamatan langsung, atau pengalamatan tidak langsung. Sedangkan SFR hanya dapat diakses secara pengalamataan langsung. 128 byte internal RAM AT89C51 terbagi atas 3 (tiga) bagian yaitu : a.

32 byte dari alamat 00h sampai 1Fh yang membentuk 32 register yang bekerja diatur sebagai 4 bank dari masing-masing 8 register. 4 register diberi nomer 0 sampai 3 dan membentuk 8 register R0 sampai R7. Masing-masing register dapat dialamatkan dengan nama ataupun dengan alamat ROM-nya. Byte RS0 dan RS1 pada PSW menentukan bank mana yang akan digunakan.

b. Daerah pengalamatan bit dari 16 byte pada RAM dengan alamat 20h sampai 2Fh membentuk 128 pengalamatan bit. Pengalamatan bit dapat mengunakan alamat bit dari 00h sampai 7Fh atau 8bit dapat membentuk alamat byte dari 20h sampai 7Fh. c. Daerah penggunaan umun RAM terletak diatas daerah bit dari 30h sampai 7Fh pengalamatan sebagai byte. 2.1.5

Register Di dalam setiap operasinya mikrokontroler akan selalu menyertakan

register dalam proses pengolahan datanya. Register adalah memori kecil berukuran 1 byte dimana 1 byte-nya bisa terdiri dari 8 bit, namun ada pula register yang mampu menampung data 16 bit sekaligus sehingga 1 byte dari suatu register tertentu terdiri dari 16 bit data.

10


Register akan menampung data sebelum diolah, register juga akan menampung data hasil olahan sebelum kembali atau dikirim keluar jalur data input/ output. Register-register yang ada di mikrokontroler adalah sebagai berikut: a.

Register A, disebut juga sebagai akumulator (SFR = E0h) yaitu gerbang keluar / masuk data pada mikrokontroler.

b. Register B, disebut juga Base Register (SFE = F0h) register ini jarang dipakai karena hanya dipakai untuk operasi perkalian dan pembagian saja. c. Register R0 s/d R7. Register serbaguna boleh dipakai untuk apa saja. Khusus untuk register R0 dan R1 dapat digunakan untuk menyimpan data bagi pengalamatan tak langsung. d. Register DPTR, merupakan satu-satunya register 16

bit yang ada pada

mikrokontroler keluarga 8031. Register ini mempunyai fungsi serbaguna seperti halnya register R0 s/d R7, dan dapat juga untuk menyimpan data bagi pengalamatan tak langsung. Register ini dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu register DPL dan register DPH. Register DPL adalah nibble bawah dari DPTR yaitu bit ke-0 s/d bit ke-7, sedangkan register DPH adaalh nibble atas dari DPTR yaitu bit ke-8 s/d bit ke-15. e. PSW (Program Status Word), SFR = D0h, merupakan register yang berisi data-data kondisi mikrokontroler setelah suatu operasi selesai dijalankan. Register ini memiliki bit ke-3 dan bit ke-4 digunakan untuk pemilihan register bank.


11

f. Register Port, terdiri dari 4 (empat) yaitu P0, P1, P2, dan P3. Register port berisi data-data yang akan dikirim keluar dan data-data yang telah dibaca dari luar. g. SP (Stack Pointer), SFR =81h, berisi alamat stack tertinggi dari alamat stack didalam internal RAM. Register ini berguna untuk menyimpan alamat-alamat data yang ditandai pada saat terjadi pemanggilan subprogram dan interupsi program. h. Register pewaktu, digunakan untuk menyimpan data offset yang akan digunakan untuk membatasi perhitungan waktu. Pewaktu yang ada di AT89C51 adalah pewaktu 16 bit sebanyak 2 (dua) buah, maka terdapat 2 buah register pewaktu yang dibentuk dari pasangan-pasangan register 8 bit yaitu TH0 dan TL0 dengan TH1 dan TL1. Timer 0 dan timer 1 keduanya dapat beroperasi sebagai timer atau counter. Pada fungsi “timer”, isi register ditambah satu setiap siklus mesin. Jadi, seperti menghitung siklus mesin. Karena satu siklus mesin terdiri dari 12 periode oscilator, maka kecepatannya = 1/12 frekuensi oscilator. Pada fungsi “counter”, isi register ditambah satu setiap transisi 1 ke 0 pada input eksternal yang bersesuaian dengan T0 atau T1. Untuk mengenali transisi 1 ke 0 dibutuhkan 2 siklus mesin (24 periode), maka input maksimum ialah 1/24 frekuensi oscillator. i. Register-register kontrol, terdiri atas register-register IP (InteruptPriority), IE (Interupt Enable), TMOD (Timer Mode), TCON (Timer Control), dan PCON (Paralel Control).


2.1.6

Struktur Port

2.1.6.1

Port 0

12

Port 0 (nol) terdapat pada pin 32 s/d pin 39. Port 0 adalah port paralel 8 bit dua arah yang belum dilengkapi dengan rangkaian pull-up. Output dari port 0 dapat men-sink 8 buah input TTL. Pada saat pin-pin port 0 berada pada kondisi high, maka port 0 dapat digunakan sebagai input. Port 0 dapat digunakan sebagai output jika keluaran pada port 0 diberi resistor pull-up, karena jika tidak diberi resistor pull-up maka keluarannya tidak akan mnjadi logika 1.

2.1.6.2

Port 1 Port 1 terdapat pada pin 1 s/d pin 8. Port 1 adalah port parallel 8 bit dua

arah yang telah dilengkapi dengan rangkaian pull-up. Output dari port 1 dapat memberikan input high/low kepada 4 buah input TTL. Pada saat port 1 berada pada kondisi high karena internal pull-up, maka port 1 dapat digunakan sebagai input.

2.1.6.3 Port 2 Port 2 terdapat pada pin 21 s/d pin 28. Port 2 adalah paralel dua arah yang dilengkapi dengan rangkaian pull-up. Output dari port 2 dapat memberikan input high / low kepada 4 buah input TTL. Pada saat pin-pin port 2 berada pada kondisi high, karena internal pull-up maka port 2 dapat digunakan sebagai input. Port 2 memberikan high order address byte selama mengakses program diluar dan selama mengakses ke data memori diluar yang menggunakan addres 16 bit. Untuk keadaan ini port 2 mengunakan internal pull-up yang kuat.

13


2.1.6.4

Port 3 Port 3 terdapat pada pin 10 s/d 17. Port 3 adalah port paralel dua arah yang

dilengkapi dengan rangkaian pull-up. Output dari port 3 dapat memberikan input high / low kepada 4 buah TTL. Pada saat pin-pin 3 berada pada kondisi high karena internal pull – up, maka port 3 dapat digunakan sebagai input. Selain itu port 3 juga memiliki fungsi pengganti yang dapat dilihat pada table dibawah ini : Tabel 2.1. Fungsi Pengganti Port 3

2.1.7

Metode Pengalamatan Metode pengalamatan pada mikrokontroler AT89C51 adalah sebagai

berikut : a. Pengalamatan Langsung (direct addressing) Pada pengalamatan langsung, didalam instruksinya operand ditunjukkan oleh suatu alamat

yang lebarnya 8 bit, dan hanya bisa digunakan untuk data

internal RAM dan SFR. b. Pengalamatan tidak langsung (indirect addressing)

14


Pada pengalamatan tak langsung, instruksi menunjukkan suatu register yang isinya adalah alamat dari operand . c. Pengalamatan berindeks ( indexed addressing) Yang dapat diakses dengan pengalamatan berindeks hanya memori program. Metode ini dimaksudkan untuk menbaca look-up table di memori program. d.

Pengalamatan segera (immediate addressing) Dalam memori program suatu opcode dapat langsung diikuti oleh suatu konstanta.

2.1.8

Software mikrokontroler AT89C51 Instruction set mikrokontroler AT89C51 dikelompokkan kedalam 5

kelompok yaitu instruksi aritmatika, instruksi logika, instruksi transfer data, instruksi manipulasi bit, dan instruksi percabangan. a. Instruksi Aritmatika Instruksi aritmatika digunakan untuk keperluan operasi aritmatika yaitu penjumlahan, pengurangan, pembagian, dan perkalian. berikut ini adalah instruksi-instruksi aritmatika • • • • • • • • • • • •

ADD A,Rn ADD A,direct ADD A,@Rn ADD A,#data ADDC A,Rn ADDC A,direct ADDC A,@Rn ADDC A,#data SUBB A,Rn SUBB A,direct SUBB A,@Rn SUBB A,#data

• • • • • • • • • • • •

ADD ADD ADD ADD ADDC ADDC ADDC ADDC SUBB SUBB SUBB SUBB

A,Rn A,direct A,@Rn A,#data A,Rn A,direct A,@Rn A,#data A,Rn A,direct A,@Rn A,#data

15


b.

Instruksi logika Instruksi logika digunakan untuk operasi logika AND, OR, X-OR, penghapusan, komplemen, dan rotasi atau pergeseran. Instruksi yang termasuk dalam kelompok ini adalah: • ANL A,Rn • ANL A,direct • ANL A,@Ri • ANL A,#data • ANL direct,A • ANL direct,#data • ORL A,Rn • ORL A,direct • ORL A,@Ri • ORL A,#data • ORL direct,A • ORL direct,,#data • XRL A,Rn

• • • • • • • • • • • •

XRL A,direct XRL A,@Ri XRL A,#data XRL direct,A XRL direct,#data CLR A CPL A RL A RLC A RR A RRC A SWAP A

c. Instruksi Transfer Data Instruksi transfer data digunakan untuk pemindahan data. Instruksi yang termasuk dalam kelompok ini adalah: • MOV Rn,A • MOV Rn,direct • MOV Rn,#data • MOV direct,A • MOV direct,Rn • MOV direct,direct • MOV direct,@Rn • MOV direct,#data • MOV @Ri,A • XCH A,direct • XCH A,@Ri • XCHD A,@Ri

• • • • • • • •

MOV @Ri,direct MOVX A,@Ri MOVX A,@DPTR MOVX @Ri,A MOVX @DPTR,A PUSH direct POP direct XCH A,Rn

16


d. Instruksi Manipulasi Bit Instruksi yang termasuk dalam kelompok manipulasi bit ini adalah: • • • • • • • • •

CLR C CLR bit SETB C SETB bit CPL C CPL bit ANL C,bit ANL C,/bit ORL C,bit

• • • • • • • •

ORL C,/bit MOV C,bit MOV bit,C JC REL JNC rel JB bit,rel JNB bit,rel JBC bit,rel

d. Instruksi Percabangan Instruksi percabangan digunakan untuk melakukan percabangan. Instruksi yang termasuk dalam kelompok ini adalah: • • • • • • • • •

ACALL addr11 LCALL addr16 RET RETI AJMP addr11 LJMP ret SJMP rel JMP @A+DPTR JZ rel

• • • • • • • •

JNZ rel CJNE a,direct,rel CJNE A, #data,rel CJNE Rn,#data,rel CJNE @RI,#data,rel DJNZ Rn,REL DJNZ direct,REL NOP

17


2.2

Warna Cahaya putih mempunyai spektrum warna yang lengkap seperti dilihat

pada gambar 2.3. sensitivitas

ungu

merah

λ (nm)

Gambar 2.3 Spektrum warna Pada gambar spektrum diatas terdapat 7 macam warna yang biasa dikenal dengan warna pelangi yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu. Cahaya putih merupakan gabungan dari ketujuh warna dari spektrum warna tersebut. Bila cahaya putih dilewatkan pada filter merah akan menghasilkan cahaya merah dan bila dilewatkan pada filter hijau akan menghasilkan cahaya hijau. Pada kunci elektronik menggunakan senter 3 warna ini, warna yang akan digunakan adalah warna merah, putih dan hijau. Sumber cahaya yang berasal dari lampu pijar senter memepunyai spektrum cahaya yang lengkap yang memancarkan cahaya alami berwarna putih, sedangkan untuk menghasilkan warna merah dan hijau masing-masing lampu pijar diberi filter warna merah dan hijau didepannya yang lebih jelasnya diterangkan di bab 3.

18


2.3

Prinsip kerja LDR LDR (light dependent resistor) merupakan suatu tahanan yang nilainya

tergantung dari banyak sedikitnya cahaya yang mengenainya. Semakin banyak cahaya yang mengenai LDR maka semakin kecil tahanannya dan semakin sedikit cahaya yang mengenainya maka semakin besar tahanannya. Karakteristik dari LDR dapat dilihat pada gambar 2.4 dibawah ini

Gambar 2.4 Karakteristik LDR Pada gambar 2.4 terlihat apabila intensitas cahaya membesar maka nilai tahanan mengecil dan sebaliknya apabila intensitas mengecil maka nilai tahanan akan membesar. Berikut merupakan LDR yang dirangkai seri dengan tahanan suatu rangkaian tertutup

Gambar 2.5 LDR yang dipasang seri pada rangkaian tertutup.

19


Dari gambar diatas untuk menghitung tegangan pada R1 maka digunakan prinsip pembagi tegangan (Voltage divider) dengan persamaan sebagai berikut:

VR1 =

R1

.

V R1 + RLDR …………………….(2.1)

Dari persamaan tersebut maka apabila tahanan pada LDR mengecil maka tegangan pada R1 akan naik dan apabila tahanan pada LDR membesar maka tegangan pada R1 akan turun.

2.4

Operasional Amplifier sebagai komparator Operasional Amplifier merupakan differensial amplifier dengan penguatan

yang sangat tinggi. Penguat dasar yang digunakan adalah suatu differensial amplifier yang mempunyai penguatan open loop yang sangat besar dan juga mempunyai impedansi input yang tinggi serta impedansi output yang sangat rendah. Berikut merupakan gambar dari Operasional Amplifier

Gambar 2.6 Operasional Amplifier. Dari gambar diatas Operasional Amplifier mempunyai dua buah input yaitu input inverting dan input non inverting dan mempunyai satu output. Berikut merupakan fungsi Op-Amp sebagai komparator


20

Gambar 2.7 Fungsi Op-Amp sebagai komparator. Fungsi dari rangkaian Op-Amp diatas sebagai komparator agar hanya mempunyai keluaran high atau low. Apabila V1 > V2 maka keluaran dari OpAmp akan low. Apabila V2 > V1 maka keluaran dari Op-Amp akan high. Perhatikan gambar 2.7

Gambar 2.8 Karakteristik dari komparator.

2.5

Transistor sebagai saklar Transistor merupakan suatu komponen semikonduktor yang memiliki tiga

daerah operasi, yaitu: daerah aktif, daerah saturasi dan daerah cut-off. Daerah aktif

21


digunakan dalam aplikasi penguat (amplifier), sedangkan daerah saturasi dan daerah cut-off digunakan dalam aplikasi saklar elektronik. Dalam keadaan saturasi transistor dapat dianalogikan sebagai suatu saklar dalam keadaan tertutup. Hal ini dikarenakan tegangan VCE sangat kecil (idealnya nol) dan arus yang melalui kolektor-emitor mencapai maksimal (arus saturasi), sehingga hambatan antara kolektor-emitor akan menjadi sangat kecil. Sedangkan transisitor dapat dianalogikan sebagai saklar terbuka apabila dalam keadaan cut-off. Hal ini dikarenakan putusnya hubungan terminal kolektoremiter. Untuk membuat transistor dalam keadaan ini maka arus pada basis harus dibuat kecil sekali atau sama dengan nol.

Gambar 2.9. Transistor sebagai saklar. Penjumlahan tegangan di sekitar loop input dari gambar diatas memberikan persamaan: IBRB +VBE-VBB = 0 ……………………………………...(2.2) IB =

V BB − VBE RB

....................................................................... (2.3)

22


Berikut merupakan grafik karakteristik transistor sebagai saklar.

Saturasi

Cut-off Gambar 2.10. Grafik transistor sebagai saklar

2.6

Solenoid Solenoid merupakan alat listrik yang digunakan sebagai penggerak.

Gambar 2.11 menunjukan prinsip dasar solenoid. Ketika arus listrik melewati solenoid maka akan menghasilkan medan magnet dan akan menarik besi lunak yaitu plunger, menariknya kearah coil (lilitan). Seiring dengan perubahan arus kekuatan kuat maka

plunger kemudian akan bergerak. Pergerakan magnet

disebabkan karena meningkatnya sistem. Solenoid valve biasanya dioperasikan sama dan digunakan untuk mengontrol cairan yang mengalir didalam sistem pneumatik hidrolik. Ketika arus menembus celah koil (lilitan) besi ringan yang terpusat akan tertarik dan dapat dilakukan membuka atau menutup port untuk memperbolehkan cairan mengalir.

23


Coil

Plunger Spring

Pivot Input From Controller Lingkage to other devices

Gambar 2.11 Solenoid Aktuator

Bab III Perancangan Realisasi Rangkaian

24

BAB III PERACANGAN REALISASI RANGKAIAN

Dalam bab ini akan dijelaskan mengenai perancangan alat dan realisasinya. Alat ini menggunakan senter 3 warna sebagai pemancarnya (merah, putih, hijau) untuk menggerakkan alat dari jarak tertentu. Warna ini diterima oleh sensor kemudian diteruskan ke rangkaian komparator yang kemudian diteruskan ke rangkaian pembanding data untuk kemudian digunakan untuk mengaktifkan solenoid.

3.1. Blok Diagram Diagram blok dari alat secara keseluruhan dapat dilihat pada gambar 3.1 berikut ini.

Sentar 3 warna

Sensor

Rangkaian komparator

Mikrokontroller

Relay

Gambar 3.1. Diagram blok alat keseluruhan

Senter 3 warna memancarkan cahaya warna yang berfungsi sebagai kode warna (merah, putih, hijau). Kode warna ini diterima oleh sensor kemudian diubah menjadi data digital oleh rangkaian komparator. Kemudian data-data tersebut akan dibandingkan ke dalam data-data yang ada di dalam

Solenoid


25

mikrokontroller. Jika data-data tersebut sama maka mikrokontroller akan mengeluarkan output kemudian diteruskan pada rangkaian relay untuk mengaktifkan solenoid untuk membuka pintu.

3.2. Fungsi Blok Diagram Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai fungsi dari masing-masing blok ada gambar 3.1. yaitu : 1. Senter 3 warna Berfungsi untuk memancarkan kode-kode warna cahaya yang berupa warna merah, putih, hijau. 2. Sensor Berfungsi untuk menerima kode-kode warna cahaya yang dipancarkan senter 3. 3. Rangkaian komparator Berfungsi sebagai rangkaian untuk mengubah kode warna-warna menjadi data digital. 4. Mikrokontroller Berfungsi sebagai pembanding data-data yang masuk, jika data-data tersebut sesuai maka akan memberikan keluaran high. 5. Relay Berfungsi untuk menggerakkan output jika mendapat input high dari mikrokontroller. 6. Output Berupa solenoid untuk membuka atau menutup pintu dan indikator LED.


26


27

3.3. Cara Kerja Rangkaian Pada bagian ini dijelaskan tentang cara kerja rangkaian yang terdiri dari: 1. Rangkaian senter 3 warna 2. Rangkaian sensor 3. Rangkaian komparator 4. Rangkaian mikrokontroller 5. Rangkaian Rellay 6. Rangkaian catu daya

3.3.1. Rangkaian Senter 3 Warna Rangkaian senter 3 warna ini berfungsi untuk memancarkan kode-kode warna cahaya sebanyak 4 kali (misalnya merah, hijau, putih, hijau). Rangkaian ini menggunakan 3 buah lampu pijar senter sebagai sumber cahayanya. Lampulampu pijar senter ini sebetulnya mempunyai spektrum cahaya yang lengkap, merupakan cahaya alami yang memancarkan cahaya berwarna putih. Untuk memancarkan cahaya berwarna merah maka menggunakan filter merah yang diletakkan di depan lampu, dan untuk memancarkan cahaya berwarna hijau maka diletakkan filter hijau di depan lampu. Pada rangkaian ini juga terdapat 3 buah saklar yang dihubungkan ke masing-masing lampu. Sedangkan sebagai catu dayanya digu8nakan 2 buah batu baterai yang masing-masing bertegangan 1,5 Volt. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 3.3.


28

Gambar 3.3. Rangkaian Senter 3 Warna

Pada saat S1 di tekan maka L1 akan aktif memancarkan cahaya putih. Pada saat S2 ditekan maka L2 akan aktif dan memancarkan cahaya merah karena di depan L2 sudah diberi filter merah. Pada saat S3 ditekan maka L3 akan aktif dan memancarkan cahaya hijau karena di depan L3 sudah diberi filter hijau.

3.3.2. Rangkaian Sensor Rangkaian sensor berfungsi untuk menangkap kode-kode cahaya warna yang dipancarkan oleh senter 3 warna. Struktur dari sensor dapat dilihat dari gambar 3.4. LDR1

Filter Merah

Kaca

Sekat Pembatas 0,7 cm

LDR2 1,8 cm

Filter Hijau

Gambar 3.4. Struktur Sensor


29

Dari diagram di atas terdapat 2 buah LDR yang dimana di depan LDR tersebut terdapat filter warna. Kedua LDR ini terletak pada jarak 0,7 cm dari kaca sehingga akan mengurangi pengaruh cahaya ruangan. Filter warna merah dapat melewatkan cahaya warna merah dan putih. Apabila cahaya warna

merah

mengenai filter hijau maka hanya ada sedikit cahaya yang bisa lewat. Cahaya-cahaya yang lewat ini akan jatuh pada LDR. Masing-masing wara apabila mengenai LDR maka tahanan pada LDR akan bervariasi., selain itu juga apabila warna yang sama misalnya warna putih mengenai LDR pada jarak yang satu maka tahanan pada LDR akan berubah juga pada jarak lain. Semakin dekat LDR dengan sumber cahaya maka semakin kecil nilai tahun LDR. Kedua LDR ini pada rangkaian dirancang seri dengan resistor 10 kOhm seperti terlihat pada gambar 3.5.

Gambar 3.5. (a) LDR 1 pada rangkaian (b) LDR2 pada rangkaian

LDR1 berfungsi untuk mengenali warna merah dan putih. Dengan pembagi tegangan maka apabila warna merah atau putih mengenai LDR1 maka


30

V1 akan naik. Apabila warna hijau yang mengenai LDR1 maka V1 juga V1 juga akan naik tetapi tidak terlalu tinggi kenaikannya dibandingkan apabila terkena warna hijau atau putih. Sedangkan LDR2 berfungsi untuk mengenali warna hijau dan putih. Dengan prinsip pembagi tegangan maka apabila warna hijau atau putih mengenai LDR2 maka V2 akan naik. Apabila warna merah mengenai LDR maka V2 juga akan naik tetapi tidak terlalu tinggi kenaikannya dibandingkan apabila terkena warna hijau atau putih. Perlu diperhatikan apabila salah satu dari ketiga warna yang dipancarkan senter 3 warna mengenai sensor maka LDR1 dan LDR2 akan terkena cahaya tersebut secara bersamaan. Ini terjadi karena LDR1 dan LDR2 terletak didalam sensor seperti pada gambar 3.4. Tegangan-tegangan dan V2 akan dihubungkan ke rangkaian komparator.

3.3.3. Rangkaian Komparator Rangkaian ini berfungsi untuk memberi batas agar hanya warna tertentu dapat lewat sehingga dapat mengubah tegangan-tegangan V1 dan V2 menjadi digital. Data-data digital ini kemudian akan dimasukkan ke rangkaian mikrokontroller.

3.3.3.1.Rangkaian Komparator Rangkaian ini menggunakan operasional Amplifier yang berfungsi sebagai komparator. Untuk rangkaian komparator 1 dapat dilihat pada gambar 3.6.


31

Gambar 3.6. Rangkaian Komparator 1

Rangkaian pada gambar 3.6 ini berfungsi untuk membatasi warna yang masuk pada LDR1 yang terdapat filter merah di depannya. Adapun warna yang dibatasi adalah warna merah dan putih yang bisa lewat dan warna hijau tidak bisa lewat. Dan pembatasan warna ini berlaku pada jarak tertentu. Kriteria untuk mendapatkan tegangan batas untuk rangkaian komparator 1 ini adalah sebagai berikut: 1. Batas tegangan yang didapat merupakan tegangan terendah yang diijinkan untuk warna merah dan warna putih pada jarak maksimalnya. 2. Batas tegangan yang didapat merupakan batas tegangan tertinggi yang diijinkan untuk warna hijau pada jarak minimalnya. Untuk mendapatkan tegangan batas Vbi maka sebelumnya kita mengukur LDR1 pada jarak-jarak tertentu. Setelah itu kita dapat menentukan berapa tegangan batas Vb1. Rangkaian yang digunakan sebagai berikut.


32

Gambar 3.7. Rangkaian untuk menghitung Vb1 Dari gambar di atas untuk menghitung Vb1 digunakan prinsip pembagian tegangan sedangkan nilai LDR1 untuk beberapa jarak dapat dilihat pada tabel 3.1.

Tabel 3.1 Nilai LDR1 untuk beberapa jarak Nilai LDR1 (Ohm) untuk warna Merah

Putih

Hijau

10

5,5 k

3,5 k

30 k

11

8k

5k

55 k

40

35 k

20 k

100 k

41

45 k

17 k

120 k


33

Maka Vb1 untuk jarak 10 cm dengan tegangan sumber 5 Volt untuk warna merah adalah sebagai berikut: Vb1 =

10 .5 (10 + 5,5)

Vb1 = 3,22 Volt Demikian juga untuk jarak dan warna yang lain menggunakan perhitungan yang sama. Untuk lebih jelasnya perhatikan tabel 3.2. Tabel 3.1 Nilai LDR1 untuk beberapa jarak Nilai LDR1 (Ohm) untuk warna Jarak

Merah

Putih

Hijau

10

3,22 k

3,7 k

1,25 k

11

2,77 k

3,33 k

0,76 k

40

1,1 k

1,67 k

0,45 k

41

0,9 k

1,85 k

0,38 k

Dari tabel di atas penulis menentukan Vb1 sebesar 1,02 Volt karena pada jarak 11 cm warna hijau masih di bawah 1,02 Volt sedangkan pada jarak 40 cm warna merah dan putih masih di atas 1,02 Volt. Jadi dari gambar 3.6 input inverting pada Op-Amp C1 dihubungkan ke V1 sedangkan input non inverting dihubungkan ke tegangan 1,02 V. Untuk menghasilkan tegangan 1,02 V ini maka 2 buah resistor yaitu 3,9 kOhm dirangkai seri dan outputnya pada resistor 1 kOhm. Sedangkan tegangannya 5 V. Untuk lebih jelasnya perhatikan perhitungan berikut:


34

V pada 1 kOhm = {1kOhm / (1+3,9) kOhm}. 5 volt. = 1,02 Volt Operasional Amplifier menggunakan IC LM2903 yang berfungsi baik sebagai komparator. Output dari C1 dihubungkan ke tegangan 5 Volt melalui tahanan 4,7 kOhm. Apabila V1 kurang dari 1,02 V maka Vcl akan 5 Volt sedangkan apabila V1 lebih dari 1,02 maka Vc1 akan mendekati 0 Volt. Perhatikan gambar 3.8.

Gambar 3.8. Vc1 akan 5V apabila V1 kurang dari 1,02V Jadi pada jarak 11 cm – 40 cm di depan sensor, apabila warna merah dan putih mengenai LDR1 maka tegangan V1 akan melebihi 1,02 V sehingga Vc1 akan bernilai 0 Volt. apabila warna hijau yang mengenai LDR1 maka tegangan V1 tidak melebihi 1,02V sehingga vc1 akan bernilai 5 Volt. Sedangkan apabila LDR1 tidak dikenai salah satu dari 3 warna terebut (dalam kondisi normal) tegangan V1 juga tidak melebihi 1,02 V sehingga Vc1 akan bernilai 5 Volt. untuk lebih jelasnya perhatikan gambar 3.9 dan tabel 3.3.


35

Gambar 3.9. Vc1 untuk warna yang jatuh pada LDR1

Tabel 3.3. Vc1 untuk warna yang jatuh pada LDR1 pada jarak 11-40 cm. Warna yang jatuh pada LDR1

Vc1

Merah

0V

Putih

0V

Hijau

5V

Kondisi normal

5V


36

3.3.3.2. Rangkaian Komparator 2 Sedangkan untuk rangkaian komparator 2 dapat dilihat pada gambar 3.10.

Gambar 3.10. Rangkaian Komparator 2

Rangkaian pada gambar 3.10 ini berfungsi untuk membatasi warna yang masuk pada LDR2 yang terdapat filter hijau di depannya. Adapun warna yang dibatasi adalah warna hijau dan putih yang bisa lewat dan warna merah tidak bisa lewat. Dan pembatasan warna ini juga berlaku pada jarak tertentu seperti pada rangkaian komparator 1. Kriteria untuk mendapatkan tegangan batas untuk rangkaian komparator 2 ini adalah sebagai berikut:

1. Batas tegangan yang didapat merupakan tegangan terendah yang diijinkan untuk warna hijau dan warna putih pada jarak maksimalnya.


37

2. Batas tegangan yang didapat merupakan batas tegangan tertinggi yang diijinkan untuk warna merah pada jarak minimalnya. Untuk mendapatkan tegangan batas Vb2 maka sebelumnya kita mengukur LDR2 pada jarak-jarak tertentu. Setelah itu kita dapat menentukan berapa tegangan batas Vb2. Rangkaian yang digunakan sebagai berikut:

Gambar 3.11. Rangkaian untuk menghitung Vb2

Dari gambar di atas untuk menghitung Vb2 digunakan prinsip pembagi tegangan sedangkan nilai LDR2 untuk beberapa jarak dapat dilihat pada tabel 3.4.

Tabel 3.4. Nilai LDR2 untuk beberapa jarak Nilai LDR2 (Ohm) untuk warna Jarak

Merah

Putih

Hijau

18

15 k

3k

6k

19

16,5 k

3,5 k

7,5 k


38

34

42,5 k

10 k

13,5 k

35

49 k

10,5 k

16 k

Maka Vb2 untuk jarak 18 cm dengan tegangan sumber 5 Volt untuk warna merah adalah sebagai berikut: Vb2 =

10 .5 (10 + 5,5)

Vb2 = 2 Volt Tabel 3.5. Vb2 untuk beberapa jarak Nilai LDR1 (Ohm) untuk warna Jarak

Merah

Putih

Hijau

18

2

3,85

3,12

19

1,89

3,7

2,85

34

0,95

2,25

2,12

35

0,85

2,43

1,92

Dari tabel di atas penulis menentukan Vb2 sebesar 1,91 Volt karena pada jarak 19 cm warna merah masih 1,91 Volt sedangkan pada jarak 35 c warna hijau dan putih masih di atas 1,91 Volt. Jadi dari gambar 3.10 input inverting pada Op-amp dihubungkan ke V2 sedangkan input non inverting dihubungkan ke tegangan 1,91 V. Untuk menghasilkan tegangan 1,91 V ini maka 2 buah resistor yaitu 6,2 kOhm dirangkai seri dan outputnya pada resistor 6,2 kOhm. Sedangkan tegangannya 5 V. Untuk lebih jelasnya perhatikan berikut:


V Pada 6,2 kOhm

39

= {6,2 kOhm / (1+3,9) kOhm} . 5 Volt = 1,91 Volt

Operasional Amplifier menggunakan IC LM2903 yang berfungsi baik sebagai komparator. Output dari C2 dihubungkan ke tegangan 5 Volt melalui tahanan 4,7 kOhm. Apabila V2 kurang dari dari 1,91 V maka Vc2 akan 5 Volt sedangkan apabila V2 lebih dari 1,91 V maka Vc2 akan mendekati 0 Volt. Perhatikan gambar 3.12.

Gambar 3.12. Vc2 5V apabila V2 kurang dari 1,91V Jadi pada jarak 19 cm – 35 cm di depan sensor, apabila warna hijau dan kuning mengenai LDR2 maka tegangan V2 akan melebihi 1,91 V sehingga Vc2 akan bernilai 0 Volt. Apabila warna merah yang mengenai LDR2 maka tegangan


40

V2 tidak melebihi 1,91 V sehingga Vc2 akan bernilai 5 Volt. Sedangkan apabila LDR tidak dikenai salah satu dari 3 warna tersebut (dalam kondisi normal) tegangan V2 juga tidak melebihi 1,02 V sehingga Vc2 akan bernilai 5 volt. untuk lebih jelasnya perhatikan gambar 3.13 dan tabel 3.6.

Gambar 3.13. Vc2 untuk warna yang jatuh pada LDR2 Tabel 3.6.Vc2 untuk warna yang jatuh pada LDR2 pada jarak 19-35 cm. Warna yang jatuh pada LDR2

Vc1

Merah

5V

Putih

0V

Hijau

0V

Kondisi normal

5V


41

Karena rangkaian komparator 1 berfungsi pada jarak 11-40 cm dan komparator 2 berfungsi pada jarak 19-35 cm maka karena sensor terdiri dari LDR1 dan LDR2 maka sensor akan berfungsi pada jarak dimana kedua rangkaian komparator dapat berfungsi yaitu pada jarak 19-35 cm. Untuk lebih jelasnya lihat tabel 3.7. Tabel 3.7. Cv2 untuk warna yang jatuh pada sensor pada jarak 19-35 cm Warna yang jatuh pada sensor

Vc1

Vc2

Merah

0V

5V

Putih

0V

0V

Hijau

5V

0V

Kondisi normal

5V

5V

Nilai-nilai dari Vc1 dan Vc2 yang bernilai 5 Volt da 0 Volt akan dihubungkan ke port 2.0 dan port 2.1. Mikrontroller sebagai data input. Apabila tegangan yang masuk 5 volt maka akan dibaca sebagai data high sedangkan apabila tegangan yang masuk 0 Volt maka akan dibaca sebagai data low. Data digital pada port 2.0 dan port 2.1 apabila ada cahaya yang mengenai sensor pada jarak 19-35 cm atau pada kondisi normal dapat dilihat pada tabel 3.8. Tabel 3.8. Data digital pada port 2.0 dan port 2.1 Warna yang jatuh pada sensor

Vc1

Vc2

Merah

0

1

Putih

0

0


42

Hijau

1

0

Kondisi normal

1

1

3.3.4. Rangkaian Mikrokontroller Rangkaian mikrokontroller berfungsi sebagai pembanding data yang masuk

dengan

data

yang

terdapat

pada

mikrokontroller.

Rangkaian

mikrokontroller yang digunakan dapat dilihat dari gambar 3.14.

3.3.4.1.Prosedur Pemilihan Password Terdapat 5 macam password dimana tiap jenis password mempunyai data yang berbeda-beda. Untuk memilih jenis password A maka port 1.0 dibuat dengan low dengan cara menghubungkan saklar S1 sehingga port 1.0 akan terhubung ke ground, dan membuka saklar yang lainnya. Demikian juga untuk memilih password yang lainnya. untuk lebih jelasnya perhatikan tabel 3.9.


43


44

Gambar 3.14. Rangkaian mikrokontroller sebagai pembanding data

Tabel 3.9. Kondisi Saklar S1-S5 untuk memilih jenis password Jenis password

S1

S2

S3

S4

S5

A

Hubung

Buku

Buku

Buku

Buku

B

Buka

Hubung

Buku

Buku

Buku

C

Buku

Buku

Hubung

Buku

Buku

D

Buku

Buku

Buku

Hubung

Buku

E

Buku

Buku

Buku

Buku

Hubung

Karena kunci elektronik menggunakan senter 3 warna ini membutuhkan 4 digit data, maka masing-masing password mempunyai 4 digit data. Macammacam data yang terdapat pada masing-masing password dapat dilihat pada tabel 3.10. Tabel 3.10. Jenis password dengan 4 digit di dalamnya

A

Data Pertama Merah

Data Kedua Putih

Data Ketiga Hijau

Data Keempat Merah

B

Hijau

Merah

Hijau

Hijau

C

Merah

Hijau

Hijau

Merah

D

Putih

Merah

Hijau

Merah

Jenis password


E

Merah

45

Putih

Putih

Hijau

Perancangan perangkat lunak untuk melakukan scan pada pemilihan jenis password yang diinginkan adalah sebagai berikut:

F

Start

Kosongkan Output

Pas. A Ditekan

ya A

tidak

Pas. B Ditekan

ya B

tidak

Pas. C Ditekan

ya C

tidak

Pas. D Ditekan

ya D

tidak

Pas. E Ditekan

tidak

ya E


46

Gambar 3.15. Diagram alir pemilihan password

3.3.4.2.Prosedur pemasukan data Data-data yang akan dimasukkan ke dalam mikrokontroller berasal dari Vcl, Vc2 yang dihubungkan ke port 2.1 dan 2.0. Vcl dan Vc2 dihubungkan juga ke input gerbang AND dan keluaran gerbang AND dihubungkan ke port 2.2. Fungsi dari gerbang AND ini sebagai inisialisasi pada mikrokontroller apakah ada data yang masuk. Dari tabel 3.4 kita lihat bahwa apabila cahaya kuning yang masuk maka port 2.0 dan 2.1 keduanya akan bernilai 0 (low). Waktu Transisi yang dibutuhkan op-amp C1 dan op-amp C2 untuk berubah dari high ke low tidak sama walaupun keduanya menggunakan tipe yang sama. Dikuatirkan apabila cahaya kuning yang masuk maka salah satu dari kedua op-amp akan lebih cepat waktu transisinya dari yang lainnya sehingga mikrokontroller akan membaca data untuk merah atau hijau. Maka untuk mengatasi ini diperlukan inisialisasi data pada mikrokontroller apakah ada data yang masuk atau tidak dan kemudian diberi waktu tunda sebentar untuk menunggu kedua op-amp dalam keadaan yang cocok sesuai dengan warna yang masuk. Apabila

sudah

dipilih

jenis

password

yang

diinginkan

maka

mikrokontroller sudah siap menerima data untuk kemudian dengan data yang ada.


47

Proses pembandingan data dilakukan digit per digit sampai 4 digit dan apabila ada salah satu digit yang salah maka pembandingan akan dimulai lagi dari digit pertama.

Lamanya

waktu

masing-masing

digit

untuk

dimasukkan

ke

mikrokontroller adalah 0,5 detik yang sudah diprogram pada perangkat lunak. Apabila data yang dibandingkan sudah benar maka output akan mengeluarkan data high pada port 3 mikrokontroller yang dimana akan mengaktifkan indikator LED dan rangkaian relay untuk membuka. Sedangkan untuk menutup pintu kembali maka hanya diperlukan satu digit data saja dari ketiga warna. Berikut merupakan diagram alur untuk jenis password A, sedangkan untuk jenis password lainnya sama, hanya data yang dibandingkan saja yang berbeda.


48

A

Ada data masuk? tidak tidak ya

Baca Data

Bandingkan dengan data yang ada

tidak Data sama?

Kosongkan Output

ya

Buka Pintu

Ada data Masuk? tidak

ya

Baca data

F

Gambar 3.16 Diagram Alir Untuk Password Jenis A

F


49

Gambar 3.16. Diagram alir untuk password jenis A

3.3.5. Rangkaian Relay Apabila data yang dibandingkan di dalam mikrokontroller sudah benar maka port 3 mikrokontroller akan mengeluarkan data high sehingga akan mengaktifkan LED dan transistor untuk menggerakkan relay sehingga solenoid akan aktif. Pada rangkaian ini transistor berfungsi saklar elektronik. Basis dari transistor dihubungkan ke port 3.4. Apabila port 3.4 dalam keadaan low maka transistor akan berfungsi sebagai saklar terbuka. apabila port 3.4 dalam keadaan high maka transistor akan berfungsi sebagai saklar tertutup dalam keadaan saturisasi. Kolektor dari transistor dihubungkan ke relay dan dioda. Dioda berfungsi untuk melindungi transistor dari kerusakan akibat GGL yang ditimbulkan dari kumparan relay. Sedangkan emitter dari transistor dihubungkan ke ground. Lihat gambar 3.17.


50

Gambar 3.17. Rangkaian Relay

Untuk menghitung Ib apabila P3.4 dalam keadaan high sebagai berikut: Ib =

Vcc − Vbe ………………………..(3.1) Rb

In =

5V − 0,74 (4,7 + 0,33)kOhm

= 0,855 mA Dari lembar data transistor BC108 diketahui Ic max adalah 100 mA dan β adalah 520 untuk memenuhi keadaan saturasi maka: Ib ≥

Icsat …………………………….(3.2) β

Icsat 100mA = β 520 = 0,192 mA


51

Karena Ib = 0,855 mA dan Icsat /β = 0,192 mA maka keadaan saturasi terpenuhi sesui dengan persamaan 3.2.

3.3.6. Rangkaian Catu Daya

Operasional Amplifier dan Solenoid membutuhkan catu daya sebesar 12 Volt, sedangkan rangkaian mikrokontroller membutuhkan catu daya sebesar 5 volt. Rangkaian catu daya menggunakan trafo penurun tegangan, dioda yang berfungsi sebagai penyerahan penuh, IC Voltage regulator 7812 dan 7805. Trafo menurunkan tegangan PLN 220 V menjadi 12 Vrms. Tegangan puncak dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

Vp = 1,414 Vrm …………………………… (3.3) Vp = 1,414, 12 Volt Vp = 16,968 Volt Tegangan puncak ini akan menjadi input dari rangkaian penyerah gelombang penuh yang terdiri dari 4 buah dioda. Fungsi dari rangkaian ini adalah untuk menyerahkan sinyal AC menjadi sinyal DC. Level Dc dapat dihitung dengan persamaan: Vdc = Vp – Vripple/2 ………………………...(3.4) Untuk mendapatkan Vripple dari persamaan: Vripple =

Idc ……………………………….(3.5) 2.f .C


52

Idc = 16,968 / 100 Idc = 16,968 mA dengan harga kapasitor sebesar 4700 μF dan frekuensi sebesar 50 Hz, dengan persamaan (3.5) diperoleh Vripple = 0,036 Volt. Dan dari persamaan (3.4 diperoleh Vdc = 16.95 Volt. Dengan memperhatikan pengaruh tegangan maju pada dioda maka Vdc = 16,95 – 1,4 = 15,55 Volt. Tegangan Dc ini merupakan input dari IC voltage regulator 7812 dan 7905 sehingga akan menghasilkan tegangan keluar konstan 12 V dan 5 V. Berikut merupkana rangkaian catu daya yang digunakan.

Gambar 3.18. Rangkaian catu daya

53


BAB IV PENGUJIAN ALAT

Pada bab ini akan diuji alat kunci elektronik senter 3 warna. adapun yang akan diuji adalah pengujian filter warna, pengujian tegangan batas untuk rangkaian komparator, pengujian mikrokontroller, dan pengujian alat secara keseluruhan.

4.1. Pengujian Filter

Filterwarna merah dan warna hijau yang digunakan dapat dilihat pada lampiran. Gambar berikut menunjukkan pengujian filter merah dan hijau.

Filter Merah

senter 3 warna

Layar Putih

Filter Hijau

Gambar 4.1. Pengujian filter merah dan hijau

Dari gambar di atas filter merah dan filter hijau disinari oleh senter 3 warna yang hasilnya ditangkap layar putih. Untuk melihat hasil pada layar putih dapat dilihat dari tabel 4.1.

54


Tabel 4.1. Hasil pada layar putih filter merah dan filter hijau Hasil pada layar Senter warna

Untuk filter merah

Untuk filter hijau

Merah

Terang merah

Putih redup

Putih

Terang mereh

Terang hijau

Hijau

Putih terang

Terang hijau

Karena filter akan diterima oleh LDR maka kualitas filter dalam menyerap cahaya dan melewatkan cahaya sangat menentukan dalam menentukan range sensor agar dapat bekerja maksimal. Semakin banyak cahaya yang diserap oleh filter warna terhadap warna yang tidak sesuai dan semakin banyak cahaya yang dilewatkan terhadap warna yang sesuai maka semakin besar pula range sensor yang dihasilkan.

4.2. Pengujian

Untuk

Mendapatkan

Batas

Tegangan

Rangkaian

Komparator 4.2.1. Komparator 1

Pada rangkaian komparator

yang mengandung Operasional Amplifier

untuk menguji batas tegangan pada input tak membalik kita menggunakan rangkaian sebagai berikut:

55


Gambar 4.2. Rangkaian untuk menguji tegangan batas pada komparator I Rangkaian di atas menggunakan Multimeter untuk mengukur tegangan pada resistor LDR1 disinari oleh senter 3 warna. Tegangan yang dihasilkan akan berbeda sesuai dengan jarak dan warnanya cahaya. Dalam pengujian ini maka batu baterai dan lampu pijar senter yang digunakan pada senter pada keadaan baru. Untuk lebih jelasnya perhatikan tabel 4.2. Tabel 4.2. Mengukur batas tegangan untuk komparator 1 Tegangan pada R 10k disinari senter warna Jarak

Merah

Putih

Hijau

10

2,6

3,2

1,2

11

2,8

3,25

0,9

40

1,07

1,86

0,41

41

1

1,69

0,3

56


Dari tabel hasil pengukuran di atas tegangan batas yang dipilih 1,02 Volt masih berlaku karena pada jarak minimalnya yaitu 11 cm warna hijau masih dibawah 1,02 Volt sedangkan pada jarak maksimalnya yaitu dan merah masih di atas 1,02 Volt. sebagai perbandingan hasil perhitungan pada Bab 3 dan hasil pengukuran dapat dilihat pada tabel 4.3. Tabel 4.3. Perbandingan tegangan hasil perhitungan dengan hasil pengukuran Merah Jarak V Hitung

Putih

Hijau

V Ukur

V Hitung

V Ukur

V Hitung

V Ukur

(V)

(V)

(V)

(V)

(V)

(V)

10

3,22

2,6

3,7

3,2

1,25

1,2

11

2,77

2,8

3,33

3,25

0,76

0,9

40

1,1

1,07

1,67

1,86

0,45

0,41

41

0,9

1

1,85

1,69

0,38

0,35

Dari hasil pengukuran tegangan sumber yang digunakan tidak tepat 5 Volt melainkan 4,9 volt. Dan untuk mendapatkan tegangan sebesar 1,02 volt menggunakan 2 buah resistor yang dirangkai seri. Nilai dari resistor adalah 3,9 k dan 1 k yang outputnya pada 1 k. Tetapi dalam kenyataannya berbeda sedikit antara hasil perhitungan dengan pengukuran. Untuk pengukuran lihat gambar 4.3.


57

Gambar 4.3. Pengukuran tegangan pada R 1k.

Hasil pengukuran diperoleh tegangan 1,03 Volt, yang tidak berbeda jauh dari hasil perhitungan. Jadi rangkaian komparator 1 berfungsi pada jarak 11 cm sampai 40 cm.

4.2.2. Komparator 2 Seperti pada rangkaian komparator, untuk komparator 2 mengukur batas tegangan pada input tak membalik Operasional Amplifier kita menggunakan rangkaian sebagai berikut:

Gambar 4.4. Rangkaian untuk mendapatkan tegangan batas komparator 2

58


Rangkaian di atas menggunakan Multimeter untuk mengukur tegangan pada resistor 10k pada saat LDR2 disinari oleh senter 3 warna. Dalam pengujian ini maka batu baterai dan lampu pijar senter yang digunakan pada senter keadaan baru. Untuk lebih jelasnya perhatikan tabel 4.4. Tabel 4.4. Mengukur batas tegangan untuk komparator 2 Tegangan pada R 10k disinari senter warna Jarak

Merah

Putih

Hijau

18

1,99

3,8

2,8

19

1,8

3,6

2,5

34

0,9

2,7

2

35

0,9

2,4

1,98

Dari tabel di atas hasil pengukuran di atas tegangan batas yang dipilih 1,91 Volt masih berlaku karena pada jarak minimalnya yaitu 19 cm warna merah maih dibawah 1,91 Volt sedangkan pada jarak maksimalnya yaitu 3,5 cm warna putih dan hijau masih di atas 1,91 Volt. Sebagai perbandingan hasil perhitungan pada Bab 3 dan hasil pengukuran dapat dilihat pada tabel 4.5.

59


Tabel 4.5. Perbandingan tegangan hasil perhitungan dengan hasil pengukuran Merah Jarak V Hitung

Putih

Hijau

V Ukur

V Hitung

V Ukur

V Hitung

V Ukur

(V)

(V)

(V)

(V)

(V)

(V)

18

2

1,99

3,85

3,8

3,12

2,8

19

1,89

1,8

3,7

3,6

2,85

2,5

34

0,95

0,9

2,5

2,7

2,12

2

34

0,85

0,9

2,43

2,4

1,92

1,98

Dan untuk mendapatkan tegangan sebesar 1,91 volt menggunakan 2 buah resistor yang dirangkai seri. Nilai dari resistor adalah 10 k dan 6,2 k yang outputnya pada 6,2 k. Untuk hasil pengukuran dapat dilihat pada gambar 4.5.

Gambar 4.5. Pengukuran tegangan pada R 6,2 k. Hasil dari pengukuran adalah 1,96 Volt yang berbeda dari hasil perhitungan. Jadi pembatas warna untuk LDR2 berfungsi pada jarak 19 cm 35 cm. Dari hasil pengukuran catu daya 5 Volt mendapatkan hail 9,4 Volt. Dari tabel 4.3 dan 4.5 di atas terdapat perbedaan antara hasil tegangan perhitungan dengan hasil tegangan pengukuran yang ini disebabkan karena faktor

60


toleransi resistor, pengaruh Multimeter yang digunakan dan pada catu daya yang digunakan tidak tepat 5 Volt. Untuk mengukur % perbedaan maka digunakan persamaan berikut: % perbedaan =

Vhit rata - rata - Vukur rata - rata Vhit rata - rata

= 100%

4.3. Pengujian Mikrokontroler Pada bagian ini akan diuji mikrokontroller yang dimana port 2.0 dan port 2.1 akan diberi 2 saklar sebagai perwakilan Vc1 dan Vc2 dan sebagai outputnya digunakan LED pada Port 3.3. Untuk pengujian yang dilakukan menggunakan password tipe A sehingga port 1.0 dihubungkan ke ground Perhatikan gambar 4.6.

Dari gambar 4.6, apabila SW1 dalam keadaan terbuka maka port 2.0 akan mendapat Vcc yang berarti high sedangkan apabila SW1 dalam keadaan tertutup maka port 2.0 akan terhubung ke ground yang berarti port 2.0 bernilai low. Demikian juga untuk port 2.1 dengan saklar SW2.

P1.0

P2.2

4K7

P3.3

+5V

P2.1 P2.0

+5V

4K7

4K7

SW2

SW1

Gambar 4.6. Pengujian Mikrokontroller untuk password tipe A.

61


Sebagai perwakilan warna dapat dilihat pada tabel 4.6. Tabel 4.6. Perwakilan warna untuk P2.1 dan P2.0 P2.1

P2.0

Perwakilan warna

Low

Low

Putih

High

Low

Hijau

Low

High

Merah

Karena tipe password yang dipilih adalah tipe A yang digit pertama sampai digit keempat berturut-turut adalah merah, putih, hijau, merah maka kita harus membuat P2.1 dan P2.0 sesuai dengan data tersebut. Perhatikan tabel 4.7.

Tabel 4.7. Pemasukan data pada mikrokontroller Kondisi Saklar Pemasukan data

Pertama

Kedua

Ketiga

Keempat

Kondisi LED

S2

S1

Ditutup

Dibuka

Mati

Dibuka

Dibuka

Mati

Ditutup

Ditutup

Mati

Dibuka

Dibuka

Mati

Dibuka

Ditutup

Mati

Dibuka

Dibuka

Mati

Ditutup

Dibuka

Mati

Dibuka

Dibuka

Nyala

Dari tabel dapat dilihat setiap kali sudah memasukkan data maka kedua saklar harus dibuka terlebih dahulu sebelum memasukkan data berikutnya. ini dikarenakan program mikrokontroller pada perangkat lunak yang mengharuskan keadaan normal terlebih dahulu sebelum memasukkan data berikutnya.

62


Sedangkan untuk membuat LED mati kembali setelah pemasukan data keempat maka kondisi saklar apa saja dapat berlaku untuk mematikannya.

4.4. Pengujian rangkaian keseluruhan

Pada bagian ini akan diuji rangkaian secara keseluruhan yang rangkaian lengkapnya dapat dilihat pada gambar 3.22. Tipe password yang dipilih adalah tipe sehingga saklar pada port 1.0 ditutup. Sedangkan dalam memasukkan data dapat dilihat pada tabel 4.8. Tabel 4.7. Pemasukan data pada mikrokontroller

Pemasukan data

Pertama

Kedua

Ketiga

Keempat

Cahaya yang

Kondisi LED &

dipancarkan

Solenoid

Merah

Tidak aktif

Normal

Tidak aktif

Putih

Tidak aktif

Normal

Tidak aktif

Hijau

Tidak aktif

Normal

Tidak aktif

Merah

Tidak aktif

Normal

Aktif

Dari tabel di atas setiap kali setelah memasukkan data maka terdapat keadaan normal (kondisi dimana tidak dipancarkan cahaya) sebelum ke data berikutnya. untuk mematikan solenoid dan LED yang sudah aktif maka dapat dipancarkan cahaya apa saja.

63


Dalam

memasukkan

data,

lamanya

data

yang

dimasukkan

ke

mikrokontroller pada perangkat lunak diprogram 0,5 detik. Tetapi dalam hasil Pengukurannya terdapat perbedaan waktu. Berikut pengukuran waktu lamanya data yang dimasukkan dengan menggunakan stopwatch. Tabel 4.9. Lamanya data yang dimasukkan ke mikrokontroller Waktu pemasukan masingmasing data (detik) 0,5

Kondisi Alat Tidak berfungsi

0,75

Tidak berfungsi

1

Tidak berfungsi

1,25

Berfungsi

Dari tabel di atas waktu 1,25 detik merupakan waktu minimal bagi data untuk dimasukkan ke mikrokontroller. Sehingga dalam memancarkan cahaya senter 3 warna maka saklar senter tersebut harus ditahan minimal selama 1,25 detik.


64

BAB V KESIMPULAN

1. Dari hasil pengujian alat didapatkan bahwa alat dapat berjalan sesuai yang direncanakan. 2. Range sensor pada jarak 19 cm sampai 35 cm sangat ditentukan oleh struktur sensor, semakin besarnya kemampuan filter warna dalam menyerap cahaya yang tidak sesuai dan melewatkan cahaya yang sesuai, kondisi batu baterai dan lampu pijar yang digunakan pada senter. 3. Perbedaan tegangan antara lain hasil perhitungan dan hasil pengukuran sebesar 3,75% disebabkan oleh faktor toleransi pada tahanan, faktor catu daya yang tidak tepat 5 Volt, dan pengaruh dari alat ukur Multimeter yang digunakan.

Bab IV Pengujian Alat

53

BAB IV PENGUJIAN ALAT

Pada bab ini akan diuji alat kunci elektronik senter 3 warna. adapun yang akan diuji adalah pengujian filter warna, pengujian tegangan batas untuk rangkaian komparator, pengujian mikrokontroller, dan pengujian alat secara keseluruhan.

4.1. Pengujian Filter Filter warna merah dan warna hijau yang digunakan dapat dilihat pada lampiran. Gambar berikut menunjukkan pengujian filter merah dan hijau.

Filter Merah

senter 3 warna

Layar Putih

Filter Hijau

Gambar 4.1. Pengujian filter merah dan hijau

Dari gambar di atas filter merah dan filter hijau disinari oleh senter 3 warna yang hasilnya ditangkap layar putih. Untuk melihat hasil pada layar putih dapat dilihat dari tabel 4.1.

53


54

Tabel 4.1. Hasil pada layar putih filter merah dan filter hijau Hasil pada layar Senter warna

Untuk filter merah

Untuk filter hijau

Merah

Terang merah

Putih redup

Putih

Terang merah

Terang hijau

Hijau

Putih terang

Terang hijau

Karena filter akan diterima oleh LDR maka kualitas filter dalam menyerap cahaya dan melewatkan cahaya sangat menentukan dalam menentukan range sensor agar dapat bekerja maksimal. Semakin banyak cahaya yang diserap oleh filter warna terhadap warna yang tidak sesuai dan semakin banyak cahaya yang dilewatkan terhadap warna yang sesuai maka semakin besar pula range sensor yang dihasilkan.

4.2. Pengujian

Untuk

Mendapatkan

Batas

Tegangan

Rangkaian

Komparator 4.2.1. Komparator 1 Pada rangkaian komparator

yang mengandung Operasional Amplifier

untuk menguji batas tegangan pada input tak membalik kita menggunakan rangkaian sebagai berikut:


55

Gambar 4.2. Rangkaian untuk menguji tegangan batas pada komparator I Rangkaian di atas menggunakan Multimeter untuk mengukur tegangan pada resistor LDR1 disinari oleh senter 3 warna. Tegangan yang dihasilkan akan berbeda sesuai dengan jarak dan warnanya cahaya. Dalam pengujian ini maka batu baterai dan lampu pijar senter yang digunakan pada senter pada keadaan baru. Untuk lebih jelasnya perhatikan tabel 4.2. Tabel 4.2. Mengukur batas tegangan untuk komparator 1 Tegangan pada R 10k disinari senter warna Jarak

Merah

Putih

Hijau

10

2,6

3,2

1,2

11

2,8

3,25

0,9

40

1,07

1,86

0,41

41

1

1,69

0,3

Dari tabel hasil pengukuran di atas tegangan batas yang dipilih 1,02 Volt masih berlaku karena pada jarak minimalnya yaitu 11 cm warna hijau masih


56

dibawah 1,02 Volt sedangkan pada jarak maksimalnya yaitu dan merah masih di atas 1,02 Volt. sebagai perbandingan hasil perhitungan pada Bab 3 dan hasil pengukuran dapat dilihat pada tabel 4.3. Tabel 4.3. Perbandingan tegangan hasil perhitungan dengan hasil pengukuran Merah Jarak V Hitung

Putih

Hijau

V Ukur

V Hitung

V Ukur

V Hitung

V Ukur

(V)

(V)

(V)

(V)

(V)

(V)

10

3,22

2,6

3,7

3,2

1,25

1,2

11

2,77

2,8

3,33

3,25

0,76

0,9

40

1,1

1,07

1,67

1,86

0,45

0,41

41

0,9

1

1,85

1,69

0,38

0,35

Dari hasil pengukuran tegangan sumber yang digunakan tidak tepat 5 Volt melainkan 4,9 volt. Dan untuk mendapatkan tegangan sebesar 1,02 volt menggunakan 2 buah resistor yang dirangkai seri. Nilai dari resistor adalah 3,9 k dan 1 k yang outputnya pada 1 k. Tetapi dalam kenyataannya berbeda sedikit antara hasil perhitungan dengan pengukuran. Untuk pengukuran lihat gambar 4.3.

Gambar 4.3. Pengukuran tegangan pada R 1k.


57

Hasil pengukuran diperoleh tegangan 1,03 Volt, yang tidak berbeda jauh dari hasil perhitungan. Jadi rangkaian komparator 1 berfungsi pada jarak 11 cm sampai 40 cm.

4.2.2. Komparator 2 Seperti pada rangkaian komparator, untuk komparator 2 mengukur batas tegangan pada input tak membalik Operasional Amplifier kita menggunakan rangkaian sebagai berikut:

Gambar 4.4. Rangkaian untuk mendapatkan tegangan batas komparator 2

Rangkaian di atas menggunakan Multimeter untuk mengukur tegangan pada resistor 10k pada saat LDR2 disinari oleh senter 3 warna. Dalam pengujian ini maka batu baterai dan lampu pijar senter yang digunakan pada senter keadaan baru. Untuk lebih jelasnya perhatikan tabel 4.4.


58

Tabel 4.4. Mengukur batas tegangan untuk komparator 2 Tegangan pada R 10k disinari senter warna Jarak

Merah

Putih

Hijau

18

1,99

3,8

2,8

19

1,8

3,6

2,5

34

0,9

2,7

2

35

0,9

2,4

1,98

Dari tabel di atas hasil pengukuran di atas tegangan batas yang dipilih 1,91 Volt masih berlaku karena pada jarak minimalnya yaitu 19 cm warna merah maih dibawah 1,91 Volt sedangkan pada jarak maksimalnya yaitu 3,5 cm warna putih dan hijau masih di atas 1,91 Volt. Sebagai perbandingan hasil perhitungan pada Bab 3 dan hasil pengukuran dapat dilihat pada tabel 4.5. Tabel 4.5. Perbandingan tegangan hasil perhitungan dengan hasil pengukuran Merah Jarak V Hitung

Putih

Hijau

V Ukur

V Hitung

V Ukur

V Hitung

V Ukur

(V)

(V)

(V)

(V)

(V)

(V)

18

2

1,99

3,85

3,8

3,12

2,8

19

1,89

1,8

3,7

3,6

2,85

2,5

34

0,95

0,9

2,5

2,7

2,12

2

34

0,85

0,9

2,43

2,4

1,92

1,98


59

Dan untuk mendapatkan tegangan sebesar 1,91 volt menggunakan 2 buah resistor yang dirangkai seri. Nilai dari resistor adalah 10 k dan 6,2 k yang outputnya pada 6,2 k. Untuk hasil pengukuran dapat dilihat pada gambar 4.5.

Gambar 4.5. Pengukuran tegangan pada R 6,2 k. Hasil dari pengukuran adalah 1,96 Volt yang berbeda dari hasil perhitungan. Jadi pembatas warna untuk LDR2 berfungsi pada jarak 19 cm 35 cm. Dari hasil pengukuran catu daya 5 Volt mendapatkan hail 9,4 Volt. Dari tabel 4.3 dan 4.5 di atas terdapat perbedaan antara hasil tegangan perhitungan dengan hasil tegangan pengukuran yang ini disebabkan karena faktor toleransi resistor, pengaruh Multimeter yang digunakan dan pada catu daya yang digunakan tidak tepat 5 Volt. Untuk mengukur % perbedaan maka digunakan persamaan berikut: % perbedaan =

Vhit rata - rata - Vukur rata - rata Vhit rata - rata

= 100%

4.3. Pengujian Mikrokontroler

Pada bagian ini akan diuji mikrokontroller yang dimana port 2.0 dan port 2.1 akan diberi 2 saklar sebagai perwakilan Vc1 dan Vc2 dan sebagai outputnya

60


digunakan LED pada Port 3.3. Untuk pengujian yang dilakukan menggunakan password tipe A sehingga port 1.0 dihubungkan ke ground Perhatikan gambar 4.6.

Dari gambar 4.6, apabila SW1 dalam keadaan terbuka maka port 2.0 aka mendapat Vcc yang berarti high sedangkan apabila SW1 dalam keadaan tertutup maka port 2.0 akan terhubung ke ground yang berarti port 2.0 bernilai low. Demikian juga untuk port 2.1 dengan saklar SW2.

P1.0

P2.2

+5V

4K7

P3.3

+5V

4K7

4K7

SW2

P2.1 P2.0

SW1

Gambar 4.6. Pengujian Mikrokontroller untuk password tipe A. Sebagai perwakilan warna dapat dilihat pada tabel 4.6. Tabel 4.6. Perwakilan warna untuk P2.1 dan P2.0 P2.1

P2.0

Perwakilan warna

Low

Low

Putih

High

Low

Hijau

Low

High

Merah

Karena tipe password yang dipilih adalah tipe A yang digit pertama sampai digit keempat berturut-turut adalah merah, putih, hijau, merah maka kita harus membuat P2.1 dan P2.0 sesuai dengan data tersebut. Perhatikan tabel 4.7.

61


Tabel 4.7. Pemasukan data pada mikrokontroller Kondisi Saklar Pemasukan data

Peratama

Kedua

Ketiga

Keempat

Kondisi LED

S2

S1

Ditutup

Dibuka

Mati

Dibuka

Dibuka

Mati

Ditutup

Ditutup

Mati

Dibuka

Dibuka

Mati

Dibuka

Ditutup

Mati

Dibuka

Dibuka

Mati

Ditutup

Dibuka

Mati

Dibuka

Dibuka

Nyala

Dari tabel dapat dilihat setiap kali udah memasukkan data maka kedua saklar harus dibuka terlebih dahulu sebelum memasukkan data berikutnya. ini dikarenakan program mikrokontroller pada perangkat lunak yang mengharuskan keadaan normal terlebih dahulu sebelum memasukkan data berikutnya. Sedangkan untuk membuat LED mati kembali setelah pemasukan data keempat maka kondisi saklar apa saja dapat berlaku untuk mematikannya.

4.4. Pengujian rangkaian keseluruhan

Pada bagian ini akan diuji rangkaian secara keseluruhan yang rangkaian lengkapnya dapat dilihat pada gambar 3.22. Tipe password yang dipilih adalah tipe sehingga saklar pada port 1.0 ditutup. Sedangkan dalam memasukkan data dapat dilihat pada tabel 4.8.

62


Tabel 4.7. Pemasukan data senter 3 Warna pada Mikrokontroler

Pemasukan data

Pertama

Kedua

Ketiga

Keempat

Cahaya yang

Kondisi LED &

dipancarkan

Solenoid

Merah

Tidak aktif

Normal

Tidak aktif

Putih

Tidak aktif

Normal

Tidak aktif

Hijau

Tidak aktif

Normal

Tidak aktif

Merah

Tidak aktif

Normal

Aktif

Dari tabel di atas setiap kali setelah memasukkan data maka terdapat keadaan normal (kondisi dimana tidak dipancarkan cahaya) sebelum ke data berikutnya. untuk mematikan solenoid dan LED yang sudah aktif maka dapat dipancarkan cahaya apa saja. Dalam

memasukkan

data,

lamanya

data

yang

dimasukkan

ke

mikrokontroller pada perangkat lunak diprogram 0,5 detik. Tetapi dalam hasil Pengukurannya terdapat perbedaan waktu. Berikut pengukuran waktu lamanya data yang dimasukkan dengan menggunakan stopwatch.

63


Tabel 4.9. Lamanya data yang dimasukkan ke mikrokontroller Waktu pemasukan masingmasing data (detik) 0,5

Kondisi Alat Tidak berfungsi

0,75

Tidak berfungsi

1

Tidak berfungsi

1,25

Berfungsi

Dari tabel di atas waktu 1,25 detik merupakan waktu minimal bagi data untuk dimasukkan ke mikrokontroller. Sehingga dalam memancarkan cahaya senter 3 warna maka saklar senter tersebut harus ditahan minimal selama 1,25 detik.

Bab V Kesimpulan

BAB V KESIMPULAN

1. Dari hasil pengujian alat didapatkan bahwa alat dapat berjalan sesuai yang direncanakan. 2. Range sensor pada jarak 19 cm sampai 35 cm sangat ditentukan oleh struktur sensor, semakin besarnya kemampuan filter warna dalam menyerap cahaya yang tidak sesuai dan melewatkan cahaya yang sesuai, kondisi batu baterai dan lampu pijar yang digunakan pada senter. 3. Perbedaan tegangan antara lain hasil perhitungan dan hasil pengukuran sebesar 3,75% disebabkan oleh faktor toleransi pada tahanan, faktor catu daya yang tidak tepat 5 Volt, dan pengaruh dari alat ukur Multimeter yang digunakan.

64

PERANCANGAN ALAT PEMBERI MAKAN IKAN SECARA OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER AT89C51

Recommend Documents